Mental retardation (MR) is a very heterogeneous common neurodevelopmental disorder with a population prevalence of 2.5-3 %. The importance of genetic factors in the development of MR is high but in a significant number of cases the etiology remains unexplained. Recent studies using array methods pointed to frequent occurrence of copy number variants (CNVs) in patients with MR. Pathogenic CNVs were identified in 10-15 % patients with idiopathic MR and normal karyotype. The aim of our work was the analysis of genome-wide gains and losses of genetic material in a group of Czech patients with MR and a thorough bioinformatic analysis of the genetic changes identified aiming at the assessment of their clinical significance. We performed whole genome analysis using the HumanCytoSNP-12 BeadChips (Illumina) in 183 patients with idiopathic MR, normal karyotype and no FMR1 gene expansion. Data analysis was carried out using two independent programmes, GenomeStudio and QuantiSNP. The findings were subjected to two rounds of thorough bioinformatic analysis. Based on this analysis we classified the CNVs into 4 categories: pathogenic CNVs, probably pathogenic CNVs, CNVs with uncertain clinical significance and benign CNVs. With the exception of the benign variants, all CNVs were confirmed using an independent laboratory...

O Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH) é a doença do neurodesenvolvimento mais comum na infância, afetando cerca de 5,8% de crianças e adolescentes no mundo. Muitos estudos vêm tentando investigar a suscetibilidade genética em TDAH, mas sem muito sucesso. Este estudo teve como objetivo analisar variantes raras e comuns contribuindo para a arquitetura genética do TDAH. Foram gerados os primeiros dados de exoma de TDAH de 30 trios brasileiros em que o filho foi diagnosticado com TDAH esporádico. Foram analisados tanto variações de único nucleotídeo (ou SNVs, single-nucleotide variants) quanto variações de número de cópias (ou CNVs, copy-number variants), tanto nesses trios quanto em outros conjuntos de dados, incluindo uma amostra brasileira de 503 crianças/adolescentes controles, bem como resultados previamente publicados em quatro estudos com variação de número de cópias e uma meta-análise de estudos de associação ao longo do genoma. Tanto os trios quanto os controles fazem parte da Coorte de Escolares de Alto Risco para o desenvolvimento de Psicopatologia e Resiliência na Infância do Instituto Nacional de Psiquiatria do Desenvolvimento (INPD). Os resultados de trios brasileiros mostraram três padrões marcantes: casos com variações herdadas e somente SNVs de novo ou CNVs de novo, e casos somente com variações herdadas. Embora o tamanho amostral seja pequeno, pudemos ver que diferentes comorbidades são mais frequentes em casos somente com variações herdadas. Após explorarmos a composição de variações nos probandos brasileiros, foram selecionados genes recorrentes entre amostras do nosso estudo ou em bancos de dados públicos. Além disso, usando somente genes expressos no cérebro (amostras pós-mortem dos projetos Brain Atlas e Genotype-Tissue Expression), construímos uma rede de interação proteína-proteína \"in silico\" com interações físicas confirmadas por pelo menos duas fontes. Análises topológicas e funcionais dos genes da rede mostraram genes relacionados a sinapse, adesão celular, vias glutamatérgicas e serotonérgicas, o que confirma achados de trabalhos independentes na literatura indicando ainda novos genes e variantes genéticas nessas vias. / Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) is the most common neuro-developmental disorder in children, affecting 5.8% of children and adolescents in the world. Many studies have attempted to investigate the genetic susceptibility of ADHD without much success. The present study aimed to analyze rare and common variants contributing to the genetic architecture of ADHD. We generated exome data from 30 Brazilian trios where the children were diagnosed with sporadic ADHD. We analyzed both single-nucleotide variants (SNVs) and copy-number variants (CNVs) in these trios and across multiple datasets, including a Brazilian sample of 503 children/adolescent controls from the High Risk Cohort Study for the Development of Childhood Psychiatric Disorders, and also previously published results of four CNV studies of ADHD involving children/adolescent Caucasian samples. The results from the Brazilian trios showed 3 major patterns: cases with inherited variations and de novo SNVs or de novo CNVs and cases with only inherited variations. Although the sample size is small, we could see that various comorbidities are more frequent in cases with only inherited variants. After exploring the rare variant composition in our 30 cases we selected genes with variations (SNVs or located in CNV regions) in our trio analysis that are recurrent in the families analyzed or in public data sets. Moreover, using only genes expressed in brain (post-mortem samples from Brain Atlas and The Genotype-Tissue Expression project), we constructed an in silico protein-protein interaction (PPI) network, with physical interactions confirmed by at least two sources. Topological and functional analyses of genes in this network uncovered genes related to synapse, cell adhesion, glutamatergic and serotoninergic pathways, both confirming findings of previous studies and capturing new genes and genetic variants in these pathways.

