Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_RaquelLopesCosta.pdf: 18200395 bytes, checksum: 43feaef8d856d7407f2c1362a1e32956 (MD5) Previous issue date: 2010-06-01 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / Viruses evolve at a fast rate, allowing them to accumulate genetic variation in a range of time accessible to epidemyological studies. Among RNA viruses, the dengue virus Flavivirus is the agent of the most widespread viral disease transmited by a insect borne vector of the Aedes genus and affects tropical and subtropical zones. The MCMC Bayesian inference was used in this study assessed the patterns of the viral distribution and molecular evolution of four serotypes of dengue virus (DENV-I, II, III and IV). In total, 603 samples of the envelope from 71 countries that have been isolated for 64 years (1944-2008) were evaluated. Our results show similarities for the average rate of evolution of each serotype (about 7.5 x 10^-4 subst/site/year), with a considerable 95% superposition of HPD. When samples are taken together, the analysis coalescence suggests that the first divergence among serotypes happened at about 330 AD. Extinctions, expansions and the emergence of new lineages are responsible by the intra-serotypical diversity currently observed. Analysis of population show high rate of epidemic increase related to the introduction of new serotypes in Central and South America. Geographic distribution pattern show strong spatial and temporal subdivision, mainly in America and South Asia. / Os vírus, possuem uma rápida taxa evolutiva, acumulando variação genética em um intervalo de tempo acessível aos estudos epidemiológicos. Entre os vírus de RNA, o vírus da dengue Flavivirus é o agente da mais ampla doença viral transmitida por um inseto vetor do gênero Aedes que afeta países das regiões tropicais e subtropicais. Através de técnicas de inferência bayesianas por cadeia de Markov Monte Carlo, este estudo avaliou padrões de distribuição viral e evolução molecular dos quatro sorotipos de vírus da Dengue (DENV-I, II, III e IV) em 603 amostras da região do envelope distribuídas em 71 países e isolados por um período de 64 anos (1944 a 2008). Os resultados mostraram semelhanças nas taxas médias de evolução dos sorotipos (em torno de 7.5 x 10^-4 substituições/por sítio/por ano) com uma considerável sobreposição de 95% de probabilidade posterior. A coalescência das amostras conjuntas sugere que a primeira divergência entre os sorotipos aconteceu por volta de 330 d.C com processos de extinção, aparecimento e expansão de novas linhagens responsáveis pela diversidade intrasorotípica atualmente observada. As análises populacionais revelaram altas taxas de crescimento epidêmico relacionadas com introduções de sorotipos ocorridos principalmente nas Américas Central e do Sul. Padrões de distribuição geográfica mostraram forte estrutura espaço-temporal, principalmente no sudeste asiático e nas Américas.

As bases moleculares da diversidade fenotipica dentro de espécies são de grande interesse aos biólogos evolutivos porque a evolução morfológica adaptival depende da seleção de variantes genéticas. Entretanto, há poucos exemplos da variação fenotípica cuja a base molecular é compreendida, especialmente entre animais vertebrados. Biólogos em geral concordam que o processo da seleção natural é a fonte predominante de diversificação morfológica. Tem sido documentado previamente que existe diversificação adaptativa da morfologia craniana entre os taxa mais elevados de Platyrrhini e também em espécies e em muitos géneros, que aparentemente diversificaram na morfologia do crânio por seleção natural. O hormônio de crescimento (GH) é um hormônio multifunctional, produzido principalmente pela glândula pituitária de todos os animais vertebrados para regular o metabolismo e para promover o crescimento pos-natal linear. A evolução molecular do GH foi estudada extensivamente em um grande número espécies de vertebrados, incluindo primatas. A evolução rápida do gene do GH em primatas, especiamente em regiões funcionalmente importantes, sugere a seleção darwiniana positiva. Entretanto, o relaxamento da seleção purificadora depois de múltiplas duplicações do locus GH não podem ser descartadas. O objetivo deste estudo era investigar a evolução molecular do gene do GH em primatas neotropicais, tentando identificar diferenças potenciais e funcionais entre taxa. As análises de máxima verossimilhança deste trabalho mostraram que a relação dN/dS no gene GH1 de primatas de Neotropicais é diferente entre gêneros, demonstrando que a evolução do GH1 no Platyrrhini não é compatível com o modelo neutro da evolução molecular. Estes resultados sugerem que o gene GH1 está sobre seleção positiva em alguns sítios na proteína durante o processo de diversificação dos primatas de Neotropical. / The molecular bases of phenotipic diversity within and between species are of great interest to evolutionary biologists because the adaptive morphological evolution depends on the selection of genetics variants. However, there are few examples of phenotypic variation whose molecular basis is understood, especially among vertebrates, while most biologists agree that the natural selection process is the predominant source of morphological diversification. Is has been previously documented that there is adaptive diversification of cranial morphology among the higher taxa of Platyrrhini and also in species in most genera that apparently diversified in skull morphology by natural selection. The Growth Hormone (GH) is a multifunctional hormone, mainly produced by the pituitary gland of all vertebrates to modulate the metabolism and promote linear postnatal growth. The molecular evolution of GH has been extensively studied in a large number of vertebrate species, including primates. The rapid GH gene evolution on primates, especially on sites that are functionally important, suggest positive Darwinian selection. However, the hypothesis of purifying selection relaxation after multiple duplications of the GH locus cannot be ruled out either. The aim of this study was to investigate the molecular evolution of the GH gene on neotropical primates, trying to identify potential and functional differences between taxa. The analyses of Maximum likelihood of this work has shown that the ratio dN/dS in the GH1 gene of Neotropical primates are different among genera, demonstrating that the evolution of the GH1 in the Platyrrhini is not compatible with the neutral model of molecular evolution. These results suggest that the GH1 gene suffered positive selection at some sites inside the protein during the process of diversification of the Neotropical primates.

