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Citrus canker, caused by Xanthomonas citri, affects most commercial citrus varieties. All X. citri strains possess at least one transcription activator-like effector of the PthA family that activates host disease susceptibility (S) genes. The X. citri strain 306 encodes four PthA effectors; nevertheless, only PthA4 is known to elicit cankers on citrus. As none of the PthAs act as avirulence factors on citrus, we hypothesized that PthAs 1-3 might also contribute to pathogenicity on certain hosts. Here, we show that, although PthA4 is indispensable for canker formation in six Brazilian citrus varieties, PthAs 1 and 3 contribute to canker development in 'Pera' sweet orange, but not in 'Tahiti' lemon. Deletions in two or more pthA genes reduce bacterial growth in planta more pronouncedly than single deletions, suggesting an additive role of PthAs in pathogenicity and bacterial fitness. The contribution of PthAs 1 and 3 in canker formation in 'Pera' plants does not correlate with the activation of the canker S gene, LOB1 (LATERAL ORGAN BOUNDARIES 1), but with the induction of other PthA targets, including LOB2 and citrus dioxygenase (DIOX). LOB1, LOB2 and DIOX show differential PthA-dependent expression between 'Pera' and 'Tahiti' plants that appears to be associated with nucleotide polymorphisms found at or near PthA-binding sites. We also present evidence that LOB1 activation alone is not sufficient to elicit cankers on citrus, and that DIOX acts as a canker S gene in 'Pera', but not 'Tahiti', plants. Our results suggest that the activation of multiple S genes, such as LOB1 and DIOX, is necessary for full canker development.

Transcription activator-like (TAL) effectors from Xanthomonas species pathogens act as transcription factors in plant cells; however, how TAL effectors activate host transcription is unknown. We found previously that TAL effectors of the citrus canker pathogen Xanthomonas citri, known as PthAs, bind the carboxyl-terminal domain of the sweet orange (Citrus sinensis) RNA polymerase II (Pol II) and inhibit the activity of CsCYP, a cyclophilin associated with the carboxyl-terminal domain of the citrus RNA Pol II that functions as a negative regulator of cell growth. Here, we show that PthA4 specifically interacted with the sweet orange MAF1 (CsMAF1) protein, an RNA polymerase III (Pol III) repressor that controls ribosome biogenesis and cell growth in yeast (Saccharomyces cerevisiae) and human. CsMAF1 bound the human RNA Pol III and rescued the yeast maf1 mutant by repressing tRNA(His) transcription. The expression of PthA4 in the maf1 mutant slightly restored tRNA(His) synthesis, indicating that PthA4 counteracts CsMAF1 activity. In addition, we show that sweet orange RNA interference plants with reduced CsMAF1 levels displayed a dramatic increase in tRNA transcription and a marked phenotype of cell proliferation during canker formation. Conversely, CsMAF1 overexpression was detrimental to seedling growth, inhibited tRNA synthesis, and attenuated canker development. Furthermore, we found that PthA4 is required to elicit cankers in sweet orange leaves and that depletion of CsMAF1 in X. citri-infected tissues correlates with the development of hyperplastic lesions and the presence of PthA4. Considering that CsMAF1 and CsCYP function as canker suppressors in sweet orange, our data indicate that TAL effectors from X. citri target negative regulators of RNA Pol II and Pol III to coordinately increase the transcription of host genes involved in ribosome biogenesis and cell proliferation.

Agradecimentos: This work was supported by FAPESP grants (03/08316-5, Smolbnet 00/10266-8 and Cepid 98/14138-2). RLB and FCR received PhD fellowships from FAPESP (02/12329-2 and 03/12875-0). CEB received a fellowship from CnPq Abstract: BigR (biofilm growth-associated repressor) is a novel repressor protein that regulates the transcription of an operon implicated in biofilm growth in both Xylella fastidiosa and Agrobacterium tumefaciens. This protein binds to a palindromic TA-rich element located in the promoter of the BigR operon and strongly represses transcription of the operon. BigR contains a helix-turn-helix (HTH) domain that is found in some members of the ArsR/SmtB family of metal sensors, which control metal resistance in bacteria. Although functional studies have suggested that BigR does not act as a metal sensor, the presence of two cysteines and a methionine in its primary structure raised the possibility of BigR being a metal-ligand protein. In order to gain new insights into the protein structure and its possible interaction with a metal ion or effector ligand, BigR from X. fastidiosa was crystallized in native and selenomethionine ( SeMet) labelled