Hintergrund: Zur Begutachtung von Riechschäden werden immer häufiger objektive Befunde benötigt. Die bisher meist übliche Registrierung olfaktorisch evozierter Potenziale (OEP) ist technisch aufwändig und von der Atemtechnik des Probanden abhängig. Zur Diagnostik der Anosmie und Parosmie wird hier die methodisch einfachere Messung der "contingent negative variation" (CNV) eingesetzt. Patienten und Methode: An 25 Probanden mit normalem Riechvermögen und 16 Patienten mit dem subjektiven Befund einer Anosmie nach Unfallverletzung wurden OEP- und CNV-Messungen vorgenommen. Bei der "direkten" CNV sollte der Proband einen Ton aufmerksam erwarten, der einem Duftreiz nach 1,5 s folgte. Für die "selektive" CNV wurde nur einer von zwei zufällig wechselnden Duftreizen mit einem Ton als Zweitreiz markiert, der eine Erwartungsreaktion auslösen sollte. Ergebnisse: Für die beiden Versuchsarten wurde bei 21 bzw. 23 der Probanden mit normalem Riechvermögen eine eindeutige CNV gefunden. Das OEP fehlte in 4,3 % aller Messungen. Bei den Patienten mit Anosmie war in keinem Fall ein OEP bzw. eine CNV vorhanden. Die Amplituden der "selektiven" CNV sind signifikant höher als die der "direkten" CNV. Für die Ergebnisse bei weiblichen und männlichen Probanden ergab sich kein signifikanter Unterschied. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass ein objektiver klinischer Riechtest mit CNV-Ableitung möglich ist. Im Gegensatz zur OEP-Messung, deren Ergebnis von der Reaktion auf die Reizparameter abhängt, ist die CNV ein Maß für die kognitive Bedeutung des Reizes. Die einfache Reiz- und Messtechnik könnte zur weiteren Verbreitung der objektiven Olfaktometrie beitragen. / Background: An objective smelling test is indicated for a reliable assessment of olfactory disorders. Usually olfactory evoked potentials (OEP) are registered. But the technique of this measurement is complicated and the generation of the OEP depends on the respiration of the subject. Alternatively, the contingent negative variation (CNV) can be used in the diagnosis of anosmia and parosmia, requireing only a simple olfactory stimulator. Subjects and Method: OEP and CNV were derived from 25 adults with normal smelling and from 16 patients with anosmia after head injury. First, the "direct" CNV was registered when the subjects expected a tone following a smell stimulus after 1.5 s. Using two different odors in a random order, the tone only followed one of them, so the "selective" CNV was scored. Results: In both tests a distinct CNV was found in 21 and 23 normal smelling subjects, respectively. OEPs were absent in 4.3 % of this control group. No patient with anosmia showed an OEP or a CNV. The amplitudes of the "selective" CNV are significantly higher than those of the "direct" CNV. No gender dependency was found. Conclusion: The results show that an objective olfactometry can be realized by registration of CNV. Contrary to the measurement of OEP which depend on the physical parameters of olfactory stimuli, CNV correlates well with the cognitive identification of odor.

