Em uma tentativa de definir uma bioassinatura especifíca para diagnóstico da tuberculose (TB) pulmonar, esse estudo avaliou os níveis de expressão gênica em pacientes com TB, pneumonia e asma (OPD), e também em pacientes infectados latentemente com M. tuberculosis, e em pacientes não infectados com o bacilo. Foram analisados genes alvos específicos previamente testados por Maertzrdorf el at. (2011) como uma bioassinatura que sugere a diferenciação de casos de TB pulmonar a casos de TB latente: CD64, FCGR1B, GZMA, GBP5 and LTF. Nesse estudo foram realizadas análises estatísticas randomForest para calcular a especificidade e a sensibilidade de cada combinação feita entre os genes CD64, GZMA e GBP5, visando discriminar a diferença de expressão gênica entre individuos com TB e OPD. Essa bioassinatura nos proporcionou uma especificidade de 92,6% e uma sensibilidade de 95,5% para TB (o reverso para OPD). Os genes GZMA e GBP5 mostraram um poder de discriminação entre os grupos com fator de importância de 18,5 e 26,3, respectivamente para TB, e de 19,2 e 17,4, respectivamente para OPD. O gene CD64 teve seu fator de importância para TB de 8,5 e para OPD de 3,3. Nosso estudo sugere que a criação de uma ferramenta diagnóstica utilizando a bioassinatura estudada pode ser uma forma de ajudar a área clínica a diferenciar TB de OPD, apoiando a possibilidade de começar a trabalhar em níveis protéicos, com a intenção de criar ferramentas de diagnóstico mais rápidas, acessíveis e precisas, seguindo as recomendações da OMS de reduzir a incidência da TB no mundo. / In this study, in an attempt to define a TB-specific biosignature for diagnostics, we evaluated gene expression in TB, pneumonia and asthma patients, as well as healthy donors with latent M. tuberculosis infection (LTBI) and healthy non-infected donors (NIDs). We decided to pursue a targeted approach utilizing a specific set of genes previously validated by Maertzdorf et al. 2011 as a biosignature to discriminate TB patients and LTBI subjects: CD64, FCGR1B, GZMA, GBP5 and LTF. Random forest analysis was applied to calculate the specificity and sensitivity of each gene combination of CD64, GZMA and GBP5 to discriminate between TB and OPD. The combination of the 3 genes gave the highest accuracy in identifying TB and OPD patients. This biosignature gave a specificity of 92.6% and a sensitivity of 95.5% for TB (reverse for OPD). GZMA and GBP5 showed the highest discriminating power with an importance factor of 18.5 and 26.3, respectively for TB, of 19.2 and 17.4, respectively for OPD, versus CD64 importance of 8.5 for TB and 3.3 for OPD. Our study suggest that the creation of a diagnostic tool using the studied biosignature may be a way to help physician’s to differentiate TB from OPD and support the possibility to start to work at protein levels, using this to create faster, cheaper and accurate tools to diagnosis TB and to follow WHO recommendations to reduce global burden of TB incidence worldwide.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Pós-Graduação em Nanociências e Nanobiotecnologia, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-13T17:36:35Z No. of bitstreams: 1 2014_RaphaelSeverinoBonadio.pdf: 1019534 bytes, checksum: 4151703aea9e28a2d016a232274697b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-11-14T11:24:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_RaphaelSeverinoBonadio.pdf: 1019534 bytes, checksum: 4151703aea9e28a2d016a232274697b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-14T11:24:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_RaphaelSeverinoBonadio.pdf: 1019534 bytes, checksum: 4151703aea9e28a2d016a232274697b0 (MD5) / Introdução: Diversos estudos reportam alterações na expressão gênica em resposta àexposição de células à nanomateriais, mas até o presente momento não há nenhumestudo sobre a toxicidade a nível epigenético causada por nanoestruturas e seus efeitosem sucessivas gerações celulares. Portanto, torna-se necessário estudar esses fenômenosa fim de contribuir no desenvolvimento de nanopartículas mais adequadas paraaplicações biológicas. Objetivo: Avaliar o perfil de metilação global de DNA emcélulas MCF-7 e MCF-10A em cultivo após a cessão da exposição de nanopartículas demaghemita funcionalizadas com citrato. Materiais e métodos: As NPM-citrato foramsintetizadas pelo método de coprecipitação de Fe (II) e Fe (III) e adição direta de ácidocítrico. As caracterizações das NPM-citrato foram realizadas por microscopia (MET,HRTEM, MEV e AFM) e por diâmetro hidrodinâmico e potencial zeta. Para detectar asconcentrações sub-letais IC-10 e IC-20, foram realizados a exclusão de viabilidade porcontagem de células coradas com Azul Tripan e o ensaio de citotoxicidade peladetecção da Lactato Desidrogenase (LDH). O ensaio de proliferação celular foirealizado no sistema xCELLigence™ (Roche/ACEA). A detecção de ferro intracelularfoi realizada pelo ensaio do Azul da Prússia. O perfil de metilação global de DNA foirealizado por ensaio colorimétrico. A expressão das DNMTs foi realizada por qRTPCR.Resultados: As NPM-citrato causaram efeito citostático em células MCF-7 eMCF-10A quando administradas nas