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The OXA-2 beta-lactamase gene was first found on a conjugative plasmid R46 from a clinical isolate of Salmonella typhimurium. To test the expression and secretion of OXA-2 beta-lactamase in Streptomyces lividans a shuttle plasmid (pSU101) was created by fusing an Escherichia coli plasmid (pSU8) carrying the OXA-2 beta-lactamase gene with the S. lividans vector pLJ61. The OXA-2 beta-lactamase gene specified by the hybrid plasmid PSU101 was expressed in S. lividans, although at a lower level than in coli. Almost all the beta-lactamase activity was found in the culture supernatant of S. lividans, whereas in E. coli the enzyme was almost wholly cell associated. The identity of the enzyme was established by substrate specificity and isoelectric focusing. The stability and integrity of the plasmid pSU101 in both E. coli and lividans was determined, in comparison with that of pSU8 and pLJ61 plasmids. The promoter regions of the OXA-2 beta-lactamase gene were identified by using promoter-probe plasmid vectors; and by S1 mapping of the transcriptional start-sites coupled to the DNA sequencing of the OXA-2 beta-lactamase gene. Multiple transcriptional start sites were found in both hosts, with the origin of transcription apparently different in the two organisms. Part of this work has been published as a scientific paper which is appended.

The ability of Escherichia coli to use the expression signals of mycobacterial genes was tested by inserting fragments of M. bovis BCG DNA into the E. coli promoter-probe plasmid pKK232-8. Comparison with the promoter activity achieved following insertion of restriction fragments of the E. coli host into. pKK232-8 revealed that a significant proportion of M. bovis BCG promoters were functional in E. coli. These results confirmed the suitability of E. coli as a host for the cloning and expression of mycobacterial genes. Using a variety of E. coli cloning vectors (pBR322, pUC13, EMBL4 and gtll), M. bovis BCG and M. leprae DM gene libraries were prepared. Recombinant M. bovis BCG clones were screened with rabbit antiserum and clones expressing M. bovis BCG antigens were identified. A pBR322/M. bovis BCG clone, expressing a 65KD molecule, was isolated and this antigen was shown to be cross-reactive with a 65KD M. leprae antigen. Recombinant gtll clones, expressing antigenic M. bovis BCG molecules, were also detected and a partial DM sequence was determined for one of these molecules. Moreover, recombinant gtll clones expressing (i) an 85KD biotinylated M. leprae molecule and (ii) an 85KD biotinylated M. bovis BCG molecule were also detected. In an attempt to test the feasibility of diagnosing leprosy by the presence of antibodies to specific antigens, antisera samples from leprosy patients and their contacts were screened for antibodies to mycobacterial antigens. Although only a small number of antisera were tested, a number of candidate antigens were identified.

Efficient expression of recombinant protein was achieved in E. coli through the use of vectors capable of copy number amplification. Expression was regulated by the tryptophan promoter and plasmid copy number by the temperature sensitive Lambda Pg promoter. Reproducible expression of a variety of recombinant proteins was achieved in defined medium under fermentation conditions. In all cases, cell growth was strongly inhibited after amplification of both plasmid DNA and product expression. Plasmid copy number control was studied in continuous culture. Below 36°G, plasmid DNA was maintained at a low and constant level. At 37°G and 38°C however, plasmid DNA amplification was activated. In order to study the effect of physiological parameters on expression from these plasmids, the CAT protein was chosen as a model. The effect of specific growth rate on copy number amplification was studied in batch and continuous culture. Prior to