Um eine Entscheidung zu treffen, muss Information interpretiert und in eine Handlung übersetzt werden. Dafür wird die a priori Wahrscheinlichkeit bezüglich der Entscheidungsalternativen in den Prozess der Entscheidungsfindung integriert und löst Mechanismen der Handlungsvorbereitung aus. In der vorliegenden Dissertation habe ich untersucht, welche Vorbereitungsprozesse aufgrund von wahrscheinlichkeitsbasierter Vorinformation stattfinden und welche Gehirnareale mit der Integration dieser Information assoziiert sind. Um diese Fragen zu beantworten, habe ich eine Verhaltensstudie, eine Studie mit Ableitung des Elektroenzephalogramms (EEG) und eine Studie mittels der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) mit simultaner Ableitung des EEGs durchgeführt. Die Versuchspersonen bearbeiteten währenddessen eine Zahlenvergleichsaufgabe mit einem Hinweisreiz, der Wahrscheinlichkeitsinformation bezüglich der erforderlichen Antwort enthielt. Die Reaktionszeit wurde durch die wahrscheinlichkeitsbasierte Vorinformation des Hinweisreizes parametrisch moduliert (Studie 1). Daraus lässt sich schlussfolgern, dass Vorbereitungsprozesse in Abhängigkeit der Wahrscheinlichkeitsinformation stattfinden. Die EEG Studie (Studie 2) ergab einen parametrischen Effekt von Wahrscheinlichkeitsinformation auf die Amplitude der Contingent Negative Variation (CNV), einer EEG-Komponente, die Vorbereitungsprozesse auf prämotorischer Ebene reflektiert. Darüber hinaus fand sich mittels einer Dipolquellenanalyse ein Dipol im anterioren Cingulum (ACC), dessen Aktivität ebenfalls durch die Wahrscheinlichkeitsinformation parametrisch moduliert war. Diese Ergebnisse lassen auf prämotorische Vorbereitungsprozesse aufgrund von Wahrscheinlichkeitsinformation schließen. In den fMRT-Ergebnissen zeigte sich eine parametrisch modulierte neuronale Aktivierung im posterioren Teil des medial-frontalen Kortex (pMFC), die auf eine Kontrollfunktion zur Handlungsanpassung dieses Areals zurückgeführt werden kann (Studie 3a). Um dynamische Fluktuationen der Wahrscheinlichkeitsverarbeitung zu untersuchen, wurde die CNV Amplitude der Einzeltrials in das Modell der fMRT-Analyse integriert (Studie 3b). Die CNV Amplitude korrelierte mit der neuronalen Aktivität in einem Netzwerk, bestehend aus frontalen, parietalen und striatalen Arealen, das mit allgemeiner wahrscheinlichkeitsunabhängiger Handlungsvorbereitung im Zusammenhang steht. Dagegen zeigten sich im dorsolateralen Präfrontalkortex (DLPFC), im inferioren frontalen Gyrus (IPG) und im inferioren Parietallappen (IPL) Aktivierungen, die sich auf die dynamische Integration von Wahrscheinlichkeitsinformation zurückführen lassen. / To prepare actions in advance, prior information about the probability of decision alternatives is integrated into the decision-making process. In the present dissertation, I investigated preparatory processes elicited by prior probability (PP) and the neural basis of PP processing. In three studies, I collected behavioral data and, furthermore, recorded electroencephalographic (EEG) data separately as well as simultaneously with functional magnetic resonance imaging (fMRI). While applying these methods, participants had to perform a number comparison task with a precue delivering PP about a subsequent response-demanding stimulus. The probability precue elicited the preparation of the response, as shown by the parametrical modulation of response time (RT) depending on PP (Study 1). The EEG study (Study 2) revealed a parametrical effect of PP on the contingent negative variation (CNV) during the foreperiod, which is an indicator for premotor response preparation. Furthermore, a dipole was located in the anterior cingulate cortex (ACC) with its activity parametrically modulated by PP. These EEG results suggest that PP influences premotor response preparation in a parametrical fashion. An analysis of fMRI data showed that neural activity in the posterior medial frontal cortex (pMFC) increased with increasing PP (Study 3a), which is attributed to a monitoring function of this region with respect to behavioral adjustment and initiation of response preparation depending on the PP. By applying an EEG-informed fMRI analysis (Study 3b), I focused on trial-to-trial fluctuations in PP processing and general response preparation as represented by the single-trial CNV amplitude. I found that the CNV amplitude was correlated with neural activity in a network consisting of frontal, parietal, and striatal regions reflecting general preparatory processes independently of PP. Parts of the network, namely, the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), the inferior frontal gyrus (IFG), and the inferior parietal lobule (IPL), showed activations, which exclusively represented the contributions of PP to the CNV amplitude fluctuations. These results suggest that PP elicits premotor response preparation and activates the pMFC parametrically signaling the need for behavioral adjustment. In contrast, DLPFC, IFG, and IPL are involved in dynamically fluctuating PP processing mechanisms.

