Estudos recentes demonstraram que a variação de expressão alelo-específica é mais comum do que se imaginou, podendo chegar, em humanos, a 50% dos genes. Identificar os genes submetidos ao controle de expressão alelo-específica é muito importante para o entendimento de várias doenças, incluindo o câncer. A identificação dos alvos desse tipo de regulação diferencial é difícil, principalmente devido à dificuldade de se avaliar a expressão de cada alelo individualmente. Neste trabalho, abordamos este problema com uma estratégia de análise in-silico, fundamentada na integração de dados públicos do genoma humano, dados de expressão (como cDNAs, SAGE e MPSS) e dados sobre polimorfismos (SNPs). Desenvolvemos um banco de dados de polimorfismos de base única (Single-Nucleotide Polymorphism - SNPs) associados a etiquetas alternativas de SAGE (Serial Analysis of Gene Expression) e MPSS (massively parallel signature sequencing). SAGE e MPSS são técnicas desenvolvidas para análise da expressão de genes em larga escala. Ambas as técnicas têm como princípio a produção de pequenas seqüências marcadoras (etiquetas), adjacentes aos sítios de enzimas de restrição que estiverem mais próximo da cauda poli-A do RNA mensageiro. Tais etiquetas são seqüenciadas em grande escala e a quantidade de etiquetas é usada para medir a abundância relativa dos RNAs mensageiros correspondentes. A presença de SNPs nos sítios de restrição ou nas seqüências das etiquetas pode gerar etiquetas distintas para alelos do mesmo gene, que denominamos etiquetas alternativas. Neste trabalho, empregamos o banco de dados de etiquetas alternativas associadas a SNPs para identificar genes com expressão alélica diferencial. Usando esta estratégia, identificamos 812 genes com expressão monoalélica, Estudos anteriores comprovaram que, dentre os 812 genes identificados, cinco estão sujeitos ao fenômeno de imprinting genômico. Durante o decorrer deste estudo, trabalhos realizados por outros grupos apontaram outros 73 genes do nosso repertório como genes que apresentam variação no nível de expressão dos alelos em heterozigotos. Com objetivo de confirmar a expressão alélica diferencial dos nossos candidatos, selecionamos 29 genes para validação experimental. Para 12 destes genes não achamos indivíduos heterozigotos, impossibilitando a análise da expressão dos alelos. Dentre os outros 17 genes, três apresentaram expressão bialélica e 14 apresentaram expressão alélica diferencial nos indivíduos heterozigotos, sendo que 3 deles apresentaram expressão monoalélica. Estes resultados sugerem que nossa estratégia pode contribuir significativamente na identificação de genes com expressão alélica diferencial. / Recent studies have shown that variation of allelic-specific gene expression is more common than previously thought, reaching up to 50% of human genes. To identify genes displaying differential expression among alleles it is important for the understanding of several diseases, including the cancer. Identification of genes submitted to allelic-specific differential expression is hard, mostly due to the difficulty in evaluating the expression levels of each allele independently. In this work, we developed an in-silico approach, based on the integration of public data about the human genome, gene expression data (such as cDNAs, SNPs, SAGE and MPSS) and data on polymorphisms (SNPs). We developed a database of Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) associated to alternative SAGE (Serial Analysis of Gene Expression) and MPSS (Massively Parallel Signature Sequencing) tags. SAGE and MPSS are genome-wide techniques developed for analysis of gene expression. Both techniques rely on the production of short marker sequences (known as tags), adjacent to restriction sites closer to the poly-A tail of messenger RNAs. Such tags are sequenced in a large scale and tag counts are used to measure the relative abundance of their corresponding transcripts. The presence of SNPs in the restriction sites or in the tag sequences might generate allelic-specific tags for the same gene, which we call alternative tags. In this work, we used the database of SNPs and associated alternative tags to identify genes submitted to allelic-specific differential gene expression. Using this approach, we identified 812 genes showing allelic-specific differential gene expression. Previous studies have shown that, among the 812 candidates, five genes are targets for genomic imprinting. While this study was being performed, work done by other groups suggested other 73 genes in our candidates list to have different expression levels for alleles in heterozygous. Aiming to verify whether variations in the expression levels of alleles existed among our candidate genes, we submitted 29 genes for experimental validation. For 12 genes, we couldnt find heterozygous individuals, thus rendering it impossible to ascertain whether the supposed expression variation was true. Among the other 17 genes analyzed, three genes presented bi-allelic expression and 14 genes have shown clear differential expression among alleles, three of the last ones displaying strict mono-allelic expression. These results suggest that our approach may contribute significantly to the identification of genes with allelic-specific differential expression.