forms using the hanging-drop vapour-diffusion method. X-ray diffraction data were collected from native and SeMet crystals to resolutions of 1.95 and 2.2 angstrom, respectively. Both crystals belong to space group P321 and contain one molecule per asymmetric unit FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Orientador: Celso Eduardo Benedetti Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A forma mais agressiva de cancro cítrico, cancrose A, é causada pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv citri (Xac), que ataca qualquer variedade ou espécie de citros. Além de Xac, Xanthomonas axonopodis pv aurantifolii (Xaa) causa um tipo mais leve da doença, cancrose C, restrita ao limão Galego (Citrus aurantifolii). Na laranja Pêra (Citrus sinensis), Xaa provoca uma resposta de defesa que impede o desenvolvimento dos sintomas do cancro incluindo a ruptura da epiderme que é fundamental à disseminação da bactéria. Neste trabalho, abordamos a patogenicidade diferencial entre Xac e Xaa na laranja Pêra para estudar a expressão gênica na planta associada ao desenvolvimento dos sintomas (hipertrofia e hiperplasia celular) e à resposta de defesa. O projeto apresenta a identificação e caracterização de genes expressos diferencialmente em resposta à infecção por Xac e Xaa responsáveis pelo cancro cítrico. A partir de três estratégias independentes (Display diferencial de PCR, Hibridação subtrativa suprimida e micro arranjos de DNA) detalhou-se o perfil transcricional de folhas de laranja infiltradas com Xaa, Xac ou água como controle. Mais de 120 genes candidatos foram validados através de PCR quantitativo em tempo real ou hibridação Northern. Os genes diferencialmente expressos a 6 ou 48 hs após da infecção (hai) aparecem agrupados em categorias funcionais como: remodelamento de parede celular, divisão e expansão celular, tráfego de vesículas, resposta de defesa, metabolismo de nitrogênio e carbono e sinalização de hormônios como auxina, giberelina e etileno. Inicialmente, tanto Xaa quanto Xac induzem respostas de defesa associadas com ataque de patógenos incluindo a produção de espécies reativas de oxigênio e lignificação da parede celular. Notavelmente, a mudança no perfil transcricional mostra que Xac suprime as defesas da planta entre 6 e 48 hai, ao mesmo tempo em que induz genes relacionados com o metabolismo da parede celular, divisão celular e trafego de vesículas, entre outros. A conseqüência dessa manipulação transcricional no hospedeiro por parte de Xac dá origem à um estado fisiológico típico de expansão celular (hipertrofia). O inibidor de trafego de vesículas, Brefeldina A, atrasou o desenvolvimento dos sintomas do cancro, indicando que essa atividade está mais relacionada com hipertrofia celular do que com respostas de defesa. No perfil transcricional de folhas infectadas com Xaa destaca-se a ativação de uma via de sinalização por proteína quinase ativada por patógeno, envolvendo também fatores de transcrição do tipo WRKY, assim como elementos de resposta a etileno. Tanto Xac quanto Xaa parecem modular a transcrição de genes relacionados com sinalização e transporte de auxinas e biosíntese de giberelina. O tratamento de folhas de laranja com, ácido naftalenoacético (NAA) e ácido giberélico (GA3) demonstrou que esses hormônios induzem a expressão de genes de remodelamento de parede celular, biosíntese de giberelina e sinalização de auxina. Além disso, o inibidor de biosíntese de giberelina (Chlorocoline Chloride) diminuiu significativamente a expressão de genes induzidos por NAA sugerindo que exista uma regulação cruzada entre auxina e giberelina que controla a expressão de genes relacionados com divisão e expansão celular em citros. Finalmente, duas regiões promotoras de genes que codificam proteínas relacionadas com patogenicidade (PR-1 e PR-5) foram isoladas e caracterizadas. Esses genes são fortemente induzidos por Xaa e Xac em 6 e 48 hai. Substancialmente, existem elementos similares com o "upa box" nas regiões promotoras de PR-1 e PR-5. Mediante experimentos de Electrophoretic Mobility Shift Assays (EMSA) demonstrou-se que a proteína PthA4 de Xanthomonas é capaz de ligar-se no "upa box" presente nos promotores de PR-1 e PR-5. Tanto o promotor de PR-1 quanto o de PR-5 dirigem a expressão transitória do gene repórter uidA em N. benthamiana mediante Agro infiltração. Abstract: The most aggressive form of the citrus canker disease is caused by the bacteria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), which can infect all commercial varieties or species of citrus. In addition to Xac, Xanthomonas axonopodis pv. aurantifolii (Xaa) causes a weaker form of the disease, known as cancrose C, which is restricted to Mexican Lime (Citrus aurantifolii). In sweet orange (Citrus