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Contexte : Le virus Torque Teno (TTV) est un petit virus à ADN fortement prévalent dont la réplication est étroitement liée à l'état immunitaire. Un nombre croissant de publications soulignent le potentiel de la charge virale du TTV en tant qu'indicateur d'immunosuppression chez les patients transplantés. Des tests cliniques sont nécessaires pour caractériser davantage son potentiel en tant que marqueur d'immunosuppression.Objectifs : Présentation de la faisabilité/optimisation et démonstration des performances analytiques et cliniques du premier test standardisé utilisé pour détecter et quantifier l'ADN du TTV humain dans le sang total et le plasma de diverses populations. La charge virale du TTV a été analysée sur des échantillons de sang total prélevés chez 31 volontaires sains, chez 53 donneurs de reins décédés et cours du suivi de 42 receveurs d’une greffe de rein.Résultats : La limite de détection de la trousse développée était de 2,2 log10 copies/ml dans le sang total et le plasma, la linéarité et la précision ont été démontrées entre 1,61 et 10,61 log10 copies/ml dans le sang total. La prévalence de l'ADN du TTV dans le sang variait significativement entre les groupes : 45% chez les volontaires sains, 74% chez les donneurs et 83% chez les receveurs de rein. Chez les receveurs de rein, les cinétiques TTV précoces étaient comparables à celles précédemment présentées dans la littérature (dans d'autres contextes de transplantation) : la charge virale est passée d'une moyenne de 4,3 log10 à 7,9 log10 copies/mL dans les 75 premiers jours post transplantation. L’analyse des séquences de TTV par séquençage haut débit nous a permis de décrire la prévalence des génotypes de TTV chez 20 donneur et receveurs appariés.Conclusion : Ce test TTV a montré une sensibilité analytique, une spécificité, une linéarité et une précision élevée. Avec ce test, la cinétique précoce chez les receveurs de rein est proche de celle précédemment décrite chez les receveurs de greffe de poumon. C'est un outil standardisé utile pour évaluer davantage la charge de TTV en tant que biomarqueur de l'état immunitaire qui pourrait améliorer la stratégie de traitement individuel. / Background: Torque teno viruses (TTV) are small DNA viruses with high prevalence whose replication is closely linked to immune status. A growing number of publications underlined the potential of TTV viral load as an indicator of immunosuppression. Clinical assays are necessary to further characterize their potential as immunosuppression markers.Objectives: To demonstrate the performance of the first standardized Research Use Only assay to detect and quantify human TTV DNA in whole blood and plasma.Study design: We established analytical and clinical performances for TTV load measurement in various populations. The TTV kinetics were followed in kidney recipients. TTV viral load was analyzed on whole blood samples from 31 healthy volunteers, 53 kidney deceased donors and 42 kidney recipients follow-up.Results: Limit of detection was 2.2 log copies/mL in whole blood and plasma, linearity and precision were demonstrated over the range 1.61 to 10.61 log10 copies/mL in whole blood. Prevalence of TTV DNA in blood differed significantly among groups: 45% in healthy volunteers, 74% in donors and 86% in kidney recipients. In kidney recipients, early TTV kinetics were comparable to those previously observed with in-house assays in other transplant settings: viral load increased from an average of 4.3 log10 to 7.9 log10 copies/mL within the first 75 days post transplantation. Sequence analysis of TTV by high throughput sequencing allowed us to describe the prevalence of TTV genotypes in 20 matched donors and recipients.Conclusion: This TTV assay showed high analytical sensitivity, specificity, linearity and precision. With this assay, early kinetics in kidney recipients are close to that previously described in lung transplant recipients. It is a useful standardized tool to further evaluate TTV load as a biomarker of immune status that could improve individual treatment strategy.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A utilização de biomarcadores cardioespecíficos vem sendo recomendado como ferramenta útil na monitoração e identificação precoce de lesão cardíaca, em decorrência do potencial de cardiotoxicidade da terapêutica oncologica. O objetivo do presente estudo foi avaliar o nível plasmático do peptídeo natriurético do tipo B (BNP) e da expressão gênica do BNP e outros genes relacionados a sua síntese, a interleucina-6 (IL-6), fator β1 de transformação de crescimento (TGF-β1) e procolágeno tipo I, mediante a associação dos agentes antineoplásicos docetaxel e ciclofosfamida (TC) e da radiação ionizante (IR) no coração de ratas Wistar, 2 meses após o término do tratamento. Para isso, Ratas Wistar (3-4 meses, n=7) foram irradiadas no coração com dose única de 20Gy, em um campo ântero-posterior de 2x2cm2, em acelerador linear com feixe de energia nominal de 6 MeV; outras (n=7) foram tratadas (4 ciclos, com 