Estudos recentes demonstraram que a variação de expressão alelo-específica é mais comum do que se imaginou, podendo chegar, em humanos, a 50% dos genes. Identificar os genes submetidos ao controle de expressão alelo-específica é muito importante para o entendimento de várias doenças, incluindo o câncer. A identificação dos alvos desse tipo de regulação diferencial é difícil, principalmente devido à dificuldade de se avaliar a expressão de cada alelo individualmente. Neste trabalho, abordamos este problema com uma estratégia de análise in-silico, fundamentada na integração de dados públicos do genoma humano, dados de expressão (como cDNAs, SAGE e MPSS) e dados sobre polimorfismos (SNPs). Desenvolvemos um banco de dados de polimorfismos de base única (Single-Nucleotide Polymorphism - SNPs) associados a etiquetas alternativas de SAGE (Serial Analysis of Gene Expression) e MPSS (massively parallel signature sequencing). SAGE e MPSS são técnicas desenvolvidas para análise da expressão de genes em larga escala. Ambas as técnicas têm como princípio a produção de pequenas seqüências marcadoras (etiquetas), adjacentes aos sítios de enzimas de restrição que estiverem mais próximo da cauda poli-A do RNA mensageiro. Tais etiquetas são seqüenciadas em grande escala e a quantidade de etiquetas é usada para medir a abundância relativa dos RNAs mensageiros correspondentes. A presença de SNPs nos sítios de restrição ou nas seqüências das etiquetas pode gerar etiquetas distintas para alelos do mesmo gene, que denominamos etiquetas alternativas. Neste trabalho, empregamos o banco de dados de etiquetas alternativas associadas a SNPs para identificar genes com expressão alélica diferencial. Usando esta estratégia, identificamos 812 genes com expressão monoalélica, Estudos anteriores comprovaram que, dentre os 812 genes identificados, cinco estão sujeitos ao fenômeno de imprinting genômico. Durante o decorrer deste estudo, trabalhos realizados por outros grupos apontaram outros 73 genes do nosso repertório como genes que apresentam variação no nível de expressão dos alelos em heterozigotos. Com objetivo de confirmar a expressão alélica diferencial dos nossos candidatos, selecionamos 29 genes para validação experimental. Para 12 destes genes não achamos indivíduos heterozigotos, impossibilitando a análise da expressão dos alelos. Dentre os outros 17 genes, três apresentaram expressão bialélica e 14 apresentaram expressão alélica diferencial nos indivíduos heterozigotos, sendo que 3 deles apresentaram expressão monoalélica. Estes resultados sugerem que nossa estratégia pode contribuir significativamente na identificação de genes com expressão alélica diferencial. / Recent studies have shown that variation of allelic-specific gene expression is more common than previously thought, reaching up to 50% of human genes. To identify genes displaying differential expression among alleles it is important for the understanding of several diseases, including the cancer. Identification of genes submitted to allelic-specific differential expression is hard, mostly due to the difficulty in evaluating the expression levels of each allele independently. In this work, we developed an in-silico approach, based on the integration of public data about the human genome, gene expression data (such as cDNAs, SNPs, SAGE and MPSS) and data on polymorphisms (SNPs). We developed a database of Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) associated to alternative SAGE (Serial Analysis of Gene Expression) and MPSS (Massively Parallel Signature Sequencing) tags. SAGE and MPSS are genome-wide techniques developed for analysis of gene expression. Both techniques rely on the production of short marker sequences (known as tags), adjacent to restriction sites closer to the poly-A tail of messenger RNAs. Such tags are sequenced in a large scale and tag counts are used to measure the relative abundance of their corresponding transcripts. The presence of SNPs in the restriction sites or in the tag sequences might generate allelic-specific tags for the same gene, which we call alternative tags. In this work, we used the database of SNPs and associated alternative tags to identify genes submitted to allelic-specific differential gene expression. Using this approach, we identified 812 genes showing allelic-specific differential gene expression. Previous studies have shown that, among the 812 candidates, five genes are targets for genomic imprinting. While this study was being performed, work done by other groups suggested other 73 genes in our candidates list to have different expression levels for alleles in heterozygous. Aiming to verify whether variations in the expression levels of alleles existed among our candidate genes, we submitted 29 genes for experimental validation. For 12 genes, we couldnt find heterozygous individuals, thus rendering it impossible to ascertain whether the supposed expression variation was true. Among the other 17 genes analyzed, three genes presented bi-allelic expression and 14 genes have shown clear differential expression among alleles, three of the last ones displaying strict mono-allelic expression. These results suggest that our approach may contribute significantly to the identification of genes with allelic-specific differential expression.