sinensis), Xaa triggers a defense response that halts the canker-symptoms development including the epidermal rupture, which is essential for bacterial dissemination. In this work, we approached the differential pathogenicity existing between Xac and Xaa in order to survey the host gene expression associated with symptoms development (cellular hypertrophy and hyperplasia) and defense response in sweet orange. The project presents the identification and initial characterization of differentially expressed genes in response to the infection with the citrus canker pathogens, Xac and Xaa. Three independent strategies were conducted in order to have a detailed transcriptional profiling of orange leaves infected with Xaa, Xac or water as mock control (Differential Display PCR, Suppression Subtractive Hybridization and GeneChip Microarrays). More than 120 candidate genes were validated through quantitative real time PCR or Northern blot. The differentially expressed genes at 6 or 48 hours after infection (hai) were grouped into functional categories: cell-wall remodeling, cell division and expansion, vesicle trafficking, carbon and nitrogen metabolism or hormone signaling, auxin, gibberellin and ethylene. Initially, both Xaa and Xac elicit a defense response associated with pathogen attack that includes the production of reactive oxygen species (ROS) and cell-wall lignification. Notably, the changes in the transcriptional profiles show that Xac suppresses the plant defenses between 6 and 48 hai and at the same time it induces genes related to the cell-wall metabolism, cell division and vesicle trafficking among others. The consequence of this host manipulation by Xac originates a physiological state very similar to that of cell expansion (hypertrophy). The vesicle trafficking inhibitor, Brefeldin A, delayed the development of canker symptoms indicating that this activity is more related to the cellular enlargement than to the defense responses. The transcriptional profile of Xaa-infiltrated leaves highlights the activation of amitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway related to pathogen attack with the involvement of other components of defense responses like WRKY-transcriptional factors and ethylene-response elements. Both Xac and Xaa appear to modulate the transcription of genes related to auxin signaling and transport and gibberellin biosynthesis. Treatments of orange leaves with 1- naphthylphthalamic acid (NAA) . Resumo: A forma mais agressiva de cancro cítrico, cancrose A, é causada pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv citri (Xac), que ataca qualquer variedade ou espécie de citros. Além de Xac, Xanthomonas axonopodis pv aurantifolii (Xaa) causa um tipo mais leve da doença, cancrose C, restrita ao limão Galego (Citrus aurantifolii). Na laranja Pêra (Citrus sinensis), Xaa provoca uma resposta de defesa que impede o desenvolvimento dos sintomas do cancro incluindo a ruptura da epiderme que é fundamental à disseminação da bactéria. Neste trabalho, abordamos a patogenicidade diferencial entre Xac e Xaa na laranja Pêra para estudar a expressão gênica na planta associada ao desenvolvimento dos sintomas (hipertrofia e hiperplasia celular) e à resposta de defesa. O projeto apresenta a identificação e caracterização de genes expressos diferencialmente em resposta à infecção por Xac e Xaa responsáveis pelo cancro cítrico. A partir de três estratégias independentes (Display diferencial de PCR, Hibridação subtrativa suprimida e micro arranjos de DNA) detalhou-se o perfil transcricional de folhas de laranja infiltradas com Xaa, Xac ou água como controle. Mais de 120 genes candidatos foram validados através de PCR quantitativo em tempo real ou hibridação Northern. Os genes diferencialmente expressos a 6 ou 48 hs após da infecção (hai) aparecem agrupados em categorias funcionais como: remodelamento de parede celular, divisão e expansão celular, tráfego de vesículas, resposta de defesa, metabolismo de nitrogênio e carbono e sinalização de hormônios como auxina, giberelina e etileno. Inicialmente, tanto Xaa quanto Xac induzem respostas de defesa associadas com ataque de patógenos incluindo a produção de espécies reativas de oxigênio e lignificação da parede celular. Notavelmente, a mudança no perfil transcricional mostra que Xac suprime as defesas da planta entre 6 e 48 hai, ao mesmo tempo em que induz genes relacionados com o metabolismo da parede celular, divisão celular e trafego de vesículas, entre outros. A conseqüência dessa manipulação transcricional no hospedeiro por parte de Xac dá origem à um estado fisiológico típico de^expansão celular (hipertrofia). O inibidor de trafego de vesículas, Brefeldina A, atrasou o desenvolvimento dos sintomas do cancro, indicando que essa atividade está mais relacionada com hipertrofia celular do que com respostas de defesa.No perfil transcricional de folhas infectadas com Xaa destaca-se a ativação de uma via de sinalização por proteína quinase ativada por patógeno, envolvendo também fatores de transcrição do tipo WRKY, assim como elementos de resposta a etileno. Tanto Xac quanto Xaa parecem modular a transcrição de genes relacionados com sinalização e transporte de auxinas e biosíntese de giberelina. O tratamento de folhas de laranja com, ácido naftalenoacético (NAA) e ácido giberélico (GA3) demonstrou que esses hormônios induzem a expressão de genes de remodelamento de parede celular, biosíntese de giberelina e sinalização de auxína. Além disso, o inibidor de biosíntese de giberelina (Chlorocoline Chloridè) diminuiu significativamente a expressão de genes induzidos por NAA sugerindo que exista uma regulação cruzada entre auxina e giberelina que controla a expressão de genes relacionados com divisão e expansão celular em citros. Finalmente, duas regiões promotoras de genes que codificam proteínas relacionadas com patogenicidade (PR-1 e PR-5) foram isoladas e caracterizadas. Esses genes são fortemente induzidos por Xaa e Xac em 6 e 48 hai. Substancialmente, existem elementos similares com o "upa box" nas regiões promotoras de PR-1 e PR-5. Mediante experimentos de Electrophoretic Mobility Shift Assays (EMSA) demonstrou-se que a proteína PthA4 de Xanthomonas é capaz de ligar-se no "upa box" presente nos promotores de PR-1 e PR-5. Tanto o promotor de PR-1 quanto o de PR-5 dirigem a expressão transitória do gene repórter uidA em N. benthamiana mediante Agro infiltração Abstract: The most aggressive form of the citrus canker disease is caused by the bacteria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), which can infect all commercial varieties or species of citrus. In addition to Xac,Xanlhomonas axonopodis pv. aurantifolii (Xaa) causes a weaker form of the disease, known as cancrose C, which is restricted to Mexican Lime {Citrus aurantifolii). In sweet orange {Citrus sinensis), Xaa triggers a defense response that halts the canker-symptoms development including the epidermal rupture, which is essential for bacterial dissemination. In this work, we approached the differential pathogenicity existing between Xac and Xaa in order to survey the host gene expression associated with symptoms development (cellular hypertrophy and hyperplasia) and defense response in sweet orange. The project presents the identification and initial characterization of differentially expressed genes in response to the infection with the citrus canker pathogens, Xac and Xaa. Three independent strategies were conducted in order to have a detailed transcriptional profiling of orange leaves infected with Xaa, Xac or water as mock control (Differential Display PCR, Suppression Subtractive Hybridization and GeneChip Microarrays). More than 120 candidate genes were validated through quantitative real time PCR or Northern blot. The differentially expressed genes at 6 or 48 hours after infection (hai) were grouped into functional categories: cell-wall remodeling, cell division and expansion, vesicle trafficking, carbon and nitrogen metabolism or hormone signaling, auxin, gibberellin and ethylene. Initially, both Xaa and Xac elicit a defense response associated with pathogen attack that includes the production of reactive oxygen species (ROS) and cell-wall lignification. T Notably, the changes in the transcriptional profiles show that Xac suppresses the plant defenses between 6 and 48 hai and at the same time it induces genes related to the cell-wall metabolism, cell division and vesicle trafficking among others. The consequence of this host manipulation by Xac originates a physiological state very similar to that of cell expansion (hypertrophy). The vesicle trafficking inhibitor, Brefeldin A, delayed the development of canker symptoms indicating that this activity is more related to the cellular enlargement than to the defense responses. The transcriptional profile of Xaa-infiltrated leaves highlights the activation of a mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway related to pathogen attack with the involvement of other components of defense responses like WRKY-transcriptional factors and ethylene-response elements. Both Xac and Xaa appear to modulate the transcription of genes related to auxin signaling and transport and gibberellin biosynthesis. Treatments of orange leaves with 1-naphthylphihalamic acid (NAA) e Gihherellic Acid (GKi) demonstrated that these hormones induce the expression of genes related to cell-wall remodeling, gibberellin biosynthesis and auxin signaling. Moreover, the gibberellin-biosynthesis inhibitor (Chlorocoline Chloride) decreased significantly the expression of auxin-induced genes suggesting a cross-talk regulation between auxin and gibberellin controlling the expression of citrus genes associated with cell division and expansion. Finally, two promoter regions of the pathogenesis related (PR) genes, PR-I and PR-5.2, were isolated and characterized. These genes are strongly up-regulated by Xaa and Xac at 6 or 48 hai. Substantially, there are "upd" box-like motifs in the promoter regions of both PR-I and PR-5.2. By means of Electrophoretic Mobility Shift Assays (EMSA) we have demonstrated that PthA4 from Xac is capable of binding the "upd" box-like regions found in PR-1 e PR-5 promoters. Furthermore, both of the isolated promoters (PR-1 and PR-5) address the transient expression of the reporter gene uidA in JV. bethamiana leaves through agro infiltration Doutorado Genética Vegetal e Melhoramento Doutor em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Celso Eduardo Benedetti, Paulo Arruda Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Mestrado

Orientador: Celso Eduardo Benedetti Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: O gene XF0767 de Xylella fastidiosa está localizado num operon composto por mais quatro genes classificados como proteínas hipotéticas (XF0768-XF0767-XF0766-XF0765-XF0764). Este operon está conservado em uma série de bactérias associadas a plantas, incluindo Agrobacterium tumefaciens, Mezorhizobium loti e Sinorhizobium meliloti. A região upstream ao códon de iniciação deste operon possui seqüências canônicas correspondentes a sítios -35 e ¿10 de regiões promotoras reguladas por fatores sigma70. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o sistema de regulação do operon pela proteína XF0767, nomeada BigR (biofilm growth-associated repressor), visando à compreensão deste sistema e sua importância para a bactéria. A proteína BigR se liga na seqüência repetida invertida (9-4-9) localizada na região ¿10 do promotor do operon XF0768-0764, denominada BigRbox. BigR inibe a atividade do operon reprimindo a expressão do gene repórter GFP em Escherichia coli, Agrobacterium tumefaciens e Xylella fastidiosa. Mutações no BigRbox dos promotores de Xylella e Agrobacterium afetam a ligação do repressor e abole a transcrição do gene repórter. Esses dados indicam, portanto, que BigR compete com a RNA polimerase pelo mesmo sítio de ligação ao DNA, revelando assim o mecanismo de regulação do operon. BigR apresenta similaridade com fatores transcricionais de bactérias contendo domínio HTH (helix-turn-helix) de ligação ao DNA. Apesar de BigR ter sido inicialmente classificada como uma proteína da família SmtB/ArsR, as quais regulam operons relacionados à resistência a metais, nossos dados indicam que BigR não atua como sensor de metal. A adição de cádmio, ferro e cobre na mistura de ligação causam uma aparente dissociação do complexo DNA/BigR, entretanto, estudos in vivo na presença de metais não evidenciaram nenhuma alteração na expressão do gene repórter. Mutantes deficientes em BigR também não apresentam diferença de crescimento na presença de metais. O gene XF0768 codifica uma proteína nomeada BLH (beta-lactamase-like hydrolase) por pertencer à superfamília das metalo-beta-lactamases. Dada a presença de BigR e BLH no operon de Xylella e Agrobacterium, a atividade do operon foi analisada em diferentes condições como crescimento das células repórter in planta, co-cultivo com bactérias endofíticas e deficiência nutricional. Entretanto, uma maior atividade do operon em Xylella e Agrobacterium foi detectada apenas na condição de biofilme. Células de Agrobacterium aderidas em raiz de tabaco também apresentaram maior expressão do gene repórter quando comparadas às células em suspensão. Mutantes de Agrobacterium deficientes em BigR (bigR-) apresentam maior expressão do gene repórter, confirmando que BigR age como o repressor transcricional do operon. A quantificação da formação de biofilme das células mutante e selvagem revelou uma maior densidade de biofilme no mutante bigR- em superfície de vidro e também maior quantidade de células aderidas em raiz de tabaco, indicando que o operon pode estar envolvido com o processo de adesão ou desenvolvimento do biofilme bacteriano. Do ponto de vista estrutural, foi mostrado que a proteína BigR truncada no N-terminal (?BigR) encontra-se estruturada na forma de trímero, diferindo do observado para as proteínas com domínio HTH que em geral formam dímeros e monômeros. BigR é estável termicamente, começando a perder estrutura à 74oC, mas retendo um sinal residual de a-hélice até 90oC. Tratamentos com altas concentrações de (NH4) SO 2 4 interferiram na ligação da proteína ao DNA alvo e no conteúdo de estrutura secundária sem alterar, contudo, sua estabilidade térmica. A