Uric acid is a main metabolite of purine degradation in humans and in higher primates. Its increased plasmatic level is called hyperuricemia and may be the cause of gout and many other similar diseases. Uricemia is controlled by many transporters, which are located in proximal tubule of human kidney. When some transporter have abnormal function, the physiological plasmatic level of uric acid may be impaired. In genome wide association study (GWAS) it was discovered that some hyperuricemia or gout patients have ABCG2 protein damaged. This protein carries out uric acid from epithelial cell to the urine. The goal of this diploma thesis is the determination of transport capacity of ABCG2 allelic variants found via GWAS (Institute of Rheumatology of 1st medical faculty UK in Prague) in vitro with Xenopus laevis oocyte expression system. Uric acid secretion was compared with wild type variant. Keywords: Uric acid, GWAS study, Xenopus laevis, membrane transport protein, ABCG2

Background: The organization of risk genes within signaling pathways may provide clues about the converging neurobiological effects of risk genes for alcohol dependence. Aims: Identify risk genes and risk gene pathways for alcohol dependence. Methods: We conducted a pathway-based genome-wide association study (GWAS) of alcohol dependence using a gene-set-rich analytic approach. Approximately one million genetic markers were tested in the discovery sample which included 1409 European-American (EA) alcohol dependent individuals and 1518 EA healthy comparison subjects. An additional 681 African-American (AA) cases and 508 AA healthy subjects served as the replication sample. Results: We identified several genome-wide replicable risk genes and risk pathways that were significantly associated with alcohol dependence. After applying the Bonferroni correction for multiple testing, the 'cellextracellular matrix interactions' pathway (p<2.0E-4 in EAs) and the PXN gene (which encodes paxillin) (p=3.9E-7 in EAs) within this pathway were the most promising risk factors for alcohol dependence. There were also two nominally replicable pathways enriched in alcohol dependence-related genes in both EAs (0.015≤p≤0.035) and AAs (0.025≤p≤0.050): the 'Na+/Cl- dependent neurotransmitter transporters' pathway and the 'other glycan degradation' pathway. Conclusions: These findings provide new evidence highlighting several genes and biological signaling processes that may be related to the risk for alcohol dependence.

O conhecimento da diversidade genética e da estrutura populacional das variedades mantidas em bancos de germoplasma é de fundamental importância para sua efetiva utilização em programas de melhoramento. O mapeamento por associação, também conhecido como mapeamento por desequilíbrio de ligação, é um dos principais métodos para relacionar genes e alelos às características de interesse, através da co-segregação de marcadores genéticos polimórficos com os genes envolvidos na variação das características em estudo. O Banco de Germoplasma de Arroz do Departamento de Genética da ESALQ contém 192 acessos japoneses que foram estudados com o objetivo de entender sua diversidade, estruturação genética e determinar a associação genômica de caracteres agronômicos relacionados a produção de grãos. A caracterização molecular foi conduzida através da tecnologia DArT-seq, que gerou dados de marcadores SNPs (single-nucleotide polymorphism) e silico DArTs. Em seguida, após a filtragem, 5.578 SNPs de alta qualidade foram utilizados para calcular as estimativas de diversidade no pacote hierfstat e a estrutura do painel de acessos através da análise discriminante de componentes principais (DAPC), que consiste em determinar existência de cluster em um grupo de genótipos em que não há informação a priori sobre existência de grupos. A diversidade genética nos acessos foi evidenciada pelo valor de heterozigosidade esperada (HS) (0,0279) e a estruturação foi evidenciada pela formação de três subgrupos. O mapeamento associativo foi realizado com o uso do pacote GAPIT, sendo considerados seis caracteres: número de dias para florescimento (NDF), estatura de planta (EP), comprimento da panícula (CP), peso de parcela (PP), massa de mil grãos (MMG) e CICLO, bem como 24.266 marcadores silico DArTs e 1.965 marcadores SNPs. Foram detectadas um total de 113 associações significativas genótipo-fenótipo (P<0,001) quando utilizado marcadores silico DArTs em todas as seis características analisadas e, um total de 21 associações significativas genótipo-fenótipo (P<0,001) quando utilizado marcadores SNPs para apenas quatro das seis características analisadas: EP, CICLO, MMG e PP. Considerando-se os 113 silico DArTs associados significativamente na análise, 90 foram localizados em regiões intergênicas e 23 foram localizados dentro de genes. Enquanto que, dos 21 SNPs significativos, 11 foram localizados em regiões intergênicas e 10 foram localizados dentro de genes. A informação gerada neste estudo foi útil para testar associações ao longo do genoma do arroz. O modelo linear misto (MLM) empregado no mapeamento associativo acredita-se ter conseguido controlar eficientemente os falsos positivos no mapeamento utilizando os marcadores SNPs. As informações geradas neste estudo servem de base para avaliações mais aprofundadas, utilizando o conjunto de marcadores significativos como ponto de partida para determinação dos genes mais importantes para a produtividade em arroz. / The knowledge of the genetic diversity and population structure