concentrações 30 e 60μgFe/mL durante 24h. Apósa cessão da exposição das NPM-citrato, verificou-se que a proliferação das célulasMCF-7 tratadas foi maior que das células não tratadas. Além disso, foi constatado queas NPM-citrato encontravam-se no interior das células durante todo o experimento e quehavia uma dinâmica de metilação de DNA, mesmo após a exposição transiente dasNPM-citrato. Também foram identificadas diferenças entre o acúmulo de transcritos deDNA metiltransferases. Discussão: Os nanomateriais possuem um risco intrínseco emaplicações biológicas, mesmo quando administrados em concentrações consideradasnão-tóxicas por meio de técnicas convencionais. Isso porque seus efeitos em sistemasbiológicos podem se estender a múltiplas gerações, mesmo durante exposiçãotransiente. Conclusão: As NPM-citrato promovem alterações significativas no perfil demetilação global de DNA em células MCF-7 e não promovem em MCF-10A e essefenômeno pode ser explorado para aplicações biomédicas futuras. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Introduction: Several studies have reported changes in gene expression in response toexposure of cells to nanomaterials, but to date there is no study on the toxicity causedby nanostructures at epigenetic level and their effects in successive cell generations.Therefore, it becomes necessary to study these phenomena in order to contribute to thedevelopment of more appropriate nanoparticles for biological applications. Objective:To evaluate the profile of global DNA methylation in MCF-7 and MCF-10A cells inculture after cessation of exposure to maghemite nanoparticles functionalized with citricacid. Methods: The NPM-citrate were synthesized by coprecipitation of Fe (II) and Fe(III) method and direct addition of citric acid. The characterizations of NPM-citratewere performed by microscopy (TEM, HRTEM, SEM and AFM) and by analysis of thehydrodynamic diameter and zeta potential. To detect the sub-lethal concentrations IC-10and IC-20, we performed the counting of the cells stained with Trypan Blue andcytotoxicity assay for detection of lactate dehydrogenase (LDH). The cell proliferationassay was performed in xCELLigence ™ (Roche / ACEA) system. Detection ofintracellular iron assay was performed by Prussian Blue. The profile global DNAmethylation was performed by colorimetric assay. The expression of DNMTs wasperformed by qRT-PCR. Results: NPM-citrate caused cytostatic effect on MCF-7 andMCF-10A cells when given at concentrations of 30 and 60μgFe/ml for 24h. After thetransfer of the NPM-citrate exposure, it was found that the proliferation of MCF-7treated cells was higher than untreated cells. Furthermore, it was found that the NPMcitrateis found inside the cells throughout the experiment and had a dynamic DNAmethylation even after transient exposure of NPM-citrate. Differences between thetranscript accumulation of DNA methyltransferases were also identified. Discussion:The combination of nanotechnology and epigenetics is still poorly understood becausethese are frontier areas of knowledge. Thus, nanomaterials have an intrinsic risk inbiological applications, even when administered in non-toxic concentrations consideredby conventional techniques. This is because their effects on biological systems can beextended to multiple generations, even during transient exposure. Conclusion: TheNPM-citrate promote significant changes in global DNA methylation in MCF-7 cellsand do not promote in MCF-10A and this phenomenon can be exploited for futurebiomedical applications.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-04-17T16:32:00Z No. of bitstreams: 1 2013_CarolinaAmaroMoura.pdf: 3170359 bytes, checksum: e846389c8492193330a8768a4450adcb (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-05-07T11:29:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_CarolinaAmaroMoura.pdf: 3170359 bytes, checksum: e846389c8492193330a8768a4450adcb (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-07T11:29:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_CarolinaAmaroMoura.pdf: 3170359 bytes, checksum: e846389c8492193330a8768a4450adcb (MD5) / Modificações epigenéticas estão relacionadas a padrões de expressão gênicas diferentes. A desregulação nos processos epigenéticos, incluindo metilação nas caudas de histona, tem sido associada à biologia das lesões cancerosas e seus resultados clínicos. Até agora, diversos genes codificadores de metiltransferases tem sido descritos e associados à carcinogênese mamária. Os genes codificadores de metiltransferases de lisina de histonas apresentam um domínio SET o qual é capaz de metilar resíduos de lisina nas caudas das histonas. A desregulação neste processo de metilação pode mudar a conformação da cromatina e permitir a transcrição de genes que agem na carcinogênese. Proteínas que contêm os domínios SET e MYND (SMYDs) constituem uma família de cinco proteínas altamente conservadas desde leveduras até vertebrados, e nem todas foram completamente caracterizadas. O gene SMYD4 humano está localizado no cromossomo 17 (17p13.3), em uma região que perde comumente a heterozigosidade em cânceres de mama. No presente estudo, investigou-se