purificação e cristalização da proteína ?BigR resultou na coleta de alguns conjuntos de dados da proteína nativa e derivada, através de soaking ou marcada com SeMet. Apesar dos dados obtidos serem de boa qualidade, até o momento, não foi possível a resolução da estrutura cristalográfica desta proteína Abstract: The XF0767 gene from Xylella fastidiosa is located in an operon composed by a set of genes (XF0768-XF0767-XF0766-XF0765-XF0764) of unknown function. This operon is conserved in a number of plant-associated bacteria including Agrobacterium tumefaciens, Mezorhizobium loti e Sinorhizobium meliloti. The DNA region upstream of the operon has canonical sequences corresponding to ¿35 and ¿10 elements found in sigma70-regulated promoters. The aim of this work was to elucidate the biological function of the protein encoded by XF0767, named BigR (biofilm growth-associated repressor), as a transcriptional regulator and its importance to the bacteria. BigR binds to an inverted repeat sequence (9-4-9) located in the ¿10 region of the XF0768-0764 operon promoter. This sequence was named BigRbox. BigR repressed transcription of its own operon upon binding to the BigRbox in Xylella fastidiosa and Agrobacterium tumefaciens. Mutations in the BigRbox significantly affected the repressor binding and abolished transcription of the reporter gene in both bacteria, indicating that BigR compete with the RNA polymerase for the same promoter site. BigR is similar to HTH transcriptional factors of the SmtB/ArsR family, which control tolerance and detoxification of heavy metals in prokaryotes. Despite the similarities, BigR does not appear to function as a metal sensor, as initially predicted. Although binding of BigR to its target DNA was diminished in the presence of cadmium, copper and iron, operon regulation in response to metals was not demonstrated in vivo. In addition, Agrobacterium mutants deficient in BigR did not show changes in growth rates in the presence of metals. BLH is an unusual beta-lactamase-like hydrolase coded by the XF0768 gene. To gain insights into the possible function of the operon, the activity of reporter cells was observed in the presence of different compounds and conditions including in planta growth, effect of endophytic competition and nutrient deficiency. Significantly, an increased operon activity was observed in Xylella and Agrobacterium biofilms. Agrobacterium cells attached to tobacco roots also showed high levels of reporter gene expression in comparison to cells in suspension. A. tumefaciens mutants deficient in the BigR showed constitutive expression of the operon, confirming that BigR acts as a transcriptional repressor. Biofilm quantification showed increased biofilm formation in glass surfaces as well as in tobacco roots, indicating that the operon may play a role in cell adherence or biofilm development. Structurally, the truncated BigR protein (?BigR) is a trimmer in solution, as opposed to most HTH regulators known, which are usually found as dimmers or monomers. BigR is stable at high temperatures (74oC); however, treatments with high concentrations of ammonium sulfate interfere with the protein secondary structure and its DNA binding capacity, without affecting its thermal stability. Good quality X-ray diffraction data were collected for the native and derivative ?bigR protein; however, structure resolution was not possible probably due to problems with the crystals Doutorado Genética de Microorganismos Doutor em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Hiroshi Aoyama, Celso Eduardo Benedetti Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Em nosso laboratório foram purificadas quatro isoformas de fosfatases ácidas, a partir de sementes de soja quiescentes, tendo sido também estudadas suas propriedades cinéticas e físico-químicas. Estudos físicos e estruturais destas enzimas requerem uma grande quantidade da proteína pura, o que exigiria várias purificações convencionais, que, em geral, são bastante trabalhosas. Devido a este fato e a existência de poucas de tais proteínas clonadas e expressas, nos propusemos a clonar e expressar uma proteína tirosina fosfatase (PTP) de soja. O estudo da cinética da PTP recombinante revelou que esta enzima possui características típicas de uma fosfatase e maior especificidade para tirosina-fosfato em relação a outros substratos analisados. Foi feito o estudo de desnaturação térmica da enzima, através de dicroísmo circular, que mostrou que a enzima recombinante apresenta baixa estabilidade térmica. Identificamos por western blot a presença da GmPTP nos diferentes tecidos de soja, germinados tanto no claro como no escuro. Estes resultados, confrontados com os obtidos no PCR quantitativo, mostram uma expressão aumentada do tecido raiz, quando comparada aos outros tecidos avaliados, que está em concordância com o encontrado na literatura, referente à importância fisiológica da enzima neste tecido. Níveis adequados de fósforo são necessários para o crescimento e desenvolvimento de todos os organismos para o bom funcionamento de funções como estrutura molecular, geração de energia e regulação metabólica. A demanda por fósforo e sua conseqüente absorção do solo pelas raízes, aumenta dramaticamente durante o período de rápido crescimento e divisão, por exemplo, na germinação de sementes. Sendo assim, como supridores importantes de fósforo para o metabolismo da planta, podemos citar as fitases e fosfatases, que, além de contribuírem para prover nutrientes, as fosfatases também desempenham papel importante no controle de diferentes funções da planta, particularmente na regulação das cascatas de transdução de sinal. Utilizamos microarranjos de quinases como ferramenta para avaliação do quinoma da raiz nas plântulas de soja germinadas na presença e ausência de luz. Assim, concluímos que fatores ambientais, como a presença de luz e disponibilidade de nutrientes fazem com que diferentes vias estejam ativas e que diferentes fitormônios estejam agindo predominantemente. Relacionando as condições de germinação das plântulas de soja com esses fatores e às quinases mais ativadas no chip, propomos um modelo de sinalização onde o hormônio ácido abscísico responde ao estresse através da ativação de vias como as de MAPKs e de cálcio, causando modulação da atividade de fosfatases e quinases, resultando em respostas como proliferação e rearranjo do citoesqueleto das raízes. Neste trabalho, nós descrevemos a clonagem, expressão de uma de soja, sua caracterização cinética, localização tecidual e investigação da possível relação com a sinalização disparada pela presença ou ausência de luz. A investigação e caracterização de PTPs em plantas podem fornecer informações relevantes no campo de pesquisa do metabolismo vegetal. Sendo assim, nós disponibilizamos dados bioquímicos relevantes os quais sugerem que as plântulas de soja contêm PTP típicas que são principalmente expressas em raízes e aparentemente desempenham papel importante durante a germinação da semente. Abstract: Our group previously described the purification and characterization of four acid phosphatase isoforms obtained from mature soybean seeds, and determined the kinetic and physico-chemical properties of these enzymes. Structural and physical studies demand high amounts at purity levels of these enzymes, requiring efforts in laborious conventional purifications. Due to this fact and to the existence of few plant proteins that already has been cloned and expressed, we proposed to clone and express a protein tyrosine phosphatase (PTP) from soybean. The kinetic studies of the recombinant PTP revealed an enzyme with phosphatase typical features and higher specificity toward Tyr-phosphate when compared to other analysed substrates. The analysis of thermal inactivation of the enzyme was carried out by circular dichroism, which showed that GmPTP had low thermal stability. The immunolocalization of GmPTP, by western blot, identified the enzyme in different soybean tissues, which were germinated in the presence and absence of light. These results are in agreement with those obtained from the quantitative PCR results, that showed a higher expression of GmPTP in roots when compared with other evaluated tissues. The physiological importance of this tissue to the plant metabolism corroborates our results, because adequate levels of phosphorus are required for the good operation of metabolic functions, as growth and development. The phosphorus demand and the consequent soil absorption through the roots dramatically increase in periods of high growth rate, for instance, during germination. Therefore, phytases and phosphatases are important suppliers for plant metabolism and besides the contribution to provide nutrients, phosphatases could play an important role in regulation of signal transduction cascades. Kinase microarrays were employed as a strong tool to analyse the root kinome in soybean plantlets germinated in light and dark conditions. We concluded that abiotic factors as light presence and nutrients availability were responsible for the activation of different pathways and different phytormones prevalence. Relating the germination conditions of soybean plantlets to these factors and to the analysis of the most activated kinases on the chip, we propose a signaling model to explain that, when the hormone abscisic acid is the main response of stress stimuli, it triggers the activation of MAPK and calcium signaling, and the resulting modulation of kinases and phosphatases activities led to proliferation and