7 dias de intervalo) com docetaxel (12,5 mg/Kg) e ciclofosfamida (50 mg/Kg) e irradiadas após 7 dias do tratamento quimioterápico. Como controle (n=7), animais não irradiados e não tratados com quimioterápicos. Após 2 meses do fim do tratamento, a eutanásia dos animais foi realizada. Amostras de plasma e tecido cardíaco, ventrículo esquerdo (VE), foram coletadas. Por ensaio ELISA foi quantificada a concentração plasmática de BNP; parte do tecido cardíaco foi fixado, incluído em parafina e cortado em micrótomo, para assinalar a presença de BNP no VE, avaliação qualitativa, pela técnica de imunohistoquímica (IHQ); e a outra parte para a técnica RT-qPCR, onde foram avaliados a expressão relativa de mRNA dos genes do BNP, IL-6, TGF-β1 e procolágeno tipo I. Na IHQ o grupo controle apresentou uma marcação pontual, enquanto que os grupos tratados apresentaram uma marcação mais difusa, sendo que o grupo TC+IR foi o que apresentou maior dispersão na marcação do BNP no tecido cardíaco. Embora não tenha sido observado no ensaio ELISA uma diferença significativa entre as concentrações plasmáticas de BNP dos grupos tratados em relação ao controle, nota-se uma tendência de aumento no grupo TC+IR. Na analise por RT-qPCR, a expressão relativa de BNP foi similar ao apresentado no ELISA. O grupo TC+IR foi o grupo que apresentou maior expressão gênica de BNP, porém a diferença não é significativa em relação ao controle. A única análise em que se obteve diferença na expressão gênica em relação ao controle foi a do gene IL-6 que apresentou expressão reduzida. Todos os demais genes analisados por RT-qPCR apresentaram uma expressão similar ao controle. Assim, os resultados obtidos sugerem que o BNP não se apresentou como um bom biomarcador cardioespecífico para identificação precoce de lesão cardíaca, no período a qual foi avaliado. As ratas Wistar, 2 meses após a submissão do tratamento, não apresentaram um resultado diferenciado em relação ao controle, nos genes TGF-β1 e procolágeno tipo I, sugerindo ausência de um quadro de remodelamento cardíaco. Entretanto, apresentou redução significativa do gene IL-6, no grupo TC+IR, propondo ação anti-inflamatória do BNP, que no mesmo grupo, apresentou uma tendência de aumento em sua expressão gênica. / The use of specific cardiac biomarkers has been recommended as a useful tool in the early identification and monitoring of cardiac injury, due to the potential cardiotoxicity of oncological therapy. The aim of this study is to investigate, analyze and evaluate the reaction of B-type natriuretic peptide (BNP), interleukin-6 (IL-6), transforming growth factor β1 (TGF-β1) and procollagen type I in its expression and release by the association of antineoplastic agents Docetaxel and Cyclophosphamide (TC) and ionizing radiation (IR) in the heart of Wistar rats, 2 months after the end of treatment. For this, Wistar rats (3-4 months, n = 7) were irradiated in the heart with a single dose of 20 Gy, in a anteroposterior field of 2x2cm2 in linear accelerator with nominal energy beam of 6 MeV, other (n = 7) were treated (four cycles with a 7-day interval) with docetaxel (12.5 mg / kg) and Cyclophosphamide (50 mg / kg) and irradiated after 7 days of chemotherapy. As a control (n = 7), non-irradiated animals not treated with chemotherapy. 2 months after the end of treatment, euthanasia was performed. Samples of plasma and heart tissue, left ventricular (LV) were collected. The plasma concentration of BNP was quantified by ELISA, part of the heart tissue was fixed, embedded in paraffin and cut in microtome, to signal the presence of BNP in the LV, qualitative evaluation by immunohistochemistry (IHC), and the other party to technique RT-qPCR were evaluated in the relative expression of mRNA of the genes of BNP, ANP, IL-6, TGF-β1 and procollagen type I. In the control group IHC showed a marking point, while the treated groups showed a more diffuse labeling, and the CT + RT group showed the greatest dispersion. Although it was not observed in the ELISA assay a significant difference between plasma concentrations of BNP treated groups compared to control, there is an increasing trend in the CT + RT group. In the analysis by RT-qPCR, the relative expression of BNP was similar to that shown in the ELISA. The CT + RT group was the group that showed higher gene expression of BNP, but the difference is not significant compared to control. The only analysis that which obtained difference in gene expression compared to control was the IL-6 gene that showed low expression. All other genes analyzed by RT-qPCR showed an expression similar to control. Therefore, the outcome is that BNP did not appear as a good specific cardiac biomarker for early identification of cardiac disease, within 2 months after treatment in Wistar rats, by effect of the action of cardiotoxic selected treatment protocols, since none of their quantitative assessments showed a differentiated result compared to control, however, there was no evidence that, in the meantime, there would be a scenario in development, or advanced of cardiac remodeling.

La qPCR est actuellement la technique de référence en matière de quantification d'ADN. Elle peut être définie comme une amplification exponentielle, cyclique et ciblée de la séquence d'ADN cible. Le caractère exponentiel de la qPCR est à la fois à l'origine de la sensibilité de la méthode mais aussi d'une potentielle variabilité inter-échantillons. Cette variabilité est compensée par le caractère cyclique de la méthode qui entraine une synchronisation de la réaction pour tous les échantillons à chaque cycle. L'amplification ciblée de la séquence choisie traduit quand à elle la spécificité de la méthode. Néanmoins, cette dernière propriété de la PCR reste la moins vérifiée. La spécificité de la qPCR est indiscutable lorsque la cible à détecter se trouve en quantité suffisante (>100 copies environ). En revanche, pour des quantités plus faibles ou en présence d'inhibiteurs, la spécificité diminue ou disparaît (limites de détection et de quantification). Cette perte de spécificité retentit de façon significative sur la précision et la reproductibilité du dosage à réaliser. Cependant, si l'hybridation non spécifique est inéluctable dans ces conditions, l'amplification non spécifique consécutive peut être limitée, voire supprimée au moyen d'amorces de PCR soit plus spécifiques, soit moins susceptibles de générer des différences inter-échantillons. La RT-qPCR, grâce à une étape initiale de transcription inverse (conversion d'un ARN en un ADN complémentaire) permet la quantification des ARN. Cependant, la transcription inverse reste moins reproductible que la PCR, générant des différences inter-échantillons délétères en diagnostic comme en recherche. Au cours de ces travaux, je propose des méthodes originales améliorant de façon significative différentes étapes de ces techniques. Premièrement, je propose une amélioration de la standardisation de l'étape de transcription inverse capable de diminuer de façon significative la variabilité inter-échantillons ; l'utilisation d'un volume constant d'extrait d'ARN pour chaque échantillon améliore considérablement la précision de la quantification d'ARN messagers. Deuxièmement, je propose une modification des amorces par incorporation de résidus d'acides nucléiques bloqués (LNA) ; cette modification permet d'augmenter la spécificité des amorces aux limites de la détection. Enfin, je propose une méthode simple et économique permettant la mesure directe de la température de fusion (Tm) dans les conditions réelles de la PCR. Ce paramètre, considéré comme capital pour la réalisation des dosages par qPCR, est généralement obtenu par des méthodes prédictives peu précises. De plus, cette méthode doit permettre de déterminer précisément les paramètres thermodynamiques des amorces (∆G, ∆H et ∆S) et ainsi avoir accès d'une part au pourcentage réel d'amorces hybridées en fonction de la température et d'autre part d'identifier la susceptibilité des amorces aux inhibiteurs. / QPCR is currently the gold standard for DNA quantification of DNA. It can be defined as an exponential, cyclic and targeted amplification of a known DNA sequence. The exponential character of qPCR is both the cause of the sensitivity of the method but also a potential variability between samples. This variability is offset by the cyclical nature of the method that causes a synchronization of the reaction for all samples in each cycle. The targeted amplification of the selected sequence translates the specificity of the method. Nevertheless, this last property of PCR remains the least tested. The specificity of qPCR is unquestionable when the target to detect is sufficient (> 100 copies). However, for smaller quantities or in the presence of inhibitors, the specificity decreases or disappears (limits of detection and quantification). This loss of specificity will have a significant effect upon the accuracy and reproducibility of the assay to be performed. However, if non-specific hybridizations are unavoidable in these conditions, consecutive nonspecific amplification may be limited or eliminated using more specific PCR primers or less likely to produce inter-sample differences. RT-qPCR allows RNA quantification because of an initial step of reverse transcription (conversion of an RNA into a complementary DNA). However, reverse transcription is less reproducible than PCR, generating harmful inter-sample differences both in diagnosis and in the research field. In this work, I propose innovative methods improving significantly different steps of these techniques. First, I propose an improved standardization of the reverse transcription step that can significantly reduce the variability between samples; using a constant volume of RNA extract for each sample substantially improves mRNA quantification accuracy. Second, I propose a primers modification by incorporating Locked Nucleic Acid residues (LNA); this modification increases the specificity of the primers to the limits of detection. Finally, I propose a simple and economical method for direct measurement of the melting temperature (Tm) in real PCR conditions. This essential parameter in the achievement of qPCR assays is generally obtained by predictive methods with low accuracy. Furthermore, this method should determine the thermodynamic parameters of the oligonucleotide sequence (∆G, ∆H and ∆S), on the one hand allowing access to the actual percentage of annealed primers according to the temperature and on the other hand, to identify the primers susceptibility in the presence of inhibitors.

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No. of bitstreams: 2 TesePRMM.pdf: 7211801 bytes, checksum: 788705ca3b95b2f530d64b669f066f88 (MD5) TesePRMM.pdf: 7211801 bytes, checksum: 788705ca3b95b2f530d64b669f066f88 (MD5) Previous issue date: 2016-03-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / ADAM10 is an-secretase that cleaves APP in the non-amyloidogenic pathway, thereby inhibiting -amyloid peptide (A ) production in Alzheimer´s disease (AD). Studies have shown decreased ADAM10 platelet levels in AD patients as well as the deregulation of microRNAs (miRNAs) related to molecules involved in the pathophysiology of this disease. The objective was to verify and compare ADAM10 gene expression and micro-RNAs (miRNAs) between AD patients and controls without cognitive impairment. It is a comparative study, based on the assumptions of quantitative research. Biological samples were collected, analyzed and stored in a biorepository. The ADAM10 gene expression in whole blood was studied in 47 AD, 32 healthy controls and 21 mild cognitive impairment (MCI) subjects by RT-qPCR techniques and analyzed by relative expression by 2- Ct. For miRNAs analyses, using MegaplexTM and MirWalk 2.0 database, were analyzed by RT-qPCR ~700 miRNAs in total blood and 21 miRNAs of them were validated in a sample of 21 AD subjects and 17 healthy controls. Statistical association tests, regression and diagnostic accuracy were performed. No significant differences in ADAM10 gene expression were observed between AD and control groups. Therefore, the decrease of ADAM10 protein in platelets of AD patients was not caused by a reduction in mRNA encoding for ADAM10. Mir-144-5p, miR-374 and miR-221 were downregulated in AD subjects, with moderate accuracy diagnosis. However, the association of selected miRNAs expression and Mini Mental State Examination (MMSE) was significantly better as a diagnostic tool compared to their expression separately. The validated miRNAs are involved in the regulation of pathways related to neurodegenerative diseases (beta-amyloid cascade, ubiquitination, transcriptional regulator, synaptic transmission, vesicle trafficking). Specifically, miR-144-5p, miR-374 and miR-221 are relevant for AD, as regulators of APP, BACE1 and ADAM10 translation. To the best of our knowledge, this is the first study to demonstrate a downregulation of these specific miRNAs in total blood of Alzheimer’s disease patients, compared to healthy cognitive controls. These findings are in agreement with AD protein outcomes and place the miRNAs evaluated as potential biomarkers that can be used to improve AD diagnosis. / ADAM10 é uma -secretase que cliva a APP através do caminho não amiloidogênico, inibindo desta forma a produção do peptídeo -amiloide (A ) na doença de Alzheimer (DA). Estudos apresentam a diminuição plaquetária da proteína ADAM10 em idosos com DA, assim como a desregulação de microRNAs (miRNAs) relacionados com moléculas envolvidas com a fisiopatologia desta doença. O objetivo geral foi verificar e comparar a expressão gênica da ADAM10 e de miRNAs entre idosos com DA e controles sem alterações cognitivas. Trata-se de um estudo de comparação, baseado nos pressupostos da pesquisa quantitativa. Amostras biológicas foram coletadas, analisadas e armazenadas em um biorrepositório. A expressão gênica da ADAM10 em sangue total foi estudada em 47 sujeitos com DA, 32 controles saudáveis e 21 sujeitos com transtorno neurocognitivo leve (TNCL), através de técnicas de RT-qPCR e analisada pela expressão relativa por 2- Ct. Para análises dos miRNAs, utilizando Megaplex e a base de dados MiRWalk 2.0, foram analisados por RTqPCR ~700 miRNAs no sangue total e 21 deles foram validados em uma amostra de 21 sujeitos com DA e 17 controles. Testes estatísticos de associação, regressão e acurácia diagnóstica foram realizados. Não foi observada diferença significante na expressão gênica da ADAM10 entre sujeitos com DA e controles. Assim, a diminuição dos níveis proteicos da ADAM10 plaquetária em pacientes com DA não foi devido a redução do mRNA codificante para ADAM10. Mir-144-5p, miR-374 e miR-221 estavam menos expressos em indivíduos com DA, com moderada acurácia diagnóstica. Entretanto, a associação da expressão dos miRNAs selecionados com o Mini Exame do Estado Mental (MEEM) foi significativamente melhor como uma ferramenta de diagnóstico em comparação com as análises individuais. Os miRNAs validados estão envolvidos na regulação de vias relacionadas a doenças neurodegenerativas (cascata beta-amiloide, ubiquitinação, reguladores de transcrição, transmissão sináptica, tráfego de vesículas). Especificamente, o miR-144-5p, miR-374 e miR- 221 são relevantes para a DA, como reguladores da tradução da APP, BACE1 e da ADAM10. Segundo nosso conhecimento, este é o primeiro estudo a demonstrar a expressão reduzida desses miRNAs no sangue total de pacientes com DA, em comparação com controles cognitivamente saudáveis. Estes resultados estão de acordo com os resultados proteicos da DA e destacam os miRNAs avaliados como potenciais biomarcadores que podem ser utilizados para o aperfeiçoamento do diagnóstico da DA.

Les coraux vivent en association symbiotique avec des algues dinoflagellées du genre Symbiodinium, distinguées en différents clades (A à I). Un même hôte peut abriter seul ou plusieurs de ces clades, a priori dépendant d’un contexte environnemental, suggérant qu’ils possèdent des propriétés physiologiques distinctes. Ainsi, les capacités de flexibilité et d’acquisition de clades pourraient être une issue pour la survie de l’holobionte face à divers stress. Dans le cadre de cette thèse, ces capacités ont été explorées chez plusieurs espèces coralliennes, décrites avec différentes flexibilités et sensibilités aux conditions environnementales. La diversité et la dynamique des communautés de Symbiodinium associées aux coraux ont été estimées à l’aide de la technique de PCR en temps réel et évaluées dans différents contextes environnementaux: naturels, lors d’un suivi spatio-temporel de 18 mois à Moorea, ou contrôlés, lors d'une incubation à différentes pCO2. Les coraux ont montré la possibilité d’héberger jusqu’à 3 ou 4 clades distincts, reconsidérant la notion de spécialiste (i.e. symbionte unique). Néanmoins, propre à l’hôte corallien, il a été mis en évidence la régulation de ‘signatures symbiotiques’ caractérisées par des profils particuliers d’association de clades, stables et durables. Des modifications sporadiques de ces