induction, higher growth rates increased CAT expression. After induction however, clear trends were difficult to determine although growth rate clearly influenced the lag period before DNA amplification occurred. In continuous culture, a combination of reduced growth rate and overgrowth by the plasmid free cells caused transient product formation. Therefore to conduct extended experiments under inducing conditions, two stage continuous culture was evaluated. Cells grown at 34°C were fed continuously to a second fermenter held at 38°C. Stable production was achieved over a 160 hour period - sufficient time to perform reproducible experiments. In these experiments, specific growth rate in the second stage was determined to be a significant factor influencing high level GAT expression. In addition, the efficiency by which it was both transcibed and translated from the plasmid DNA could be altered. The residence time in the second stage played a secondary role - mainly influencing the point at which plasmid-free cells could overgrow the culture. Trends in plasmid stability were also studied. The development of more sensitive methods to detect plasmid instability revealed the gradual accumulation of plasmid-free cells in these cultures. This was due to overgrowth of these plasmid-free cells rather than plasmid loss due to segregational deficiencies. Higher rates of overgrowth were observed at greater product expression levels.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, 2008. / Submitted by Ruthléa Nascimento (ruthlea@bce.unb.br) on 2008-10-22T14:34:27Z No. of bitstreams: 1 2008_AlexandreMBailao.pdf: 7854204 bytes, checksum: c195e3862908af97d8d7b4d7b2935d84 (MD5) / Approved for entry into archive by Georgia Fernandes(georgia@bce.unb.br) on 2008-11-12T13:42:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_AlexandreMBailao.pdf: 7854204 bytes, checksum: c195e3862908af97d8d7b4d7b2935d84 (MD5) / Made available in DSpace on 2008-11-12T13:42:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_AlexandreMBailao.pdf: 7854204 bytes, checksum: c195e3862908af97d8d7b4d7b2935d84 (MD5) / O fungo Paracoccidioides brasiliensis é um patógeno humano com ampla distribuição na América Latina. Este microrganismo causa a paracoccidioidomicose, a micose sistêmica mais prevalente na América Latina. O fungo causa infecção quando o hospedeiro inala propágulos da fase miceliana do organismo. Estas partículas atingem o pulmão e podem disseminar para outros órgãos e tecidos. Embora o perfil de expressão gênica em P. brasiliensis tem sido estudado, pouco se conhece sobre o padrão de expressão de genes desta espécie durante o processo infeccioso. O presente trabalho descreve a análise dos genes diferencialmente expressos em células leveduriformes de P. brasiliensis recuperado de animais infectados e durante incubação com sangue humano, que mimetiza a rota hematogênica de disseminação do fungo. Adicionalmente, também foram identificados os genes preferencialmente expressos durante incubação do fungo com plasma humano, mimetizando os sítios de infecção com inflamação. Os dados revelaram que genes relacionados com captação de ferro, síntese de melanina e defesa celular foram superexpressos no modelo de infecção animal. Os transcritos induzidos durante a incubação de células leveduriformes com sangue humano foram aqueles predominantemente relacionados com síntese/remodelamento da parede celular. Genes relacionados com degradação de ácidos graxos, síntese protéica, estresse osmótico, remodelamento da parede celular e defesa celular foram superexpressos no tratamento com plasma humano. A expressão diferencial dos genes identificados foi confirmada por ensaios de dot blot, northern blot e RT-PCRsq. Os dados gerados podem facilitar estudos funcionais de novos genes induzidos os quais podem ser importantes para estratégias de sobrevivência e crescimento do P. brasiliensis em diferentes nichos do hospedeiro.

