Identificação e caracterização de marcadores moleculares para estudos ecotoxicológicos em moluscos bivalves e peixes

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2009O recente avanço da biologia molecular tem ampliado o conhecimento relacionado a invertebrados marinhos e peixes, gerando inúmeras possibilidades de novas aplicações biotecnológicas. No presente estudo foram identificados e caracterizados novos genes em organismos modelo para estudos ecotóxicológicos. No capítulo I, foram estudados aspectos moleculares, bioquímicos e químicos, da ostra-do-mangue Crassostrea rhizophorae, uma espécie de importância econômica, ecológica e social que ocorre amplamente em estuários e manguezais na costa brasileira, áreas de risco constante de contaminação. Ostras expostas a efluentes contendo esgoto doméstico na Baía Norte da Grande Florianópolis mostraram aumento na atividade da enzima catalase, um biomarcador clássico de contaminação aquática. Bibliotecas subtrativas em ostra, comparando local contaminado e referência, possibilitaram a identificação de 36 novos genes de interesse para estudos ecotoxicológicos em C. rhizophorae, alguns deles codificam proteínas possívelmente envolvidas em biotransformação de xenobiótico, metabolismo de lipídeo, defesa imune, estresse oxidativo e ligante de metais. No capítulo II, bibliotecas públicas de sequências nucleotídicas expressas (ESTs) foram pesquisadas a fim de identificar novos genes de citocromo P450 (CYP) em moluscos bivalves dos gêneros Mytilus (mexilhões) e Crassostrea (ostras). Um total de 113 sequências CYP foram encontradas, a maioria em M. californianus (58). A caracterização preliminar do sistema complemento CYP em M. californianus, mostra que assim como é observado em deuterostômios, há uma expansão do Clan 2 neste organismo. Sequências similares as famílias CYP1, CYP3 e CYP26 de vertebrados foram clonadas em M. edulis, e a expressão órgão-específica e indução por contaminantes para estes genes foram avaliadas. Os genes CYP1-like, similares a CYP1A, que é proposto há décadas como biomarcador para agonistas do receptor AHR em vertebrados, não foi induzida por estas substâncias em M. edulis. Interessantemente, genes CYP3-like e CYP26-like foram induzidos por beta-naftoflavona, o que indica que diferentes mecanismos de ativação gênica, e provavelmente de biotransformação, ocorra nos CYPs em moluscos, quando comparados às famílias CYP similares de vertebrados. Este é o primeiro estudo a mostrar a diversidade do sistema complemento CYP (mesmo que de forma preliminar); clonar genes CYP1-like, CYP3-like e CYP26-like; e caracterizar a expressão destes genes em um molusco bivalve. No capitulo III foram identificados três novos genes CYP1 no peixe-modelo ambiental Fundulus heteroclitus. O set completo de genes CYP1 de peixe (CYP1A, CYP1B1, CYP1C1, CYP1C2 e CYP1D1), mostraram diferentes padrões de distribuição órgão-específica e indução por PCB 126, o que permitiu a escolha das combinações órgão/CYP1 mais apropriadas para detecção de contaminantes agonistas do receptor AHR. Estudos em uma população de F. heteroclitus proveniente de um local historicamente contaminado por PCB mostrou diferenças na expressão de alguns desses novos genes que podem estar relacionadas à adaptação para viver nestes locais. Os genes mais apropriados para detecção de contaminantes agonistas do AHR (CYP1A, CYP1B1 e CYP1C1) também foram clonados no peixe Poecilia vivipara, e poderão servir como biomarcadores de contaminação aquática nesta espécie amplamente distribuída em ambientes contaminados da costa Brasileira. Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicabilidade da técnica óptica shearografia para caracterizar a localização e profundidade de defeitos em materiais compósitos. Foi desenvolvido através de experimentos controlados tendo como base conjuntos de corpos de prova contendo falhas artificiais quadradas, propositalmente introduzidas entre as lâminas de um material compósito fabricado com resina epóxi e fibras de vidro unidirecionais e cruzadas. Defeitos de diferentes tamanhos foram dispostos em diferentes profundidades ao longo da espessura do material. O principal tipo de carregamento utilizado foi do tipo vibracional associado às técnicas de Média-Temporal, com iluminação contínua do laser para se obter a resposta da amplitude de modulação através de franjas de interferência e à técnica com iluminação Estroboscópica de forma a conseguir mapas das diferenças de fases referentes à superfície analisada. Foram produzidos conjuntos de corpos de prova com e sem falha de adesão artificialmente provocada. As respostas em freqüência foram relacionadas às profundidades das diferentes falhas. As relações freqüência x profundidade apresentaram bom comportamento, conforme descrevem as bibliografias consultadas. Também foram comparados os resultados obtidos através do modelamento matemático com os obtidos experimentalmente. Os resultados alcançados neste trabalho são encorajadores e abrem as portas para novos estudos com outros tipos de falhas e materiais compósitos