O presente trabalho visa compreender o processo de degradação da parede celular vegetal de hospedeiros de fitopatógenos da família Xanthomonadaceae. Criamos e aperfeiçoamos uma técnica de enumeração dos genes relacionados ao metabolismo de polissacarídeos, com enfoque na distinção entre aqueles que agem sobre os componentes da parede celular vegetal e sobre outros polissacarídeos. A história evolutiva desse conjunto de enzimas foi delineada através de inferências sobre as relações de homologia entre os genes enumerados, sua presença ou ausência nos diversos genomas abordados e comparação das taxas de mutação entre grupos de homólogos. Além disso, procuramos também, com essa etapa de bioinformática e a etapa seguinte, incrementar a anotação desses genes, muitos descritos como hipotéticos ou com vaga definição de sua função. Na segunda parte do desenvolvimento do projeto foram feitos experimentos de expressão heteróloga e verificação da atividade enzimática para validação da anotação de alguns dos genes identificados. / This study aims to understand the process of degradation of host plant cell walls by plant pathogens of the Xanthomonadaceae family. We created and perfected a technique for enumeration of genes related to the metabolism of polysaccharides, focusing on the distinction between those who act on components of plant cell wall and on other polysaccharides. The evolutionary history of this group of enzymes has been outlined through inferences about the relations of homology between the genes listed, their presence or absence in different genomes and comparison of mutation rates between groups of homologues. Moreover, we also attempted with this bioinformatics step and the next step, to enhance the annotation of these genes, many described as hypothetical or vague in the determination of its function. In the second part of the project development heterologous expression and enzymatic activity assays were made to validate the annotation of some of the genes identified.

Retrovírus endógenos (ERVs) são vírus altamente difundidos no genoma de vertebrados. ERVs surgem quando retrovírus exógenos infectam células germinativas e se disseminam no genoma de seus hospedeiros, transmitindo seu material genético através das gerações por meio de herança mendeliana. ERVs são fundamentais na evolução dos genomas, sendo eles responsáveis por uma parte da diversidade genética de seus hospedeiros. O conhecimento sobre ERVs na família Felidae (Mammalia, Carnivora) estava praticamente restrito ao gato doméstico, e não se conhecia diversidade e padrões de evolução desses retroelementos em outras espécies. Este estudo teve como objetivo investigar diversidade, distribuição e padrões evolutivos de ERVs em espécies de gatos silvestres. Utilizando ferramentas de biologia molecular e bioinformática, foram identificadas e caracterizadas 85 sequências similares a retrovírus endógenos nos representantes das oito espécies brasileiras: Leopardus pardalis, L. wiedii, L. colocolo, L. geoffroyi, L. tigrinus, Puma concolor, P. yagouaroundi e Panthera onca. Encontrou-se uma predominância de ERVs similares a Gammaretrovirus, um padrão característico em muitas espécies de mamíferos. As análises filogenéticas evidenciaram três grupos principais de Gammaretrovirus, cada um evoluindo de maneira peculiar. Em uma visão geral, os ERVs provenientes de diferentes hospedeiros apresentaram-se distribuídos de forma heterogênea nas filogenias, dificultando a constatação de um padrão coevolutivo. No entanto, análises mais detalhadas de algumas sequências demonstraram peculiaridades, como no caso de um grupo de sequências similares a de um ERV oriundo do morcego Myotis lucifugus. Através de análises filogenéticas em comparação com dados obtidos na literatura, sugere-se que a infecção desse retrovírus ocorreu em uma espécie ancestral de felídeo, na segunda metade do Mioceno. Os resultados obtidos permitiram demonstrar que os felídeos neotropicais apresentam ERVs que seguem padrões semelhantes aos descritos a respeito de outros mamíferos, sugerindo também alguns casos de infecções de retrovírus muito similares entre diferentes ordens de mamíferos. / Endogenous retroviruses (ERVs) are widespread viruses in vertebrate genome. ERVs arise when exogenous retrovirus infects germinal cells and spread in the genome of their hosts, transmitting its genetic material throughout the generations by means of Mendelian inheritance. ERVs are fundamental for the evolution of genomes, being responsible for some part of the genetic diversity of their hosts. The knowledge on ERVs in felids (Mammalia, Carnivora, Felidae) was basically restricted to domestic cats, and the diversity and patterns of evolution of these retroviral elements in other species were not known. This study aimed to investigate diversity, distribution and evolutionary patterns of ERVs in wildcat species. Hence, by utilizing molecular biology and bioinformatics tools, 85 endogenous retrovirus-like sequences were identified and characterized in eight representative Brazilian species: Leopardus pardalis, L. wiedii, L. colocolo, L. geoffroyi, L. tigrinus, Puma concolor, P. yagouaroundi and Panthera onca. The analyses of these novel felid ERVs showed the predominance of Gammaretroviruslike sequences, which is a characteristic pattern present in many mammal species. Phylogenetic analyses have evidenced three major groups of Gammaretrovirus, each one evolving in a peculiar manner. ERVs from different hosts were distributed in a mixed way in the phylogenies, differently of a coevolutionary pattern. However, more detailed analyses of some sequences demonstrated peculiarities, as in the case of a group of sequences similar to an ERV from the bat Myotis lucifugus. Notably, through phylogenetic analyses, and in comparison to data obtained in the literature, it may be suggested that some infection by a retrovirus occurred in a felid ancestral species in the second half of the Miocene. Therefore, the results obtained demonstrate that ERVs from Neotropical felids follow patterns which are very similar to the ones described for other mammals, also suggesting some cases of similar retrovirus lineage infecting different mammal orders.

