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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.60.2020.tde-18122019-172332
Documento
Autor
Nome completo
Guilherme Thomaz Pereira Brancini
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2019
Orientador
Banca examinadora
Braga, Gilberto Ubida Leite (Presidente)
Tosi, Luiz Ricardo Orsini
Bertolini, Maria Celia
Delalibera Junior, Italo
Malavazi, Iran
Uyemura, Sergio Akira
Título em português
A fotobiologia de Metarhizium acridum: qualidade de luz, tolerância ao estresse e regulação gênica
Palavras-chave em português
Fotobiologia
Metarhizium
Proteômica
Tolerância ao estresse
Transcriptômica
Resumo em português
Metarhizium acridum é um importante fungo entomopatogênico utilizado no controle biológico de insetos praga. O sucesso do controle biológico depende majoritariamente da habilidade do fungo em tolerar fatores ambientais geradores de estresse tais como o calor e a radiação ultravioleta. Um dos fatores ambientais geradores de estresse é a radiação solar ultravioleta-B (UV-B, 280-315 nm), que é capaz de atrasar a germinação dos conídios e até causar inativação do fungo, reduzindo assim a eficiência do controle de insetos. Foi anteriormente observado que o crescimento de M. acridum na presença de luz visível induz o fungo a produzir conídios com elevada tolerância à radiação UV-B. A luz visível é um importante estímulo para muitos fungos, pois ela regula diversos processos biológicos e serve ainda como sinal espacial e temporal. A resposta à luz em fungos varia de acordo com a qualidade de luz e pode ser dividida em respostas à luz azul, verde e vermelha. Na presente tese, três importantes questões são abordadas: (1) qual qualidade de luz (azul ou vermelha) é responsável pelo aumento da tolerância à radiação UV-B após exposição à luz? (2) Como a luz aumenta a tolerância à radiação UV-B? (3) Como a luz regula a expressão gênica tanto no nível transcricional como no pós-transcricional? Aqui é mostrado que a luz azul, e não a luz vermelha, aumenta a tolerância do fungo à radiação UV-B. Além disso, a luz induz a expressão de um gene que codifica uma fotoliase e foi observado que a fotorreativação, e não o reparo no escuro, é o principal mecanismo envolvido na tolerância à radiação UV-B. O uso da transcriptômica via sequenciamento de mRNA revelou que a luz regula a transcrição de aproximadamente 11% dos genes no genoma. Apesar disso, o uso de proteômica quantitativa mostrou que a luz alterou a abundância de apenas 57 proteínas, ou seja, poucas mudanças no nível de mRNA foram traduzidas em mudanças no nível proteico. A proteômica também revelou que a exposição à luz causou uma redução na abundância de proteínas envolvidas com o processo de tradução, tais como subunidades do fator de iniciação de tradução 3 e proteínas ribossomais. Essa redução na atividade traducional é consistente com um modelo em que a luz atua como sinal e como estresse para a célula. Além disso, a redução na atividade traducional é uma possível explicação para o número reduzido de proteínas reguladas pela luz. Finalmente, os resultados apresentados aqui enfatizam a importância de se medir os níveis proteicos para um entendimento completo da resposta à luz em fungos
Título em inglês
The photobiology of Metarhizium acridum: light quality, stress tolerance, and gene regulation
Palavras-chave em inglês
Metarhizium
Photobiology
Proteomics
Stress tolerance
Transcriptomics
Resumo em inglês
Metarhizium acridum is an important entomopathogenic fungus currently used for the biological control of insect pests. The success of biological control is heavily dependent on the fungus ability to tolerate environmental stressors such as heat and ultraviolet radiation. One of such stressor is solar ultraviolet-B radiation (UV-B, 280-315 nm), which is capable of delaying conidia germination and even inactivate the fungus, thus reducing insect control efficiency. It was previously shown that growing Metarhizium in the presence of visible light induces the fungus to produce conidia with increased tolerance to UV-B radiation. Visible light is an important stimulus for many fungi as it regulates a wide variety of biological processes and serves additionally as a signal for space and time. Responses to light in fungi vary according to light quality and can be divided in responses to blue, green, and red light. In the present thesis, three major questions are addressed: (1) what radiation color (blue or red) is responsible for the increased tolerance to UV-B radiation after light exposure? (2) How does light exposure increase tolerance to UV-B radiation? (3) How does light globally regulate gene expression both transcriptionally and post-transcriptionally? Here it is shown that blue light, and not red light, increases tolerance to UV-B radiation. Also, light induces the expression of a photolyase-coding gene and it was observed that photoreactivation, and not dark repair, is the major component behind UV-B radiation tolerance. Transcriptomics via mRNA-Sequencing revealed that light regulates the transcription of approximately 11% of the genome. However, quantitative proteomics showed that light changed the abundance of only 57 proteins, thus showing that few changes at the mRNA level were translated to the protein level. Proteomics also revealed that light exposure caused a reduction in the abundance of translation-related proteins such as subunits of the eukaryotic translation initiation factor 3 and ribosomal proteins. This reduction in translational activity is consistent with a model in which light is both a signal and a stress to the cell. Furthermore, decreased translational activity is a potential explanation for the reduced number of light-regulated proteins. Finally, the results presented here highlight the importance of measuring protein levels in order to fully understand light responses in fungi
 
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Data de Liberação
2021-12-17
Data de Publicação
2020-02-27
 
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