Um dos maiores objetivos na ciência atual é poder relacionar alterações nos genes a mudanças nas morfologias de organismos multicelulares. Além disso, é importante poder determinar se estas modificações foram obras do acaso ou se a seleção natural teve um papel central moldando a forma e o tamanho das criaturas vivas. A busca por nutrientes e sua utilização é uma das questões mais básicas para a sobrevivência de uma espécie. Em mamíferos a diversificação e especialização dos dentes para triturar, rasgar e mastigar diferentes tipos de comida possibilitou um incremento na geração de energia e representou uma inovação chave para a sobrevivência deste grupo. No presente estudo foi investigado o gene PAX9, que codifica um fator de transcrição chave no desenvolvimento da dentição de mamíferos. Para 125 indivíduos de origem ameríndia foi seqüenciado o exon 3 (138 pb), conjuntamente com as regiões intrônicas flanqueadoras 5´e 3´(232 pb e 220 pb, respectivamente) e os dados integrados com a informação disponível para a mesma região de 115 indivíduos de diferentes origens geográficas. Além disso, os exons 2, 3 e 4 (627 pb, 138 pb e 240 pb respectivamente) foram seqüenciados do DNA de 25 espécies de mamíferos e agrupados com os dados disponíveis de mais 29 espécies. Em humanos, o polimorfismo Ala240Pro possui uma distribuição variada entre os Ameríndios da América do Sul e está presente em Esquimós, Asiáticos e Europeus, mas não está presente entre os Afro-Americanos. O panorama que surge é que provavelmente a partir da saída da África a freqüência da mutação Ala240Pro aumenta, sendo possivelmente selecionada positivamente, o que pode estar relacionado à agenesia do terceiro molar, ou ainda, estar associado a genes conectados a adaptações ao frio. Com a chegada dos Ameríndios a regiões equatoriais, outro cenário parece dominar a evolução do exon 3, seja pela perda inicial da possível vantagem adaptativa, ou por causa da ação da deriva genética amplamente documentada nestas populações. Provavelmente em algum momento na história destas populações, fatores casuais poderiam ter sido preponderantes às restrições funcionais da proteína. Em geral, há uma maior variabilidade em nível de aminoácidos no exon 3 considerando todos os mamíferos estudados quando comparada com a do exon 2, ficando o exon 4 numa posição intermediária. O exon 3 seria um exemplo notável de uma situação que conferiria “evolvabilidade” ao PAX 9. / One of the main goals in science today is to establish the relation between gene changes and variations in the morphologies of multicellular organisms. In addition, it is important to determine if these changes were randomic or whether natural selection had a central role shaping the form and size of living beings. Searching for nutrients and its use is one of the most basic issues for a species survival. In mammals teeth diversification and specialization to grind, tear and chew different types of food were a key innovation that allowed an increase in the generation of energy and in the survival of this group. In this study an investigation was performed in the Paired box gene 9 (PAX9), which codes for a transcription factor that was a key factor in the development of mammal dentition. A total of 125 persons from Amerindian populations were studied by sequencing the PAX9 gene exon 3 (138 base pairs) as well as its 5´and 3´flanking intronic segments (232 bp and 220 bp, respectively) and the data integrated with the information available for the same genetic region from 115 individuals of different geographical origins. Moreover, exons 2, 3 and 4 (627 bp, 138 bp and 240 bp, respectively) were sequenced from DNA of 25 mammalian species and the results combined with the data available from other 29 additional species. In humans, the Ala240Pro polymorphism has a varied distribution among the South American Amerindians and is present in Eskimos, Asians and Europeans, but it is not present among Afro-Americans. The pattern that emerges is that probably starting with the out-Africa migration, and possibly as a result of positive selection, the Ala240Pro mutation frequency increased, that could be related to third molar agenesis or an associated gene connected to cold adaptation. With the Amerindian arrival again in equatorial regions, another pattern seems prevalent in exon 3 evolution, either due to the loss of a possible initial adaptive advantage, or to the action of genetic drift, widely documented in these populations. Probably at some point in the history of these populations, random factors could have been dominant despite the protein functional restrictions. In a general way, there is a greater variability at the amino acid level in exon 3 of all mammals considered when compared to exon 2, exon 4 occupying an intermediary position. Exon 3 would be a remarkable example of a condition that would confer PAX9 evolvability.