Os microRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificadores de proteínas presentes na maioria dos eucariotos. Esses RNAs regulam a expressão gênica em nível pós-transcricional através do silenciamento de mRNAs-alvo que possuem sítios complementares às suas sequências, atuando em praticamente todos os processos celulares. Embora a estrutura e função dos miRNAs estejam bem caracterizadas, aspectos relacionados à sua organização genômica, evolução e atuação em doenças são tópicos que apresentam enormes lacunas. Nesta tese, utilizamos abordagens computacionais para investigar estes temas em três trabalhos. No primeiro, processamos e integramos um vasto volume de dados publicamente disponíveis referentes aos miRNAs e genes codificadores de proteínas para cinco espécies de vertebrados. Com isso, construimos uma ferramenta web que permite a fácil inspeção da organização genômica dos miRNAs em regiões inter e intragênicas, o acesso a dados de expressão de miRNAs e de genes codificadores de proteínas (classificados em genes hospedeiros e não hospedeiros de miRNAs), além de outras informações pertinentes. Verificamos que a ferramenta tem sido amplamente utilizada pela comunidade científica e acreditamos que ela possa facilitar a geração de hipóteses associadas à regulação dos miRNAs, principalmente quando estão inseridos em genes hospedeiros. No segundo estudo, buscamos compreender como o contexto genômico e a origem evolutiva dos genes hospedeiros influenciam a expressão e evolução dos miRNAs humanos. Nossos achados mostraram que os miRNAs intragênicos surgem preferencialmente em genes antigos (origem anterior à divergência de vertebrados). Observamos que os miRNAs inseridos em genes antigos têm maior abrangência de expressão do que os inseridos em genes novos. Surpreendentemente, miRNAs jovens localizados em genes antigos são expressos em um maior número de tecidos do que os intergênicos de mesma idade, sugerindo uma vantagem adaptativa inicial que pode estar relacionada com o controle da expressão dos genes hospedeiros, e como consequência, expondo-os a contextos celulares e conjuntos de alvos diversos. Na evolução a longo prazo, vimos que genes antigos conferem maior restrição nos padrões de expressão (menor divergência de expressão) para miRNAs intragênicos, quando comparados aos intergênicos. Também mostramos possíveis associações funcionais relacionadas ao contexto genômico, tais como o enriquecimento da expressão de miRNAs intergênicos em testículo e dos intragênicos em tecidos neurais. Propomos que o contexto genômico e a idade dos genes hospedeiros são fatores-chave para a evolução e expressão dos miRNAs. Por fim, buscamos estabelecer associações entre a expressão diferencial de miRNAs e a quimioresistência em câncer colorretal utilizando linhagens celulares sensíveis e resistentes às drogas 5-Fluoruracil e Oxaliplatina. Dentre os miRNAs identificados, o miR-342 apresentou níveis elevados de expressão nas linhagens sensíveis à Oxaliplatina. Com base na análise dos alvos preditos, detectamos uma significativa associação de miR-342 com a apoptose. A superexpressão de miR-342 na linhagem resistente SW620 evidenciou alterações na expressão de genes da via apoptótica, notavelmente a diminuição da expressão do fator de crescimento PDGFB, um alvo predito possivelmente sujeito à regulação direta pelo miR-342. / MicroRNAs (miRNAs) are short non-coding RNAs found in most eukaryotic species. These RNAs regulate gene expression at post-transcriptional level by silencing target mRNAs through base-pairing of complementary sequences, thus acting on virtually all cellular processes. Although the structure and function of miRNAs are well understood, several aspects related to their genomic organization, evolution and involvement with diseases are largely underexplored. In this thesis, we employed computational methods to investigate such issues in three different studies. In the first one, we have processed and integrated a large amount of public data related to miRNAs and coding genes for five vertebrate species. Then, we developed a webtool to allow the analysis of the miRNA genomic context in inter and intragenic regions, the access of miRNA and gene expression data (classified as host and non-host genes), as well as other relevant information. We noticed that the webtool has been largely used by the scientific community, and we believe that it can facilitate hypothesis generation related to miRNA regulation, especially when they are within host genes. In the following study, we sought to understand how the genomic context and the evolutionary origin of host genes can affect the expression and evolution of human miRNAs. Our findings showed that intragenic miRNAs are preferentially embedded within old host genes (originated before the split of vertebrates). We observed that miRNAs within old genes are more broadly expressed than those within young genes. Surprisingly, young miRNAs within old genes were expressed in more tissues than their intergenic counterparts, suggesting an initial adaptive advantage which might be related to their hosts expression control, and as a consequence, exposing them to a more diverse cellular contexts and target genes. In the long run, we found that old host genes lead to expression constraints (lower expression divergence) between species for intragenic miRNAs, in respect to intergenic ones. We also showed possible functional associations related to miRNA genomic context, such as the enrichment of young intergenic miRNAs in testis, while young intragenic miRNAs were enriched in neural tissues. Thus, we propose that the genomic context and the age of the host genes are key factors in shaping the expression and evolution of miRNAs. Finally, we sought to establish associations between differential expression of miRNAs and chemoresistance in colorectal cancer using resistant and sensitive cell lines to 5-Fluoruracil and Oxaliplatin. Among differentially expressed miRNAs, miR-342 was highly expressed in sensitive cell lines to Oxaliplatin. Based on target prediction analysis, miR-342 is likely associated with apoptosis. The induced overexpression of miR-342 in SW620, a cell line resistant to Oxaliplatin, changed the expression levels of genes linked to the apoptosis pathway, notably the downregulation of PDGFB growth factor, which is a predicted target possibly subjected to direct regulation by miR-342.

A família gênica Forkhead P {FOXP) tem sido alvo de muitos estudos envolvendo evolução do cérebro e comportamento animal. Destacam-se particularmente as investigações com o gene FOXP2, que indicam que mudanças neste gene estariam associadas com a evolução da vocalização em algumas espécies de mamíferos, incluindo o Homo sapiens. Recentemente, estudos de desordem intrínseca de proteínas (IDPs) tem ganhado ênfase no contexto evolut ivo, visto que uma correlação posit iva entre regiões de desordem e altas taxas evolutivas tem sido observada. Através de um conjunto de abordagens que inclui predizer o conteúdo de desordem e os motivos lineares de interação, bem como as taxas evolutivas, buscamos desvendar a historia evolutiva dos genes da subfamília FOXP. Concentramos nossas análises sobre regiões desordenadas das proteínas FOXPl, FOXP2, FOXP3 e FOXP4 encontradas em 77 espécies de tetrápodes. Tais regiões proteicas são normalmente negligenciadas em estudos dessa natureza, pois se localizam fora de seus tra dicionais domínios conservados, normalmente associados à função principal da proteína. Sít ios apontados estando sob seleção positiva e relaxamento da restrição seletiva mostraram-se hotspots importantes para mudanças que podem impactar na capacidade de interação das proteínas. Encontramos que os maiores valores de w são mais prevalentes em regiões desordenadas que em ordenadas. Ainda, alto e similar valor de desordem (70%) foi encontrado nas 77 proteínas ortólogas de FOXPl , FOXP2, e FOXP4, indicando a manutenção de um "padrão geral" sobre um longo tempo evolutivo. Portanto, a variabilidade tanto de aminoácidos quanto de motivos lineares dentro das regiões de desordem foi marcante. A proteína FOXP3 apresentou menor nível de desordem (30%), mas signif icante sinal de seleção positiva em alguns sítios. Composição idênt ica de resíduo de aminoácido e/ou motivos lineares em espécies filogeneticamente distantes, indica clara convergência molecular, provavelmente associada a pressões seletivas similares. Sucessivamente, nossos achados mostraram uma clara diferença na composição de motivos lineares entre mamíferos e não mamíferos, dando suporte para a importância dos estudos de evolução da interatividade proteica para as compreensões de características taxa-específicas. / Forkhead Family P (FOXP) has been target of many studies about brain and behavior evo lution among species. FOXP2 receives special attention in academic society, due associations with vocalízation evolution in mammals, including Homo sapiens. Recently, intrinsically disorder proteins studies have gained emphasis in the evolutionary context, as positive correlation between disorder regions and higher evolutionary rate has been observed. Through a set of approaches, including disorder and linear motif predictions, as well as estimate evolutionary rates, we aimed to unveil the evolutionary history of FOXP subfamily genes. We focused our ana lysis over disordered regions of FOXPl, FOXP2, FOXP3 and FOXP4 proteins retrieved in 77 tetrapods. Such protein regions are usually neglected in studies of this nature, for being localized out of the traditional conserved domains, usua lly associated with the main function of the protein. Sites indicated as under relaxation of selective constrains or positive selection have shown to be important hotspots for changes that can impact in protein interaction capability. Higher w va lues are prevalent in disordered regions than in ordered ones. Still, high and similar disorder proportion (~70%) was found among 77 orthologues proteins of FOXPl, FOXP2 and FOXP4, indicating general pattern of disorder maintenance, along tetrapod's evolutionary tree. However, amino acid and linear motifs variability within disordered regions was observed. FOXP3 protein presented lower disorder leveis (~30%), when compared with other paralogues, but signal of positive selection was observed in some sites. ldentical composition of amino acid residues and/or linear motifs is, probably, associated with similar selective pressure. Successively, ou r results showed clear differences in linear motif composition between mammals and non-mammals, supporting the importance of evolutionary studies on protein interaction for the understanding of taxa-specifics characteristics.

Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-03-08T19:40:44Z No. of bitstreams: 1 117110035.pdf: 2502976 bytes, checksum: 4587ac7502f70421540e27b087febdfb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-08T19:40:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 117110035.pdf: 2502976 bytes, checksum: 4587ac7502f70421540e27b087febdfb (MD5) Previous issue date: 2013-08-05 / A oxitocina e a vasopressina são nonapeptídeos intimamente relacionados que surgiram a partir de duplicações em tandem ocorridas no ancestral comum dos vertebrados mandibulados e que desempenham importantes funções fisiológicas e comportamentais em muitos organismos. Suas atividades são mediadas através das interações com o receptor da oxitocina (OXTR) e com os receptores da vasopressina (AVPR1a, AVPR1b e AVPR2). O objetivo do presente estudo é caracterizar a evolução molecular dessa família de receptores num conjunto grande de organismos. Assim como, avaliar a variabilidade genética de OXTR na espécie Ovis aries que ainda não possui seu genoma disponível nos bancos de dados. Devido à conservação dos nonapeptídeos, ao menos considerando os mamíferos, acredita-se que a evolução do sistema esteja ocorrendo através de seus receptores, que, portanto são o centro deste estudo. Através de sequências nucleotídicas e proteicas para todos os receptores da oxitocina e da vasopressina obtidas nos bancos de dados HMMER e Uniprot foram realizadas análises filogenéticas por máxima verossimilhança no programa Mega 5.0. Os dados disponíveis no site Genomicus foram utilizados para a realização da sintenia e vizinhança. O padrão de evolução molecular foi estabelecido utilizando um conjunto de 23 espécies de mamíferos usando o pacote Paml 4.6. A fim de contribuir com o conhecimento da espécie Ovis aries analisou-se o gene OXTR, na raça Crioula Lanada (N=35) que apresenta um padrão distinto de seleção em comparação com as raças Ile de France (N=6) e Ideal (N=5) que são selecionadas para corte e lã. Nossos resultados indicam que OXTR, AVPR1a, AVPR1b, AVPR2 e o bloco sintênico desses receptores emergiram com o ancestral comum dos vertebrados no primeiro evento de duplicação do genoma. Primeiramente foram originados, o gene ancestral de AVPR1a e AVPR1b e o gene ancestral de OXTR e AVPR2. Os quatro receptores observados hoje se originaram após o segundo evento de duplicação do genoma ter ocorrido no ancestral comum dos vertebrados. Em termos de evolução molecular foram encontrados padrões distintos entre animais domesticados e selvagens nos receptores AVPR1a e AVPR1b. Isso indica que os animais domesticados estão sob seleção positiva para esses genes, clara marca molecular que pode estar ligada ao processo de seleção para docilidade, num contexto de evolução convergente. Para a espécie Ovis aries foi amplificado um total de 1644 pares de base (pb) obtidos do DNA das três raçasovinas estudadas. Embora tenha sido registrada variação entre as raças, não há uma quebra no padrão de evolução neutro com sinal de seleção purificadora. O que reforça a ideia que o sistema todo esteja evoluindo via os dois receptores de AVP, cuja origem filogenética é comum, AVPR1a e AVPR1b. / Oxytocin and vasopressin are closely related nonapeptides that arose from tandem duplication occurred in the common ancestor of jawed vertebrates and play important physiological and behavioral functions in many organisms. Its activities are mediated through interactions with the oxytocin receptor (OXTR) and vasopressin receptors (AVPR1a, AVPR1b and AVPR2). The aim of this study is to characterize the molecular evolution of this family of receptors in a large set of organisms. As well as, assess the genetic variability of the OXTR from Ovis aries species that does not have its genome available in databases. Due to the conservation of nonapeptides, at least considering the mammals, it is believed that the evolution of the system is going through their receptors, which therefore are the focus of this study. Through nucleotide and protein sequences for all oxytocin and vasopressin receptors obtained in databases UniProt and HMMER, phylogenetic analyzes were performed by maximum likelihood in the Mega 5.0 program. Available data on the website Genomicus were used to carry out the synteny and neighborhood. The pattern of molecular evolution was established using a set of 23 mammalian species using the Paml 4.6 package. To contribute to the knowledge of the Ovis aries species it was analyzed the OXTR gene, in the Creole Lanada breed (N = 35) that presents a distinct pattern of selection compared to the breeds Ile de France (N = 6) and Ideal (N = 5) that are selected for cutting and wool. Our results indicate that OXTR, AVPR1A, AVPR1b, AVPR2 and the sintenic block of these receptors emerged with the common ancestor of vertebrates in the first genome duplication event. First, was originated the ancestral gene of AVPR1A and AVPR1b and the ancestral gene of OXTR and AVPR2. The four receptors observed today originated after the second genome duplication event occurred in the common ancestor of vertebrates. In terms of molecular evolution were found distinct patterns between domesticated and wild animals in the AVPR1A and AVPR1b receptors. This indicates that domesticated animals are under positive selection for these genes, clearly molecular mark which may be linked to the process of selection for docility, in the context of convergent evolution. For the Ovis aries species was amplified a total of 1644 base pairs (bp) of DNA obtained from three sheep breeds studied. Although has been found variation between the breeds, there is no break in the pattern of neutrality with signal of purifying selection. This strengthens the idea that the whole system is evolvingthrough the two AVP receptors, whose phylogenetic origin is common, AVPR1A and VPR1b.

Retrovírus endógenos (ERVs) são vírus altamente difundidos no genoma de vertebrados. ERVs surgem quando retrovírus exógenos infectam células germinativas e se disseminam no genoma de seus hospedeiros, transmitindo seu material genético através das gerações por meio de herança mendeliana. ERVs são fundamentais na evolução dos genomas, sendo eles responsáveis por uma parte da diversidade genética de seus hospedeiros. O conhecimento sobre ERVs na família Felidae (Mammalia, Carnivora) estava praticamente restrito ao gato doméstico, e não se conhecia diversidade e padrões de evolução desses retroelementos em outras espécies. Este estudo teve como objetivo investigar diversidade, distribuição e padrões evolutivos de ERVs em espécies de gatos silvestres. Utilizando ferramentas de biologia molecular e bioinformática, foram identificadas e caracterizadas 85 sequências similares a retrovírus endógenos nos representantes das oito espécies brasileiras: Leopardus pardalis, L. wiedii, L. colocolo, L. geoffroyi, L. tigrinus, Puma concolor, P. yagouaroundi e Panthera onca. Encontrou-se uma predominância de ERVs similares a Gammaretrovirus, um padrão característico em muitas espécies de mamíferos. As análises filogenéticas evidenciaram três grupos principais de Gammaretrovirus, cada um evoluindo de maneira peculiar. Em uma visão geral, os ERVs provenientes de diferentes hospedeiros apresentaram-se distribuídos de forma heterogênea nas filogenias, dificultando a constatação de um padrão coevolutivo. No entanto, análises mais detalhadas de algumas sequências demonstraram peculiaridades, como no caso de um grupo de sequências similares a de um ERV oriundo do morcego Myotis lucifugus. Através de análises filogenéticas em comparação com dados obtidos na literatura, sugere-se que a infecção desse retrovírus ocorreu em uma espécie ancestral de felídeo, na segunda metade do Mioceno. Os resultados obtidos permitiram demonstrar que os felídeos neotropicais apresentam ERVs que seguem padrões semelhantes aos descritos a respeito de outros mamíferos, sugerindo também alguns casos de infecções de retrovírus muito similares entre diferentes ordens de mamíferos. / Endogenous retroviruses (ERVs) are widespread viruses in vertebrate genome. ERVs arise when exogenous retrovirus infects germinal cells and spread in the genome of their hosts, transmitting its genetic material throughout the generations by means of Mendelian inheritance. ERVs are fundamental for the evolution of genomes, being responsible for some part of the genetic diversity of their hosts. The knowledge on ERVs in felids (Mammalia, Carnivora, Felidae) was basically restricted to domestic cats, and the diversity and patterns of evolution of these retroviral elements in other species were not known. This study aimed to investigate diversity, distribution and evolutionary patterns of ERVs in wildcat species. Hence, by utilizing molecular biology and bioinformatics tools, 85 endogenous retrovirus-like sequences were identified and characterized in eight representative Brazilian species: Leopardus pardalis, L. wiedii, L. colocolo, L. geoffroyi, L. tigrinus, Puma concolor, P. yagouaroundi and Panthera onca. The analyses of these novel felid ERVs showed the predominance of Gammaretroviruslike sequences, which is a characteristic pattern present in many mammal species. Phylogenetic analyses have evidenced three major groups of Gammaretrovirus, each one evolving in a peculiar manner. ERVs from different hosts were distributed in a mixed way in the phylogenies, differently of a coevolutionary pattern. However, more detailed analyses of some sequences demonstrated peculiarities, as in the case of a group of sequences similar to an ERV from the bat Myotis lucifugus. Notably, through phylogenetic analyses, and in comparison to data obtained in the literature, it may be suggested that some infection by a retrovirus occurred in a felid ancestral species in the second half of the Miocene. Therefore, the results obtained demonstrate that ERVs from Neotropical felids follow patterns which are very similar to the ones described for other mammals, also suggesting some cases of similar retrovirus lineage infecting different mammal orders.

Made available in DSpace on 2016-03-04T13:59:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 joselio_araujo_ioc_dout_2009.pdf: 11696830 bytes, checksum: 45f6a57d0a27af32727404bbd7154585 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2016-01-13 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Dengue é uma importante arbovrirose (arthropod-bone virus) e contitui um grave problema de saúde pública não só no Brasil, mas também nos países de clima tropical. A Aedes aegypti é o principal vetor dos vírus dengue (DENV) e está presente na maioria dos países entre as latitudes 35ºN e 35ºS. Neste trabalho, apresentamos quatro estudos. No primeiro estudo, analisamos os níveis de RNA viral do DENV-3 e sua correlação com o tipo de infecção (primária ou secundária) em casos fatais e não fatais por dengue, ocorridos no estado do Rio de Janeiro, 2002. O grupo de casos fatais apresentou uma média de título viral significativamente mais elevada do que o grupo de casos não fatais. Considerando que infecções primárias foram confirmadas entre os casos fatais (52,1%), a teoria da infecção seqüencial por si só não explica todos os casos graves da doença. Estes resultados sugerem que altos níveis de DENV-3 podem ter contribuído para a forma grave do dengue no Rio de Janeiro, 2002.No segundo estudo, diferentes métodos de diagnóstico foram aplicados para investigar a presença dos DENV em amostras de tecidos humanos obtidos a partir de casos fatais (n = 29), ocorridos durante e grande epidemia em 2002 no estado do Rio de Janeiro, Brasil. A combinação de quatro métodos permitiu a confirmação da infecção por DENV-3 em 26 (89,6%) dos 29 casos suspeitos. . O isolamento viral foi obtido em 2,7% (2/74) das amostras, a partir da inoculação em cultura de células C6/36. A técnica de nested RT-PCR permitiu a identificação do DENV-3 em 30,5% (22/72) das analisadas. O método de RT-PCR em tempo real possuiu maior sensibilidade, detectando o RNA viral em 58,4% (45/77) dos espécimes clínicos, incluindo fígado (n=18), pulmão (n=8), cérebro (n=6), rim (n=3), medula óssea (n=1) e coração (n=1). A técnica de imunohistoquímica detectou o antígeno viral em 44% (26/59) das amostras analisadas A precisão e eficácia do RT-PCR em tempo real fez desta técnica uma ferramenta importante no diagnóstico rápido das infecções por dengue. No terceira estudo, revisamos a filogeografia dos três