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Título: Influência da pressão hidrostática em Saccharomyces cerevisiae : correlação com estresses químicos e físicos
Autor(es): Soares, Fernando Lucas Palhano
Orientador: Fernandes, Patricia Machado Bueno
Data do documento: 31-Mar-2005
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Leveduras são organismos unicelulares expostos a ambientes altamente variáveis, acerca de viabilidade de nutrientes, temperatura, pH, radiação, acesso ao oxigênio e, especialmente, atividade da água. A evolução tem selecionado leveduras tolerantes, até certo ponto, a estes estresses ambientais. Altas pressões hidrostáticas (HHP) exercem um amplo efeito sobre células de leveduras, interferindo nas membranas celulares, arquitetura celular e em processos de polimerização e desnaturação de proteínas. O padrão de expressão gênica de S. cerevisiae em resposta a HHP revelou um perfil de resposta ao estresse. A maioria dos genes induzidos estão envolvidos na defesa ao estresse e metabolismo de carboidratos, enquanto a maioria dos genes reprimidos pertencem a categoria de progressão do ciclo celular e síntese de proteínas (Fernandes et al., 2004). O óxido nítrico (NO) é uma molécula simples e única que possui diversas funções em organismos, incluindo a de mensageiro intracelular e intercelular. A influência do NO no crescimento de Saccharomyces cerevisiae e como molécula sinalizadora em resposta ao estresse de HHP foi avaliada. Células respirando foram mais sensíveis a um aumento na concentração intracelular de NO que células crescendo fermentativamente. Baixos níveis de NO demonstraram um efeito citoprotetor durante o estresse causado pela pressão hidrostática. A indução da NO sintase foi isoforma-específica e dependente do estado metabólico da célula e da via de resposta ao estresse. Estes resultados suportam a hipótese que um aumento na concentração intracelular do NO leva à proteção contra o estresse de HHP. Além disso, a aquisição de tolerância a alta pressão hidrostática de 220 MPa em resposta ao pré-tratamento com 0,4 mM de peróxido de hidrogênio, 6 % de etanol ou choque frio de 10 ºC por diferentes intervalos de tempo foi estudado na levedura S. cerevisiae. A proteção conferida por estes diferentes tratamentos foi similar, aproximadamente 3 log, e dependente do tempo. A análise da indução dos principais genes induzidos pela pressão sobre estas condições foi investigada por RT-PCR. Nossos resultados revelaram que a resposta celular a HHP possui características comuns com os estresses de peróxido de hidrogênio e etanol, mas difere em alguns aspectos ao choque frio. Também, foi observado que média pressão induz parada no ciclo celular e proteção contra estresses severos, como alta temperatura, alta pressão e congelamento. Entretanto, esta proteção foi significante apenas quando as células eram incubadas à pressão atmosférica após o tratamento com HHP. A expressão dos genes que são induzidos por HHP e são relacionados à resistência a este estresse também foi analisada, e, para a maioria destes, a maior indução foi atingida após 15 min póspressurização. Juntos estes resultados implicam em uma interconexão entre estes estresses
Yeasts are unicellular organisms that are exposed to a highly variable environment,concerning the availability of nutrients, temperature, pH, radiation, access to oxygen and,specially, water activity. Evolution has selected yeasts to tolerate, to a certain extent, theseenvironmental stresses. High hydrostatic pressure (HHP) exerts a broad effect upon yeastcells, interfering with the cell membranes, cellular architecture and in processes ofpolymerisation and denaturation of proteins. Gene expression patterns in response to HHPrevealed a stress response profile. The majority of the upregulated genes are involved in stressdefence and carbohydrate metabolism while most of the repressed ones are in cell cycleprogression and protein synthesis categories (Fernandes et al, 2004). Nitric oxide (NO) is asimple and unique molecule that has diverse functions in organisms, including intracellularand intercellular messenger. The influence of NO on cell growth of Saccharomyces cerevisiaeand as a signal molecule in stress response of HHP was evaluated. Respiring cells were moresensitive to an increase in intracellular NO concentration than fermentatively growing cells.Low levels of NO demonstrated a cytoprotective effect during stress from HHP. Induction ofNO synthase was isoform-specific and dependent on the metabolic state of the cells and thestress response pathway. These results support the hypothesis that an increase in intracellularNO concentration leads to stress protection against HHP. In addition, the acquisition oftolerance to high hydrostatic pressure of 220 MPa (HHP) in response to a 0.4 mM hydrogenperoxide, 6 % ethanol or 10 ºC cold shock pretreatment for different lengths of times wasstudied in the yeast S. cerevisiae. The protection conferred by these different treatments wassimilar, around 3 log cycles and time-dependent. Analysis of the induction of the mostpressure up-regulated genes under these conditions was investigated by RT-PCR. Our resultsrevealed that the cell stress response to HHP shares common features with hydrogen peroxideand ethanol stresses, but differs in some way to cold shock. Also, it was seen that mildpressure induced cell cycle arrest and protection against severe stresses, such as hightemperature, high pressure and ultra cold shock. Nevertheless, this protection was only significant if the cells were incubated at atmospheric pressure after the HHP treatment.Expression of genes that were upregulated by HHP and are related to resistance to thisstresses were also analysed, and, for the majority of them, higher induction was attained after15 min post-pressurization. Taken together, the results imply an interconnection amongstresses.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9950
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