Wolbachia pipientis é uma alfa-protobactéria intracelular obrigatória, endossimbionte de artrópodes e nematódeos que é herdada por via materna ao longo das gerações. A presença desta bactéria nos tecidos germinativos pode provocar nos hospedeiros alterações fenotípicas reprodutivas, como partenogênese, feminização genética de machos, morte de machos, incompatibilidade citoplasmática (IC) e alterações de fitness. Alguns mecanismos moleculares dessas alterações baseiam-se na modulação da expressão gênica do hospedeiro, ou seja, a bactéria pode suprimir ou estimular genes de forma a produzir ambiência favorável à manutenção da endossimbiose. Devido a esse potencial manipulador, Wolbachia tem sido testada como \"ferramenta\" para controle populacional de insetos vetores de patógenos. O mosquito Culex quinquefasciatus, naturalmente infectado por Wolbachia na região Neotropical, é um importante vetor de diversos patógenos que atingem humanos e animais. A presença da bactéria causa IC e altera o fitness no mosquito, mediante alterações temporais na ovogênese, fecundidade e fertilidade reprodutivas. Sabe-se que a presença da Wolbachia altera a expressão do gene grauzone e há fortes indícios de que esta expressão diferencial induza à IC em Cx. quinquefasciatus. Sabe-se também que este gene possui duas cópias parálogas em Cx. quinquefasciatus, porém estudos observaram a relevância de apenas um parálogo como importante regulador dos ciclos celulares da ovogênese e espermatogênese. No entanto, as bases genéticas dos fenótipos IC e \"fitness alterado\" do modelo Wolbachia-Cx. quinquefasciatus Neotropical ainda permanecem desconhecidas. Objetivamos inicialmente neste modelo quantificar e silenciar a expressão do gene grauzone (ambos parálogos) para suportar a hipótese pré-existente de que a superexpressão deste gene em mosquitos infectados por Wolbachia causa as alterações fenotípicas reprodutivas. Durante o desenvolvimento do projeto houve intercorrências que alteraram o rumo do trabalho: a necessidade de substituição da colônia experimental de mosquitos devido a baixas demográficas e à alta variabilidade intraespecífica do gene grauzone. Frente às intercorrências, formulamos como neo-objetivo a comparação filogenética entre as variantes do gene grauzone. Detectamos também variabilidade em um dos parálogos e concluímos que as cópias parálogas do gene encerram proteínas estruturalmente distintas e talvez funcionalmente distintas no tocante à alteração reprodutiva (IC) causada pela presença da Wolbachia. Foi possível observar que fêmeas infectadas apresentam amplificações de grauzone mais intensas quando comparadas com fêmeas não-infectadas no 4° dia de emergência, corroborando dados da literatura. Em conjunto, esses achados indicam que é promissora a continuidade do estudo do papel de grauzone na IC, mas demonstra também que este gene é mais complexo do que se imaginava, o que demandará maior esforço investigativo. A expectativa de uso futuro de Wolbachia como controlador biológico de mosquitos-vetores poderá se beneficiar de estudos como aqui proposto. / Wolbachia pipientis is an obligate intracellular alpha-protobacterium, endosymbiont of arthropods and nematodes, which is inherited through maternal route over generations. The presence of this bacterium in germinative tissues can cause reproductive phenotypic alterations in the hosts, such as parthenogenesis, genetic feminization of males, death of males, cytoplasmic incompatibility (CI) and fitness changes. Some molecular mechanisms of these alterations are based on the modulation of gene expression of the host, that is, the bacterium can suppress or stimulate genes in order to produce favorable environment for the maintenance of the endosymbiosis. Due to this potential manipulator, Wolbachia has been tested as a \"tool\" for population control of pathogen vector insects. The mosquito Culex quinquefasciatus, naturally infected by Wolbachia in the Neotropical region, is an important vector of several pathogens that affect humans and animals. The presence of the bacteria causes CI and changes the fitness in the mosquito, through temporal changes in ovogenesis, reproductive fertility and fertility. The presence of Wolbachia is known to alter the expression of the grauzone gene and there are strong indications that this differential expression induces the CI in Cx. quinquefasciatus. It is known that this gene occurs with two paralogs copies in Cx. quinquefasciatus, but studies have observed the relevance of only one paralog as important regulator of oogenesis and spermatogenesis cell cycles. However, the genetic basis of the phenotypes \"changed fitness\" and CI of Wolbachia-Cx quinquefasciatus Neotropical model remain unknown. We initially aimed at quantifying and knockdown of grauzone gene (both paralogs) to support the preexisting hypothesis that overexpression of this gene in Wolbachia-infected mosquitoes causes reproductive phenotypic changes. During the development of the project there were intercurrences that altered the course of work: the need to replace mosquito populations due to demographic lows and the high intraspecific variability of grauzone gene. In view of the intercurrences we formulated the neo-objective phylogenetic comparison between the variants of the grauzone gene. We also detected variability in one of the paralogs and concluded that the paralogs copies of the gene contain structurally distinct and perhaps functionally distinct proteins with respect to the reproductive alteration (CI) caused by the presence of Wolbachia. It was possible to observe that infected females show more intense grauzone amplifications when compared to uninfected females on the 4th day of emergence, corroborating data from the literature. Taken together, these findings indicate that the continuity of the study of the role of grauzone in CI is promising, but also demonstrates that this gene is more complex than previously thought, which will require more investigative effort. The expectation of future use of Wolbachia as a biological control of mosquito-vectors may benefit from studies as proposed here.