Infertilidade conjugal é uma doença do sistema reprodutivo que acomete cerca de 20% dos casais e na qual o fator masculino responde por metade desses casos. A infertilidade masculina é um fenótipo complexo que abrange diferentes fatores. Os fatores genéticos envolvidos variam desde mutações pontuais, microdeleções no cromossomo Y, até alterações cromossômicas, como a Síndrome de Klinefelter. Mesmo após avaliação clínicolaboratorial detalhada, metade dos pacientes permanece sem a identificação de um fator causal, caracterizando a infertilidade idiopática. Nesse grupo, observamos com maior frequência os pacientes com falha espermatogênica primária, que clinicamente apresentam oligozoospermia grave ou azoospermia não obstrutiva (ANO) e, no qual, preponderam fatores genéticos ainda desconhecidos. Para auxiliar na compreensão de possíveis alterações genômicas, sejam as variantes de número de cópias (CNVs) ou as regiões de perda de heterozigosidade (LOHs), envolvidas com infertilidade masculina idiopática, 16 pacientes com ANO e 6 controles foram investigados pela técnica de hibridação genômica comparativa (aCGH) utilizando a plataforma 4x180 CGH+SNP Agilent® com análise dos dados pelo software Nexus 8.0. Não foram observadas diferenças significativas tanto no número, como no tamanho das alterações genômicas em ambos os grupos. Foram descritas 18 novas alterações genômicas com efeito sobre a produção espermática, distribuídas na forma de 12 ganhos, 3 perdas e 3 LOHs. Os ganhos mais significativos para o fenótipo azoospermia não obstrutiva foram descritos em 7q36.3, 17q21.33, Xq21.1 e Yp11.2. Nessas regiões, os genes com maior impacto sobre o fenótipo foram, respectivamente, SHH, COL1A1, COX7B e LINC00279. Ganhos envolvendo a sub-banda Yq11.223 e contendo cópias dos genes DAZ1 e DAZ4 foram considerados benignos. As três perdas detectadas em 2q31.1, 3p21.1-21.31 e 15q11.2, contendo, respectivamente, os genes DLX1, CACNA2D2 e representantes da família de receptores olfatórios foram consideradas relevantes. A análise das LOHs em fenótipos complexos é escassa e desafiadora. No presente trabalho, foram descritas 3 dessas alterações, localizadas em 1p31.1, 7q21.1 e 12q21.1-21.2 e compartilhadas por mais de um indivíduo infértil. A descrição dessas alterações genômicas contribui para a compreensão de mecanismos complexos e ainda pouco estudados, que resultam em azoospermia não obstrutiva decorrente da falha espermatogênica primária. / Infertility is a disease of the reproductive system that affects about 20% of all couples, with half of the cases being related to the male factor. Male infertility is a complex phenotype associated with an interaction of different factors. The genetic factors involved may range from point mutations, microdeletions on the Y chromosome to chromosomal changes such as Klinefelter syndrome. Even after detailed clinical-laboratory evaluation, the etiology may remain unknown in approximately half of the patients, and, in such cases, the infertility can be classified as idiopathic. This group of patients more frequently present with primary spermatogenic failure, with severe oligozoospermia or non-obstructive azoospermia (NOA). Nevertheless, the underlying genetic factors are still largely unknown. In order to better understand the potential genomic changes involved with idiopathic male infertility, sixteen patients with NOA and 6 controls were investigated in this study. Copy number variants (CNVs) and regions of loss of heterozygosity (LOHs) were assessed by array comparative genomic hybridization technique (aCGH), using the Agilent® 4x180 CGH + SNP platform. Data analyses was performed using Nexus 8.0 software. No significant differences between the groups were observed in relation to either the number or the size of the genomic changes. Eighteen new genomic alterations were described that were associated with sperm production (12 gains, 3 losses and 3 LOHs). The most important gains for the nonobstructive azoospermia phenotype were observed in 7q36.3, 17q21.33, Xq21.1 and Yp11.2. In these regions, the genes related to greatest impact on the phenotype were SHH, COL1A1, COX7B and LINC00279, respectively. Gains involving the Yq11.223 sub-band and containing copies of the DAZ1 and DAZ4 genes were considered benign. All 3 losses detected in 2q31.1, 3p21.1-21.31 and 15q11.2, containing, respectively, the DLX1, CACNA2D2 genes and representatives of the olfactory receptor family were considered relevant. Analysis of LOHs in complex phenotypes such as male infertility has been infrequently reported and is challenging. In the present study, three significants LOHs were found (1p31.1, 7q21.1 and 12q21.1-21.2) and were identified in more than one infertile individual. The description of these genomic alterations contributes to a better understanding of this complex and poorly explored mechanisms that results in non-obstructive azoospermia due to primary spermatogenic failure.