profils, par switching et shuffling ont put être observées, indépendamment d’un contexte environnemental donné, suggérant la dynamique comme un mécanisme constitutif chez les coraux. Néanmoins, en cas de d’apparition d’épizooties de Vibrio spp. et d’une maladie corallienne il est suggéré que le clade D participe activement au ‘fitness’ de leur hôte. / Corals live in symbiosis with dinoflagellate algae of the genus Symbiodinium, divided into 9 clades (A to I). The same host can harbour one or more of these clades depending on the environmental context. This lead to the suggestion that each clade has its unique physiological property. Therefore the capacity of flexibility and acquisition of clades may be an issue for the survival of the holobiont against various stresses. In this thesis, these capacities have been explored in several coral species, described with various flexibilities and sensitivities facing different environmental conditions. The diversity and dynamics of Symbiodinium communities associated to corals were estimated by using the real-time PCR technique, and evaluated in different environmental contexts : natural, in an 18-month spatio-temporal survey around Moorea, or controlled, upon incubation with different pCO2. Some corals showed the ability to host up to 3 or 4 distinct clades, leading to a reconsideration of the specialist-concept (i.e. host associated with one symbiont type). Nevertheless, depending on the coral host, ‘symbiotic signature’ regulations have been revealed. Latter are characterized by specific clade combination profils, which are stable and sustainable. In addition, sporadic changes by switching and shuffling, were observed in a given profil, regardless of a given environmental context, suggesting the dynamics as an constitutive mechanism in corals. However, records of coral disease together with Vibrio spp outbreaks, suggested an active participation of clade D for the ‘fitness’ of the coral host.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Trypanosoma cruzi é o agente causador da doença de Chagas, uma das doenças tropicais mais negligenciadas. Estima-se que cerca de 11 milhões de pessoas no mundo estão infectadas por T. cruzi e cerca de 6 a 7 milhões de pessoas estão em risco por encontrarem-se em áreas endêmicas. Durante o processo de invasão moléculas do parasita e do hospedeiro interagem permitindo a transdução de sinal e a expressão de genes de modulação em resposta à invasão. A diversidade de proteínas e vias acionadas para reparar a lesão pela ruptura da membrana plasmática nos interessou e dessa forma o presente estudo desenvolveu uma nova forma de detecção e quantificação por reação em cadeia da polimerase em tempo real (qPCR) da carga parasitária de T. cruzi e a quantificou os níveis transcricionais relativos (RT-qPCR) da Disferlina, Esfingomielina esferase ácida (ASM), Fator de Transcrição EB (TFEB), Galectinas 1 e 3 e Anexina A2. Neste estudo, foi demonstrado que a quantificação por PCR em tempo real utilizando os iniciadores P21fw e P21rv foi específico e sensível para a detecção de T. cruzi in vivo e in vitro, bem como os níveis transcricionais de genes relacionados a organização do citoesqueleto e reparo de membrana plasmática são moduladas em resposta ao dano gerado pelo parasita. / Trypanosoma cruzi is causative agent of Chagas disease, one of most neglected tropical diseases. Estimated that about 11 million people worldwide are infected by T. cruzi and about 6 to 7 million people are at risk in endemic areas. During the process of invasion of host and parasite interact enabling signal transduction and gene expression modulation in response to invasion. The diversity of activated proteins and pathways to repair the damage by disruption of the plasma membrane interest to us and thus present study developed a new form of detection and quantitation by polymerase chain reaction in real time (qPCR) of parasitic load T. cruzi and quantified transcriptional levels relative (RT-qPCR) of dysferlin, Sphingomyelin acid esferase (ASM), transcription factor EB (TFEB) Galectins 1 and 3 and Annexin A2. This study demonstrated that quantification by real time PCR using primers P21fw and P21rv was specific and sensitive for detection of T. cruzi in vivo and in vitro, as well as transcriptional levels of genes related to cytoskeletal organization and repair plasma membrane are modulated in response to damage generated by parasite. / Tese (Doutorado)

As metalotioneínas (MTs) constituem uma superfamília de proteínas de baixo peso molecular (5-10 kDa), ricas em cisteinas. As MTs de plantas são classificadas em quatro tipos de acordo com o arranjo de cisteinas na cadeia polipeptídica. A função das metalotioneínas em plantas é ainda desconhecida, mas as evidências sugerem que teriam um papel na regulação da homeostasia de metais essenciais, detoxificação de metais pesados e proteção contra espécies reativas de oxigênio. Neste trabalho foram identificados e caracterizados seis genes de metalotioneína a partir das seqüências codificantes para MTs depositadas em banco de dados de cana-de-açúcar, mediante análise filogenética e comparações por alinhamento com os membros da família gênica de metalotioneínas de arroz (Oryza sativa) e Arabidospsis. Os seis genes MTs de cana de açúcar foram classificados como sendo dois do tipo 1 (SoMT1a e SoMT1b); dois do tipo 2 (SoMT2a e SoMT2b); um do tipo 3 (SoMT3); e um tipo 4 SoMT4 (Ec). A região promotora presumível de quatro genes (SoMT1a, SoMT1b, SoMT2b e SoMT3) foi caracterizada e os motivos cis-regulatórios identificados. A distribuição de éxons e íntrons foi estabelecida, e dois éxons separados por único íntron foram identificados na estrutura dos genes SoMT1a e SoMT2b. Um segundo íntron parece estar presente na estrutura dos genes SoMT2a e SoMT3, mas os resultados não foram conclusivos. O gene SoMT1b não foi caracterizado para composição éxons/íntrons. Foi avaliada a expressão constitutiva de SoMT1a, SoMT1b, SoMT2a, SoMT2b e SoMT3 em