principais genótipos do DENV-3 e estimamos sua taxa de evolução, como base na análise do gene do envelope (E) de 200 isolados, provenientes de 31 países ao redor do mundo, durante um período de 50 anos (1956 \2013 2006). Nossa análise filogenética revelou uma subdivisão geográfica da população dos DENV-3, com grupamentos específicos em vários países. Os padrões migratórios dos principais genótipos dos DENV-3 mostraram que genótipo I circula principalmente na porção marítima do Sudeste Asiático do Sul do Pacífico, o genótipo II permaneceu dentro das zonas continentais do Sudeste Asiático, enquanto o genótipo III foi disseminado na Ásia, Leste da África e Américas. Não foi observada co-circulação de diferentes genótipos em uma única localidade, sugerindo que alguns fatores, além da distância geográfica podem limitar a contínua dispersão e re-introdução de novas variantes de DENV-3. As estimativas das taxas evolutivas não revelaram diferenças significativas entre os principais genótipos do DENV-3. A média da taxa de evolução em regiões que sofreram epidemias de dengue desde a década de 70 (por exemplo, Indonésia e Tailândia) foi semelhante ao observado em regiões que presenciam estas epidemias desde a década de 90 (por exemplo, Américas). Neste estudo, estimamos o ano de origem das atuais linhagens do DENV-3 em torno de 1890, e o surgimento da atual diversidade dos seus principais genótipos entre meados de 1960-1970, coincidindo com o crescimento da população humana, urbanização, movimento humano e descrição dos primeiros casos de febre hemorrágica por DENV-3 na Ásia No quarto estudo, examinamos a atual classificação filogenética dos DENV-3 circulantes no Globo, com destaque para o novo genótipo (GV) descrito no Brasil. A circulação de um novo genótipo de DENV-3 foi recentemente descrito no Brasil e na Colômbia, porém, sua classificação exata tem sido controversa. Análises de distância nucleotídica do gene E apóia a subdivisão do DENV-3 em cinco linhagens distintas, denominadas genótipos (GI-GV), e confirma a classificação deste novo genótipo na América do Sul como pertencente ao GV. Distâncias genéticas extremamente baixas entre isolados brasileiros pertencentes ao GV e a amostra protótipo Philippines/L11423 isolada em 1956 levantam questões impor tantes sobre a origem deste genótipos na América do Sul / Dengue is an important arbovirus (arthropod-borne virus) and constitutes a serious problem of public health not only in Brazil but also in the major tropical countries. Aedes aegypti is the main vector of dengue virus (DENV) and is present in most countries between latitudes 35ºN and 35ºS. In this manuscript, we present four distinct studies. In study 1, we examined levels of dengue virus type 3 RNA in association with the type of infection (primary or secondary) in patients with fatal and nonfatal outcomes in Rio de Janeiro State, 2002. Subjects with fatal outcomes had mean virus titers significantly higher than those who survived. Because primary infections were confirmed among the fatal cases (52.1%), antibody-dependent enhancement alone did not explain all the cases of severe disease in this study population. These findings suggest that high levels of DENV-3 may have contributed to the severe form of dengue in Rio de Janeiro, 2002. In the second study, we investigate by different diagnostic methods dengue virus in human tissue specimens obtained from fatal cases (n=29) during a large-scale dengue fever epidemic in 2002 in the State of Rio de Janeiro, Brazil. The combination of four procedures provided diagnostic confirmation of DENV-3 infection in 26 (89.6%) out of the 29 suspected fatal cases. Dengue virus (DENV) was isolated from 2/74 (2.7%) tissue samples, inoculated into C6/36 cells and identified as DENV-3, nested RT-PCR accusing 22/72 (30.5%) samples as DENV-3. Real-time RT-PCR yielded the highest positivity rate, detecting viral RNA in 45/77 (58.4%) clinical specimens, including the liver (n=18), lung (n=8), spleen (n=8), brain (n=6), kidney (n=3), bone marrow (n=1) and heart (n=1). Immunohistochemical tests recognized the DENV antigen in 26/59 (44%) specimens. Given the accuracy and effectiveness of real-time RTPCR in this investigation, this approach may play an important role for rapid diagnosis of dengue infections. In the third study, we revisited the phylogeography of the three of major DENV-3 genotypes and estimated its rate of evolution, based on the analysis of the envelope (E) gene of 200 strains isolated from 31 different countries around the world over a time period of 50 years (1956 to 2006). Our phylogenetic analysis revealed a geographical subdivision of DENV-3 population in several country-specific clades. Migration patterns of the main DENV-3 genotypes showed that genotype I was mainly circumspect to the maritime portion of Southeast-Asia and South Pacific, genotype II stayed within continental areas in South-East Asia, while genotype III spread across Asia, East Africa and into the Americas. No evidence for rampant co-circulation of distinct genotypes in a single locality was found, suggesting that some factors, other than geographic proximity, may limit the continual dispersion and reintroduction of new DENV-3 variants. Estimates of the evolutionary rate revealed no significant differences among major DENV-3 genotypes. The mean evolutionary rate of DENV-3 in areas with long-term endemic transmissions (i.e., Indonesia and Thailand) was similar to that observed in the Americas, which have been experiencing a more recent dengue spread. We estimated the origin of DENV-3 virus around 1890, and the emergence of current diversity of main DENV-3 genotypes between the middle 1960s and the middle 1970s, coinciding with human population growth, urbanization, and massive human movement, and with the description of the first cases of DENV-3 hemorrhagic fever in Asia. In the fourth study, we re-examined the current phylogenetic classification of DENV-3 strains, with emphasis on the new genotype (GV) described in Brazil. Circulation of a new DENV-3 genotype was recently described in Brazil and Colombia, but the precise classification has been controversial. Phylogenetic and nucleotide distance analyses of the envelope (E) gene support the subdivision of DENV-3 strains into five distinct genotypes (GI to GV), confirming the classification of this new genotype in South America as GV. The extremely low genetic distances of Brazilian GV strains to the prototype Philippines/L11423 strain isolated in the 1956 GV sample raise important questions regarding the origin of this genotype in South America.