o perfil de expressão do gene SMYD4 em tumores de mama e seus tecidos não tumorais adjacentes, em sete diferentes linhagens celulares de câncer de mama e em treze diferentes tecidos humanos não cancerosos. Além disso, foram utilizadas células estáveis com SMYD4 superexpresso na investigação da localização subcelular de sua proteína e na análise da proliferação celular em consequência desta superexpressão. Ademais, analisou-se a consequência da inibição de expressão deste gene em linhagem celular de câncer de mama. Diante desses objetivos, descobriu-se que SMYD4 está frequentemente hipoexpresso em cânceres de mama, comparado às contrapartes não tumorais, e diminuídos em todas as linhagens celulares de câncer de mama. Interessantemente, há uma maior expressão nos tecidos mamários em comparação a todos os outros analisados. Além disso, observou-se maior proliferação em células com expressão do SMYD4 silenciada. Os resultados demonstram novos caminhos na elucidação do papel de SMYD4, evidenciando a importância de sua hipoexpressão na progressão do câncer de mama. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Epigenetic modifications are related to different gene expression patterns. Misregulation of epigenetic processes, including methylation in histone tails, has been associated to the biology of cancer and their clinical outcome. Up to date, several methyltransferase genes have been described to be involved in breast carcinogenesis. Histone lysine methyltransferase genes encode proteins containing a SET domain with the ability to methylate lysine residues in histone tails. Misregulation on this methylation process can change the chromatin conformation and allow transcription of genes that operate in carcinogenesis. SET and MYND domain proteins (SMYDs) are a family of five proteins highly conserved from yeast to vertebrates, which have not yet been fully characterized. Human SMYD4 gene is located at chromosome 17 (17p13.3) which is a region commonly exhibiting loss of heterozygosity in breast cancers. In the present study it was investigated the expression profile of SMYD4 in breast tumors and its adjacent non-tumor tissues, in seven different breast cancer cell lines and in thirteen human normal tissues. In addition it was used stable cell lines overexpressing SMYD4 to investigate its subcellular localization, as well as its impact on cellular growth behavior before SMYD4 overexpression. It was also analyzed the effects of SMYD4 inhibition on the proliferation of a breast cancer cell line. It was found that SMYD4 is frequently downregulated in breast cancers compared to its non-cancerous counter-parts and frequently decreased in all breast cancer cell lines. Interestingly, it showed a higher expression in breast tissues comparing to all normal tissues analyzed. In addition it was found an increased proliferation in cells with silenced expression of SMYD4. These results shed new lights on the role of SMYD4, evidencing the importance of its downregulation for breast cancer progression.

O retinol (vitamina A) exerce papéis fundamentais na regulação de processos celulares, tais como crescimento, divisão e apoptose. Os efeitos do retinol em nível celular são classicamente atribuídos à ativação de receptores nucleares da família dos receptores esteróides, conhecidos como RAR e RXR. Esses receptores são ativados por diferentes isômeros do ácido retinóico, que é considerado o produto mais biologicamente ativo da metabolização do retinol. No entanto, trabalhos recentes vêm identificando que o retinol também exerce funções biológicas por mecanismos independentes da transcrição gênica pela ativação desses receptores. Esta ação não clássica vem sendo chamada como ação não-genômica da vitamina A, e o mecanismo pelo qual isto acontece ainda é desconhecido. Neste trabalho, nós propomos que o mecanismo de ação não-genômica da vitamina A é mediado pela ativação redox dependente de rotas de sinalização citoplasmáticas, tais como ERK1/2, c-Src e PKC. Este efeito redox dependente está associado à modulação do cálcio extracelular e afeta a regulação do ciclo celular e ativação enzimática pós-transcricional. / Retinol (vitamin A) exerts fundamental roles in the regulation of cell processes such as growth, cell division and apoptosis. The effects of retinol at cellular level are classically ascribed to gene transcription mediated by nuclear receptors from the family of the steroid receptors, known as RAR and RXR. These receptors are activated by different isomeric forms of retinoic acid, the main metabolite of retinol. However, recent works have identified non-classical actions by retinol, involving mechanisms independent of the RAR/RXRmediated gene transcription. These actions have been referred to as non-genomic actins of vitamin A, and the exact mechanism of these actions is still unknown. In the present work, we propose that the mechanism of non-genomic action by retinol involves the redoxdependent activation of cytoplasmic signaling pathways. This redox-dependent effect is associated to modulation of extracellular calcium and affects cell cycle regulation and posttranscriptional enzyme activation.

Um dos principais avanços da era pós-genômica consiste na possibilidade da análise da expressão global de genes pela tecnologia de microarranjos de DNA, a qual permite a investigação simultânea do perfil de transcrição de milhares de genes. Com os microarranjos, tornou-se possível comparar os padrões de expressão entre indivíduos de diferentes espécies, de diferentes órgãos/tecidos dentro de uma mesma espécie ou diferentes tecidos submetidos a várias situações e tratamentos e, ainda, analisar os genes de proteínas potencialmente reguladoras da transcrição, os fatores de transcrição. Uma etapa fundamental após a análise dos resultados dos microarranjos consiste na validação experimental dos dados de expressão gênica. Esta validação é realizada pela utilização da técnica de qRT-PCR (“Real Time Quantitative RT-PCR”) um método que, atualmente, apresenta maior sensibilidade e especificidade na análise de transcritos. A qRT-PCR necessita, entretanto, de normalização para uma leitura adequada dos dados. Essa normalização tornou-se bastante específica já que depende da disponibilidade de genes que apresentem transcritos com expressão uniforme em todas as células do organismo ou entre as espécies que estão sendo analisadas, bem como durante várias fases do desenvolvimento e sob diferentes condições ambientais. São os chamados genes-referência ou housekeeping. Entretanto, alguns trabalhos vêm constatando que os genes-referência utilizados na era prégenômica não apresentam expressão estável entre tecidos e genótipos e, por este motivo, não são adequados como controles em qRT-PCR. O objetivo desse trabalho foi investigar a estabilidade de expressão de genes constitutivos freqüentemente utilizados como controles internos em estudos de expressão gênica e selecionar novos genes-referência para Eucalyptus por meio de experimentos de qRT-PCR para a sua utilização na validação de experimentos de microarranjos do Projeto Genolyptus. Como resultados das análises de qRT-PCR, foi possível observar que para xilemas de E. globulus e xilemas e folhas maduras de E. grandis, os genes EuC12, At2g28390, EuC10, Histona H2B, Gliceraldeído- 3-fosfato-desidrogenase (GAPDH), EuC06 e EuC09 foram os que demonstraram, respectivamente, menor variação em suas expressões, caracterizando-se como constitutivos para estes tecidos. De acordo com os resultados encontrados nas análises com cDNAs derivados de folhas e xilemas de E. grandis, somente EuC12 e At2g28390 demonstraram invariabilidade de expressões entre os tecidos. Dois tradicionais genes constitutivos, Histona H2B e GAPDH, apresentaram uma variação considerável nas suas expressões entre os tecidos. Os genes selecionados, servirão como controles internos em todas as qRTPCRs subseqüentes nas avaliações de dados gerados pelos microarranjos de DNA para todos os demais genes sob análise no Projeto Genolyptus, e demais linhas de investigação de Eucalyptus. Paralelamente realizou-se, ainda, a seleção e análise de treze genes com expressão diferencial significativa entre tecidos vasculares das espécies de E. grandis e E. globulus. Estes foram selecionados com base nos resultados de microarranjos do Genolyptus e terão seus padrões de expressão analisados por qRT-PCR. / One of the most important advances of post-genomic era is the possibility of global gene expression analysis by DNA microarray technology, which allow verifying transcription profile for thousand genes simultaneously. Microarray allows comparing expression patterns among individuals from distinct species, from distinct organs/tissues within of the same specie or distinct tissues submitted across a wide range of developmental and environmental conditions, beyond genes of proteins mighty involved in transcriptional regulation, the transcription factors. A basic stage of microarray analysis is the experimental validation from gene expression data. This validation is carried out by the use of qRT-PCR (“Real Time Quantitative RT-PCR”) technique witch is the method that currently presents greater sensitivity and specificity in transcript analysis. However, qRTPCR needs normalization for an accurate data interpretation. This data normalization is specific since it depends on the availability of a gene which displays highly uniform expression in all organism cells, between species under analysis, during various phases of development and under different environmental conditions. They are known as reference or housekeeping genes. However, some studies come evidencing that reference genes normally