Mestrado em Biologia Molecular e CelularLongevidade é a capacidade de um organismo sobreviver para além da idade
média de morte para a espécie a que pertence. Pode ser modulada por vários
parâmetros ambientais que influenciam o metabolismo celular, a oxidação, ou a
integridade do ADN. Até ao presente já foram realizados alguns estudos com o
objetivo de compreender a influência de vários fatores ambientais na
longevidade dos organismos. No entanto, a maior parte destes estudos são
limitados a um número reduzido de espécies modelo. Deste modo, é pertinente
gerar mais conhecimento sobre a estrutura do genoma e respostas funcionais de
genes às condições ambientais em espécies com ecologias bem conhecidas, de
modo a promover uma melhor compreensão das interações gene-ambiente num
contexto evolutivo. A metodologia mais direta para abordar esta questão é
identificar genes ou intervenções que funcionam de forma semelhante de modo a
se poder proceder à modulação do tempo de vida nos organismos.
Componentes de insulina ou o fator de crescimento 1 da família da insulina (IGF-
1), a cínase da rapamicina (TOR) e as sirtuínas (SIR) da família das
desacetilases, reguladas pelo gene PNC1 (pirazinamidase e nicotinamidase),
são alguns exemplos que apresentam essa característica. Levando isso em
consideração, o principal objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de
diversos parâmetros abióticos na longevidade de duas linhagens clonais da
espécie Daphnia magna Straus (K6 e BEAK), da sub ordem Cladocera. Para
atingir este objectivo foram avaliados os efeitos da temperatura, da restrição
alimentar e de diferentes níveis de cobre na reprodução (número total de
neonatos produzidos) e no tempo de vida de D. magna. No caso de restrição
calórica e cobre, foram ainda avaliados os efeitos na expressão génica e
integridade (ocorrência de mutações) do gene PNC1, respetivamente. Daphnia
magna foi selecionada como organismo para este estudo, por apresentar uma
ecologia bem documentada, ser de fácil manutenção em laboratório e por se
reproduzir por partenogénese, o que permite o estabelecimento de linhagens
clonais, sendo desta forma uma ferramenta para discriminar diferenças genéticas
(entre clones) do background experimental. Além disso, o genoma da espécie
Daphnia pulex foi já sequenciado, permitindo a avaliação da relação entre a
estrutura, expressão génica e respostas a nível populacional às alterações
ambientais. De um modo geral, os resultados obtidos revelaram uma
dependência entre linhagens clonais e a influência dos parâmetros ambientais na
longevidade. O aumento da concentração de cobre e da temperatura provocou
uma redução na produção de descendência e também na longevidade de D.
magna. A restrição alimentar também induziu um decréscimo na produção de
descendência nas duas linhagens clonais. A análise das sequências de ADN
apenas revelou polimorfismos semelhantes em todas as amostras, o que sugere
que não foram induzidas quaisquer mutações devido a exposição aos fatores
ambientais em estudo. Também não foram identificados efeitos significativos de
restrição calórica na expressão relativa do gene PNC1.Longevity is the ability to survive beyond the average age of death for the
species. It can be modulated by several environmental parameters that influence
cellular metabolism, oxidation, or DNA integrity. A set of works has already been
carried out in order to understand the influence of environmental factors in
longevity. However, most of these studies are restricted to a narrow number of
model species. It is then pertinent to generate more knowledge on the genome
structure and on the functional responses of genes to environmental conditions
within species with tractable ecologies, aiming to improve the understanding of
gene-environment interactions in an evolutionary context. The most direct way to
address this problem is to identify genes or interventions that function similarly to
modulate life span in different organisms. Components of the insulin or insulin-like
growth factor 1 (IGF-1) signaling pathway, the nutrient-responsive target of
rapamycin (TOR) kinase and the sirtuin (SIR) family of protein deacetylases,
regulated by PNC1 gene (pyrazinamidase and nicotinamidase), among others,
have been found to have this property. Taking this into consideration, the main
goal of this work was to assess the influence of several environmental parameters
in the longevity of two clonal lineages of the cladoceran species Daphnia magna
Straus (K6 and BEAK). To attain this purpose, the effects of temperature, food
restriction and different copper levels were evaluated in the reproduction (total
number of neonates produced) and life span of D. magna. The effects in the gene
expression and genomic integrity of the PNC1 gene (occurrence of mutations)
were assessed in the food restriction and copper assays, respectively. The model
organism Daphnia magna was selected to address the purposed objective as its
ecology is well understood, it is of easy maintenance and reproduces by
parthenogenesis, which allows the creation of clonal lineages, thus providing a
tool to discriminate genetically based differences (among clones) from the
experimental background. In addition, the genome of the closely related Daphnia
pulex has been sequenced, allowing the assessment of the relationship between
structure, gene expression and population-level responses to environmental
changes. In general, the obtained results revealed a clonal lineage dependency
on the influence of the environmental parameters in longevity. An increased
temperature and copper concentration provoked a reduction in the reproductive
output and as well as in the longevity of daphnids. Food restriction also induced a
decrease in the reproductive output of both clonal lineages of D. magna. After
DNA sequencing, only similar SNPs were found in all samples and therefore, no
mutational alterations were caused by exposure to the studied environmental
factors. No significant effects occurred in the relative gene expression of PNC1
due to caloric restriction