Die vorliegende Dissertation beinhaltet drei Studien, welche die kognitiven und neuronalen Grundlagen der Kontrollregulation – ausgelöst durch vorherige Konflikte, konfliktankündigende Hinweise sowie Arousal – untersuchen. Jede Studie basierte auf Interferenzaufgaben mit Durchgängen, die Reaktionskonflikt auslösten (inkompatibel) oder nicht (kompatibel). Studie 1 untersuchte, ob Abfolge abhängigen Verhaltensanpassungen äquivalent sind mit erwartungsbasierten Kontrollprozessen, die durch Hinweise auf die Kompatibilität der nächsten Aufgabe ausgelöst werden. Behaviorale und elektroenzephalographische (EEG) Maße belegten, dass diese Prozesse dissoziieren. Die kontingente negative Variation (CNV), eine EEG Komponente, die Aufgabenantizipation indiziert, zeigte, dass von der Abfolge anhängige Kontrollanpassungen bereits zwischen den Durchgängen agieren. Studie 2 fokussierte auf Prozesse und neuronale Substrate der Kontrollantizipation durch Hinweise. Kompatibilitätshinweise begünstigten effektiv die Leistung, vergrößerten die CNV vor dem nächsten Durchgang und reduzierten konfliktbezogene Konfliktverarbeitung, wie sie durch die N2 Komponente indiziert wird. Im Gegensatz zur Kontrollbedingung gab es keine Anzeichen von Reaktionskonflikt, was auf präemptive Strategien hinweist (d.h. a priori Konfliktverhinderung durch Umschreibung von Bedingungs-Handlungs-Regeln). Funktionelle Bildgebung bestätigte dies, da sie Beteiligung neuronaler Netzwerke zeigte, die eher mit Regelelaboration und –aufrechterhaltung einhergehen als mit Konfliktüberwachung und –lösung. Studie 3 untersuchte das Verhältnis von Handlungskontrolle und Arousalniveau. Toninduziertes Arousal verbesserte Leistung in inkompatiblen und kompatiblen Durchgängen, wobei letztere stärker begünstigt wurden. N1 und N2 im EEG wiesen darauf hin, dass die Effekte auf bessere frühe perzeptuelle Diskriminierung und Aufmerksamkeitszuteilung zurückgehen. / The present dissertation contains three studies that investigated the cognitive and neuronal basis underlying action control regulation prompted by prior conflicts, cues predicting conflict, as well as the state of arousal. These studies were based on inference paradigms involving trials that either induced response conflict (incompatible trials) or did not (compatible trials). Study 1 examined whether behavioral adjustments due to the trial sequence are equivalent to expectancy-based adjustments triggered by cues predicting compatibility. Behavioral and electroencephalographic (EEG) measures showed dissociation of these processes. The contingent negative variation (CNV), a pre-target EEG component indexing task anticipation, further indicated that sequence-related control adjustments already act in the intertrial interval. Study 2 focused on processes and neural substrates underlying cue-based anticipatory control. Cues predicting compatibility effectively benefitted behavioral performance, enhanced the pre-target CNV, and reduced post-target conflict-related processing, as indicated by the N2 component. In contrast to the control condition, indicators of response conflict were absent, a result pointing to conflict preemption strategies (a priori avoidance of conflict via transformation of condition-action rules). Functional neuroimaging fostered this conclusion by showing the involvement of neuronal networks associated with rule elaboration and maintenance rather than with conflict monitoring or resolution. Study 3 investigated the interrelation of action control and the state of arousal. Tone-induced arousal improved performance in both incompatible and compatible trials, whereas the latter ones were relatively more accelerated. N1 and N2 in EEG indicated that these effects are due to enhanced early perceptual discrimination and attentional allocation.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cintia_Palu.pdf: 5829223 bytes, checksum: e1abfad4d5477f6f672541d62e31cdfe (MD5) Previous issue date: 2010-07-12 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / O uso de ferramentas de análise e visualização de dados é essencial para a pesquisa de CNVs, porém nem sempre está ao alcance de todo o meio científico devido a restrições de acesso ou por requerer conhecimento avançado de informática. Portanto o desenvolvimento de interfaces amigáveis e acessíveis é essencial para a pesquisa. Esta dissertação visou explorar o ambiente dos navegadores Web para desenvolver soluções para os problemas de acessibilidade, portabilidade e visualização, comumente encontrados nas ferramentas de bioinformática. Foi desenvolvido um aplicativo para análise exploratória, denominado CNViewer, o qual oferece recursos para comparação de perfis moleculares, além de representar graficamente diversas amostras