Expressão gênica diferencial durante o desenvolvimento e na resposta ao choque térmico em Blastocladiella emersonii - Silva, Aline Maria da (1987)
Usando incorporação \"in vivo\" de 35S metionina tradução \"in vitro\" de RNA e eletroforese bidimensional, iniciamos um estudo do controle da síntese de proteínas durante duas fases distintas de diferenciação celular, a esporulação e a germinação, do fungo Blastocladiella emersonii. Durante a esporulação ocorre uma intensa variação no padrão de síntese proteica. Foi analisada a síntese de 108 proteínas, sendo verificado que o aumento na síntese de várias proteínas está associado com estágios definidos da esporulação. Um grande número de proteínas básicas é sintetizado exclusivamente no final da esporulação, que corresponde à fase de diferenciação dos zoósporos. Também foram detectadas drásticas variações na população de mRNAs ao longo de toda a esporulação. A síntese de várias proteínas típicas da esporulação parece ser controlada ao nível da transcrição. Além disso a maioria dos RNAs mensageiros específicos da esporulação não é conservada nos zoósporos maduros; o zoósporos contém mRNAs armazenados que provavelmente são sintetizados nos últimos 30 minutos da esporulação. Durante a transição dos zoósporos a células redondas, que ocorre nos primeiros 25 minutos após a indução da germinação em meio inorgânico, não foram verificadas diferenças qualitativas no padrão de síntese proteica, tanto na ausência como na presença de actinomicina D, indicando que os eventos precoces da germinação são inteiramente pré-programados pelo mRNA que está armazenado nos zoósporos. Contudo, na germinação tardia são verificadas profundas variações no padrão de síntese proteica. A síntese de algumas dessas proteínas (seis polipeptídios), provavelmente corresponde a uma tradução seletiva de mensagens armazenadas nos zoósporos, enquanto que a maioria das novas proteínas expressas (vinte e dois polipeptídios) corresponde a tradução de novos mRNAs. Assim, durante a germinação dos zoósporos, ocorrem múltiplos níveis de regulação da síntese proteica, envolvendo controles ao nível da tradução e transcrição. Durante o início da germinação também foi observado um controle ao nível de pós-traduçãoo, com várias proteínas dos zoósporos sendo especificamente degradadas ou modificadas. Também analisamos o padrão das proteínas sintetizadas durante a germinação em meio nutriente sendo observada a síntese de polipeptídios específicos desta condição de germinação e crescimento. Algumas proteínas cuja síntese é controlada pelo desenvolvimento foram identificadas. Utilizando anticorpos monoclonais comerciais contra actina, α e β-turbulinas foip-tubulinas foi possível identificar estas proteínas no perfil eletroforético de proteínas sintetizadas durante a esporulação. Comparando a cinética da síntese \"oin vitro\" destas proteínas com o acúmulo de seus respectivos mRNAs traduzidos \"in vitro\", o, foi possível demonstrar que o intenso aumento na síntese de actina, α e β-tubulinas que ocorre durante a esporulação apresenta uma correlação temporal com o aumento dos mRNAs correspondentes. Em paralelo ao aumento da síntese destas três proteínas citoesqueLéticas pôde ser detectado um aumento dos seus conteúdos em massa. Durante a germinação e crescimento ocorre uma sensível diminuição no conteúdo destas proteínas. Além disso, verificamos que as proteínas identificadas como α e β-tubulinas estão presentes no flagelo dos zoósporos. Muito interessante foi a observação de que três proteínas sintetizadas durante a esporulação correspondiam aparentemente a três proteínas, Hsp70, Hsp76 e Hsp39a, cuja síntese é induzida pelo choque térmico. Esta verificação decorreu do fato de estarmos investigando se em Blastocladiella a resposta ao choque térmico teria algum controle do desenvolvimento, uma vez que alguns dados da literatura sugeriam o envolvimento de certas proteínas de choque térmico (Hsps) no desenvolvimento normal de alguns organismos. Em Blastocladiella a resposta ao choque térmico é dependente do estágio do desenvolvimento. Células expostas a temperaturas elevadas nos diferentes estágios do desenvolvimento (esporulação, germinação e crescimento) mostram uma síntese diferencial de proteínas de choque térmico. Conjuntos específicos de Hsps (de um total de 22 Hsps) são induzidos em cada fase, demonstrando uma expressão não coordenada dos genes de choque térmico. A proteína de 70 kDa, sintetizada espontaneamente durante um certo intervalo da esporulação, apresenta mobilidade eletroforética em géis bidimensionais idêntica à Hsp70. A confirmação da identidade entre estas proteínas foi obtida através de análise dos seus peptídios resultantes de digestão enzimática parcial bem como pelo reconhecimento de ambas as proteínas por anticorpos contra a proteína DnaK (homóloga à Hsp70> de E. coli e contra a proteína Hsp70 de Drosophila. Utilizando tradução o\"in vitro\"o de RNA e hibridização de RNA com uma sonda do gene hsp70 de Drosophila, demonstramos que o aumento de síntese da Hsp70 que ocorre durante o choque térmico e espontaneamente durante a esporulação, está associado com a acumulação do mRNA desta proteína. Embora a síntese de Hsps seja controlada pelo desenvolvimento em Blastocladiella, a aquisição de termotolerância pode ser induzida em qualquer estágio do seu ciclo de vida. A indução da termotolerância em Blastocladiella é dependente da síntese de proteínas e está correlacionada com o aumento da síntese de algumas Hsps: Hsp82a, Hsp82b, Hsp76, Hsp70, Hsp60,Hsp25 e Hsp17b. As outras Hsps parecem não estar envolvidas especificamente com a termotolerância. As observações anteriores de que o estado de fosforilação da proteína ribossômica 56, em Blastocladiella, varia durante o desenvolvimento e em resposta a alterações do meio ambiente (Bonato et al., 1984, Eur. J. Biochem. 144:597-606) e a verificação de que a resposta ao choque térmico, em Blastocladiella, também está sob o controle do desenvolvimento proporcionou a oportunidade de verificar se os diferentes níveis de fosforilação de 56 poderiam ser correlacionados com a tradução de mensageiros específicos isto é, mRNAs normais ou de choque térmico durante o choque térmico, recuperação do choque térmico e indução de termotolerância nos diferentes estágios do ciclo de vida deste fungo. Assim foi observado que, independente do estado inicial de fosforilação de 56 (máximo ou intermediário>, ocorre uma rápida e completa desfosforilação de 56 durante o choque térmico, sendo que a 56 permanece desfosforilada durante a termotolerância. Durante a recuperação do choque térmico, ocorre a refosforilação de 56 para os níveis característicos de cada estágio do desenvolvimento, coincidentemente com a interrupção da síntese de proteínas de choque térmico.