cytoskeleton rearrangement in roots. In this work, we described the cloning and expression of a soybean PTP, its kinetic characterization, tissue distribution and investigation of a putative relationship with the signaling pathway triggered by light and dark. The investigation and characterization of PTPs from plants can add relevant information in the plant metabolism research field. Therefore, we provided a wealth biochemical data which suggest that soybean plantlets contain typical PTP, which is mainly expressed in roots and apparently plays a critical role during germination. Doutorado Bioquímica Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Jorg Kobarg Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A hepatite B constitui um grave problema de saúde pública. Dados epidemiológicos estimam que aproximadamente 350 milhões de pessoas são portadores do vírus da hepatite B (HBV). Admite-se que a infecção evolui para a cura em média 95% dos casos, entretanto nos portadores crônicos a infecção pode evoluir para cirrose e carcinoma hepatocelular (HCC). Há um crescente acúmulo de evidências que relaciona a proteína HBx do HBV ao desenvolvimento do HCC. A maioria dos estudos sobre a função da proteína HBx sugere que ela é uma proteína reguladora de funções pleiotrópicas com a capacidade de induzir o crescimento tumoral. Isso é possivelmente devido à sua capacidade de interagir com uma vasta gama de proteínas celulares. No presente estudo investigamos os aspectos moleculares da estrutura e função da proteína HBx e os resultados foram contextualizados no processo de transformação celular. Observamos pela primeira vez a capacidade da proteína HBx em se ligar ao RNA contendo seqüências ricas em adenina e uracila (AU), que são presentes em alguns proto-oncogenes como c-myc e c-fos. A geração de proteínas truncadas permitiu mapear a região de interação entre HBx e RNA. Realizamos ensaios de mutação sítio-dirigida em HBx e substituímos todas as cisteínas por serinas. Nossos resultados sugerem que as cisteínas na proteína HBx são de menor importância para a sua interação com o RNA e com as proteínas humanas p53 e RXR. Descobrimos ainda uma nova proteína humana que interage com HBx: E4F. Este fator de transcrição humano está relacionado com o controle do ciclo celular, com a segregação cromossômica e com a embriogênese. Ensaios em leveduras e in vitro mostraram que HBx selvagem, bem como as suas formas mutadas, foram capazes de interagir e regular a função de E4F, indicando um possível novo mecanismo para a transformação celular e a regulação da transcrição viral, uma vez que E4F exibiu uma capacidade de interagir com a região ¿enhancer II¿ do genoma do HBV Abstract: Viral hepatitis is an important global public health problem. Epidemiological data show that worldwide 350 million people are chronically infected with the hepatitis B virus. About 95% of the infections cure spontaneously, but the chronically infected patients may develop liver cirrhosis or even hepatocellular carcinoma (HCC). A large body of evidence points to the viral onco-protein HBx as the principal cause for the cellular transformation. The majority of studies on HBx function suggest that it is a regulatory protein with pleiotropic functions and its capacity to induce tumor growth may be due to its ability to interact with a diverse array of cellular proteins. In the present study we investigated molecular and structural aspects of the function of the HBx protein in order to be able to shed light on the process of cellular transformation. We were able to demonstrate that HBx protein has the ability to bind to an AU-rich RNA sequences present in the mRNAs of certain proto-oncogenes such as c-myc and c-fos. The generation of truncated proteins allowed to map the region of interaction of HBx with the RNA. Furthermore, we performed site directed mutagenesis studies of HBx protein and substituted all of its cysteine residues with serines. Our data suggest that the cysteine residues in the HBx protein are of minor importance for its interaction with RNA, p53 and RXR proteins. Finally, we discovered in E4F a new human interacting protein partner for the HBx protein. The transcription factor E4F has been functionally implicated in the control of the cell cycle, the chromosomal segregation and embriogenesis. In studies using the yeast we further showed that wild-type HBx, as well as its mutated forms, can physically interact with the E4F protein and regulate its function. This indicates a possible new mechanism of cellular transformation and the regulation of the viral transcription, since the human protein E4F demonstrated the capacity to bind to the enhancer II region of the HBV genome Doutorado Bioquímica Doutor em Biologia Funcional e Molecular