simultaneamente. Através de uma interface dinâmica, o usuário pode delimitar quaisquer regiões genômicas para a análise, e pode também exibir dados complementares às CNVs. Foi também disponibilizado acesso direto a anotações genômicas, tornando o CNViewer um ambiente para estudo de CNVs e dados correlacionados. Utilizando somente os recursos oferecidos pelos navegadores Web (JavaScript e HTML), o CNViewer é capaz de processar dados e executar tarefas rapidamente, com independência de servidor, pois mantêm os dados em memória durante seu uso, aperfeiçoando a interatividade com o usuário. Foi também criado um módulo de exportação, que permite ao usuário salvar e recuperar suas análises, servindo também para compartilhamento de dados. O CNViewer é um aplicativo que supera os limites dos programas baseados em Web clássicos, comportando-se como um aplicativo desktop, mas com a vantagem de ser acessado diretamente, sem requerer instalação ou atualização. O crescente uso dos navegadores Web como ambiente de trabalho, e mais recentemente até mesmo como sistema operativo, sugere que aplicativos nativos a esse ambiente poderão tornar-se a norma em informática biomédica.

A doença de Alzheimer (DA) é a causa mais comum de demência na população, sendo responsável por cerca de 50 a 60% dos casos. Embora o diagnóstico clínico da doença na maioria das vezes seja acurado, a confirmação da DA só é feita post mortem através principalmente da caracterização dos dois tipos principais de lesões neurais: depósitos extracelulares de placas de β amiloide e emaranhados de proteína tau hiperfosforilada. Até o momento, o envolvimento de apenas quatro genes foi confirmado na etiologia da DA, três deles (APP, PSEN1 e PSEN2) associados à forma familial de herança mendeliana, que corresponde a um tipo raro e grave. No entanto, apesar de inúmeros trabalhos de associação genômica, (Genome wide association studies- GWAS) sugerirem uma possível participação de vários outros genes na suscetibilidade à manifestação da forma multifatorial da DA, o gene APOE, ainda é o único consistente e reproduzivelmente associado à doença. As descobertas derivadas dos GWAS investigando o papel de SNPs coletivamente explicam somente uma pequena porcentagem da variação herdada que contribui para o risco de desenvolver a DA. Atualmente, há novas abordagens para investigar a base genética do restante da variabilidade fenotípica herdada e que pode influenciar a suscetibilidade ao desenvolvimento de doenças complexas. O papel da variação do número de cópias de segmentos de DNA (Copy Number Variation - CNV) na genética de doenças complexas foi demonstrado por diversos estudos nos últimos anos e evidencia que desequilíbrios genômicos também podem contribuir significantemente para a resistência ou susceptibilidade a várias patologias. Outro aspecto que vem assumindo crescente importância é a análise de modificações epigenéticas que podem constituir um mecanismo molecular básico e contribuir diretamente para a patogênese da DA. Logo, este trabalho teve como objetivo principal investigar dois aspectos relacionados à DA: (1) a identificação de CNVs que podem estar contribuindo para o desenvolvimento da forma multifatorial da DA, usando a técnica de array-CGH, e (2) a análise de alterações do padrão global de metilação do DNA no córtex frontal de indivíduos com a forma multifatorial da DA, usando um microarranjo que interroga o status de metilação de 450.000 sítios CpGs. Em nossa investigação sobre desequilíbrios genômicos na DA, identificamos 6 CNVs raras com conteúdo gênico relevante para o fenótipo investigado. Dois indivíduos distintos do grupo DA apresentam microduplicações em genes que codificam diferentes subunidades do mesmo tipo de canal de Ca2+ dependente de voltagem, o tipo L. Além disso, dos outros genes selecionados como especialmente interessantes, 4 estão envolvidos em diferentes processos inflamatórios e 1 é responsável por codificar a enzima nicotinamida fosforibosiltransferase, participante importante da via de biossíntese da molécula nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD). A implicação de um possível envolvimento de mediadores da sinalização celular do Ca2+ e da via de biossíntese da NAD na etiologia da DA também foi reforçada pelos nossos resultados sobre o padrão de metilação do DNA na DA. Dois genes importantes para a homeostasia intracelular do Ca2+ e via de biossíntese da NAD apresentaram sítios CpGs diferenciamente metilados nos sujeitos com DA / Alzheimer\'s disease (AD) is the most common form of dementia in the population, corresponding to 50-60% of all cases. Although clinical diagnosis seems to be accurate, the definitive diagnosis of the disease can only be made by a post mortem neuropathological exam that certifies