used in pre-genomic era doesn’t show steady expression between tissues and genotypes and, for this reason, are not suitable as controls in qRT-PCR. The objective of this work was to investigate the expression stability of housekeeping genes often used as internal controls in genetic expression studies and select novel genes for Eucalyptus by qRT-PCR for its use in the validation of Genolyptus Project microarray experiments. As results it was possible to identified histone, EuC06, EuC09, EuC10, EuC12, At2g28390 and GAPDH as the most stably expressed genes between E. globulus xylems and E. grandis xylems and mature leafs, as well pointing them out as control genes for these tissues. In accordance with the results found in the analysis with cDNAs derived from E. grandis leaves and xylems, only EuC12 and At2g28390 had demonstrated expression invariability between tissues. We found out that two traditional housekeeping genes, Histone and GAPDH, shown a considerable expression variation between those tissues. According to our analysis the selected genes will serve as internal controls in all subsequent qRT-PCRs, in microarray data evaluation to other genes under investigation in Genolyptus Project as well as another research lines in Eucalyptus. At the same time, we selected and analyzed thirteen genes with significant differential expression between E. grandis and E. globulus vascular tissues. These had been selected on the basis of the results of Genolyptus microarrays. Their expression patterns will be analyzed by qRTPCR.

Em uma tentativa de definir uma bioassinatura especifíca para diagnóstico da tuberculose (TB) pulmonar, esse estudo avaliou os níveis de expressão gênica em pacientes com TB, pneumonia e asma (OPD), e também em pacientes infectados latentemente com M. tuberculosis, e em pacientes não infectados com o bacilo. Foram analisados genes alvos específicos previamente testados por Maertzrdorf el at. (2011) como uma bioassinatura que sugere a diferenciação de casos de TB pulmonar a casos de TB latente: CD64, FCGR1B, GZMA, GBP5 and LTF. Nesse estudo foram realizadas análises estatísticas randomForest para calcular a especificidade e a sensibilidade de cada combinação feita entre os genes CD64, GZMA e GBP5, visando discriminar a diferença de expressão gênica entre individuos com TB e OPD. Essa bioassinatura nos proporcionou uma especificidade de 92,6% e uma sensibilidade de 95,5% para TB (o reverso para OPD). Os genes GZMA e GBP5 mostraram um poder de discriminação entre os grupos com fator de importância de 18,5 e 26,3, respectivamente para TB, e de 19,2 e 17,4, respectivamente para OPD. O gene CD64 teve seu fator de importância para TB de 8,5 e para OPD de 3,3. Nosso estudo sugere que a criação de uma ferramenta diagnóstica utilizando a bioassinatura estudada pode ser uma forma de ajudar a área clínica a diferenciar TB de OPD, apoiando a possibilidade de começar a trabalhar em níveis protéicos, com a intenção de criar ferramentas de diagnóstico mais rápidas, acessíveis e precisas, seguindo as recomendações da OMS de reduzir a incidência da TB no mundo. / In this study, in an attempt to define a TB-specific biosignature for diagnostics, we evaluated gene expression in TB, pneumonia and asthma patients, as well as healthy donors with latent M. tuberculosis infection (LTBI) and healthy non-infected donors (NIDs). We decided to pursue a targeted approach utilizing a specific set of genes previously validated by Maertzdorf et al. 2011 as a biosignature to discriminate TB patients and LTBI subjects: CD64, FCGR1B, GZMA, GBP5 and LTF. Random forest analysis was applied to calculate the specificity and sensitivity of each gene combination of CD64, GZMA and GBP5 to discriminate between TB and OPD. The combination of the 3 genes gave the highest accuracy in identifying TB and OPD patients. This biosignature gave a specificity of 92.6% and a sensitivity of 95.5% for TB (reverse for OPD). GZMA and GBP5 showed the highest discriminating power with an importance factor of 18.5 and 26.3, respectively for TB, of 19.2 and 17.4, respectively for OPD, versus CD64 importance of 8.5 for TB and 3.3 for OPD. Our study suggest that the creation of a diagnostic tool using the studied biosignature may be a way to help physician’s to differentiate TB from OPD and support the possibility to start to work at protein levels, using this to create faster, cheaper and accurate tools to diagnosis TB and to follow WHO recommendations to reduce global burden of TB incidence worldwide.

Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:59:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sabha_Maricene_D.pdf: 7748224 bytes, checksum: 94bd8f8eb3f281211fe9f8362420a2fb (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O fungo Crinipellis perniciosa Stahel (Singer), ataca tecidos meristemáticos do cacaueiro Theobroma cacao, causando anormalidades como hiperplasia e hipertrofia nos tecidos infectados, que resultam na doença conhecida como vassoura-de-bruxa. Nas regiões produtoras de cacau do Estado da Bahia, a vassoura-de-bruxa tem causado grandes danos econômicos e esforços têm sido deflagrados com o intuito de estabelecer um plano de controle da doença. O patógeno é pouco estudado e genes envolvidos na interação planta-patógeno e responsáveis pela patogenicidade são desconhecidos. O projeto genoma de C. perniciosa (www.lge.ibi.unicamp.br/vassoura) foi criado para auxiliar a elucidar os aspectos inerentes à patogenicidade e crescimento do fungo, que permitirão conhecer o organismo de forma global e assim ajudar a entender as estratégias que ele utiliza no ataque à planta. A compreensão desses mecanismos poderá definir os caminhos para controla-lo. O conhecimento do genoma não identificará, de imediato, os genes envolvidos com patogenicidade. Portanto, torna-se necessário complementar os dados do genoma com análise da expressão para determinar quando os diferentes genes são expressos. Uma das formas de analisar os mecanismos de fitopatogenicidade é identificar os genes diferencialmente expressos durante a interação planta-hospedeiro. A metodologia de microarray permite a análise da expressão de milhares de genes simultaneamente, possibilitando a identificação e verificação dos níveis de expressão sob diferentes condições. No presente trabalho, pretendeu-se identificar os mRNAs especificamente induzidos na fase saprotrófica do fungo C. perniciosa durante interação com extratos de frutos de T. cacao susceptível. Os resultados apresentados conclusivamente demonstram que o monitoramento comparativo de genes expressos diferencialmente, resultante da interação patógeno-hospedeiro, é uma estratégia viável para identificar respostas de genes no patosistema C. perniciosa - T. cacao. Além disso, este estudo relata melhorias na metodologia existente que contribuirão para projetos futuros nesta área de pesquisa / Abstract: The fungus Crinipellis perniciosa Stahel (Singer), attacks meristematic tissues of the cocoa tree Theobroma cacao, causing abnormalities like hyperplasia and hypertrophy in the infected tissues, which results in the disease known as witches¿ broom. In the cocoa producing regions in the State of Bahia, witches¿ broom has caused major economic loss and efforts have been made to establish a plan to control the disease. The pathogen is not well studied and genes involved in the hostplant interaction and responsible for pathogenicity are unknown. C. perniciosa genome project (www.lge.ibi.unicamp.br/vassoura) was created to help elucidate aspect inherent to fungal pathogenicity and growth, which will allow a better understanding of this organism in a global manner and thus help us to understand the strategies it uses to attack the plant. The comprehension of these mechanisms could help to define ways to control this pathogen. The knowledge of the genome sequence will not immediately identify the genes related to pathogenicity. Therefore, it is necessary to complement the genome data with expression analysis to determine when the different genes are expressed. One of the ways to analyze the mechanisms of phytopathogenicity is to identify differentially expressed genes during the host-plant interaction. Microarray methodology allows expression analysis of thousands of genes simultaneously, enabling the identification and verification of expression levels under different conditions. In this work, the objective was to identify mRNAs specifically induced in the saprotrophic phase of the fungus C. perniciosa during the interaction with extracts from susceptible T. cacao fruits. Results presented here conclusively show that comparative monitoring of differentially expressed genes, resulting from the host-plant interaction, is a viable strategy to identify gene responses in the C. perniciosa ¿ T. cacao pathosystem. Furthermore, this study reports improvements to the existing methodology that will contribute to future projects in this area of research / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Edvaldo Aparecido Amaral da Silva / Banca: Juliana Pereira Bravo / Banca: Marcel de Almeida Silva / Resumo: Durante o processo de germinação da semente várias enzimas estão presentes em reações metabólicas importantes durante a respiração, como por exemplo, malato desidrogenase e álcool desidrogenase. Além disso, para que a germinação aconteça, são necessárias a expansão e a posterior divisão das células do embrião, nesses processos estão envolvidos os genes actina e ciclina, respectivamente. São importantes ainda, os mecanismos de proteção das sementes contra estresses abióticos durante a germinação, dentre eles podem ser citadas a presença de proteínas de choque térmico, relacionadas com a tolerância à dessecação e de enzimas como a glutationa-S-transferase, consideradas antioxidantes. Objetivou-se com este estudo avaliar o perfil de expressão de genes associados com a