Na levedura Saccharomyces cerevisiae, o gene KIN3 codifica uma serina-treonina cinase cuja função ainda é desconhecida. A proteína Kin3 é homóloga estrutural da proteína NIMA, de Aspergillus nidulans, a qual é necessária para a transição da fase G2/M do ciclo celular, e ainda possui papel na resposta a danos no DNA. Cinases relacionadas à NIMA (Nek´s) foram identificadas em diferentes espécies, e mamíferos contêm 11 Nek´s. Algumas destas cinases apresentam propriedades semelhantes a NIMA, estando envolvidas na progressão do ciclo celular e na resposta a danos no DNA. A proteína Kin3 possui propriedades semelhantes a Nek1 e Nek2. Nek1 interage com proteínas envolvidas na sinalização e reparação de danos no DNA. Linhagens mutantes kin3Δ são defectivas na parada da fase G2/M do ciclo celular em resposta a danos no DNA e apresentam uma pronunciada sensibilidade a diversos agentes mutagênicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a interação do gene KIN3 com os genes do complexo MRX (MRE11/RAD50/XRS2), envolvido na sinalização e reparação de danos no DNA, bem como na manutenção da integridade dos cromossomos. O perfil de sensibilidade dos simples e duplos mutantes sugerem uma interação epistática entre o gene KIN3 e os genes do complexo MRX, na resposta a danos causados por 8-metoxipsoraleno fotoativado, cisplatina e mustarda nitrogenada. A expressão do gene KIN3 durante estresse mutagênico não apresentou diferenças significativas entre a linhagem selvagem e as linhagens mutantes mre11Δ, rad50Δ e xrs2Δ. Os resultados obtidos ainda indicam que a proteína Kin3 possa estar agindo junto com o complexo MRX na via Mec1/Tel1 de sinalização de danos no DNA. / In the yeast Saccharomyces cerevisiae, the KIN3 gene codifies a serine-threonine cinase whose function is still unknown. The Kin3 protein is a structural homolog of NIMA protein of Aspergillus nidulans, which is necessary to G2/M transition, and has a role in DNA damage response. NIMA-related kinases (Nrk´s) were identified in different species, and mammals contain eleven Nrk´s. Some of these kinases display similar properties with NIMA, being involved in cell cycle progression and DNA damage response. The Kin3p have similar properties with Nek1 and Nek2. Nek1 interacts with proteins involved in signaling and repair of DNA damage. Mutant strains in KIN3 are defective in the G2/M-phase checkpoint in response to DNA damage and display a pronounced sensitivity to several mutagens. The aim of this work was to evaluate the interaction between KIN3 gene and the genes of MRX complex (MRE11/RAD50/XRS2), involved in signaling and repair of DNA damage, as well in the maintenance of chromosome integrity. The sensitivity profile of single and double mutants suggests an epistatic interaction between the KIN3 gene and the genes of MRX complex, in damage response induced by photo-activated methoxypsoralen, cisplatin and nitrogen mustard. The KIN3 gene expression during mutagenic stress does not show significant differences between the wild type and mutant strains mre11Δ, rad50Δ and xrs2Δ. The obtained results indicate that the Kin3 protein can act together with the MRX complex in the Mec1/Tel1 pathway of DNA damage signaling.

A coloração dos animais é uma característica que apresenta uma grande diversidade de fenótipos nas diferentes espécies. Diferentes abordagens podem ser utilizadas para o entendimento da diversidade na coloração existente nas espécies animais. Através da análise de genes candidatos as mutações responsáveis pela variação na coloração têm sido descritas em diferentes espécies, demonstrando o envolvimento de mecanismos moleculares variados na sua regulação. Este trabalho tem por objetivo a utilização de duas abordagens genéticas para o estudo da variação na coloração, a análise de genes candidatos e a predição computacional do efeito de polimorfismos não sinônimos. Em ovinos a coloração da lã é uma característica com importância na produção e para a identificação das raças. Polimorfismos em diferentes genes foram associados com a coloração da lã, entretanto, estes não foram estudados em muitas raças que apresentam variação fenotípica. A ovelha crioula é uma raça local existente no sul do Brasil que apresenta uma ampla diversidade de cores na lã, incluindo branco, preto e diversos tons intermediários. O gene receptor de melanocortina 1 (MC1R) foi previamente associado com a coloração na raça crioula, entretanto, outros genes também devem estar envolvidos na regulação da coloração na raça. Este trabalho avaliou a influência dos genes MC1R, ASIP (proteína sinalizadora agouti), TYRP1 (proteína relacionada à tirosinase 1) e KIT (homólogo do oncogene de sarcoma felino viral v-kit Hardy-Zuckerman 4) na coloração da lã na raça ovina crioula. Amostras de 410 animais de diferentes cores foram analisadas, sendo a variação na coloração da lã determinada por colorimetria. O padrão de herança dos fenótipos foi avaliado através de cruzamentos dirigidos entre indivíduos de diferentes cores. Os polimorfismos nos genes foram avaliados através da realização do sequenciamento e da análise de fragmentos e a quantificação da expressão do gene ASIP foi realizada por PCR em Tempo Real. Foi observada a associação significativa entre polimorfismos nos genes MC1R e ASIP e a cor da lã na raça crioula. O alelo dominante do gene MC1R, provocado pelas mutações p.M73K e p.D121N, foi encontrado apenas em indivíduos pigmentados. Este alelo resulta na ativação constitutiva do receptor, e consequentemente na produção constante de eumelanina, sendo epistático sobre o gene ASIP. Nos animais homozigotos para o alelo selvagem do MC1R a manifestação do fenótipo branco ocorreu somente nos portadores de um alelo contendo a duplicação do gene ASIP. Os portadores da duplicação do ASIP apresentaram níveis elevados de expressão do gene enquanto os homozigotos para a cópia simples do ASIP não expressaram o gene e apresentaram fenótipos pigmentados. Os resultados obtidos permitiram identificar a influência da interação epistática dos genes MC1R e ASIP na coloração da lã nos ovinos crioulos. O estudo de genes candidatos envolvidos na rota da pigmentação mostrou-se uma abordagem adequada para a análise da variação na coloração nestes animais. Espera-se que o conhecimento adquirido neste trabalho auxilie na criação e na preservação da raça através da manutenção da diversidade fenotípica existente. A avaliação computacional dos polimorfismos não sinônimos vem sendo utilizada recentemente a fim de determinar os SNPs que potencialmente afetam o funcionamento dos genes e identificar os mecanismos responsáveis por doenças complexas e pela variação nos fenótipos. A predição do efeito de polimorfismos nos genes utilizando ferramentas computacionais apresenta-se como uma abordagem alternativa para o estudo da genética da coloração. O gene MC1R humano apresenta uma grande quantidade de polimorfismos alguns dos quais foram associados com a variação na pigmentação e com suscetibilidade a tumores de pele. Entretanto, muitas das variações existentes no gene não foram avaliadas quanto às suas consequências funcionais e o seu papel na variação da pigmentação. Foi realizada a predição computacional dos polimorfismos não sinônimos no gene MC1R humano com o objetivo de identificar os nsSNPs mais provavelmente danosos, e estabelecer aqueles com potencial efeito na função do MC1R. Foram utilizadas 11 ferramentas de predição individuais (SIFT, MutPred, Polyphen-2, PROVEAN, I-Mutant 3.0, PANTHER, SNPs3D, Mutation Assessor, PhD-SNP, SNPs&GO e SNAP) e dois programas consenso (PON-P e PredictSNP 1.0) para a análise de 92 nsSNPs localizados no gene. Os programas utilizados baseiam-se em métodos evolutivos, estruturais e computacionais, resultando na identificação dos 14 nsSNPs mais danosos (L48P, R67W, H70Y, P72L, S83P, R151H, S172I, L206P, T242I, G255R, P256S, C273Y, C289R e R306H). Apesar das diferenças nos resultados de cada programa a combinação dos diferentes métodos permitiu diferenciar os polimorfismos neutros dos danosos, mostrando concordância com os programas consenso. A predição computacional demonstrou ser uma abordagem eficiente para a identificação dos alelos danosos no gene MC1R e para a priorização de mutações para posteriores estudos funcionais e populacionais. / Animal color is a characteristic that presents a large diversity of phenotypes. Different approaches can be used to understand the color diversity existing among and within species. Through analysis of candidate genes the mutations responsible for the color variation have been described in different species, showing the involvement of various molecular mechanisms of regulation. The objective of this work is the use of two genetic approaches to the study of color variation, the analysis of candidate genes and the computational prediction of non-synonym polymorphism effects (nsSNPs). In sheep the wool color is a feature with commercial importance and in identifying breeds. Polymorphisms in different genes have been associated with wool color, but they have not been studied in many breeds that show phenotypic variation regarding such a charactere. The Creole is a local breed from southern most Brazil that presents a wide range