Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1863
Title: Análise do perfil de expressão gênica diferencial de cepas de Saccharomyces cerevisiae laboratoriais e selvagens em diferentes estresses por ferramentas de bioinformática
metadata.dc.creator: Xavier, Lorena Martins
Keywords: Stress (Fisiologia)
Issue Date: 3-Mar-2015
Abstract: Saccharomyces cerevisiae é um fungo unicelular usado em diversos processos fermentativos desde a antiguidade. Essa levedura é muito utilizada na produção de álcool, desse modo, estudam-se diversas cepas com o objetivo de desenvolver uma capaz de suportar melhor aos estresses fermentativos, o que por sua vez, possibilitará um aumento de sua capacidade produtiva. As altas temperaturas e o aumento da concentração de etanol são condições comuns, mas que podem estressar a levedura, diminuindo assim a produtividade. A alta pressão hidrostática (HHP) se mostra como um bom modelo de estudo dos estresses ocorridos na fermentação, e pode ser utilizada para aumentar a tolerância das cepas, devido ao mecanismo de proteção cruzada, que está relacionada com uma resposta geral ao estresse. O aumento de espécies reativas de oxigênio (ROS) e as baixas temperaturas também apresentam vias que se enquadram nessa resposta geral. As ferramentas de bioinformática têm se mostrado de grande auxilio na integração de vias de regulação, de modo a melhorar a compreensão de respostas em diferentes experimentos através de estudos do metabolismo celular. Estes podem auxiliar a eleição de vias capazes de tornar a levedura mais resistente e produtiva. Neste trabalho utilizamos dados disponíveis na literatura de experimentos de microarranjos de cepas de Saccharomyces cerevisiae submetidas a diferentes estresses. Separamos os dados em sete classes e foram analisados os padrões de expressão gênica em Y440, BT0510 e BT0605 em diferentes tratamentos do estresse de HHP, assim como tratamentos de estresse etílico, térmico e oxidativo na cepa DBY9434. Observamos que as cepas submetidas a alta pressão hidrostática apresentavam um perfil de expressão gênico muito similar, com exceção da classe de transporte de membrana plasmática, sinalização e polaridade celular. Essa categoria foi estudada com maior profundidade para entendermos a piezotolerância apresentada pela cepa Y440 no estresse de HHP, dessa forma observamos a indução do transportador de glicerol-3-fosfato, que gerou um estresse oxidativo na célula. Constatamos também a indução de parte da via das pentoses fosfato, que pode ter ocorrido como resposta a esse estresse oxidativo. Outra particularidade observada foi a indução da síntese de aminoácidos sulfurados, resposta específica da HHP. As respostas aos estresses a que a cepa DBY9434 foi submetida mostraram-se similares entre si, e inferimos isso ao fato de que os estresses selecionados para as análises apresentam vias comuns de resposta ao estresse entre si. As cepas Y440, BT0510 e BT0605, submetidas às mesmas condições de estresse, mostraram respostas muito similares também, demonstrando um certo padrão de resposta geral comum a esse estresse. As ferramentas de bioinformática foram úteis para o estudo da modificação dos padrões de expressão gênica nesse grupo de estresses demonstrando que apesar de modificações em genes específicos ocorrerem existe um modelo de resposta celular através da modificação de vias chaves para a manutenção da sobrevivência da célula.
Saccharomyces cerevisiae is an unicellular fungus used in many fermentation process since ancient times. This yeast is widely used in the ethanol production, thereby various strains are studied in order to develop a able to withstand the fermentation stress, which in turn will provide increased its production capacity. The high temperatures and increased ethanol concentration are common, but can be stress the yeast, thereby decreasing productivity. High hydrostatic pressure (HHP) appears as a good model for studying the fermentation stresses and can be used to increase the tolerance of the strains due to cross-protect mechanism, which is associated with an overall response to stress. The increase in reactive oxygen species (ROS) and low temperatures have pathways that fall into this general response too. The bioinformatics tools have proved of great assistance in the integration of regulatory pathways in order to improve understanding of responses in different experiments using cell metabolism studies. These can help the process of election able to make more durable and productive yeast. In this paper, we use data available in literature from microarray experiments of Saccharomyces cerevisiae strains under different stresses. We split the data into seven classes and gene expression patterns were analysed in Y440, BT0510 and BT0605 in different treatments of HHP stress, as well as, ethyl, thermal and oxidative stresses in DBY9434. We observed that the strains subjected to high hydrostatic pressure had a very similar gene expression profile, with the exception of the plasma membrane transport, signaling and cell polarization class. This category was studied in greater depth to understand the piezotolerance presented by the Y440 strain in HHP stress, thus we observed induction of glycerol-3-phosphate shutter, that generated oxidative stress in the cell. We also note the pentose phosphate pathway (PPP) induction, that which may have occurred as a response to such oxidative stress. Another feature observed was the sulfur amino acid synthesis induction too, a specific response of HHP stress. The responses to stresses to which the DBY9343 strain underwent were similar to each other, and we infer that the fact that the stresses selected for the analyzes have common stress response pathways between them. The Y440 strains, BT0510 and BT0605, subject to the same stress conditions, showed very similar responses also showing a certain standard of general common response to this stress. Bioinformatics tools were useful for the study of the modification of gene expression patterns in this stress group demonstrated that despite changes that occur in specific genes exists a cellular response model by modifying key routes for the maintenance of cell survival.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1863
Appears in Collections:PPGBIO - Dissertações de mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dissertação - Lorena Martins Xavier - Versão Final.pdf1.64 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons