The main objective of the present thesis was to propose a procedure to optimize genotypic information value in small dairy cattle populations and investigate the impacts of including genotypes and phenotypes of cows chosen by different strategies over the performance of genome-wide association studies and genomic selection. The first study was designed to propose innovative methods that could support alternative inference over population structure in livestock populations using graph theory. It reviews general aspects of graphs and how each element relates to theoretical and practical concepts of traditional pedigree structure studies. This chapter also presents a computational application (PedWorks) built in Python 2.7 programming language. It demonstrates that graph theory is a suitable framework for modeling pedigree data. The second study was aimed asses how graph community detection algorithms could help unraveling population partition. This new concept was considered to develop a method for stablishing new cow genotyping strategies (community-based). Results obtained showed that accounting for population structure using community detection for choosing cows to get included in the reference population may improve results from genomic selection. Methods presented are easily applied to animal breeding programs. The third study aimed to observe the impacts of different genotyping strategies (including the proposed community-based) over the ability to detect quantitative trait loci in genome-wide association studies. Distinct models for genomic analysis were also tested. Results obtained showed that including cows with extreme phenotypic observations proportionally sampled from communities can improve the ability to detect quantitative trait loci in genomic evaluations. The last chapter was designed study possible deleterious impacts of the presence of preferential treatment (in different levels) in a small dairy cattle population environment over accuracy and bias of genomic selection. Different proportions of cows with artificially increased phenotypic observations were included in the reference population. Observed results suggest that both accuracy and bias are affected by the presence of preferential treatment of cows in the evaluated population. Preferential treatment is expected to have much more effect on the performance of genomic selection in small than in large dairy cattle populations for the higher (proportional) value of the information from cows in such reduced-size breeds. / O principal objetivo da presente tese foi propor um procedimento capaz de otimizar o valor da informação genotípica em pequenas populações de gado de leite e investigar os impactos da inclusão de genótipos e fenótipos de vacas escolhidas por diferentes estratégias sobre o desempenho de estudos de associação genômica ampla e seleção genômica. O primeiro estudo foi delineado para elaborar um método que permita uma inferência alternativa sobre a estrutura populacional de populações de animais de produção usando como base a teoria de grafos. Este revê os aspectos gerais de grafos e como cada elemento se relaciona com conceitos teóricos e práticos de estudos de estrutura de pedigree tradicionais. Este capítulo também apresenta um aplicativo computacional (PedWorks) construído em linguagem de programação Python 2.7. Resultados observados demonstraram que a teoria de grafos é uma estrutura adequada para modelar dados de pedigree. O segundo estudo teve como objetivo avaliar como os algoritmos de detecção de comunidades de grafos poderiam ajudar revelar o particionamento de uma população. Este novo conceito foi considerado para desenvolver um método para o estabelecimento de novas estratégias de genotipagem de vacas (baseadas em comunidades). Os resultados obtidos mostraram que a contabilização da estrutura populacional usando a detecção de comunidades para a escolha de vacas a serem incluídas na população de referência pode melhorar os resultados da seleção genômica. Os métodos apresentados sugerem ser facilmente introduzidos em programas de melhoramento animal. O terceiro estudo teve como objetivo observar os impactos de diferentes estratégias de genotipagem (incluindo a anteriormente proposta baseada em comunidades) sobre a capacidade de detectar locos relacionados características quantitativas por meio de estudos de associação genômica ampla. Modelos distintos para análise genômica também foram testados. Os resultados obtidos mostraram que incluir vacas com observações fenotípicas extremas amostradas proporcionalmente das comunidades pode melhorar a capacidade de detectar locos de características quantitativas em avaliações genômicas. O último capítulo foi desenhado para estudar possíveis impactos deletérios da presença de tratamento preferencial no ambiente de pequenas populações de gado leiteiro sobre resultados da seleção genômica. Diferentes proporções de vacas com observações fenotípicas aumentadas artificialmente foram incluídas na população de referência. Os resultados observados sugerem que tanto a acurácia quanto o viés são afetados pela presença de tratamento preferencial de vacas na população avaliada. Espera-se que o tratamento preferencial tenha muito mais efeito sobre o desempenho da seleção genômica em populações pequenas de gado de leite que em grandes populações devido a maior relevância das informações de vacas em raças de tamanho reduzido.

Submitted by Samuel Wallace Boer dos Santos (samuel_wallace_eu@hotmail.com) on 2018-10-05T12:41:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação (compacted).pdf: 1033432 bytes, checksum: 72856099afe05132396d596489c6971b (MD5) / Approved for entry into archive by Neli Silvia Pereira null (nelisps@fcav.unesp.br) on 2018-10-08T17:47:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_swb_me_jabo.pdf: 1033432 bytes, checksum: 72856099afe05132396d596489c6971b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-08T17:47:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_swb_me_jabo.pdf: 1033432 bytes, checksum: 72856099afe05132396d596489c6971b (MD5) Previous issue date: 2018-07-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Características de eficiência alimentar estão diretamente associadas com a lucratividade e sustentabilidade da bovinocultura de corte. Conversão alimentar, consumo alimentar residual, consumo de matéria seca, eficiência alimentar e ganho em peso, são características importantes para a seleção de animais mais eficientes dentro de um sistema de produção, porém, com exceção do ganho em peso, as demais não vêm sendo consideradas como critérios de seleção devido à dificuldade de obtenção de fenótipos para as mesmas. Com o avanço nas tecnologias de genotipagem e sequenciamento, foram desenvolvidos chips de alta densidade de marcadores do tipo SNP (Single Nucleotide Polymorphism) espalhados pelo genoma. Estas informações moleculares vêm sendo utilizadas em estudos de associação genômica ampla (GWAS) e de seleção genômica (SG). Basicamente, o GWAS permite a identificação de variações genéticas de maior efeito sobre a expressão fenotípica de características de interesse, enquanto a SG visa a predição do valor genômico direto dos candidatos à seleção utilizando apenas a informação molecular, o que tem revolucionado o melhoramento genético por proporcionar a diminuição do intervalo de geração e o aumento da acurácia de predição dos valores genéticos dos animais. Assim sendo, os objetivos do presente trabalho foram: 1) encontrar regiões cromossômicas de maior efeito sobre características de eficiência alimentar em animais Nelore provenientes de dois programas de melhoramento (Instituto de Zootecnia - IZ e Nelore Qualitas), visando encontrar possíveis diferenças/semelhanças entre as populações; 2) avaliar a existência de genes candidatos comum às populações; e 3) avaliar a possibilidade e os benefícios de combinar estas duas populações Nelore em estudos de seleção genômica. Foram utilizadas informações fenotípicas e genotípicas de 1.137 animais do IZ e 817 animais do Qualitas. Os animais foram genotipados com painel de alta densidade (Illumina BovineHD chip) ou tiveram seus genótipos imputados para HD através do software FImpute. Após o controle de qualidade dos genótipos, permaneceram para análise 408.161 SNPs para o IZ e 428.621 SNPs para o Qualitas. O GWAS foi realizado para cada população individualmente, considerando a metodologia GBLUP. Modelos unicaracterísticos foram empregados nas análises, incluindo, além dos efeitos aleatórios de animal e resíduo, os efeitos sistemáticos de grupos de contemporâneos (GC), os quais foram definidos como: sexo, ano de nascimento e instalação (IZ) e ano do teste e baia (Qualitas). Para o IZ também foram incluídos, para todas as características, os efeitos fixos de mês de nascimento, e, como covariáveis, idade do animal (linear), idade da mãe (linear e quadrática) e os dois primeiros componentes principais (obtidos a partir da matriz G). O efeito quadrático da idade do animal foi incluído no modelo apenas para o consumo de matéria seca e ganho médio diário. Para o Qualitas, foi considerado, para todas as características, o efeito linear da idade do animal como covariável. No GWAS, foram encontradas algumas regiões cromossômicas de maior efeito para cada característica nas duas populações, porém, não foram encontradas regiões em comum. No estudo de seleção genômica (SG), foram utilizados dez diferentes abordagens e esquemas envolvendo as duas populações para comparar a acurácia de predição. Em geral, a combinação das populações pode gerar benefícios para a seleção genômica, porém, tais benefícios dependem da característica e do esquema de validação. / Feed efficiency traits are directly associated with the profitability and sustainability of beef cattle. Feed conversion rate, residual feed intake, dry matter intake, feed efficiency and average daily gain are important traits for the selection of more efficiency animals within a production system, but, except for weight gain, the others have not been considered as selection criteria due to the difficulty of obtaining phenotypes. With the advance in genotyping and sequencing technologies, high density chips of SNP (Single Nucleotide Polymorphism) have been developed. This molecular information has been used in genome-wide association (GWAS) and genomic selection (GS) studies. Basically, GWAS allows the identification of genetic variations with major effects on the phenotypic expression of traits of interest, while SG aims at the prediction of direct genomic value for the selection candidates using only their molecular information, which has revolutionized the animal breeding by providing a decrease in generation interval and increases in the prediction accuracies of breeding values. Thus, the objectives of the present study were to: 1) identify chromosomal regions with major effects on feed efficiency traits in animals from two Nellore breeding programs (Instituto de Zootecnia and Nellore Qualitas), in order to find possible differences/similarities between the populations; 2) evaluate the existence of candidate genes in common to populations; and 3) evaluate the possibility and benefits of combining these two Nellore populations in genomic selection studies. Phenotypic and genotypic information of 1,137 animals from IZ and 817 from Qualitas were used. The animals were genotyped with high density panel (Illumina BovineHD chip) or had their genotypes imputed to HD through the FImpute software. After quality control, remained for analysis 408,161 SNPs for IZ and 428.611 SNPs for Qualitas. The GWAS was performed for each population individually, considering the GBLUP methodology. Single-trait models were implemented in the analyzes, including, in addition to the random effects of animal and residual, the systematic effects of contemporary groups (CG), which were defined as: sex, year of birth and pen for the IZ, and year of test and pen for the Qualitas. For IZ, there were also considered, for all traits, the fixed effects of month of birth and, as covariable, age of animal (linear effect), age of dam (linear and quadratic effects) and the first two principal components (calculated based on the G matrix). For ADG and DMI, the quadratic effect of age of animal, as covariable, was added to the model. For Qualitas, it was also included in the model, for all traits, the linear effect of the animal age as covariable. In GWAS, some chromosomal regions of greater effect were found for each trait in both populations. However, no common regions were found. In GS, ten different approach and schemes involving the two Nellore populations were used to compare the accuracy of genomic prediction. In general, genomic predictions combining both populations are feasible, but, the benefits will depend on the trait and validation scheme. / CNPq: 132884/2016-0 / FAPESP: 2016/24228-9 / FAPESP: 2017/13411-0

Submitted by Anderson Silva (avargas@icict.fiocruz.br) on 2012-10-23T18:07:15Z No. of bitstreams: 1 carolinne_s_marques_ioc_bcm_0012_2010.pdf: 3228871 bytes, checksum: 3ba1bceae4ce6a8d36e1c8d7a0ee4fc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:07:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carolinne_s_marques_ioc_bcm_0012_2010.pdf: 3228871 bytes, checksum: 3ba1bceae4ce6a8d36e1c8d7a0ee4fc9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / A hanseníase é uma doença infecciosa crônica causada por uma bactéria intracelular obrigatória, a Mycobacterium leprae. O sucesso da infecção se dá pela capacidade da bactéria em subverter o sistema imune, proliferando-se lentamente em macrófagos de pele e células de Schwann nos nervos periféricos. Sabe-se que a maioria das pessoas expostas ao bacilo não desenvolve a hanseníase, e evidências epidemiológicas têm demonstrado conclusivamente que genes influenciam o desfecho da doença. Nesse sentido, diversos estudos têm buscado variações presentes em genes envolvidos na resposta imune ao M. leprae, que poderiam explicar a susceptibilidade/resistência de determinados indivíduos à hanseníase. O presente estudo teve como objetivo analisar a possível associação entre marcadores genéticos no gene do VDR (Receptor da Vitamina D) e a hanseníase. Esse gene tem sido relacionado a doenças infecciosas, devido a sua importante participação em vias antimicrobianas mediadas pela vitamina D. Para tal fim, foi utilizado um estudo populacional do tipo caso-controle em 416 pacientes e 587 controles, bem como um estudo replicativo utilizando-se famílias em 365 indivíduos, formado por 90 núcleos familiares. Foram avaliados os polimorfismos Fok, Taq e rs4760658, obtendo-se as freqüências alélicas, genotípicas e haplotípicas, que foram comparadas entre casos e controles. No estudo familiar, foi utilizado o teste de desequilíbrio de transmissão (TDT), avaliando-se a transmissão dos alelos dos SNPs Fok e Taq bem como dos haplótipos para filhos afetados e a associação com a hanseníase. Através de uma revisão sistemática foram reunidos os estudos informativos de associação entre o polimorfismo Taq no VDR e a hanseníase, visando um estudo de meta-análise. Nossos resultados indicam que o genótipo CT do SNP Fok está associado com proteção a hanseníase, exibindo valor de OR (Odds Ratio) igual a 0,77, mas com nível de significância considerado “borderline” (p=0,05). Para os SNPs rs4760658 e Taq as frequências entre pacientes e controles não foram estatisticamente diferentes, com valores de OR iguais a 0,96 (p=0,85) e 0,79 (p=0,35) respectivamente. Em concordância, o estudo TDT indicou não haver associação entre os marcadores Taq e Fok com a hanseníase, este último exibindo um p-valor igual a 0,09. Entretanto, no estudo caso-controle, a análise dos haplótipos da combinação Fok/rs4760658/Taq indicou que o haplótipo C/C/C possui associação a proteção com a hanseníase (OR=0,46, p=0,02), ao passo que o haplótipo T/T/T mostrou proteção “borderline” (OR=0,62, p=0,04). O estudo do haplótipo Fok/Taq no TDT embora tenha indicado associação “borderline” do haplótipo T/T (p=0,05), seguiu na mesma direção que o haplótipo do caso-controle, sugerindo proteção à doença. Embora tenham sido encontrados quatro estudos na revisão sistemática todos foram excluídos, seja por desviarem do equilíbrio de Hardy-Weinberg ou por possuírem desenho experimental diferente, impossibilitando a meta- análise. Assim, esse trabalho permite concluir uma associação do haplótipo C/C/C do VDR com proteção a hanseníase, bem como associações marginais a proteção do haplótipo T/T/T com a doença, o que requer ainda confirmação seja por novos estudos genéticos ou por avaliação de um maior número de marcadores ao longo do locus. / Leprosy is a chronic infectious disease caused by the obligate intracellular bacterium Mycobacterium leprae. The success of infection occurs due to the ability of the bacteria to subvert the immune system, slowly proliferating in skin macrophages and Schwann cells in peripheral nerves. It is known that the majority of exposed people do not develop leprosy bacillus, and epidemiological evidence has shown conclusively that genes influence the outcome of the disease. Accordingly, several studies have searched for variations in genes involved in immune response to M. leprae, which could explain the susceptibility/resistance of certain individuals to disease. This present study aimed to analyze the possible association between genetic markers in VDR gene (Vitamin D Receptor) and leprosy per se. The VDR gene has been related to infectious diseases, due to its important role in antimicrobial pathways mediated by vitamin D. To this end, we used a population-based case-control study with 416 patients and 587 controls as well as a replication study using families in 365 individuals, comprising 90 nuclear families. Fok, rs4760658 and Taq polymorphisms were evaluated, resulting in the allele, genotype and haplotype frequencies that were compared between cases and controls. In the family study, we used the transmission disequilibrium test (TDT) to evaluate the transmission of alleles and haplotypes of the above mentioned SNPs to offspring affected and the association with leprosy. Through a systematic review were gathered informative studies of association between the Taq VDR polymorphism and leprosy, aiming a meta-analysis study. Our results show that the CT genotype of Fok SNP was associated to protection to leprosy with a value of OR (Odds Ratio) equal to 0.77, but with the significance level considered “borderline” when adjusted for the covariates gender and ethnicity (p = 0.05). For SNPs rs4760658 and Taq, frequencies between patients and controls were not statistically different, with values of OR 0.96 (p=0,85) and 0.79 (p=0,35) respectively. Accordingly, the TDT study indicated no significant association between Taq and Fok SNPs and leprosy, the latter exhibiting a p-value 0,09. However, in the case-control study analysis of the haplotypes indicated that the combination Fok/rs4760658/Taq haplotype C/C/C has a protective association with leprosy (OR = 0.46, p = 0.02), whereas the T/T/T haplotype was “borderline” associated with protection (OR = 0.62, p = 0.04). The study of haplotype Fok/Taq in TDT association while it indicated "borderline" of the haplotype T/T, followed the same direction as the haplotype case-control, suggesting the disease protection. Although four studies were found after the systematic review, all needed to be excluded, either to deviate from Hardy-Weinberg equilibrium or due to different experimental design, precluding meta-analysis. Thus, this work lets us conclude an association of haplotype C/C/C of VDR with protection to leprosy as well as borderline protection association from the haplotype T/T/T with the disease, which requires confirmation either by new genetic studies or by increasing the number of markers along the locus.

Submitted by Laiza Helena de Souza Iung (laizinha21@hotmail.com) on 2018-08-07T12:43:48Z No. of bitstreams: 1 Tese.docx: 1450969 bytes, checksum: 14eebb289793e8f3e10418092c6f74d9 (MD5) / Rejected by Neli Silvia Pereira null (nelisps@fcav.unesp.br), reason: Bom dia! Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: 1 - O texto está em doc e deve estar em pdf para a submissão. 2 - Está faltando a folha de aprovação da banca logo após a ficha catalográfica. Agradecemos a compreensão. on 2018-08-07T12:58:57Z (GMT) / Submitted by Laiza Helena de Souza Iung (laizinha21@hotmail.com) on 2018-08-07T16:56:16Z No. of bitstreams: 1 Tese_ficha_certificado.pdf: 1688621 bytes, checksum: acb18834b18404dc8fb08d52ebb036d9 (MD5) / Approved for entry into archive by Neli Silvia Pereira null (nelisps@fcav.unesp.br) on 2018-08-08T16:47:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 iung_lhs_dr_jabo.pdf: 1688621 bytes, checksum: acb18834b18404dc8fb08d52ebb036d9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-08T16:47:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 iung_lhs_dr_jabo.pdf: 1688621 bytes, checksum: acb18834b18404dc8fb08d52ebb036d9 (MD5) Previous issue date: 2018-07-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A existência de um controle genético sobre a variância residual torna possível a seleção para uniformidade de produção. Desta forma, os objetivos do presente estudo foram: i) investigar a presença deste componente genético na variância residual do peso ao sobreano (PS) em bovinos da raça Nelore (N = 194.628, touros = 625), usando duas abordagens: dois passos (two-step) e modelo linear generalizado hierárquico duplo (double hierarchical generalized linear model, DHGLM); e ii) identificar, através de estudo de associação genômica ampla (genome-wide association study, GWAS), regiões genômicas associadas com uniformidade do PS usando differentes variáveis respostas: EBV desregredido (dEBVv) obtido a partir de soluções de um DHGLM assumindo correlação genética não-nula entre média e variância residual (rmv ≠ 0); e dEBVv_r0 e variância dos resíduos log-transformada (ln_σ2ê) obtidos a partir de soluções de um DHGLM assumindo rmv = 0. Os resultados confirmam a presença de heterogeneidade genética de variância residual bem como oportunidade de seleção (coeficiente de variação genética da variância residual (GCVE) variando de 0,10 a 0,17). Porém, a seleção pode ser limitada devido à magnitude da variância genética da variância residual e à forte e positiva correlação genética entre a média e a variância (0,20 e 0,76 para a abordagem em dois passos e DHGLM, respectivamente). Além disso, foi possível observar que um grande número de progênies por touro é necessário para obter EBV com maiores acurácias (herdabilidade da variância residual, h2v < 0,007). A relação média-variância foi reduzida com a utilização da transformação Box-Cox, o que provocou uma redução nas estimativas dos parâmetros genéticos (h2v, GCVE) e mudou o sinal e a magnitude das correlações genéticas entre média e variância