diferentes tecidos/órgão (colmo, inflorescência, limbo foliar, meristema e raiz). SoMT1a e SoMT1b foram mais abundantemente expressos em todos os tecidos, seguidos de SoMT2b e SoMT3. SoMT2a apresentou a menor expressão. A expressão dos cinco genes SoMTs foi também avaliada em parte aérea e raízes de plântulas de cana-de-açúcar em resposta a 100 e 500 µM de cobre, crescidas in vitro. Não houve modulação da expressão dos genes SoMTs nos tecidos examinados para as doses de cobre utilizadas, as 6, 24, 48 e 96 h após imposição dos tratamentos. A resposta dos genes SoMTs também foi avaliada para o tratamento com 200g L-1 ha-1 de paraquat, aos 15 min, 6 e 24 h após aplicação do herbicida em folhas de plantas deSP80-3280. Houve uma tendência a repressão da expressão dos genes SoMTs, significativa as 6 e 24 h somente para SoMT1a. A expressão de SoMT1b, SoMT2a e SoMT3 foi significativamente reprimida as 24 h após a imposição do tratamento, enquanto que não houve efeito significativo sobre a expressão de SoMT2b. Em relação a expressão dos cinco genes SoMTs em resposta a inoculação com patógenos, plântulas de \'SP70-1143\' e \'RB72-454\', consideradas suscetíveis e resistentes, respectivamente ao fungo da ferrugem, foram inoculadas e não inoculadas com Puccinia melanocephala, enquanto que plântulas de \'SP78-4467\' e \'SP82-1176\', consideradas suscetíveis e resistentes, respectivamente a bactéria da escaldadura, foram inoculadas ou não com Xanthomonas albilineans. As coletas de parte aérea das plântulas foram realizadas aos 15 min, 4, 8, 24, 48, 96 e 240 h após inoculação. Foi observado aproximadamente 4 vezes mais transcritos de SoMT1a em plantas de \'SP70-1143\', suscetível a Puccinia melanocephala, em relação a cultivar resistente \'RB72-454\'. Entretanto, houve uma tendência a repressão de SoMT1a nas plantas suscetíveis inoculadas com o fungo, significativamente as 8 e 24 h após tratamento, não havendo diferenças para as plantas da cultivar resistente após inoculação. A expressão constitutiva dos genes SoMT1b, SoMT2a, SoMT2b e SoMT3 foi similar entre ambas as cultivares e manteve-se inalterada após inoculação com o fungo. Não houve diferenças significativa entre as cultivares suscetíveis e resistentes em relação a expressão basal dos genes SoMTs, nem foi observado efeito significativo sobre a expressão dos genes SoMTs após inoculação das plântulas com X. albilineans. Por fim, transcritos dos cinco genes SoMTs foram clonados em vetor de expressão para expressão heteróloga em Escherichia coli e proteína presumível pode ser observada em géis de poliacrilamida SDS-PAGE. Entretanto, não foi caracterizada uma modulação importante dos cinco genes SoMT em resposta a condições de estresse bióticos (patógenos) e abióticos (Paraquat e metais), que permitisse a associação direta desses genes com a resposta a estresse oxidativo / Metallothioneins (MTs) are part of a low molecular weight (5-10 kDa) cysteine-rich protein super-family. Plant MTs are classified into four types according to cysteine location in the protein sequence. MTs function is largely unknown, but evidences suggested their role in metal homeostasis, heavy metal detoxification, and protection against reactive oxygen species. This work identified and characterized six sugarcane MT genes from expressed sequences available in databases, by alignment and phylogenetic analyses using members from the MT gene family from rice (Oryza sativa) and Arabidopsis. The six sugarcane MT genes were classified as two of type 1 (SoMT1a and SoMT1b); two of type 2 (SoMT2a and SoMT2b); one of type 3 (SoMT3); and one SoMT4 (Ec). The gene putative promoter region of four genes (SoMT1a, SoMT1b, SoMT2b and SoMT3) were characterized, with the cis-regulatory motifs identified. Exon and intron location were established, with two exons and one intron identified for SoMT1a and SoMT2b, A second intron appeared to be present on SoMT2a and SoMT3, but results were inconclusive. SoMT1b could not be characterized for exons and introns. Gene expression analyses was conducted for SoMT1a, SoMT1b, SoMT2a, SoMT2b and SoMT3 in various tissues/organs (stem; inflorescence; leaf; meristem; and root). SoMT1a and SoMT1b were the most expressed genes in all tissues, followed by SoMT2b and SoMT3; SoMT2a was the least expressed. Expression of the five SoMTs genes were evaluated in shoots and roots from in vitro plant grown on 100 or 500 µM copper. There was no modulation of expression in the evaluated tissues at 6, 24, 48 and 96 h after treatment. Gene expression was also evaluated at 15 min, 6 and 24 h after tretament with 200g L-1 ha-1 Paraquat. There was a trend to repress expression of the SoMT genes, being significan only for SoMT1a at 6 and 24 h. Expression of SoMT1b, SoMT2a and SoMT3 were significantly repressed at 24 h after treatment, while there was no significant effect on SoMT2b expression. In relation to the expression of the five SoMTs in response to biotic stress, plants from cultivars \'SP70-1143\' and \'RB72-454\', considered susceptible or resistant respectively, to the rust fungus, were inculated or not with Puccinia melanocephala, whereas plants of \'SP78-4467\' e \'SP82-1176\', considered susceptible or resistant respectively, to the sugarcane leaf scald, were inoculated or not with Xanthomonas albilineans. Shoots were sampled at 15 min, 4, 8, 24, 48, 96 and 240 h after inoculation. Plants of the susceptible \'SP70-1143\' contained 4 times SoMT1a transcripts than the resistant \'RB72-454\'. However, there was a trend to decrease SoMT1a transcripts in susceptible plants, significantly 8 and 24 h after P. melanocephala inoculation, while no difference was observed for expression in resistant plants. The constitutive expression of the other genes (SoMT1b, SoMT2a, SoMT2b and SoMT3) were similar between cultivars, and remained unchanged after inoculation. There was no significant differences for constitutive SoMTs expression between the X. albilineans susceptible and resistant cultivars, nor an inoculation effect of gene expression. Transcripts from the five SoMTs genes were cloned into vetor for heterologous expression in Escherichia coli , and putative proteins were seen in polyacrylamide gels. Therefore, the modulation of the five SoMT genes in response to various abiotic (Paraquat or metals) or biotic (pathogen) stress condition was not characterized to allow definite conclusions about the direct role of metallothioneins in response to oxidative stress