of varieties maintained in germplasm banks is crucial for their effective use in breeding programs. Association mapping, also known as linkage disequilibrium mapping, is one of the main methods for relating genes and alleles to the characteristics of interest, through the co-segregation of polymorphic genetic markers with the genes involved in the variation of the characteristics under study. The Rice Germplasm Bank of the Department of Genetics of ESALQ contains 192 Japanese accessions that were studied with the purpose of understanding its diversity, genetic structuring and determining the genomic association of agronomic traits related to grain production. The molecular characterization was conducted by DArTseq technology, which generated data of SNPs (single-nucleotide polymorphism) markers and silico DArTs. Then, after filtering, 5,578 high-quality SNPs were used to calculate the diversity estimates in hierfstat package and the accession panel structure through discriminant analysis of principal components (DAPC), which consists of determining the cluster existence in a group of genotypes where there is no a priori information about the existence of groups. The genetic diversity in the accessions was evidenced by the expected heterozygosity value (HS) (0.0279) and the population structure was evidenced by the formation of three clusters. The association mapping was performed using the GAPIT package, considering six characters: number of days for flowering (NDF), plant height (EP), panicle length (CP), plot weight (PP), mass of thousand grains (MMG) and CYCLE, as well as 24.266 silico DArTs markers and 1.965 SNPs markers. We detected a total of 113 significant associations genotype-phenotype (P <0.001) when used silico DArTs markers in all six analyzed characteristics and a total of 21 significant associations genotype-phenotype (P<0.001) when used SNPs markers for only four of the six analyzed characteristics: EP, CYCLE, MMG and PP. Considering the 113 silico DArTs significantly associated in the analysis, 90 were located in intergenic regions and 23 were localized within genes. While of the 21 significant SNPs, 11 were located in intergenic regions and 10 were located within genes. The information generated in this study was useful for testing associations throughout the rice genome. The mixed linear model (MLM) used in association mapping is believed to have been able to efficiently control false positives in the mapping using the SNPs markers. The information generated in this study serves as a basis for further evaluation using the set of significant markers as a starting point for determining the most important genes for rice yield.

A infecção de cães pela Leishmania (Leishmania) infantum resulta em um espectro de manifestações imunopatológicas que dependem da interação parasito hospedeiro e são definidas por fatores ambientais e pela genética do hospedeiro. Apesar disso, a imunogenética da leishmaniose visceral canina (LVC) permanece inexplorada. Nós realizamos diagnóstico laboratorial, clínico, ensaio de linfoproliferação (LPA), quantificação de citocinas, teste de hipersensibilidade tardia à leishmanina (LST), quantificação de IgA, IgE, IgG, IgM anti L. (L. ) infantum, IgG anti saliva de flebotomíneo e genotipagem ampla afim de identificar polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) associados aos diferentes perfis de imunidades celular, humoral, resposta clínica e status de infecção em cães de área endêmica, utilizando modelo de componente de variância (EMMAX). O efeito de estrutura da amostra foi controlado em todas as análises. A presença ou ausência de infecção pela L. (L. ) infantum foi associado a regiões contendo os genes PRGR_CANFA, RAB38, NOX4, PRKCI e SMAD7, IL1RA, IL12A_CANFA relacionados à ativação de fagócitos, mecanismos microbicidas, sobrevivência intracelular de patógenos e resposta pró inflamatória; a resposta clínica foi associada a regiões contendo os genes CATA_CANFA, LIAS, IL17A e IL17F relacionados à proteção contra danos do estresse oxidativo e indução de resposta pró inflamatória; o resultado LST+ foi associado à resposta Th1, controle da infecção mas não preveniu a manifestação de sinais clínicos, enquanto o LST- foi associado à resposta Treg e aumento do parasitismo. O resultado do LST foi associado a regiões contendo os genes MEP1B, PTPRM, TLN1, TGFBR1, ITGA9, EPCAM e CALM1 envolvidos com maturação de fagócitos, migração e adesão de leucócitos, estabilidade da sinapse imunológica, diferenciação e proliferação de linfócitos. A linfoproliferação foi dependente da carga parasitária e associada a regiões contendo os genes FOCAD, PIAS2, SMAD2 e IL6R envolvidos com supressão tumoral e diferenciação de linfócitos Th17 ou Treg; o aumento dos níveis de IgA, IgE e IgG anti L. (L. ) infantum foi associado à LVC sintomática enquanto o de IgG anti saliva de Lutzomyia longipalpis foi associado à exposição e infecção assintomática. Quanto à resposta de IgM, foram identificados SNPs nos genes NXN e SH3BP5 relacionados com inibição do crescimento, diferenciação e ativação de linfócitos B e vias de sinalização de TLR4 e TLR9; para IgG anti - L. (L. ) infantum foram identificadas regiões contendo os genes IL17RB, SH2B3 e replicação do loci de susceptibilidade NOX4, RAB38, CTSC envolvidos com linfopoiese, citocinese, resposta pró inflamatória, mecanismos microbicidas, sobrevivência intracelular de Leishmania; os níveis de IgA foram associados a regiões contendo os genes LIN28A e MAFB implicados na predisposição