residual. DHGLM foi superior à abordagem em dois passos de acordo com as comparações realizadas, incluindo um delineamento de validação-cruzada. Em relação aos resultados do GWAS, dEBV da média (dEBVm) foi altamente correlacionado com dEBVv (0,90), resultando em regiões associadas simultaneamente com a média e variância residual do PS, no qual demonstraram estar além dos efeitos de escala. Resultados mais independentes entre média e variância residual foram obtidos quando rmv = 0 foi assumida. No total, 13 e 4 polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) mostraram uma forte associação (Bayes Factor > 20) com dEBVv e ln_σ2ê , respectivamente, apenas sugestivos sinais (Bayes Factor > 3) foram encontrados para dEBVv_r0. Todas as janelas de 1-Mb compartilhadas entre as top 20 entre dEBVm e dEBVv foram previamente associadas com características de crescimento. Potenciais genes candidatos do ponto de vista biológico para uniformidade estão envolvidos em metabolismo (principalmente energético e lipídico), resposta ao estresse, resposta inflamatória e imune, mineralização, atividade neuronal e formação óssea. É necessário usar uma estratégia como assumir rmv = 0 a fim de obter resultados relacionados à uniformidade e não a média. Nenhuma evidência clara em favor da utilização de uma variável resposta específica foi observada, por isso recomenda-se a utilização de diferentes variáveis para estudar uniformidade a fim de aumentar as evidências sobre regiões candidatas e os mecanismos biológicos que influenciam este tipo de resposta. / The existence of genetic control on residual variance makes possible the selection for uniformity. Thus, the objectives of the present study were: i) to investigate the presence of this genetic component on the residual variance of yearling weight (YW) in Nellore cattle (N = 194,628, sires = 625) using two approaches: two step approach and double hierarchical generalized linear model (DHGLM); and ii) to identify, through a genome-wide association study (GWAS), genomic regions associated with uniformity of YW using different response variables: deregressed EBV (dEBVv) obtained from solutions of a DHGLM assuming non-null genetic correlation between mean and residual variance (rmv ≠ 0); and dEBVv_r0 and log-transformed variance of estimated residuals (ln_σê 2) obtained from solutions of a DHGLM assuming rmv = 0. The results confirm the presence of genetic heterogeneity of residual variance as well as opportunity of selection (coefficient of genetic variance of residual variance (GCVE) ranging from 0.10 to 0.17). However, selection may be limited by the magnitude of the genetic variance of the residual variance and the strong and positive genetic correlation between mean and variance (0.20 and 0.76 for two-step approach and DHGLM, respectively). In addition, it was observed that large sire families are required to obtain higher EBVv accuracies (heritability of residual variance, hv 2 < 0.007). The mean-variance relationship was reduced by using Box-Cox transformation, which reduced the genetic parameter estimates (hv 2 , GCVE) and changed the signal and magnitude of the genetic correlation between mean and residual variance. The DHGLM was superior to the two-step approach according to the comparisons, including a cross-validation design. Regarding the GWAS results, dEBV of the mean (dEBVm) were highly correlated with dEBVv (0.90), resulting in regions associated simultaneously with mean and residual variance of YW, in which they proved to be beyond scale effects. More independent results between mean and residual variance were obtained when rmv = 0 was assumed. In total, 13 and 4 single nucleotide polymorphisms (SNPs) showed a strong association (Bayes Factor > 20) with dEBVv and ln_σê 2, respectively, only suggestive signals (Bayes Factor > 3) were found for dEBVv_r0. All 1-Mb windows shared among top 20 between dEBVm and dEBVv were previously associated with growth traits. Potential candidate genes from the biological point of view for uniformity are involved in metabolism (mainly energetic and lipid), stress, inflammatory and immune responses, mineralization, neuronal activity, and bone formation. It is necessary to use a strategy like assuming rmv = 0 in order to obtain results related only with uniformity. No clear evidence in favor of using a specific response variable was observed, we recommend using different variables to study uniformity to increase evidence on candidate regions and biological mechanisms behind it. / CAPES: 88881.131673/2016-01

The selection on genetic values predicted from markers could substantially increase the rate of genetic gain in animals by increasing accuracy of prediction and reducing generation interval, especially for difficult to measure traits, such as feed efficiency. Feed efficiency is the most important trait in animal production due to its impacts on cost of production and environmental factors. Many metrics measure the feed efficiency, such as ratio of gain to feed (FER), the ratio of feed to gain (FCR) and residual feed intake (RFI). Nevertheless, in ovine, no study with the aim of understand the genetic variants or the accuracy of genomic estimated breeding value (GEBV) for feed efficiency traits was published yet. Moreover, before to apply the genomic information, it is necessary to understand and characterized the population structure, for instance, by linkage disequilibrium (LD). Both genome-wide association studies (GWAS) and genomic selection (GS) leverage LD between marker and causal mutation. Based on the above considerations, the aim of this study was to map LD in ovine, characterized by Brazilian Santa Inês sheep; to search genetic variants for feed efficiency traits (FER, FCR and RFI) through GWAS; and to verify the accuracy of GEBV for RFI. In total, 396 samples (animals) of Longissimus dorsi muscle were collect. A high-density panel of SNP (Illumina High-Density Ovine SNP BeadChip&reg;) comprising 54,241 SNPs was used to obtain the genotyping data. The phenotype data was comprised of 387 animals. The average LD between adjacent markers for two LD metrics, r² and |D\'|, were 0.166 and 0.617, respectively. The degree of LD estimated was lower than reported in other species and it was characterized by short haplotype blocks. Consequently, for genomic analyses, high-density panels of marker are recommended. Many markers were associated to feed efficiency traits in GWAS, mainly to RFI trait. Few candidate genes were reported in this study, highlighting NRF-1 (nuclear respiratory factor 1), which controls mitochondrial biosynthesis, the most important process responsible by a great fraction of the produced energy. Finally, we verified the accuracy of GEBV for RFI using few Bayesian regression models, and we found low accuracy, ranging from 0.033 (BayesB with &pi;=0.9912) to 0.036 (BayesA), which might be explained by the low relationship among animals and small training population. / A seleção com base nos valores genéticos genômicos preditos pode aumentar substancialmente a taxa de ganho genético em animais por meio do aumento da acurácia de predição e redução do intervalo de gerações, especialmente para características de difícil e/ou onerosa mensuração, como eficiência alimentar. A eficiência alimentar é uma das características mais importantes na produção animal devido principalmente aos seus impactos econômicos e ambientais. Muitas métricas representam a eficiência alimentar, por exemplo: a relação do ganho de peso e consumo alimentar (EA), a proporção do consumo alimentar e ganho de peso (CA) e o consumo alimentar residual (CAR). Em ovinos, nenhum estudo com o objetivo de buscar variantes genéticas ou verificar a acurácia do valor genético genômico estimado para eficiência alimentar foi publicado. Adicionalmente, antes de aplicar a informação genômica, é necessário compreender e caracterizar a estrutura da população, como por meio do desequilíbrio de ligação (LD). O estudo de associação genômica (GWAS) e seleção genômica (GS) consideram o LD entre marcador e a mutação causal. Com base nas considerações acima, o objetivo deste estudo foi mapear o LD em ovinos, caracterizado pela raça ovina Santa Inês; localizar variantes genéticas para as características de eficiência alimentar (EA, CA e CAR) utilizando a abordagem GWAS; e verificar a acurácia da estimação dos valores genéticos genômico para o CAR. No total, foram coletadas 396 amostras (animais) do músculo Longissimus dorsi, para posterior genotipagem utilizando o painel de alta densidade (Illumina High-Density Ovine SNP BeadChip&reg;), compreendendo 54.241 SNPs. O banco fenotípico é composto por 387 animais. O LD médio entre marcadores adjacentes para duas métricas de LD, r² e |D\'|, foram 0,166 e 0,617, respectivamente. O grau de LD estimado foi menor que o relatado em outras espécies e foi caracterizado por blocos de haplótipos curtos. Consequentemente, para as análises genômicas são recomendados painéis de marcadores de alta densidade. No GWAS, foram encontrados muitos marcadores associados aos fenótipos, em especial, à característica CAR. Alguns genes candidatos foram relatados neste estudo, destacando-se o NRF-1 (fator respiratório nuclear 1), que controla a biossíntese mitocondrial, o processo mais importante responsável por grande parte da produção de energia. Finalmente, verificamos a acurácia do valor genético genômico estimado para o CAR usando modelos de regressão Bayesiana, e encontramos baixos valores para acurácia (0,033 a 0,036) o que pode ser explicado pelo baixo grau de relacionamento entre os indivíduos e tamanho reduzido da população de treinamento.

The selection on genetic values predicted from markers could substantially increase the rate of genetic gain in animals by increasing accuracy of prediction and reducing generation interval, especially for difficult to measure traits, such as feed efficiency. Feed efficiency is the most important trait in animal production due to its impacts on cost of production and environmental factors. Many metrics measure the feed efficiency, such as ratio of gain to feed (FER), the ratio of feed to gain (FCR) and residual feed intake (RFI). Nevertheless, in ovine, no study with the aim of understand the genetic variants or the accuracy of genomic estimated breeding value (GEBV) for feed efficiency traits was published yet. Moreover, before to apply the genomic information, it is necessary to understand and characterized the population structure, for instance, by linkage disequilibrium (LD). Both genome-wide association studies (GWAS) and genomic selection (GS) leverage LD between marker and causal mutation. Based on the above considerations, the aim of this study was to map LD in ovine, characterized by Brazilian Santa Inês sheep; to search genetic variants for feed efficiency traits (FER, FCR and RFI) through GWAS; and to verify the accuracy of GEBV for RFI. In total, 396 samples (animals) of Longissimus dorsi muscle were collect. A high-density panel of SNP (Illumina High-Density Ovine SNP BeadChip&reg;) comprising 54,241 SNPs was used to obtain the genotyping data. The phenotype data was comprised of 387 animals. The average LD between adjacent markers for two LD metrics, r² and |D\'|, were 0.166 and 0.617, respectively. The degree of LD estimated was lower than reported in other species and it was characterized by short haplotype blocks. Consequently, for genomic analyses, high-density panels of marker are recommended. Many markers were associated to feed efficiency traits in GWAS, mainly to RFI trait. Few candidate genes were reported in this study, highlighting NRF-1 (nuclear respiratory factor 1), which controls mitochondrial biosynthesis, the most important process responsible by a great fraction of the produced energy. Finally, we verified the accuracy of GEBV for RFI using few Bayesian regression models, and we found low accuracy, ranging from 0.033 (BayesB with &pi;=0.9912) to 0.036 (BayesA), which might be explained by the low relationship among animals and small training population. / A seleção com base nos valores genéticos genômicos preditos pode aumentar substancialmente a taxa de ganho genético em animais por meio do aumento da acurácia de predição e redução do intervalo de gerações, especialmente para características de difícil e/ou onerosa mensuração, como eficiência alimentar. A eficiência alimentar é uma das características mais importantes na produção animal devido principalmente aos seus impactos econômicos e ambientais. Muitas métricas representam a eficiência alimentar, por exemplo: a relação do ganho de peso e consumo alimentar (EA), a proporção do consumo alimentar e ganho de peso (CA) e o consumo alimentar residual (CAR). Em ovinos, nenhum estudo com o objetivo de buscar variantes genéticas ou verificar a acurácia do valor genético genômico estimado para eficiência alimentar foi publicado. Adicionalmente, antes de aplicar a informação genômica, é necessário compreender e caracterizar a estrutura da população, como por meio do desequilíbrio de ligação (LD). O estudo de associação genômica (GWAS) e seleção genômica (GS) consideram o LD entre marcador e a mutação causal. Com base nas considerações acima, o objetivo deste estudo foi mapear o LD em ovinos, caracterizado pela raça ovina Santa Inês; localizar variantes genéticas para as características de eficiência alimentar (EA, CA e CAR) utilizando a abordagem GWAS; e verificar a acurácia da estimação dos valores genéticos genômico para o CAR. No total, foram coletadas 396 amostras (animais) do músculo Longissimus dorsi, para posterior genotipagem utilizando o painel de alta densidade (Illumina High-Density Ovine SNP BeadChip&reg;), compreendendo 54.241 SNPs. O banco fenotípico é composto por 387 animais. O LD médio entre marcadores adjacentes para duas métricas de LD, r² e |D\'|, foram 0,166 e 0,617, respectivamente. O grau de LD estimado foi menor que o relatado em outras espécies e foi caracterizado por blocos de haplótipos curtos. Consequentemente, para as análises genômicas são recomendados painéis de marcadores de alta densidade. No GWAS, foram encontrados muitos marcadores associados aos fenótipos, em especial, à característica CAR. Alguns genes candidatos foram relatados neste estudo, destacando-se o NRF-1 (fator respiratório nuclear 1), que controla a biossíntese mitocondrial, o processo mais importante responsável por grande parte da produção de energia. Finalmente, verificamos a acurácia do valor genético genômico estimado para o CAR usando modelos de regressão Bayesiana, e encontramos baixos valores para acurácia (0,033 a 0,036) o que pode ser explicado pelo baixo grau de relacionamento entre os indivíduos e tamanho reduzido da população de treinamento.

Introdução: Com a sofisticação das técnicas de análise do DNA, a medicina moderna tem à sua disposição boas possibilidades para elucidar quadros clínicos indefinidos em pacientes que possuem microrrearranjos cromossômicos complexos. O desenvolvimento da técnica de MLPA (Multiplex ligation-dependent probe amplification) aliado à tecnologia dos arrays (WGAS - whole genome array screening) possibilitou analisar de uma só vez, diferentes regiões de interesse clínico no genoma humano. Objetivo: O presente trabalho teve como objetivo estudar pacientes com atraso de desenvolvimento neuropsicomotor (ADNPM) associado à malformação congênita (MC) com cariótipo prévio normal ou inconclusivo. Material e métodos: Participaram do estudo 71 pacientes com ADNPM associado à MC que foram analisados utilizando o teste de MLPA com os kits P036 e P064, seguido de WGAS com as diferentes plataformas (Agilent, Affymetrix e Illumina). Resultados: Entre os 33 pacientes com alterações patogênicas e de significado clínico incerto (VOUS) encontramos: 12 pacientes com deleção, 5 com duplicação e 16 com duplicações e deleções (dup/del) concomitantes. Foram 29 pacientes com alterações patogênicas conclusivas, 4 pacientes com CNVs classificadas como VOUS e 15 pacientes tiveram resultado de array normal além dos outros 23 que apresentaram alterações benignas, ou por não apresentarem genes na região alterada, ou por serem genes sem fenótipos descritos, ou ainda, as alterações foram herdadas de genitores normais. Na casuística total foram encontrados 4 pacientes com regiões de perda de heterozigosidade. Conclusões: A utilização de uma estratégia combinada utilizando diferentes kits de MLPA, com capacidade para detectar as principais microalterações genômicas patogênicas conhecidas, associada à aplicação do WGAS possibilitou a detecção de alterações submicroscópicas, bem como a correlação clínica adequada para pacientes não diagnosticados pela citogenética clássica. Dessa forma, nosso estudo sugere um novo modelo para a aplicação combinada desses testes que representa uma alternativa de bom custo-benefício para a triagem genômica e definição diagnóstica dos pacientes com quadros sindrômicos complexos e suas famílias / Introduction: The recent technological advances on DNA-based techniques have established in modern medicine good opportunities to elucidate undefined clinical cases in patients with complex chromosomal microrearrangements. The performance of MLPA (Multiplex ligation-dependent probe amplification) technique together with array technologies (WGAS - whole genome array screening) created the possibility of one single experiment to analyze different regions of interest in the human genome. Objective: Patients with psychomotor delay (PSMD) associated