Wolbachia pipientis é uma alfa-protobactéria intracelular obrigatória, endossimbionte de artrópodes e nematódeos que é herdada por via materna ao longo das gerações. A presença desta bactéria nos tecidos germinativos pode provocar nos hospedeiros alterações fenotípicas reprodutivas, como partenogênese, feminização genética de machos, morte de machos, incompatibilidade citoplasmática (IC) e alterações de fitness. Alguns mecanismos moleculares dessas alterações baseiam-se na modulação da expressão gênica do hospedeiro, ou seja, a bactéria pode suprimir ou estimular genes de forma a produzir ambiência favorável à manutenção da endossimbiose. Devido a esse potencial manipulador, Wolbachia tem sido testada como \"ferramenta\" para controle populacional de insetos vetores de patógenos. O mosquito Culex quinquefasciatus, naturalmente infectado por Wolbachia na região Neotropical, é um importante vetor de diversos patógenos que atingem humanos e animais. A presença da bactéria causa IC e altera o fitness no mosquito, mediante alterações temporais na ovogênese, fecundidade e fertilidade reprodutivas. Sabe-se que a presença da Wolbachia altera a expressão do gene grauzone e há fortes indícios de que esta expressão diferencial induza à IC em Cx. quinquefasciatus. Sabe-se também que este gene possui duas cópias parálogas em Cx. quinquefasciatus, porém estudos observaram a relevância de apenas um parálogo como importante regulador dos ciclos celulares da ovogênese e espermatogênese. No entanto, as bases genéticas dos fenótipos IC e \"fitness alterado\" do modelo Wolbachia-Cx. quinquefasciatus Neotropical ainda permanecem desconhecidas. Objetivamos inicialmente neste modelo quantificar e silenciar a expressão do gene grauzone (ambos parálogos) para suportar a hipótese pré-existente de que a superexpressão deste gene em mosquitos infectados por Wolbachia causa as alterações fenotípicas reprodutivas. Durante o desenvolvimento do projeto houve intercorrências que alteraram o rumo do trabalho: a necessidade de substituição da colônia experimental de mosquitos devido a baixas demográficas e à alta variabilidade intraespecífica do gene grauzone. Frente às intercorrências, formulamos como neo-objetivo a comparação filogenética entre as variantes do gene grauzone. Detectamos também variabilidade em um dos parálogos e concluímos que as cópias parálogas do gene encerram proteínas estruturalmente distintas e talvez funcionalmente distintas no tocante à alteração reprodutiva (IC) causada pela presença da Wolbachia. Foi possível observar que fêmeas infectadas apresentam amplificações de grauzone mais intensas quando comparadas com fêmeas não-infectadas no 4° dia de emergência, corroborando dados da literatura. Em conjunto, esses achados indicam que é promissora a continuidade do estudo do papel de grauzone na IC, mas demonstra também que este gene é mais complexo do que se imaginava, o que demandará maior esforço investigativo. A expectativa de uso futuro de Wolbachia como controlador biológico de mosquitos-vetores poderá se beneficiar de estudos como aqui proposto. / Wolbachia pipientis is an obligate intracellular alpha-protobacterium, endosymbiont of arthropods and nematodes, which is inherited through maternal route over generations. The presence of this bacterium in germinative tissues can cause reproductive phenotypic alterations in the hosts, such as parthenogenesis, genetic feminization of males, death of males, cytoplasmic incompatibility (CI) and fitness changes. Some molecular mechanisms of these alterations are based on the modulation of gene expression of the host, that is, the bacterium can suppress or stimulate genes in order to produce favorable environment for the maintenance of the endosymbiosis. Due to this potential manipulator, Wolbachia has been tested as a \"tool\" for population control of pathogen vector insects. The mosquito Culex quinquefasciatus, naturally infected by Wolbachia in the Neotropical region, is an important vector of several pathogens that affect humans and animals. The presence of the bacteria causes CI and changes the fitness in the mosquito, through temporal