Estresses abióticos como seca, alta salinidade e baixas temperaturas, afetam o crescimento e a produtividade em culturas de interesse comercial como o feijoeiro comum. Proteínas DREB (Dehydration Responsive Element Binding) são fatores de transcrição que regulam genes específicos envolvidos na tolerância ao estresse abiótico. Para determinar como as plantas toleram condições ambientais adversas, variedades tolerantes, biologia molecular e bioinformática podem ser aplicadas para identificar e caracterizar genes que controlam mecanismos de adaptação a estresses. Baseado nas informações disponíveis nos bancos de dados públicos, a sequência da Orf completa do gene Phvul.009G029600.1| PACid:27146455 contendo 1062 pb foi encontrada e usada para o desenho dos primers e para o sequenciamento. A nova sequência é muito similar ao AtRAP2.4 e foi nomeada como PvDREB6A, segundo a análise filogenética. Ferramentas de predição mostraram que a sequência apresenta 354 aminoácidos e possui uma cópia do domínio AP2, que se dobra em uma estrutura com três ?-folhas e uma ?-hélice apresentando resíduos importantes e motivos específicos de reconhecimento e de ligação ao DNA. Além disso, um peptídeo trânsito foi detectado na porção N-terminal com um sítio de clivagem no resíduo 52. A interação deste fator de transcrição com seu domínio de ligação ao DNA foi validada por Electro Mobility Shift Assay (EMSA). A localização subcelular da proteína foi realizada e expressão da Green Fluorescent Proteín (GFP) foi detectada no núcleo. A transformação genética para a superexpressão do gene PvDREB6A em plantas de Arabidopsis thaliana Columbia-0 e mutantes nocaute para o gene AtRAP2.4 (Salk_020767C) foi realizada. Quatro eventos com cópia única e melhor expressão do gene PvDREB6A denominados Col-0/pFEC2.1 #1, Salk_020767C/pFEC2.1 #13.1, Salk_020767C/ pFEC2.1 #19.7 e Salk_020767C/ pFEC2.1 #23.7, foram selecionados. O evento Salk_020767C/pFEC2.1 #23.7 mostrou melhor expressão do gene PvDREB6A e foi visualizado sob luz UV. A análise funcional revelou que as plantas transgênicas submetidas ao déficit hídrico, à alta salinidade e ao frio, apresentaram maior taxa de sobrevivência. Plantas transgênicas superexpressando o gene PvDREB6A apresentaram menor taxa de desidratação e de vazamento de eletrólitos quando submetidas a estresses abióticos. Uma análise da expressão de genes relacionados à tolerância foi conduzida. A quantificação revelou que a expressão de 18 genes: AtDC1.2, AtUSP, AtKIN1, AtERF69, AtGolS3, AtMT2A, AtCAP160, AtNTR1.7, AtGPR7, AtPDC2, AtLTI78, AtCOR15a, AtCOR15b, AtCOR47, AtCOR413, AtLEA6, AtLEA9 e AtLEA14, relacionados a tolerância a seca, sal e frio foram up-regulated devido à superexpressão do gene PvDREB6A de feijoeiro nas plantas transgênicas / Abiotic stresses like drought, high salinity and low temperatures affect growth and productivity in crops of economic interest such as common bean. DREB (Dehydration Responsive Element Binding) proteins are transcription factors that activate specific genes involved in tolerance to abiotic stress. To generate new information on the research for drought and other abiotic stresses, tolerant varieties, molecular biology and bioinformatics can be applied to identify and characterize genes that control plant defense and adaptation mechanisms to water deprivation, to excessive salt and to high/low temperature. Based on public databases, a common bean DREB sequence was found and an in silico study was carried out. A complete Orf sequence Phvul.009G029600.1 |PACid:27146455 containing 1062 bp was found and used for primer design and sequencing. The new sequence was very similar to AtRAP2.4 and named as PvDREB6A, according to phylogenetic analysis. Prediction tools showed that the deduced 354 aa sequence has one copy of the AP2 domain, folding in a three ?-sheets and one ?-helix structure, and presenting important residues and motifs for DNA contacting and binding specificity. In addition, a chloroplast transit peptide was detected at the N-terminal region with cleavage site in the 52 residue. Binding activity of this transcription factor was validated by Electro Mobility Shift Assay (EMSA). Subcellular localization was verified by transient expression of PvDREB6A::GFP in Nicotiana benthamiana and the expression of GFP was detected at the nucleus. Genetic transformation for overexpression of PvDREB6A gene in Arabidopsis thaliana wild type and knockout mutant for AtRAP2.4 gene was conducted. Four single copy events with better expression of the PvDREB6A named Col-0/pFEC2.1 #1, Salk_020767C/pFEC2.1 #13.1, Salk_020767C/pFEC2.1 #19.7 and Salk_020767C/pFEC2.1 #23.7 were selected. The event Salk_020767C/pFEC2.1 #23.7 showed the best expression of PvDREB6A and was visualized under UV light. Functional analysis, revealed that transgenic plants under water deficit, high salt, and cold showed higher survival rate. Transgenic plants overexpressing the PvDREB6A exhibited lower water loss rate and electrolyte leakage rate under abiotic stress. A gene expression analysis with tolerant-related genes was conduted. The quantification revealed that 18 genes, AtDC1.2, AtUSP, AtKIN1, AtERF69, AtGolS3, AtMT2A, AtCAP160, AtNTR1.7, AtGPR7, AtPDC2, AtLTI78, AtCOR15a, AtCOR15b, AtCOR47, AtCOR413, AtLEA6, AtLEA9 e AtLEA14, related to drought, salt and cold tolerance, were up-regulated due to the overexpression of PvDREB6A from common bean in the transgenic plants