with multiple congenital anomalies who had normal or inconclusive G-band-karyotype (MCA) were studied in order to understand the genotype-phenotype correlations. Material and methods: This study involved 71 patients with psychomotor delay (PSMD) associated with multiple congenital anomalies (MCA) analyzed by MLPA (P036 and P064 kits), followed by WGAS different platforms (Agilent, Affymetrix e Illumina®). Results: Among 33 patients with pathogenic and uncertain (VOUS) copy number variations (CNV) were found: 12 deletions, 5 duplications and 16 concomitant duplication and deletion (dup/del). There were 29 patients with conclusive pathogenic findings, 4 patients with VOUS and 16 patients with normal array, but others 23 patients with benign results, which means there is no gene content in the region involved, or because these genes were not linked to phenotype, or even due to CNVs inherited of healthy parents. From the whole casuistic, 4 individuals presented loss of heterozygosity (LOH) regions. Conclusions: The use of a combined strategy of analysis (MLPA - WGAS) with a high capacity to detect pathogenic CNVs allows unraveling microscopic imbalances, and consequently, offers an adequate clinical correlation for patients not previously diagnosed by classical cytogenetics. In conclusion, this study suggests a new model for the combined application of these techniques, which represents an optimal alternative for a genomic screening and diagnostic establishment in patients with rare complex disorders and their families

Introdução: Com a sofisticação das técnicas de análise do DNA, a medicina moderna tem à sua disposição boas possibilidades para elucidar quadros clínicos indefinidos em pacientes que possuem microrrearranjos cromossômicos complexos. O desenvolvimento da técnica de MLPA (Multiplex ligation-dependent probe amplification) aliado à tecnologia dos arrays (WGAS - whole genome array screening) possibilitou analisar de uma só vez, diferentes regiões de interesse clínico no genoma humano. Objetivo: O presente trabalho teve como objetivo estudar pacientes com atraso de desenvolvimento neuropsicomotor (ADNPM) associado à malformação congênita (MC) com cariótipo prévio normal ou inconclusivo. Material e métodos: Participaram do estudo 71 pacientes com ADNPM associado à MC que foram analisados utilizando o teste de MLPA com os kits P036 e P064, seguido de WGAS com as diferentes plataformas (Agilent, Affymetrix e Illumina). Resultados: Entre os 33 pacientes com alterações patogênicas e de significado clínico incerto (VOUS) encontramos: 12 pacientes com deleção, 5 com duplicação e 16 com duplicações e deleções (dup/del) concomitantes. Foram 29 pacientes com alterações patogênicas conclusivas, 4 pacientes com CNVs classificadas como VOUS e 15 pacientes tiveram resultado de array normal além dos outros 23 que apresentaram alterações benignas, ou por não apresentarem genes na região alterada, ou por serem genes sem fenótipos descritos, ou ainda, as alterações foram herdadas de genitores normais. Na casuística total foram encontrados 4 pacientes com regiões de perda de heterozigosidade. Conclusões: A utilização de uma estratégia combinada utilizando diferentes kits de MLPA, com capacidade para detectar as principais microalterações genômicas patogênicas conhecidas, associada à aplicação do WGAS possibilitou a detecção de alterações submicroscópicas, bem como a correlação clínica adequada para pacientes não diagnosticados pela citogenética clássica. Dessa forma, nosso estudo sugere um novo modelo para a aplicação combinada desses testes que representa uma alternativa de bom custo-benefício para a triagem genômica e definição diagnóstica dos pacientes com quadros sindrômicos complexos e suas famílias / Introduction: The recent technological advances on DNA-based techniques have established in modern medicine good opportunities to elucidate undefined clinical cases in patients with complex chromosomal microrearrangements. The performance of MLPA (Multiplex ligation-dependent probe amplification) technique together with array technologies (WGAS - whole genome array screening) created the possibility of one single experiment to analyze different regions of interest in the human genome. Objective: Patients with psychomotor delay (PSMD) associated with multiple congenital anomalies who had normal or inconclusive G-band-karyotype (MCA) were studied in order to understand the genotype-phenotype correlations. Material and methods: This study involved 71 patients with psychomotor delay (PSMD) associated with multiple congenital anomalies (MCA) analyzed by MLPA (P036 and P064 kits), followed by WGAS different platforms (Agilent, Affymetrix e Illumina®). Results: Among 33 patients with pathogenic and uncertain (VOUS) copy number variations (CNV) were found: 12 deletions, 5 duplications and 16 concomitant duplication and deletion (dup/del). There were 29 patients with conclusive pathogenic findings, 4 patients with VOUS and 16 patients with normal array, but others 23 patients with benign results, which means there is no gene content in the region involved, or because these genes were not linked to phenotype, or even due to CNVs inherited of healthy parents. From the whole casuistic, 4 individuals presented loss of heterozygosity (LOH) regions. Conclusions: The use of a combined strategy of analysis (MLPA - WGAS) with a high capacity to detect pathogenic CNVs allows unraveling microscopic imbalances, and consequently, offers an adequate clinical correlation for patients not previously diagnosed by classical cytogenetics. In conclusion, this study suggests a new model for the combined application of these techniques, which represents an optimal alternative for a genomic screening and diagnostic establishment in patients with rare complex disorders and their families