changes in ovogenesis, reproductive fertility and fertility. The presence of Wolbachia is known to alter the expression of the grauzone gene and there are strong indications that this differential expression induces the CI in Cx. quinquefasciatus. It is known that this gene occurs with two paralogs copies in Cx. quinquefasciatus, but studies have observed the relevance of only one paralog as important regulator of oogenesis and spermatogenesis cell cycles. However, the genetic basis of the phenotypes \"changed fitness\" and CI of Wolbachia-Cx quinquefasciatus Neotropical model remain unknown. We initially aimed at quantifying and knockdown of grauzone gene (both paralogs) to support the preexisting hypothesis that overexpression of this gene in Wolbachia-infected mosquitoes causes reproductive phenotypic changes. During the development of the project there were intercurrences that altered the course of work: the need to replace mosquito populations due to demographic lows and the high intraspecific variability of grauzone gene. In view of the intercurrences we formulated the neo-objective phylogenetic comparison between the variants of the grauzone gene. We also detected variability in one of the paralogs and concluded that the paralogs copies of the gene contain structurally distinct and perhaps functionally distinct proteins with respect to the reproductive alteration (CI) caused by the presence of Wolbachia. It was possible to observe that infected females show more intense grauzone amplifications when compared to uninfected females on the 4th day of emergence, corroborating data from the literature. Taken together, these findings indicate that the continuity of the study of the role of grauzone in CI is promising, but also demonstrates that this gene is more complex than previously thought, which will require more investigative effort. The expectation of future use of Wolbachia as a biological control of mosquito-vectors may benefit from studies as proposed here.

Nós investigamos o papel da variação genética do gene RALDH2 e as doenças cardíacas congênitas (DCCs). Seis SNPs foram utilizados em um estudo de TDT. Testes de associação foram desenvolvidos e tanto os marcadores testados quanto os haplótipos analisados não mostraram associação com a doença. Análise do polimorfismo A151G indica que a variante produz mudanças substanciais na estrutura do RNAm. Esta variante está localizada em um exonic splicing enhancer (ESE). Estudos funcionais de splicing não mostraram impacto significante desta variante sobre a alteração do splicing do gene. Este estudo foi aplicado à outra mutação (G151T) encontrada no exon 4 durante o sequenciamento do gene RALDH2 e mostrou aumento no sinal de splicing. Nós encontramos mais quatro mutações: rs34645259 (5\'UTR), T157G (exon 4), rs4646626 (exon 9) e rs35251510 (exon 11). Em resumo, não foi encontrada associação entre DCCs e variações genéticas no gene RALDH2. As mutações encontradas deverão ser analisadas funcionalmente de forma a definir seu papel na perturbação da via do AR em humanos. / The aim of the study was to investigate the role of genetic variation in the RALDH2 locus and congenital heart disease. Six different SNPs were analyzed in 101 patient-parents trios in a TDT study. None of the markers displayed any association with CHD. No single haplotype was associated with an increased risk of CHD. Analysis of the A151G polymorphism indicated that the variant produced substantial changes in mRNA structure. This variant is also localized in a putative exonic splicing enhancer (ESE). Functional splicing studies failed to reveal a significant impact of this variant and gene splicing. This methodology was applied to another mutation (G151T) found in exon 4 during the sequencing of RALDH2 gene and an increase in splicing signal was observed. We found four mutations more: rs34645259, T157G (exon 4), rs4646626 and rs35251510. In summary, no association between CHD and genetic variation at the RALDH2 locus in humans was found. Potential functional genetic variants should be further studied in order to define their real role in RA pathway disturbances.