A família gênica Forkhead P {FOXP) tem sido alvo de muitos estudos envolvendo evolução do cérebro e comportamento animal. Destacam-se particularmente as investigações com o gene FOXP2, que indicam que mudanças neste gene estariam associadas com a evolução da vocalização em algumas espécies de mamíferos, incluindo o Homo sapiens. Recentemente, estudos de desordem intrínseca de proteínas (IDPs) tem ganhado ênfase no contexto evolut ivo, visto que uma correlação posit iva entre regiões de desordem e altas taxas evolutivas tem sido observada. Através de um conjunto de abordagens que inclui predizer o conteúdo de desordem e os motivos lineares de interação, bem como as taxas evolutivas, buscamos desvendar a historia evolutiva dos genes da subfamília FOXP. Concentramos nossas análises sobre regiões desordenadas das proteínas FOXPl, FOXP2, FOXP3 e FOXP4 encontradas em 77 espécies de tetrápodes. Tais regiões proteicas são normalmente negligenciadas em estudos dessa natureza, pois se localizam fora de seus tra dicionais domínios conservados, normalmente associados à função principal da proteína. Sít ios apontados estando sob seleção positiva e relaxamento da restrição seletiva mostraram-se hotspots importantes para mudanças que podem impactar na capacidade de interação das proteínas. Encontramos que os maiores valores de w são mais prevalentes em regiões desordenadas que em ordenadas. Ainda, alto e similar valor de desordem (70%) foi encontrado nas 77 proteínas ortólogas de FOXPl , FOXP2, e FOXP4, indicando a manutenção de um "padrão geral" sobre um longo tempo evolutivo. Portanto, a variabilidade tanto de aminoácidos quanto de motivos lineares dentro das regiões de desordem foi marcante. A proteína FOXP3 apresentou menor nível de desordem (30%), mas signif icante sinal de seleção positiva em alguns sítios. Composição idênt ica de resíduo de aminoácido e/ou motivos lineares em espécies filogeneticamente distantes, indica clara convergência molecular, provavelmente associada a pressões seletivas similares. Sucessivamente, nossos achados mostraram uma clara diferença na composição de motivos lineares entre mamíferos e não mamíferos, dando suporte para a importância dos estudos de evolução da interatividade proteica para as compreensões de características taxa-específicas. / Forkhead Family P (FOXP) has been target of many studies about brain and behavior evo lution among species. FOXP2 receives special attention in academic society, due associations with vocalízation evolution in mammals, including Homo sapiens. Recently, intrinsically disorder proteins studies have gained emphasis in the evolutionary context, as positive correlation between disorder regions and higher evolutionary rate has been observed. Through a set of approaches, including disorder and linear motif predictions, as well as estimate evolutionary rates, we aimed to unveil the evolutionary history of FOXP subfamily genes. We focused our ana lysis over disordered regions of FOXPl, FOXP2, FOXP3 and FOXP4 proteins retrieved in 77 tetrapods. Such protein regions are usually neglected in studies of this nature, for being localized out of the traditional conserved domains, usua lly associated with the main function of the protein. Sites indicated as under relaxation of selective constrains or positive selection have shown to be important hotspots for changes that can impact in protein interaction capability. Higher w va lues are prevalent in disordered regions than in ordered ones. Still, high and similar disorder proportion (~70%) was found among 77 orthologues proteins of FOXPl, FOXP2 and FOXP4, indicating general pattern of disorder maintenance, along tetrapod's evolutionary tree. However, amino acid and linear motifs variability within disordered regions was observed. FOXP3 protein presented lower disorder leveis (~30%), when compared with other paralogues, but signal of positive selection was observed in some sites. ldentical composition of amino acid residues and/or linear motifs is, probably, associated with similar selective pressure. Successively, ou r results showed clear differences in linear motif composition between mammals and non-mammals, supporting the importance of evolutionary studies on protein interaction for the understanding of taxa-specifics characteristics.