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4293.pdf: 642637 bytes, checksum: 6b7a62fa5cf6f1f58e418c8414593c06 (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / Tenderness is the main trait appreciated by consumers of bovine meat, however Nellore animals that comprise the largest part of Brazilian cattle, have lower tenderness when compared with European animals. In this way, it is essential understand the variability of genes associated to tenderness as well as their mechanisms of allelic expression, considering that deviations of expression depending on the parental origin of the allele have been described for some genes, and these phenomena must be understood to be incorporated in animal breeding programs. Therefore, the aim of this study was to evaluate the variability of SNPs in candidate genes for tenderness and investigate the expression pattern of their alleles. For this purpose, genotypes of SNPs in CAST, CAPN1, DGAT1, leptin, KCNJ11 and IGFBP3 genes were determined in 30 sires, in which the genes DGAT1, leptin and IGFBP3 were not polymorphic. After this, polymorphic SNPs in population of sires were genotyped in their offspring by TaqMan® assay in real time PCR, followed by allelic expression analysis. In the expression analysis, to discriminate each allele of the gene it was utilized one SNP, or two in the case of KCNJ11. All genes presented biallelic expression in adult muscular tissue. However, with exception of CAPN1 for which the allelic expression difference was not significant, the allelic expression ratio was significantly different of 1 for SNP of CAST (1.3±0.03) and the two SNPs of KCNJ11 SNP 2126T>C (1.2±0.04) and SNP 2942C>T (1.46±0.04). Differential allelic expression (DAE) found in SNP 2126T>C of KCNJ11 and in CAST were not influenced by parental origin of allele, but the differences in allelic expression for SNP 2942C>T of gene KCNJ11 showed parental origin effect and influence by genotype of the other SNP of KCNJ11. It was conclude that the CAST, CAPN1 and KCNJ11 are polymorphic in this population, they are not imprinted, but CAST and KCNJ11 showed differential allelic expression. / A maciez é o principal atributo apreciado pelos consumidores da carne bovina, no entanto, animais da raça Nelore, que compõem a maior parte do rebanho brasileiro, apresentam carne menos macia, quando comparados a animais de origem europeia. Assim, é fundamental compreender a variabilidade de genes associados à maciez além de seus mecanismos de expressão alélica, já que desvios da expressão em função da origem parental do alelo têm sido descritos para alguns genes e tais fenômenos precisam ser compreendidos para serem incorporados nos programas de melhoramento animal. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade de SNPs contidos em genes candidatos a influenciar a maciez da carne e compreender o padrão de expressão de seus alelos. Para isso, os genótipos para SNPs contidos nos genes CAST, CAPN1, DGAT1, leptina, KCNJ11 e IGFBP3 foram determinados em uma população de 30 touros, nos quais os genes DGAT1, leptina e IGFBP3 não se mostraram polimórficos. Os SNPs polimórficos na população de touros foram então genotipados na progênie, por ensaio TaqMan® em PCR em tempo real, seguida da avaliação da expressão alélica dos mesmos. Na análise de expressão utilizou-se um SNP para discriminar cada alelo do gene, ou dois SNPs, no caso do KCNJ11. O padrão de expressão de todos os genes foi bialélico no tecido muscular adulto. Entretanto, com exceção do CAPN1, para o qual a diferença de expressão alélica não foi significativa, as razões de expressão alélica foram significativamente diferentes de 1 para os genes CAST (1,3±0,03) e os dois SNPs analisados do KCNJ11 SNP 2126T>C (1,2±0,04) e SNP 2942C>T (1,46±0,04). A expressão alélica diferencial (EAD) encontrada no SNP 2126T>C do KCNJ11 e no CAST não foram influenciadas pela origem parental do alelo, mas a diferença de expressão alélica no SNP 2942C>T do gene KCNJ11 apresentou efeito de origem parental, além da influencia do genótipo do outro SNP do KCNJ11. Concluiu-se então que os genes CAST, CAPN1 e KCNJ11 são polimórficos na população, não são imprinted, mas os genes CAST e KCNJ11 apresentam expressão alélica diferencial.