the presence of the two hallmarks of AD: the accumulation of extracellular senile plaques containing β-amyloid (Aβ) and the intracellular neurofibrillary tangles containing hyperphosphorylated tau protein. Four genes are known to be involved in the etiology of AD, three of them (APP, PSEN1 and PSEN2) are associated to the familial form of the disease, which show autosomal dominant inheritance and correspond to the more severe and rare type of AD. Despite many genome wide association studies (GWAS), APOE still remains the only unequivocal genetic risk factor associated to the multifactorial form of AD. The discoveries from GWAS using SNPs collectively explain only a small percentage of heritable variation that may contribute in AD risk. Currently, new approaches have been used to investigate the genetic basis of the phenotypical variability inheritance that can influence the susceptibility of complex diseases. The important role of DNA copy number variation (CNV) has been demonstrated by several studies over the last years and shows that genomic imbalances may also significantly contribute to resistance or susceptibility to various complex diseases. Additionally, there is now increasing interest in exploring how epigenetic modifications, in particular DNA methylation, could influence complex diseases etiology. Thus, the major aim of this work were to investigate two aspects related to the multifactorial form of AD: (1) identification of rare CNVs, using array-CGH, that could contribute to the development of the disease, and (2) analysis of the DNA methylation pattern in frontal cortex of individuals with AD. In our study, we identified 6 rare CNVs with relevant gene content to the investigated phenotype. Two distinct subjects with AD from our casuistic presented microduplications in genes that encode different subunits of the same type of Ca2+ voltage channel, the L-type. Furthermore, among the other selected genes, four are involved in different inflammatory process and one encodes the nicotinamide phosphoribosyltransferase enzyme, important mediator of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) biosynthesis. The implication of a possible involvement of Ca2+ intracellular signaling mediators and NAD biosynthesis pathway in the etiology of AD was also reinforced by our analysis of DNA methylation pattern. Interestingly, two important genes, one to intracellular Ca2+ homeostasis and the other to NAD biosynthesis pathway presented CpGs sites differently methylated in the AD subjects

A infertilidade afeta aproximadamente 15% dos casais, sendo atualmente reconhecido o envolvimento de fatores masculinos em metade dos casos. Alterações nas análises seminais são detectadas na maioria dos homens inférteis e a mais frequente é a baixa concentração de espermatozoides no ejaculado, conhecida como oligozoospermia. Vários estudos mostram uma forte relação entre fatores genéticos e a infertilidade, incluindo alterações cromossômicas e microdeleções do cromossomo Y, porém as causas da oligozoospermia ainda permanecem obscuras. O desenvolvimento de novas tecnologias de investigação vem possibilitando a detecção de alterações a nível genômico, como mutações e variações no número de cópias (CNVs). O presente trabalho teve por objetivo a caracterização genômica de homens com oligozoospermia sem causa definida, visando estabelecer correlação entre alterações no número de cópias e perdas de heterozigosidade (LOHs) e o fenótipo de infertilidade. Foram selecionados 18 pacientes após rigorosa avaliação clínica e investigação do histórico reprodutivo, sendo excluídos pacientes portadores de alterações cromossômicas e portadores de microdeleções do cromossomo Y. Seis homens comprovadamente férteis foram selecionados para o grupo controle. A investigação genômica de ambos os grupos, amostral e controle, foi realizada pela técnica de hibridação genômica comparativa em microarranjos (aCGH) utilizando a plataforma de resolução 180K (Agilent®,US), analisada pelo software Nexus 8.0. Foram detectadas alterações possivelmente patogênicas no cromossomo Y, no cromossomo X e em autossomos. Um ganho na região de AZFc envolvendo apenas os genes DAZ1 e DAZ4 foi detectado em nove pacientes e em quatro controles, sendo classificado como alteração benigna. Porém, alterações na região de AZFc possivelmente relacionadas ao fenótipo de oligozoospermia foram detectadas em três pacientes e incluíram extensas duplicações e deleções envolvendo, entre outros genes, as quatro cópias do gene DAZ. Após comparação de regiões selecionadas com a literatura e com diferentes bancos de dados genéticos, sugerimos que os genes PLEC, SPATC1, COL1A1, MOV10L1, SYCE3 e ODF3B possam estar associados a alterações na produção espermática. Adicionalmente, entre