Bioluminescence monitoring of promoter activity in vitro and in vivo

© 2017, Springer Science+Business Media LLC. The application of luciferase reporter genes to provide quantitative outputs for the activation of promoters is a well-established technique in molecular biology. Luciferase catalyzes an enzymatic reaction, which in the presence of the substrate luciferin produces photons of light relative to its molar concentration. The luciferase transgene can be genetically inserted at the first intron of a target gene to act as a surrogate for the gene’s endogenous expression in cells and transgenic mice. Alternatively, promoter sequences can be excised and/or amplified from genomic sources or constructed de novo and cloned upstream of luciferase in an expression cassette transfected into cells. More recently, the development of synthetic promoters where the essential components of an RNA polymerase binding site and transcriptional start site are fused with various upstream regulatory sequences are being applied to drive reporter gene expression. We have developed a high-throughput cloning strategy to develop lentiviral luciferase reporters driven by transcription factor activated synthetic promoters. Lentiviruses integrate their payload cassette into the host cell genome, thereby facilitating the study of gene expression not only in the transduced cells but also within all subsequent daughter cells. In this manuscript we describe the design, vector construction, lentiviral transduction, and luciferase quantitation of transcription factor activated reporters (TFARs) in vitro and in vivo

Discutindo a educação ambiental no cotidiano escolar: desenvolvimento de projetos na escola formação inicial e continuada de professores

A presente pesquisa buscou discutir como a Educação Ambiental (EA) vem sendo trabalhada, no Ensino Fundamental e como os docentes desta escola compreendem e vem inserindo a EA no cotidiano escolar., em uma escola estadual do município de Tangará da Serra/MT, Brasil. Para tanto, realizou-se entrevistas com os professores que fazem parte de um projeto interdisciplinar de EA na escola pesquisada. Verificou-se que o projeto da escola não vem conseguindo alcançar os objetivos propostos por: desconhecimento do mesmo, pelos professores; formação deficiente dos professores, não entendimento da EA como processo de ensino-aprendizagem, falta de recursos didáticos, planejamento inadequado das atividades. A partir dessa constatação, procurou-se debater a impossibilidade de tratar do tema fora do trabalho interdisciplinar, bem como, e principalmente, a importância de um estudo mais aprofundado de EA, vinculando teoria e prática, tanto na formação docente, como em projetos escolares, a fim de fugir do tradicional vínculo “EA e ecologia, lixo e horta”.Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educació

Aula prática de Fotossíntese: Demonstração da reação de Hill em cloroplastos com dissipação de energia por fluorescência mediante desacoplamento ou inibição dos fotossistemas pelo herbicida Diuron

During photosynthesis, the photochemical electron transfer process is easily demonstrated by the Hill reaction, where artificial electron acceptors are reduced by active chloroplasts suspensions in the presence of light.  However, the destiny of luminous energy absorbed by chlorophyll molecules in uncoupled or damaged photosystems is not usually demonstrated. Here we provide an adaptation of the classical Hill reaction using intact spinach chloroplasts, which includes the visualization of energy dissipation by fluorescence in lysed chloroplasts, and a dose/effect response in photosystems inhibited by the herbicide DCMU. This laboratory lesson, which is aimed to biochemistry and biophysics for undergraduate courses of Chemistry, Biological, Environmental and Agricultural Sciences, provides the basic photochemical principles using the classical Hill reaction, and photophysical principles through the visualization of energy dissipation by chlorophyll fluorescence,  improving the understanding of the photosynthetic process, and introducing the concept of fluorescence and its applications as bioanalytical tool to monitor photosynthesis in plants and vegetal ecosystems.Na fotossíntese, o processo fotoquímico de transferência de elétrons é facilmente demonstrado através da reação de Hill, onde aceptores de elétrons artificiais são reduzidos por suspensões ativas de cloroplastos na presença de luz. Entretanto, não é comum mostrar no ensino de graduação o destino da energia luminosa absorvida pela clorofila quando os fotossistemas não estão funcionais. Apresentamos uma proposta de aula prática que consiste em uma adaptação da reação de Hill usando cloroplastos intactos de espinafre, que inclui a visualização de dissipação de energia por fluorescência e efeito dose/resposta em cloroplastos lisados ou inibidos pelo hebicida DIURON. Esta aula prática, destinada às disciplinas de Bioquímica e Biofísica para cursos de graduação de Química, Ciências Biológicas e Engenharias Florestal, Ambiental e Agronômica, tem como objetivos complementar os princípios básicos de fotoquímica demonstrados através da reação clássica de Hill, com princípios de fotofísica através da dissipação de energia por fluorescência da clorofila, melhorando a compreensão do processo da fotossíntese, e introduzindo o conceito de fluorescência e sua aplicação como ferramenta bioanalítica moderna para monitorar a fotossíntese em plantas e ecossistemas vegetais.

Bovine serum albumin displays luciferase-like activity in presence of luciferyl adenylate: Insights on the origin of protoluciferase activity and bioluminescence colours

Luciferyl adenylate, the key intermediate in beetle bioluminescence, is produced through adenylation of D-luciferin by beetle luciferases and also by mealworm luciferase-like enzymes which produce a weak red chemiluminescence. However, luciferyl adenylate is only weakly chemiluminescent in water at physiological pH and it is unclear how efficient bioluminescence evolved from its weak chemiluminescent properties. We found that bovine serum albumin (BSA) and neutral detergents enhance luciferyl adenylate chemiluminescence by three orders of magnitude, simulating the mealworm luciferase-like enzyme chemiluminescence properties. These results suggest that the beetle protoluciferase activity arose as an enhanced luciferyl adenylate chemiluminescence in the protein environment of the ancestral AMP-ligase. The predominance of luciferyl adenylate chemiluminescence in the red region under most conditions suggests that red luminescence is a more primitive condition that characterized the original stages of protobioluminescence, whereas yellow-green bioluminescence may have evolved later through the development of a more structured and hydrophobic active site. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd