Pearson, GarethSerrão, EsterMota, Catarina Figueiredo da2018-09-132020-05-052017-05-052016http://hdl.handle.net/10400.1/10789Intertidal algae (brown, red and green) are three understudied and independent multicellular lineages possessing related intolerant and desiccation tolerant species, making them good models for desiccation tolerance research. Recent focus on distribution of Fucus vesiculosus under climate change led us to determine the upper thermal limits of this brown algae, using physiological indicators and gene expression responses to describe the induction and thermal characteristics of the heat-shock response in diverse populations. Ambient temperatures were poor predictors of the heat-stress experienced by intertidal algae, instead the microhabitats created by the algal canopy modulated the local thermal environment and influenced the stress response. Surprisingly, in the hottest microhabitat algae appeared to be protected from thermal stress by fast and intense desiccation. Proteomic research in brown algae has recently been facilitated by genomic resources, complete genome sequencing of model species and large-scale transcriptomic resources from Fucus species, and by technical advances in work on organisms with similar interfering compounds. We tested and optimized a protein extraction protocol suitable for intertidal Fucus algae and used it to investigate differential expression of proteins in response to desiccation, both by conventional 2DE and by DIGE. No significant changes of the protein profiles were detected after desiccation or rehydration, suggesting the importance of constitutive tolerance mechanisms, minimizing the metabolic cost of gene expression, while the desiccated state provides protection against heat stress. Studies of distinct field environments (desiccation-prone or –protected), of sequential emersion stress exposure and of laboratory desiccation under controlled conditions, all failed to identify robust protein expression changes attributable to desiccation tolerance. We characterized the first extractable proteome of F. vesiculosus by LC-MS/MS identification and annotation against brown algal protein databases, with considerable success despite limited functional annotation in brown algae proteins, and the presence of multiple proteins in some spots.Na zona entre marés existem diversas macroalgas (castanhas, verdes e vermelhas), pertencentes a três linhagens multicelulares independentes e pouco estudadas, contendo espécies tolerantes e espécies intolerantes à dessecação, o que faz delas bons modelas para o estudo da tolerância à dessecação. Recentemente, a atenção dada à distribuição de Fucus vesiculosus sob efeito das alterações climáticas levou-nos a querer determinar os limites subletais máximos de temperatura desta alga castanha, utilizando indicadores fisiológicos e alterações da expressão genética para descrever a temperatura de indução e o perfil da resposta ao choque térmico em diversas populações desta espécie. Vimos que conhecer a temperatura ambiente não é suficiente para antecipar o choque térmico sentido pela alga, ao mesmo tempo que os microhabitats formados pelo tapete de algas vão influenciar a temperatura local e afectar a resposta ao choque térmico. Surpreendentemente, no microhabitat mais quente as algas aparentavam estar protegidas do choque térmico pela dessecação rápida e intensa. Estudos de proteómica em algas castanhas foram facilitados recentemente graças a recursos genéticos, a sequenciação do genoma completo da espécie modelo, Ectocarpus siliculosus, numerosas sequências de transcriptos de Fucus, obtidas pelas novas técnicas de sequenciação e avanços técnicos no estudo de outros organismos com compostos secundários semelhantes que interferem com a qualidade e a quantidade das proteínas extraídas. Foi optimizado um protocolo de extracção de proteínas de algas do género Fucus, que foi utilizado para investigar a expressão diferencial de proteínas em resposta à dessecação tanto por 2DE convencional como por 2D-DIGE. Não foram detectadas alterações significativas nos perfis de proteínas na sequência da dessecação ou da rehidratação, o que sugere a importância de mecanismos constitutivos de tolerância, minimizando os custos metabólicos da expressão de novos genes, enquanto a dessecação protege do choque térmico. Estudos de campo, em locais de intensa dessecação ou protegidos, após exposição consecutiva ao stress de emersão, e após dessecação em condições controladas no laboratório, todos falharam na identificação de alterações robustas na expressão de proteínas envolvidas na tolerância à dessecação. Caracterizámos o primeiro proteoma extraível de F. vesiculosus, identificando as proteínas por LC-MS/MS e anotando utilizando as bases de dados de algas castanhas. Esta anotação foi bem-sucedida, apesar da fraca anotação funcional das proteínas de algas castanhas e da presença de múltiplas proteínas em alguns dos spots.engTolerância à dessecaçãoPerfil proteómicoMicrohabitatsElectroforese diferencial em gel (DIGE)Fucus vesiculososFucus serratusFucus spiralisdoctoral thesis101379404