Nós investigamos o papel da variação genética do gene RALDH2 e as doenças cardíacas congênitas (DCCs). Seis SNPs foram utilizados em um estudo de TDT. Testes de associação foram desenvolvidos e tanto os marcadores testados quanto os haplótipos analisados não mostraram associação com a doença. Análise do polimorfismo A151G indica que a variante produz mudanças substanciais na estrutura do RNAm. Esta variante está localizada em um exonic splicing enhancer (ESE). Estudos funcionais de splicing não mostraram impacto significante desta variante sobre a alteração do splicing do gene. Este estudo foi aplicado à outra mutação (G151T) encontrada no exon 4 durante o sequenciamento do gene RALDH2 e mostrou aumento no sinal de splicing. Nós encontramos mais quatro mutações: rs34645259 (5\'UTR), T157G (exon 4), rs4646626 (exon 9) e rs35251510 (exon 11). Em resumo, não foi encontrada associação entre DCCs e variações genéticas no gene RALDH2. As mutações encontradas deverão ser analisadas funcionalmente de forma a definir seu papel na perturbação da via do AR em humanos. / The aim of the study was to investigate the role of genetic variation in the RALDH2 locus and congenital heart disease. Six different SNPs were analyzed in 101 patient-parents trios in a TDT study. None of the markers displayed any association with CHD. No single haplotype was associated with an increased risk of CHD. Analysis of the A151G polymorphism indicated that the variant produced substantial changes in mRNA structure. This variant is also localized in a putative exonic splicing enhancer (ESE). Functional splicing studies failed to reveal a significant impact of this variant and gene splicing. This methodology was applied to another mutation (G151T) found in exon 4 during the sequencing of RALDH2 gene and an increase in splicing signal was observed. We found four mutations more: rs34645259, T157G (exon 4), rs4646626 and rs35251510. In summary, no association between CHD and genetic variation at the RALDH2 locus in humans was found. Potential functional genetic variants should be further studied in order to define their real role in RA pathway disturbances.

During the process of cloning using nuclear transfer, epigenetic marks in cells must go through a reprogramming process, so that embryonic development can occur appropriately. However, during TN this reprogramming process is not completely efficient. Analysis of cell viability and expression of genes related to pluripotency and epigenetic changes, allowed us to evaluate the action of demethylation drugs such as Procaine and SAH in somatic cell cultures. These substances are potencial inducers of epigenetic reprogramming and they could be used to improve the process of cloning by TN. The bovine fibroblasts treated with 1 mM Procaine had lower cell viability compared to the control group (non trated), while the group treated with 2 mM of SAH did not differ from the controls. OCT4 and NANOG genes were detected in control group as well as in the group treated with 1mM Procaine, while HDAC2 and DNMT1 genes were expressed in cells treated with 1 mM of Procaine as in those treated with 2 mM of SAH, showing no significant difference between the experimental groups. In this study we concluded that the OCT4 and NANOG genes are not molecular markers for cellular pluripotency in bovines and we can modify the epigenetic patterns of DNA of the nucleus donor cells for cloning by TN process, contributing to the improving of the results of this technique. / Durante o processo de clonagem por transferência nuclear, as marcas epigenéticas existentes nas células devem sofrer um processo de reprogramação, para que o desenvolvimento embrionário ocorra de forma correta, porém, essa reprogramação não é completamente eficaz. Assim, a utilização de substâncias desmetilantes, como a Procaína e SAH, podem ser de grande valia para facilitar essa reprogramação. Ao avaliar a viabilidade celular e a expressão de genes relacionados à pluripotência e alterações epigenéticas, nos permitiu verificar a atuação de drogas desmetilantes como a Procaína e a SAH em cultivo de células somáticas. Essas drogas podem auxiliar a desprogramação epigenética e serem úteis para uma melhoria do processo de clonagem por TN. Os fibroblastos bovinos tratados com 1mM de Procaína apresentaram menor viabilidade celular em relação ao grupo não tratado (controle), enquanto que as células tratadas com 2mM de SAH não apresentaram diferença em sua viabilidade entre os grupos experimentais. Os genes OCT4 e NANOG foram detectados tanto nas células controle como nas tratadas com 1mM de Procaína. Os genes HDAC2 e DNMT1 foram detectados nos mesmos níveis, tanto nas células tratadas com 1mM de Procaína quanto nas tratadas com 2mM de SAH. Com os resultados obtidos nesse estudo, concluímos que os genes OCT4 e NANOG não são marcadores moleculares para pluripotência celular em bovinos e que com possíveis modificações no cultivo celular, podemos alterar os padrões epigenéticos do DNA das células doadoras de núcleo para a clonagem por TN, contribuindo para o incremento dos resultados da técnica. / Mestre em Ciências Veterinárias