Nos últimos anos, diversos protocolos e tecnologias têm sido propostos a fim de viabilizar ou otimizar a micropropagação de diversas culturas, bem como reduzir custos de produção. Dentre eles, tem ganhado destaque, o uso do meio de cultura líquido e do sistema de biorreator de imersão temporária (BIT). No entanto, observam-se diferenças de resposta entre espécies e metodologias, sendo necessários maiores estudos para um melhor conhecimento dos fatores que afetam os sistemas de micropropagação. Estudos recentes, baseados em técnicas moleculares, têm revelado que as culturas in vitro não são axênicas, como se acreditava, apresentando comunidades endofíticas onipresentes. Sabendo-se da importância desses microrganismos em plantas a campo, passou-se a questionar o papel destes no desenvolvimento e multiplicação de plantas in vitro. Diante deste cenário, este trabalho se propôs a comparar o desempenho de culturas in vitro em diferentes condições de cultivo: meio semissólido, meios líquido estático, sob agitação e, avaliando-se o crescimento/ multiplicação das plântulas e, naqueles onde houve diferença no desempenho, foram realizadas análises moleculares para a caracterização da comunidade microbiana presente na parte aérea das plantas. Foram utilizadas culturas de bromeliáceas e cana-de-açúcar, buscando sistemas que permitissem as avaliações pretendidas. Para isto foram instalados experimentos com Ananas comosus var. comosus (\'Imperial\' e \'Pérola\') e Aechmea nudicaulis, sob cultivo em meio líquido estático e sob agitação; e com Vriesea hieroglyphica E. Morren, sob cultivo em meio líquido estático, sob agitação e em BIT. Para a gramínea, cana-de-acúcar (Saccharum spp., variedade SP80-3280), foram avaliados o cultivo em meio líquido estático e em BIT. Foram também realizadas análises moleculares de plântulas de Dyckia distachya, que haviam sido cultivadas em meios de culturas semissólido, líquido sob agitação e estático. As culturas que apresentaram diferenças de desempenho entre os sistemas avaliados foram D. distachya, (sendo o melhor tratamento o meio líquido sob agitação) e cana-de-açúcar (melhor tratamento foi BIT) e estas foram consideradas como sistemas adequados para o estudo de como diferentes sistemas de cultivo in vitro podem influenciar na comunidade bacteriana das plantas. A caracterização da comunidade bacteriana de D. distachya foi realizada por T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) e mostrou que o tratamento meio líquido sob agitação, o qual teve a maior produção de brotos em relação aos demais, diferiu quanto à abundância relativa das unidades taxonômicas operacionais (UTOs) encontradas. Para cana-de-açúcar foram realizadas a construção de bibliotecas de clones do gene 16S rRNA e PCR quantitativo em tempo real (qPCR). Estas análises mostraram não haver diferença significativa entre as bibliotecas dos tratamentos avaliados, no entanto, BIT apresentou 3,54 vezes mais cópias do gene 16S rRNA em relação ao tratamento meio líquido estático, nos permitindo inferir que também possui uma maior número de bactérias. Este estudo apresenta fortes indícios de que o sistema de cultivo in vitro utilizado influencia a comunidade microbiana presente nas plantas / In recent years, several protocols and technologies have been proposed for feasibility and optimization of micropropagation of different cultures as well as to reduce production costs. Among these, the use of liquid culture medium and the temporary immersion bioreactor system (TIB) have gained special attention. However, differences are observed among species and methodologies, being necessary more detailed studies for a better knowledge of the factors that affect the micropropagatiion systems. Recent studies, based on molecular techniques, have revealed that in vitro cultures are not axenic, as thought, presenting ubiquitous endophytic community. Knowing the importance of these microorganisms to field plants we would like to know more about their role in in vitro plants. In this scenario, this work proposes to compare the performance of in vitro cultures under different culture conditions: semisolid medium culture, liquid static and liquid medium under agitation, and where differences in in vitro performance were observed comparative molecular analysis of microbial community in the plantlets was performed. Bromeliads and sugarcane cultures were used seeking for model systems for these analyses. These experiments were conducted with Ananas comosus var. comosus (\'Imperial\' and \'Pérola\') and Aechmea nudicaulis cultured under liquid static medium and liquid under agitation, and with Vriesea hieroglyphica, we compared liquid static medium, liquid medium under agitation and TIB. For sugarcane (Saccharum spp. variety SP80-3280), liquid static medium and TIB was compared. Molecular analyses of Dyckia distachya plantlets, which had been grown in semisolid medium liquid static and liquid medium under agitation, were also carried out. Cultures that showed differences in performance among the systems evaluated were D. distachya, (with liquid medium under agitation as the best condition) and sugarcane (best treatment was BIT) and these were considered adequate to study the differences in the bacterial comunity of plants when grown in different in vitro conditions. The characterization of the microbial community of D. distachya was performed by T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) and showed that the liquid medium under agitation, which had the highest number of shoots compare to the other culture conditions, also differed as to the relative abundance of Operational Taxonomic Units (OTUs). For sugarcane 16S rRNA gene clone libraries, as well as real-time PCR (qPCR) were performed. These analyses showed no significant differences between the libraries of the two treatments, however, BIT showed 3.54 times more copies of the 16S rRNA gene compared to cultures from static liquid medium, allowing us to infer a higher number of bacteria. This study provides strong evidence that the in vitro system used influences the microbial community present in plants