respiração, citoesqueleto, ciclo celular e estresse no embrião de sementes de Solanum lycocarpum durante a germinação. As sementes de lobeira foram avaliadas com relação a sua qualidade fisiológica, determinando-se: porcentagem de germinação, índice de velocidade de germinação, tempo médio de germinação, frequência de germinação. Além disso, determinou-se uma curva de embebição. O RNA do embrião das sementes foi extraído aos 1, 5, 10 e 15 dias de embebição em água seguido da síntese de cDNA. A expressão gênica foi realizada usando-se a técnica de PCR em tempo real. Os genes estudados no embrião foram malato desidrogenase (MDH), álcool desidrogenase (ADH2), actina (ACT7), ciclina (CDC2), proteína de choque térmico (HSPS17.6), glutationa-S-transferase (GST). A partir dos resultados obtidos conclui-se que, durante o processo de germinação de sementes de lobeira, existe variação no perfil de expressão de ... / Abstract: During the process of seed germination various enzymes are present in important metabolic reactions during respiration, such as malate dehydrogenase and alcohol dehydrogenase. In addition, for germination to take place, is necessary expansion and subsequent division of the cells of the embryo, which requires the involved of the genes cyclin and actin, respectively. Mechanisms associated with seed protection against abiotic stresses during germination, among which may be mentioned is the presence of heat shock proteins related to desiccation tolerance and enzymes such as glutathione-S-transferase, considered as antioxidant. The aim of this study was to evaluate the expression profile of genes associated with respiration, cytoskeleton, cell cycle and stress in the embryo of seeds of Solanum lycocarpum during germination. Lobeira seeds were evaluated with respect to their physiological quality, determining: germination percentage, speed of germination, means germination time, frequency of germination and was also given a curve of soaking. The RNA from the embryo of the seeds was extracted at 1, 5, 10 and 15 days of imbibitions in water, followed by cDNAS synthesis The gene expression was carried out using the technique of real time PCR. The genes studied in the embryo were malate dehydrogenase (MDH), alcohol dehydrogenase (ADH2) and actin (ACT7), cyclin (CDK2), heat shock protein (HSPS17.6), glutathione-S-transferase (GST). From the results obtained we concluded that, during the process of germination of lobeira, there is variation in the expression of genes associated with respiratory, stress protection and expansion and cell division / Mestre

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-02-14T20:08:50Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Waldir Heinrichs-S.pdf: 1084755 bytes, checksum: 55f50ad95fa242c660bfa0be468881c1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T20:08:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Waldir Heinrichs-S.pdf: 1084755 bytes, checksum: 55f50ad95fa242c660bfa0be468881c1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM / The aquatic habitats of the Amazon basin present deep oxygen level variation, and many aquatic animals developed biochemical and physiological adaptations to survive such changes. The advanced teleost Astronotus crassipinnis is tolerant to hypoxia and has the ability to depress its metabolic rate (oxygen consumption) and to increase its anaerobic activity when exposed to hypoxia episodes. Hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) is the first gene related to hypoxia-tolerance, being regulated under these circumstances to maintain regular cellular function and control anaerobic metabolism. In the present work we studied HIF-1α expression and correlated the gene expression with changes in the metabolism of Astronotus crassipinnis exposed to 1, 3, and 5 hours of hypoxia, followed by 3 hours of recovery. The results show that A. crassipinnis presents metabolic depression under hypoxia and increases its anaerobic metabolism, and differentially regulates this gene in each of the studied tissues, with positive relationship with its metabolic profile, suggesting that HIF-1α might be the main factor to regulate responses to hypoxia tolerance. / Os ambientes aquáticos da Amazônia apresentam variações profundas, diárias e sazonais, nos níveis de oxigênio. Com isso, vários animais aquáticos desenvolveram adaptações bioquímicas e fisiológicas para sobreviver em tais condições. Astronotus crassipinnis é um teleósteo tolerante à hipóxia e possui a habilidade de diminuir o consumo de oxigênio e aumentar o seu metabolismo anaeróbico. Hypoxia-Inducible factor (HIF) é um gene altamente relacionado à sobrevivência à hipóxia, sendo regulado nessas circunstâncias com o objetivo de manter o funcionamento celular normal e controlar o metabolismo anaeróbico. No presente estudo, foram relacionados os efeitos da expressão do gene HIF-1α com mudanças no perfil metabólico de Astronotus crassipinnis expostos a 1, 3 e 5 horas de hipóxia, seguindo um período de 3 horas de recuperação. Os resultados mostraram que esse animal deprime o seu metabolismo aeróbico e ativa o anaeróbico, aumentando a atividade da enzima LDH, regulando diferencialmente o gene HIF-1α em cada tecido estudado, com relações com seu perfil metabólico, sugerindo que esse gene pode ser um dos principais fatores na regulação de respostas à tolerância à hipóxia.