à nefropatia glomerular, já os níveis de IgG anti saliva de Lu. longipalpis foram associados a regiões contendo os genes ERBB2IP, CD180, RAB7A_CANFA, FOXP1, RUNX1, SOD1, Q3HTU8_CANFA, IFNAR1, IFNAR2 e IFNGR2 envolvidos com supressão celular, produção de imunoglobulina via TLR4 e sobrevivência intracelular de Leishmania. Esses resultados apontam regiões cromossômicas úteis para a elucidação da resposta à infecção por L. (L. ) infantum em cães e alvos potenciais para estudos funcionais, estratégias profiláticas e terapêuticas / Leishmania (Leishmania) infantum infection in dogs leads to a range of immunopathological responses, which depend on a parasite - host interaction and are defined by environmental factors and genetic of host. Neverthless, immunogenetic of the canine leishmaniasis (CanL) remains unexplored. We performed diagnosis and clinical evaluation, lymphoproliferation assay (LPA), leishmanin skin test (LST), quantification of cytokine, anti-L. (L. ) infantum IgA, IgE, IgG, IgM, anti- sandfly saliva IgG levels and genome wide association scan of 110.165 SNPs (GWAS) in order to indentify loci associated to clinical, antibody, cell-mediated responses and status of infection in 189 dogs, employng a expedited efficient mix model of association (EMMAX). Control of stratification effects due to sample structure was evideced by the low inflation factors. Status of infection was associated to SNPs in linkage desequilibrium (LD) with PRGR_CANFA, RAB38, NOX4, PRKCI and in the neighborhood of SMAD7, IL1RA, IL12A_CANFA genes related to phagocyte maturation, killing of pathogens and proinflamatory response; clinical outcome was associated to CATA_CANFA, LIAS, IL17A, IL17F loci involved in prevention of oxidative burst mediated injury and proinflamatory response; LST+ was associated to Th1 response although it has not prevented symptoms, whereas LST- was associated to Treg response and enhanced parasite load. Overall, LST response was associated to MEP1B, PTPRM, TLN1, TGFBR1, ITGA9, EPCAM e CALM1 loci committed to phagocyte maturation, leukocyte adhesion and migration, stability in immunological synapse, lymphocyte diferenciation and proliferation. Lymphocyte proliferation was rely on parasit burden and associated to FOCAD, PIAS2 loci in the neighborhood of SMAD2 e IL6R genes, wich are implicated in tumor supression and Treg/Th17 decision; Increased levels of anti-L. (L. ) infantum IgA, IgE, IgG were observed in severity of CanL. In contrast, anti- sandfly saliva IgG was enhenced in asymptomatic dogs. IgM response was associated to NXN e SH3BP5 loci related to fate, growing and activation of B cells; anti-L. (L. ) infantum IgG levels was associated to region containing IL17RB, SH2B3 and replication of NOX4, RAB38, CTSC suscptibility loci involved in proinflamatory response, microbicidal activity, lymphopoiesis and cytokinesis; IgA levels were associated to SNPs on LIN28A and MAFB, wich are implicated glomerular nephropathy, whereas anti-sandfly saliva IgG levels were associated to ERBB2IP, CD180, RAB7A_CANFA, FOXP1, RUNX1, SOD1, Q3HTU8_CANFA, IFNAR1, IFNAR2 e IFNGR2 loci, wich are related to supression of inflamation, antibody response through the TLR4 pathway and survival of intracellular pathogens. These findins provide insights for responses to L. (L. ) infantum infection and point to potential targets for functional investigations, therapeutic and prophylactic strategies

Os estudos de associação de genoma inteiro têm encontrado alguns marcadores associados a doenças notoriamente hereditárias com herança complexa, mas, muitas vezes, estes marcadores somente explicam uma pequena parte da herdabilidade. Este relativo insucesso é atribuído, entre outras causas, à epistasia, ou seja, interação entre diferentes locos genéticos. A busca por epistasia é complexa e exige intensos recursos computacionais. Diversos métodos têm sido propostos para abordar este problema, incluindo métodos estatísticos tradicionais, busca estocástica e métodos heurísticos. Poucos destes métodos são capazes de processar as grandes massas de dados produzidas nos estudos caso-controle de genoma inteiro, e ainda menos métodos buscam conjuntos de três ou mais marcadores. A busca exaustiva de conjuntos de marcadores epistáticos é inviável hoje em dia para estes conjuntos, mas o algoritmo BOOST (WAN et al., 2010) mostrou que ela é relativamente fácil para pares de locos, em especial com o uso de placas gráficas como processadores (GPGPU). Partindo deste recente sucesso, propomos um algoritmo em fases para a busca de trios de locos que interagem, utilizando a busca de pares como passo inicial, uma abordagem ainda não utilizada. Outra ideia fundamental do algoritmo proposto é a extensão da concepção de trio de marcadores para um trio de blocos haplotípicos, onde cada bloco é formado por marcadores próximos entre si. Usando os dados do WTCCC, o Troost (de TRio+bOOST) sugeriu trios potencialmente epistáticos em todas a sete doenças. Quando submetidos à confirmação em amostra independente, os trios não puderam ser confirmados, exceto os trios para diabetes tipo 1 (T1D). Duzentos e oito trios foram confirmados para T1D, com baixos valores-P e genótipos combinados de risco com altas razões de chances. Os SNPs que compõem estes trios estão todos na região MHC, sabidamente associada à doença, exceto por um deles que está no cromossomo cinco e não havia sido previamente relacionado à T1D. / Genome-wide association studies have found some markers associated with diseases with complex