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Título: Metabolismo redox em Hymeniacidon heliophila (Porifera, Demospongiae) sob influência da maré e radiação solar
Autor(es): Carvalho, Marina Minari Rocha de
Orientador(es): Lima, Marcelo Hermes
Coorientador(es): Moreira, Daniel
Assunto: Radiação ultravioleta
Exposição aérea
Enzimas antioxidantes
Estresse oxidativo
Glutationa
Data de publicação: 23-Jan-2024
Referência: CARVALHO, Marina Minari Rocha de. Metabolismo redox em Hymeniacidon heliophila (Porifera, Demospongiae) sob influência da maré e radiação solar. 2022. 114 f., il. Dissertação (Mestrado em Biologia Molecular) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.
Resumo: Muitos animais são resistentes a condições sazonais de estresse oxidativo, nas quais o oxigênio fica limitado ou impossibilitado de ser assimilado pelos organismos em função das condições ambientais. Existem alguns mecanismos já comprovados que explicam essa resistência à hipóxia, como a alta produção constitutiva de antioxidantes, a resistência aos danos oxidativos, o aumento de antioxidantes devido ao aumento de espécies reativas de oxigênio (ROS) e o preparo para o estresse oxidativo (POS). O POS já foi demonstrado em 9 filos animais diferentes, e consiste em um aumento da produção de antioxidantes endógenos durante o estresse ambiental, para que na reoxigenação, processo que leva à alta produção de oxi-radicais, o animal esteja em equilíbrio redox. Com as defesas antioxidantes funcionando adequadamente, os danos oxidativos (como dano em DNA, oxidação de proteínas e peroxidação lipídica) podem ser minimizados. Uma das principais dúvidas atuais relacionada ao POS é sua origem evolutiva, sendo que os animais mais basais com POS comprovadamente positivo são duas espécies de cnidários. O filo Porifera, que possui fortes indícios de ter surgido há mais de 800 milhões de anos, é um bom modelo biológico para analisar evolutivamente mecanismos adaptativos, como o POS. Sendo assim o presente trabalho tem como objetivo analisar a resposta antioxidante da esponja Hymeniacidon heliophila, que passa por exposição aérea diariamente e sofre de altos índices de radiação solar/UV. A esponja sol (H. heliophila) é encontrada no Brasil principalmente no litoral da região sudeste, habitando locais rochosos e sendo vista raramente em total submersão ao longo do dia. Sendo assim, a espécie desenvolveu mecanismos que a permitiu sobreviver à anóxia funcional ocasionada pela maré baixa, sendo uma das possibilidades o POS. Levando em consideração os estressores de exposição aérea e radiação solar/UV, foram feitas expedições científicas no litoral de São Sebastião (SP) para coleta de esponjas (H. heliophila). Afim de verificar a ocorrência do POS no campo em condições ambientais naturais, foram feitas coletas diurnas e noturnas, com esponjas dentro e fora d’água (marés alta e baixa), em 3 dias diferentes. As esponjas foram raspadas do substrato, rapidamente limpadas com água e congeladas em N2 líquido, preservando a bioquímica do animal no momento que foi coletado. Foram conferidos experimentalmente a atividade de enzimas antioxidantes (catalase, superóxido dismutase, glutationa redutase, glutationa peroxidase total e selêniodependente e glutationa transferase), níveis de glutationa (GSHtotal, GSSG e GSH/ GSSG), e danos oxidativos (TBARS e proteínas carboniladas) das esponjas. Foram feitas comparações do efeito redox da exposição aérea, da radiação solar/UV nos períodos diurno e noturno e o efeito da temperatura na primavera e verão. Os resultados demonstraram influência das variações sazonais de condições ambientais no metabolismo redox da esponja. Além disso foi observado a ocorrência de depressão redox durante a exposição aérea, sem ativação do mecanismo POS. Discutimos nessa dissertação o papel do metabolismo redox como parte da adaptação bioquímica das esponjas H. heliophila para a sobrevivência aos estresses induzidos pela maré e radiação UV solar.
Abstract: Many animals endure seasonal conditions associated with oxidative stress, when oxygen is limited or unable to be extracted by organisms due to environmental conditions. Some well-known mechanisms that can explain hypoxia tolerance include high constitutive levels of antioxidants, tolerance to oxidative damage, increase of antioxidants due to the increase of ROS, and preparation for oxidative stress (POS). The latter has been demonstrated in 9 different animal phyla and consists in the upregulation of endogenous antioxidants during environmental stress, so the animal can be in a favorable redox balance during reoxygenation, as this process favors high production of oxyradicals. With the antioxidant system working consistently, oxidative damage (including DNA damage, protein oxidation, and lipid peroxidation) can be minimized. Currently, one of the biggest challenges related to POS’s research is its evolutionary origin, in which the most basal animals proved to be POS positive are two species of cnidarians. The Porifera phylum, which origin is estimated to be more than 800 million years ago, is a good biological model for the evolutionary analysis of metabolic adaptions, such the POS mechanism. Therefore, this research aimed to analyze the antioxidant system of the sponge Hymeniacidon heliophila, which daily goes through tidal aerial exposure, and suffers from high levels of solar/UV radiation. The sponge H. heliophila is commonly found in the southern region of Brazil, inhabiting coastal environments, rarely seen totally submerged throughout the whole day. The species developed several adaptations that allow it to survive the functional anoxia caused by the low tide, and one of these adaptations could be POS. Considering these two stressors (aerial exposure and solar/UV radiation), expeditions were made along the coast of São Sebastião (SP) to collect H. heliophila sponges. To verify the occurrence of POS in the field under totally natural environmental conditions, day and night samplings were made, with submerged and exposed sponges (high and low tides), on 3 different days. The sponges were scraped from the rocks, cleaned with water, and frozen in liquid N2, preserving the animal's biochemistry at the time of sampling. Then, whole-body homogenates were used to measure the activity of antioxidant enzymes (catalase, superoxide dismutase, glutathione reductase, total and selenium-dependent glutathione peroxidase, and glutathione transferase), levels of glutathione (total GSH, GSSG, and GSH/GSSG), and oxidative damage (TBARS and carbonyl proteins) of sponges. We also compared the redox effect of air exposure, the solar/UV radiation impact during the day and night, and the temperature influence during summer and spring. Results showed an influence of seasonal variations in environmental conditions on redox metabolism. Moreover, we observed the occurrence of a “redox depression” during the aerial exposure, without POS mechanism activation. This dissertation discusses the role of redox metabolism as part of the biochemical adaptations of H. heliophila sponges to survive and cope with tidal and solar radiation stresses.
Unidade Acadêmica: Instituto de Ciências Biológicas (IB)
Departamento de Biologia Celular (IB CEL)
Informações adicionais: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2023.
Programa de pós-graduação: Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular
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Aparece nas coleções:Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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