Com base na interação especifica entre o fator de iniciação eucariótico 4E (eIF4E) e o 5’ CAP monometilguanosina (MMGcap) do mRNA foi desenvolvido um eficiente sistema para purificação de mRNA usando um mutante da proteína humana eIF4E. Apesar de o MMGcap ser o mais comum nos mRNAs eucarióticos, em nematoides e platelmintos devido ao processo de trans-splicing há também a presença do 5’ CAP trimetilguanosina (TMGcap). Tendo em vista a capacidade única da eIF4E de helmintos em interagir com ambos MMGcap e TMGcap, nesse trabalho foram analisadas as sequências peptídicas das eIF4E de platelmintos e a aplicação da proteína recombinante eIF4E de Echinococcus granulosus como uma ferramenta para o enriquecimento de amostras com mRNAs a partir de RNA total do parasito. As sequências preditas das eIF4E de platelmintos foram obtidas para 18 platelmintos parasitos e apenas uma isoforma da proteína foi encontrada em cada organismo. Na análise filogenética, essas proteínas formaram um ramo único e divergente, inclusive dos platelmintos de vida livre. A sequência codificante da proteína eIF4E de E. granulosus foi clonada por recombinação in vivo e a proteína recombinante (EgReIF4E) em fusão com a glutationa S-transferase (GST) foi expressa em Escherichia coli. A proteína em fusão foi recuperada a partir da fração solúvel por cromatografia de afinidade, sendo obtido o rendimento de 12,8 mg de proteína por 1 L de cultura. No ensaio de captura de mRNAs através do 5’ CAP pela GST-EgReIF4E foi usado RNA total de E. granulosus e de E. ortleppi. A capacidade da EgReIF4E em capturar mRNAs foi avaliada por RT-qPCR de forma comparativa ao RNA total e aos resultados obtidos de um kit comercial de Oligo-dT. Foram avaliados tanto os genes relacionados ao processo de trans-splicing como os genes que não passam por este processo. Também foi avaliado a presença dos rRNAs nas amostras. Nossos dados preliminares indicam que a EgReIF4E foi capaz de purificar os mRNAs e reduzir os níveis dos rRNAs. Porém, houve perdas significativas de mRNAs, que precisam ser corrigidas. Apesar de promissora para platelmintos, a aplicação dessa metodologia precisa ser melhor padronizada visando o aumento do rendimento global do sistema. / Based on the specific interaction between the eukaryotic initiation factor 4E (eIF4E) and the mRNA 5 'CAP monometilguanosina (MMGcap), an efficient system for mRNA purification using a mutant of the human protein eIF4E has been developed. Despite of the MMGcap be the most common in eukaryotic mRNAs, in in parasitic nematodes and flatworms due to the trans-splicing process there is also the 5 'CAP trimetilguanosina (TMGcap). Due to this peculiarity and unique ability of the helminthes eIF4E in interacting with both MMGcap and TMGcap, in this work was analyzed the sequences of eIF4E from flatworms and evaluated the using of eIF4E from E. granulosus (Eg-eIF4E) be used as a tool for purification of mRNA derived from total RNA of the parasite. The predicted sequence of the eIF4E flatworms was obtained for 18 parasitic flatworms and only one protein isoform was found for each species. In phylogenetic analysis of these proteins was formed a unique and divergent branch, even when compared with the free-living flatworms. The coding sequence of the E. granulosus eIF4E protein was cloned by in vivo recombination and the recombinant protein (EgReIF4E) fused to glutathione S-transferase (GST) was expressed using Escherichia coli. The fusion protein was recovered from the soluble fraction by affinity chromatography and the yield was 12.8 mg of protein per 1 L of culture. For the mRNAs capture assay using the 5 'CAP by GST-EgReIF4E were used total RNA from E. granulosus and E. ortleppi. The ability of EgReIF4E to capture mRNAs was evaluated by RT-qPCR compared with the total RNA and the results obtained with the commercial Oligo-dT kit. For comparison and analyzed were selected both genes related to trans-splice process as genes that do not undergo this process. The levels of rRNAs in the samples were also assessed. Our preliminary data indicate that EgReIF4E was able to purify the mRNAs and reduce the levels of rRNA. However, there was a significant loss in the level of mRNAs and it need to be adjusted. Despite of being a promising for flatworms, the implementation of this alternative methodology should be further standardized to increase the overall efficiency of the system.