inheritance. However, these markers explain only a fraction of the previously estimated heritability of the trait. This relative failure has been credited, among other causes, to epistasis, i.e. the interaction among genotypes at different loci. The search for epistasis is complex and requires intense computational resources. Many methods have been proposed to approach this problem, including traditional statistics, stochastic search, and heuristic methods. Few of them are capable of extracting, from the large amount of data produced in genome-wide case-control studies, useful information about sets of markers associated with the trait in question. Exhaustive search of sets of interacting markers is unfeasible nowadays for sets of three or more markers, but the BOOST algorithm (WAN et al., 2010) showed that the search is relatively easy for pairs of SNPs, in particular with the use of graphic cards for general processing (GPGPU). Starting from this recent success, we propose an algorithm in phases for the search for trios of interacting loci, using the search for pairs as the initial step, an approach not tried yet, to our knowledge. Another important idea of our algorithm is the extension of the concept of trio of markers to a trio of haplotypic blocks, where each block is formed by neighbor markers. Using data from WTCCC, the Troost (from TRio+bOOST) algorithm suggested potentially epistatic trios in all seven diseases. When submitted to a confirmation in an independent sample, the results could not be confirmed, except for type-1 diabetes (T1D). Two hundred eight trios were confirmed for T1D, with low p-values and risk combined genotypes with high odds ratio. The SNPs that form those trios are all in the MHC region, which is known to be strongly associated to T1D, except by one SNP in chromosome five that has not been previously associated with T1D.

Pour lutter contre les agents phytopathogènes, la sélection de plantes résistantes est la stratégie la plus rentable et la plus écologique. Les résistances quantitatives, basées sur des mécanismes de résistances complexes, sont connues pour être sujettes à l’érosion, en cas d’évolution de l’agressivité des agents pathogènes. L’objectif de ce travail basé sur le pathosystème peuplier – rouille du peuplier (Melampsora larici-populina) est d’évaluer le potentiel évolutif des caractères d’agressivité et morphologiques du parasite par des approches de génétique quantitative et d'identifier les bases génétiques par génétique d'association. Pour estimer la plasticité, l’héritabilité et les compromis évolutifs d’un ensemble de caractères quantitatifs, nous avons précisément mesuré leurs variations dans quatre populations contrastées du champignon. Nous avons montré que le volume des spores est un caractère héritable qui évolue rapidement. La quantité de mycélium in planta est aussi héritable mais très conservée car sous sélection stabilisante dans les populations étudiées. Le temps de latence, la taille des lésions et le taux de sporulation présentent une héritabilité faible, ce qui explique l’absence d’évolution observées au cours du temps pour ces trois caractères. Les caractères liés à la fonction de sporulation semblent être les plus plastiques le long d’un gradient de maturité foliaire. Cependant, l’absence de mise en évidence de compromis évolutifs ne nous a pas permis d’identifier des caractères d’agressivité qui seraient les meilleures cibles pour les résistances quantitatives chez le peuplier. Si aucune base génétique de ces caractères quantitatifs n’a été mise en évidence, nous avons localisé un locus d’avirulence potentiel (Avr7) sur lequel une caractérisation fonctionnelle est envisagée / To control plant pathogens, breeding resistant plants is the most cost-effective and ecological strategy. Quantitative resistances, which are based on complex plant mechanisms, are known to be exposed to erosion through an increase of pathogens aggressiveness. Through the study the poplar – poplar rust (Melampsora larici-populina) pathosystem, this work aims to estimate the evolutionary potential of aggressiveness and morphological traits using quantitative genetic approaches and to identify molecular bases through genome-wide association study. To estimate plasticity, heritability, and trade-offs for a set of quantitative traits, we precisely measured their variation in four contrasted pathogen populations. It appeared that spore volume is highly heritable and evolved rapidly. In planta mycelium quantity is also heritable but constant because of stabilizing selection occurring in the studied populations. Latent period, lesion size and sporulation rate exhibit low heritability, which explains the absence of evolution during the studied time period. Traits involved in the sporulating function seem to be the most plastic ones along a leaf maturity gradient. However, the lack of evidence of trade-offs did not allow us to identify aggressiveness traits that would be the best targets for the construction of durable resistance in poplar. No genetic underpinning has been found for quantitative traits, but we have identified a potential avirulence locus (Avr7), opening the way for its functional characterization

This study was developed in order to explore chromosomal regions associated with carcass and meat traits in Nellore cattle breed, identifying metabolic and genetic pathways related to its characteristics expression, as well as generate additional phenotypes for future genome association studies, in order to fully describe parameters related to final product quality. Thereunto, 995 bulls were genotyped for more than 770,000 single nucleotide polymorphisms (SNPs), were evaluated for body weight at birth, weight gain at weaning and yearling, conformation, finishing precocity and muscling at weaning and yearling. These traits are correlated, therefore, genomic mapping method were applied in order to identify pleiotropic regions. Results highlighted previously described genomic regions associated to beef cattle weight gain and growth traits, particularly PLAG1 gene, sheltered by the most significantly associated marker region, which in other studies were associated to weight, height and sexual precocity in Nellore breed. To evaluate carcass and meat quality traits, 576 young bulls were evaluated for hot carcass weight, ribeye area, fat thickness, pH 24 hours after slaughter and color parameters (L*, a*, b*), for shearing force, dripping and cooking loss, evaluations were performed for different maturation times (7, 14 and 21 days). Animals were genotyped on two platforms, Illumina&reg; BovineHD BeadChip (HD) and Bovine GeneSeek&reg; Genomic Profiler &trade; HD Illumina Infinium&reg; (GGP). Animals genotyped at a lower density (GGP) were imputed to high density chip (HD). Shear force, dripping and cooking loss measures which relates to meat tenderness, were associated to cytoskeleton structure and proteolytic enzymes activity, pointing to serine/serpin enzyme complex as main candidates for regulate proteolysis and muscle fiber structure degradation. Were performed an evaluation of Longissimus thoracis et lumborum intramuscular fat content of 148 animals. It was approached by a human health perspective where samples received a classification regarding fatty acids effects on human organism (\"beneficial\", \"evil\" or \"neutral\"), as well as provided phenotypic information for future genome association studies. The identification of 42 fatty acids and 16 indexes, generated detailed information on these animals\' meat fat composition. Principal component analysis (PCA) results showed that large variation proportion between samples fat composition occurs due to expression differences among desaturase and elongase enzymes. Thus, it is expected that generated data, information and knowledge hereby, can assist animal breeding programs to improve Brazilian herds according meat chain interests. / O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de explorar regiões cromossômicas associadas à características de carcaça e carne em bovinos da raça Nelore, explorar suas funções em vias metabólicas e gênicas relacionadas às manifestações dessas características, assim como gerar novos fenótipos para futuros estudos de associação genômica, com vistas a descrever, de forma completa, as características relacionadas à qualidade do produto final. Para isso, 995 animais machos não castrados, genotipados para mais de 770.000 marcadores de polimorfismos de nucleotídeo único (SNP), foram avaliados quanto ao peso corporal ao nascimento, ganho de peso à desmama e ao sobre ano, conformação, precocidade de terminação e musculosidade à desmama e ao sobre ano. Como estas características são correlacionadas, foram aplicadas metodologias de mapeamento genômico com o objetivo de identificar regiões pleiotrópicas. Os resultados destacaram regiões do genoma bovino que contêm genes descritos por influenciarem em características de crescimento e ganho de peso nestes animais, com destaque para o gene PLAG1, pertencente à região do marcador mais significativo associado aos fenótipos, anteriormente associado ao peso, altura e precocidade sexual em animais dessa raça. Para acessar atributos de qualidade de carcaça e carne, 576 machos não castrados foram avaliados quanto ao peso de carcaça quente, área de lombo, espessura de gordura subcutânea, pH após 24 horas do abate, cor (L*, a*, b*) e perdas de peso por exsudação e cozimento e força de cisalhamento em diferentes tempos de maturação (7, 14 e 21 dias). Os animais foram genotipados em duas plataformas, Illumina&reg; BovineHD BeadChip (HD) e GeneSeek&reg; Genomic Profiler Bovine HD&trade; Illumina Infinium&reg; (GGP), sendo os genótipos deste último imputados para o conjunto de maior densidade. As avaliações de perdas de peso por exsudação e cozimento e força de cisalhamento, utilizada para mensurar maciez, revelam a influencia da estrutura do citoesqueleto e da ação das enzimas proteolíticas, apontando o complexo enzimático serinas/serpinas como candidato na regulação do processo de proteólise e degradação da estrutura da fibra muscular. Foi realizada avaliação dos ácidos graxos no músculo Longissimus thoracis et lumborum de 148 animais com vistas à classificação das amostras quanto aos efeitos esperados no organismo humano (\"benéfico\", \"maléfico\" ou \"neutro\"), assim como prover informação fenotípica para futuros estudos de associação genômica. A identificação de 42 ácidos graxos e 16 índices gerou informação detalhada sobre a gordura presente na carne destes animais, sendo observado, por análise de componentes principais (PCA), que a maior variação entre a composição das amostras avaliadas parece ser em decorrência da diferença de expressão das enzimas elongases e dessaturases. Dessa forma, espera-se que os dados, informações e conhecimento gerados por este trabalho, possam auxiliar os programas de melhoramento genético animal a aprimorar o rebanho brasileiro segundo características de interesse da cadeia produtiva de carne.

Com a disponibilidade de tecnologias de genotipagem robustas, fornecendo milhares de marcadores moleculares a um baixo custo por amostra, tornou-se mais acessível escanear o genoma todo. Logo, as abordagens de mapeamento associativo, baseado no cálculo do desequilíbrio de ligação, e a busca de regiões do genoma que apresentam sinais de seleção foram favorecidas. Essas ferramentas apresentam um grande potencial a ser explorado em programas de melhoramento de soja, auxiliando na obtenção de informações valiosas em relação à arquitetura genética dos caracteres de interesse agronômico e à dinâmica dos processos de seleção. Portanto, os objetivos deste estudo foram: (i) verificar os efeitos da relação genética entre genótipos no desequilíbrio de ligação; (ii) obter informações em relação a arquitetura genética para dez caracteres por meio da abordagem de mapeamento associativo; e (iii) identificar regiões sob seleção diferencial em uma população representada por cultivares brasileiras comparadas a de uma população de genótipos exóticos de diferentes origens geográficas. Para isto, 95 genótipos de soja foram genotipados utilizando a plataforma da Affymettrix (180 K Axiom&reg; Soybean Genotyping Array). O efeito da estrutura populacional sobre DL foi investigado utilizando como correções as matrizes resultantes do software STRUCTURE, DAPC, PCA e a matriz de parentesco. Para o mapeamento associativo, os genótipos foram fenotipados para dez caracteres. Foram realizadasvárias abordagens para detecção de sinais de seleção: estimação da diferenciação populacional nas regiões do genoma por meio do índice de fixção (FST) e cross-population composite likelihood ratio test (XP-CLR); identificação de regiões do genoma com redução de diversidade nucleotídica (&mu;); e a presença de blocos de haplótipos. Ao utilizar medidas de correções para estimação do DL no genoma da soja observamos a influência da estrutura da população e do parentesco nos padrões de DL. Pelo mapeamento associativo, foram identificados 181 marcadores associados para dez caracteres avaliados em soja. Além disso, foi verificada a complexa interação entre regiões envolvidas no controle de caracteres quantitativos (QTL) e ambientes. Regiões diferencialmente selecionadas foram identificadas entre a população de genótipos brasileiros e de materiais de origens diversas, demonstrando que essas passaram por processos de seleção divergente. / The availability of robust genotyping technologies providing thousands of markers with a low-cost per sample, whole-genome scans are becoming more accessible. Hence, associative mapping approaches, based on the calculation of linkage disequilibrium (LD), and the detection of signals of selection were favored. These tools have a great potential to be explored in soybean breeding programs, helping to obtain valuable information about the genetic architecture of the characters of agronomic interest and of the dynamics of selection processes. Therefore, the objectives of this study were: (i) to verify the effects of the genetic relationship among genotypes on soybean linkage disequilibrium; (ii) to obtain information about the genetic architecture in ten soybean traits with an association mapping approach; and (iii) to identify regions under differential selection between a population represented by Brazilian cultivars compared to a population of exotic genotypes from different geographic origins. For this, 95 soybean genotypes were genotyped using an Affymetrix (180 K Axiom&reg; Soybean Genotyping Array) platform. The effect of the population structure on LD was investigated using as corrections the matrices resulting from the software STRUCTURE, DAPC, PCA and a kinship matrix. We phenotyped ten soybean traits in order to carry the association mapping. Several approaches were carried aiming to detect selection signals: estimation of population genetic differentiation in the genomic regions with fixation index (FST) and cross-population composite likelihood ratio test (XP-CLR); identification of genomic regions with reduced nucleotide diversity (&mu;); and the presence of haplotype blocks.Using the LD corrections, it was showed the influence of population structure and kinship on LD patterns in soybean. By the association mapping, we identified 181 markers associated with the ten traits evaluated in soybean. In addition, complex interactions between QTL and environments were verified. Differentially selected regions were identified between theBrazilian genotypes population and the population of materials from diverse origins, demonstrating that they underwent divergent selection processes.

Os estudos de associação de genoma inteiro têm encontrado alguns marcadores associados a doenças notoriamente hereditárias com herança complexa, mas, muitas vezes, estes marcadores somente explicam uma pequena parte da herdabilidade. Este relativo insucesso é atribuído, entre outras causas, à epistasia, ou seja, interação entre diferentes locos genéticos. A busca por epistasia é complexa e exige intensos recursos computacionais. Diversos métodos têm sido propostos para abordar este problema, incluindo métodos estatísticos tradicionais, busca estocástica e métodos heurísticos. Poucos destes métodos são capazes de processar as grandes massas de dados produzidas nos estudos caso-controle de genoma inteiro, e ainda menos métodos buscam conjuntos de três ou mais marcadores. A busca exaustiva de conjuntos de marcadores epistáticos é inviável hoje em dia para estes conjuntos, mas o algoritmo BOOST (WAN et al., 2010) mostrou que ela é relativamente fácil para pares de locos, em especial com o uso de placas gráficas como processadores (GPGPU). Partindo deste recente sucesso, propomos um algoritmo em fases para a busca de trios de locos que interagem, utilizando a busca de pares como passo inicial, uma abordagem ainda não utilizada. Outra ideia fundamental do algoritmo proposto é a extensão da concepção de trio de marcadores para um trio de blocos haplotípicos, onde cada bloco é formado por marcadores próximos entre si. Usando os dados do WTCCC, o Troost (de TRio+bOOST) sugeriu trios potencialmente epistáticos em todas a sete doenças. Quando submetidos à confirmação em amostra independente, os trios não puderam ser confirmados, exceto os trios para diabetes tipo 1 (T1D). Duzentos e oito trios foram confirmados para T1D, com baixos valores-P e genótipos combinados de risco com altas razões de chances. Os SNPs que compõem estes trios estão todos na região MHC, sabidamente associada à doença, exceto por um deles que está no cromossomo cinco e não havia sido previamente relacionado à T1D. / Genome-wide association studies have found some markers associated with diseases with complex inheritance. However, these markers explain only a fraction of the previously estimated heritability of the trait. This relative failure has been credited, among other causes, to epistasis, i.e. the interaction among genotypes at different loci. The search for epistasis is complex and requires intense computational resources. Many methods have been proposed to approach this problem, including traditional statistics, stochastic search, and heuristic methods. Few of them are capable of extracting, from the large amount of data produced in genome-wide case-control studies, useful information about sets of markers associated with the trait in question. Exhaustive search of sets of interacting markers is unfeasible nowadays for sets of three or more markers, but the BOOST algorithm (WAN et al., 2010) showed that the search is relatively easy for pairs of SNPs, in particular with the use of graphic cards for general processing (GPGPU). Starting from this recent success, we propose an algorithm in phases for the search for trios of interacting loci, using the search for pairs as the initial step, an approach not tried yet, to our knowledge. Another important idea of our algorithm is the extension of the concept of trio of markers to a trio of haplotypic blocks, where each block is formed by neighbor markers. Using data from WTCCC, the Troost (from TRio+bOOST) algorithm suggested potentially epistatic trios in all seven diseases. When submitted to a confirmation in an independent sample, the results could not be confirmed, except for type-1 diabetes (T1D). Two hundred eight trios were confirmed for T1D, with low p-values and risk combined genotypes with high odds ratio. The SNPs that form those trios are all in the MHC region, which is known to be strongly associated to T1D, except by one SNP in chromosome five that has not been previously associated with T1D.

A infecção de cães pela Leishmania (Leishmania) infantum resulta em um espectro de manifestações imunopatológicas que dependem da interação parasito hospedeiro e são definidas por fatores ambientais e pela genética do hospedeiro. Apesar disso, a imunogenética da leishmaniose visceral canina (LVC) permanece inexplorada. Nós realizamos diagnóstico laboratorial, clínico, ensaio de linfoproliferação (LPA), quantificação de citocinas, teste de hipersensibilidade tardia à leishmanina (LST), quantificação de IgA, IgE, IgG, IgM anti L. (L. ) infantum, IgG anti saliva de flebotomíneo e genotipagem ampla afim de identificar polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) associados aos diferentes perfis de imunidades celular, humoral, resposta clínica e status de infecção em cães de área endêmica, utilizando modelo de componente de variância (EMMAX). O efeito de estrutura da amostra foi controlado em todas as análises. A presença ou ausência de infecção pela L. (L. ) infantum foi associado a regiões contendo os genes PRGR_CANFA, RAB38, NOX4, PRKCI e SMAD7, IL1RA, IL12A_CANFA relacionados à ativação de fagócitos, mecanismos