os doze miRNAs presentes em regiões de LOH possivelmente relacionadas ao fenótipo de infertilidade, dez têm como alvo genes com funções relacionadas à espermatogênese e reprodução humana. Estudos adicionais a nível de expressão e sequenciamento gênico são necessários para confirmar a correlação entre o genótipo e o fenótipo de oligozoospermia. / Infertility affects about 15% of the couples, and it is currently recognized, that male factors are involved in about 50% of cases. Changes in seminal parameters are detected in most infertile men and the most common alteration, known as oligozoospermia, is a low concentration of sperm in the ejaculate. Several studies show a strong relationship between genetic factors and infertility, including chromosomal abnormalities and microdeletions of Y chromosome, however, the causes of oligozoospermia remain unclear. The development of new research technologies has allowed the detection of changes at genomic levels, such as mutations and copy number variations (CNVs). This study aimed to perform a genomic characterization of patients with idiopathic oligozoospermia to determine whether there is a correlation between changes of copy number and losses of heterozygosity (LOHs) in relation to the phenotype of infertility. Eighteen patients were selected for the cases after rigorous clinical examination and investigation of their reproductive history. Patients with chromosomal abnormalities or microdeletions of the Y chromosome were excluded. Six proven fertile men comprised the control group. Genomic investigation of both groups was performed by microarray comparative genomic hybridization (aCGH) using 4X180K platform (Agilent, US) analysed by Nexus 8.0 software. Potential pathogenic changes were detected on Y chromosome, as well as on the X and autosome chromosomes. A gain in AZFc region involving only DAZ1 and DAZ4 genes was detected in nine patients and four controls, and was considered as benign. However, changes in AZFc region, that could be related to the oligozoospermia phenotype were detected in three patients. These changes included extensive duplications and deletions involving the four copies of the DAZ gene together with copy number changes affecting other genes. After comparing the selected regions with the literature and with different databases, we suggest that changes such as LOH affecting PLEC, SPATC1, COL1A1, MOV10L1, SYCE3 and ODF3B genes may influence sperm production. Our analysis indicates that, ten out of the twelve miRNAs present in LOH regions could be involved in the infertility phenotype and could have target genes with functions related to spermatogenesis and human reproduction. Additional studies involving gene sequencing and expression analysis are needed to confirm the the correlation between the genotype and oligozoospermia phenotype.

O uso de ferramentas de análise e visualização de dados é essencial para a pesquisa de CNVs, porém nem sempre está ao alcance de todo o meio científico devido a restrições de acesso ou por requerer conhecimento avançado de informática. Portanto o desenvolvimento de interfaces amigáveis e acessíveis é essencial para a pesquisa. Esta dissertação visou explorar o ambiente dos navegadores Web para desenvolver soluções para os problemas de acessibilidade, portabilidade e visualização, comumente encontrados nas ferramentas de bioinformática. Foi desenvolvido um aplicativo para análise exploratória, denominado CNViewer, o qual oferece recursos para comparação de perfis moleculares, além de representar graficamente diversas amostras simultaneamente. Através de uma interface dinâmica, o usuário pode delimitar quaisquer regiões genômicas para a análise, e pode também exibir dados complementares às CNVs. Foi também disponibilizado acesso direto a anotações genômicas, tornando o CNViewer um ambiente para estudo de CNVs e dados correlacionados. Utilizando somente os recursos oferecidos pelos navegadores Web (JavaScript e HTML), o CNViewer é capaz de processar dados e executar tarefas rapidamente, com independência de servidor, pois mantêm os dados em memória durante seu uso, aperfeiçoando a interatividade com o usuário. Foi também criado um módulo de exportação, que permite ao usuário salvar e recuperar suas análises, servindo também para compartilhamento de dados. O CNViewer é um aplicativo que supera os limites dos programas baseados em Web clássicos, comportando-se como um aplicativo desktop, mas com a vantagem de ser acessado diretamente, sem requerer instalação ou atualização. O crescente uso dos navegadores Web como ambiente de trabalho, e mais recentemente até mesmo como sistema operativo, sugere que aplicativos nativos a esse ambiente poderão tornar-se a norma em informática biomédica.