Dissertação de mestrado em Genética MolecularOs Planctomycetes são um grupo notável de bactérias que devido às suas
características invulgares: divisão por gemulação, paredes celulares sem peptidoglicano
e estrutura celular compartimentalizada apresentam relevância crescente em vários
domínios científicos como a evolução, biologia celular, ecologia e genómica. Estudos de
ecologia molecular microbiana evidenciaram que os Plancomycetes são organismos
abundantes em habitats terrestres e aquáticos, desempenhando um papel
preponderante nos equilíbrios dos mesmos. Embora seja conhecida a sua grande
dispersão, os processos fisiológicos e metabólicos subjacentes a esta ubiquidade
permanecem por esclarecer. As vias de sinalização celular permitem a adaptação a
ambientes em constante mudança e são determinantes para sobrevivência dos
organismos. Para os Planctomycetes, um aspecto importante a ter em conta no que se
refere à ecologia prende-se com a resistência a radiação Ultravioleta (UV),
principalmente para as espécies marinhas.
O presente trabalho pretende caracterizar aspectos relacionados com a
integridade celular de espécies marinhas de Planctomycetes após a exposição a radiação
UV. Foi desenvolvido um novo método para detecção de danos de DNA em
Planctomycetes, utilizado na caracterização da resistência à radiação UV de várias
estirpes. Este trabalho foi complementado com testes de sobrevivência. O potencial
efeito protector de extractos etanólicos de pigmentos de Planctomycetes foi também
avaliado. Como as vias de sinalização mediadas por Mitogen-activated protein kinase
(MAPK) regulam a resposta a diversos tipos de stress, espécies mutantes para
componentes da via da Protein kinase C foram rastreados para resistência a radiação UVC
para avaliar um possível envolvimento desta via na resposta à radiação UV. Potenciais
homólogos de Planctomycetes foram também analisados. Este estudo multidisciplinar
permitiu a caracterização de várias espécies marinhas de Planctomycetes quanto a danos
de DNA e sobrevivência. Foi ainda demonstrado um possível envolvimento da via de
sinalização mediada pela PKC na resposta de Saccharomyces cerevisiae a radiação UV. Os
valores elevados de homologia entre os genes da levedura e de Planctomycetes podem
indicar que este grupo depende de vias de sinalização complexas na manutenção da
integridade celular.The phylum Planctomycetes is a remarkable group of bacteria with increasing relevance
in numerous fields of research such as evolution, cell biology, ecology and genomics due to
its unusual characteristics: division by budding, peptidoglycan-less cell walls and
compartmentalized cell structure. Molecular microbial ecology studies repeatedly provided
evidence that Planctomycetes are abundant in terrestrial and marine habitats, underlying
that these organisms play an important role in the ecology of the habitats. Although this
wide known dispersion, still little is known about the physiology and metabolism underlying
the geographic ubiquity of Planctomycetes. Signalling pathways are essential for adaptation
to a constantly changing environment that imposes exposure to several kinds of stress and
are essential for organism’s survival. One important aspect of Planctomycetes ecology is
ultra-violet radiation (UV) resistance, at least in marine species.
In this work, we aimed to characterize aspects of cell integrity of marine
Planctomycetes species upon exposure to UV radiation related to DNA damage and
signalling. A new DNA damage detection method was developed for Planctomycetes and
used to evaluate DNA damage resistance of several strains together with survival tests. In
addition, the potential protective role of ethanolic extracts of Planctomycetes pigments was
also evaluated. As signalling pathways mediated by Mitogen-activated protein kinase (MAPK)
regulate response to several types of stress, several mutant strains for the Protein kinase C
cascade components were screened for UV resistance to evaluate the possible involvement
on this pathway in UV response. Furthermore, several predicted homologous kinases of
Planctomycetes were analysed. This multi disciplinary approach allowed us to characterize
several marine Planctomycetes strains comparatively to DNA damage and survival.
Furthermore, we were able to demonstrate that PKC mediated pathway is probably involved
in UV response in Saccharomyces cerevisiae. The high homology values between
Planctomycetes and Saccharomyces cerevisiae may indicate that Planctomycetes rely on
evolved signalling pathways to maintain cell integrity