microbicidas, sobrevivência intracelular de patógenos e resposta pró inflamatória; a resposta clínica foi associada a regiões contendo os genes CATA_CANFA, LIAS, IL17A e IL17F relacionados à proteção contra danos do estresse oxidativo e indução de resposta pró inflamatória; o resultado LST+ foi associado à resposta Th1, controle da infecção mas não preveniu a manifestação de sinais clínicos, enquanto o LST- foi associado à resposta Treg e aumento do parasitismo. O resultado do LST foi associado a regiões contendo os genes MEP1B, PTPRM, TLN1, TGFBR1, ITGA9, EPCAM e CALM1 envolvidos com maturação de fagócitos, migração e adesão de leucócitos, estabilidade da sinapse imunológica, diferenciação e proliferação de linfócitos. A linfoproliferação foi dependente da carga parasitária e associada a regiões contendo os genes FOCAD, PIAS2, SMAD2 e IL6R envolvidos com supressão tumoral e diferenciação de linfócitos Th17 ou Treg; o aumento dos níveis de IgA, IgE e IgG anti L. (L. ) infantum foi associado à LVC sintomática enquanto o de IgG anti saliva de Lutzomyia longipalpis foi associado à exposição e infecção assintomática. Quanto à resposta de IgM, foram identificados SNPs nos genes NXN e SH3BP5 relacionados com inibição do crescimento, diferenciação e ativação de linfócitos B e vias de sinalização de TLR4 e TLR9; para IgG anti - L. (L. ) infantum foram identificadas regiões contendo os genes IL17RB, SH2B3 e replicação do loci de susceptibilidade NOX4, RAB38, CTSC envolvidos com linfopoiese, citocinese, resposta pró inflamatória, mecanismos microbicidas, sobrevivência intracelular de Leishmania; os níveis de IgA foram associados a regiões contendo os genes LIN28A e MAFB implicados na predisposição à nefropatia glomerular, já os níveis de IgG anti saliva de Lu. longipalpis foram associados a regiões contendo os genes ERBB2IP, CD180, RAB7A_CANFA, FOXP1, RUNX1, SOD1, Q3HTU8_CANFA, IFNAR1, IFNAR2 e IFNGR2 envolvidos com supressão celular, produção de imunoglobulina via TLR4 e sobrevivência intracelular de Leishmania. Esses resultados apontam regiões cromossômicas úteis para a elucidação da resposta à infecção por L. (L. ) infantum em cães e alvos potenciais para estudos funcionais, estratégias profiláticas e terapêuticas / Leishmania (Leishmania) infantum infection in dogs leads to a range of immunopathological responses, which depend on a parasite - host interaction and are defined by environmental factors and genetic of host. Neverthless, immunogenetic of the canine leishmaniasis (CanL) remains unexplored. We performed diagnosis and clinical evaluation, lymphoproliferation assay (LPA), leishmanin skin test (LST), quantification of cytokine, anti-L. (L. ) infantum IgA, IgE, IgG, IgM, anti- sandfly saliva IgG levels and genome wide association scan of 110.165 SNPs (GWAS) in order to indentify loci associated to clinical, antibody, cell-mediated responses and status of infection in 189 dogs, employng a expedited efficient mix model of association (EMMAX). Control of stratification effects due to sample structure was evideced by the low inflation factors. Status of infection was associated to SNPs in linkage desequilibrium (LD) with PRGR_CANFA, RAB38, NOX4, PRKCI and in the neighborhood of SMAD7, IL1RA, IL12A_CANFA genes related to phagocyte maturation, killing of pathogens and proinflamatory response; clinical outcome was associated to CATA_CANFA, LIAS, IL17A, IL17F loci involved in prevention of oxidative burst mediated injury and proinflamatory response; LST+ was associated to Th1 response although it has not prevented symptoms, whereas LST- was associated to Treg response and enhanced parasite load. Overall, LST response was associated to MEP1B, PTPRM, TLN1, TGFBR1, ITGA9, EPCAM e CALM1 loci committed to phagocyte maturation, leukocyte adhesion and migration, stability in immunological synapse, lymphocyte diferenciation and proliferation. Lymphocyte proliferation was rely on parasit burden and associated to FOCAD, PIAS2 loci in the neighborhood of SMAD2 e IL6R genes, wich are implicated in tumor supression and Treg/Th17 decision; Increased levels of anti-L. (L. ) infantum IgA, IgE, IgG were observed in severity of CanL. In contrast, anti- sandfly saliva IgG was enhenced in asymptomatic dogs. IgM response was associated to NXN e SH3BP5 loci related to fate, growing and activation of B cells; anti-L. (L. ) infantum IgG levels was associated to region containing IL17RB, SH2B3 and replication of NOX4, RAB38, CTSC suscptibility loci involved in proinflamatory response, microbicidal activity, lymphopoiesis and cytokinesis; IgA levels were associated to SNPs on LIN28A and MAFB, wich are implicated glomerular nephropathy, whereas anti-sandfly saliva IgG levels were associated to ERBB2IP, CD180, RAB7A_CANFA, FOXP1, RUNX1, SOD1, Q3HTU8_CANFA, IFNAR1, IFNAR2 e IFNGR2 loci, wich are related to supression of inflamation, antibody response through the TLR4 pathway and survival of intracellular pathogens. These findins provide insights for responses to L. (L. ) infantum infection and point to potential targets for functional investigations, therapeutic and prophylactic strategies