of wool color, varying from white to black, and including several intermediate hues. The melanocortin 1 receptor (MC1R) was previously associated with the wool color in the Creole, however, other genes might also be involved in the regulation of color in the breed. This study evaluated the influence of the genes MC1R, ASIP (agouti signaling protein), TYRP1 (tyrosinase related protein 1) and KIT (v-kit Hardy- Zuckerman 4 feline sarcoma viral oncogene homolog) in the Creole breed wool color. Samples from 410 specimens of different colors were analyzed. The variation in the color of the wool was performed by colorimetry. The inheritance pattern of the phenotypes was assessed by crossbreeding individuals of different colors. Polymorphisms in the genes were evaluated by performing sequencing and fragment analysis, and the quantification of the ASIP gene expression was performed by Real Time-PCR. It was observed a significant association between polymorphisms in MC1R and ASIP gene and the wool color in Creole breed. The dominant allele of the MC1R gene, caused by p.M73K and p.D121N mutations was found only in pigmented individuals. This allele leads to the constitutive activation of the receptor and therefore in constant production of eumelanin and is epistatic on the ASIP gene. In the homozygous to the wild-type allele of MC1R the manifestation of white phenotype occurred only in individuals with one allele containing a duplication of the ASIP gene. The carriers of the duplicated copy of ASIP showed high levels of gene expression while homozygous for the simple copy of the ASIP did not expressed the gene, and showed pigmented phenotypes. The results allowed the identification of the influence of epistatic interaction of MC1R and ASIP gene in the wool color in Creole breed. The study of candidate genes involved in the pigmentation pathway proved to be a suitable approach for the analysis of variation in pigmentation in these animals. It is expected that the knowledge acquired in this work will assist on stablishment of commercial breeding and preservation policies of this sheep breed. The computational evaluation of non-synonymous polymorphism has been used to determine SNPs that potentially affect the function of the genes and identify the mechanisms responsible for complex diseases and by the variation in phenotypes. The prediction of the effect of polymorphisms in genes using computational tools presents an alternative approach to the study of the genetic of coloration. The human MC1R gene has a large number of know polymorphisms, some of which were associated with changes in pigmentation and susceptibility to skin tumors. However, many existing variations in the gene have not been evaluated regarding the functional consequences and its role in the variation of pigmentation. Computational prediction of nonsynonymous polymorphisms was performed in the human MC1R gene in order to identify the most likely harmful nsSNPs and to establish those with potential effect on the function of MC1R. Eleven individual tools (SIFT, MutPred, Polyphen-2, PROVEAN, I-Mutant 3.0, PANTHER, SNPs3D, Mutation Assessor, PhD-SNP, SNPs&GO and SNAP) and two consensus programs (PON-P and PredictSNP 1.0) were used to the analysis of 92 nsSNPs located in the gene. The programs used are based in evolutionary, structural and computational methods, resulting in the identification of the 14 most damaging nsSNPs (L48P, R67W, H70Y, P72L, S83P, R151H, S172I, L206P, T242I, G255R, P256S, C273Y, C289R and R306H). Despite the differences in the results of the each program the combination of different methods allowed the differentiation of the neutral polymorphisms from the most damaging, showing agreement with the consensus programs. The computational prediction has proved to be an efficient approach for the identification of harmful alleles in the MC1R gene and for the prioritization of mutations for further functional and population studies.

A espécie humana sempre foi fascinada pela variação de cor exibida pelos animais. Atualmente, investigações genéticas têm permitido que os pesquisadores caracterizem os mecanismos moleculares envolvidos na produção de pigmentos que afetam fenótipos de cor bem como na percepção de tal variação de cor entre diferentes espécies. Essa tese apresenta três investigações sobre esses assuntos. Na primeira, foi estudada a base molecular para a evolução da cor de plumagem em Ramphastidae. Essa família de aves inclui tucanos, araçaris e saripocas, possuindo uma ampla variação em plumagem. Foi encontrada seleção positiva no gene do receptor da melanocortina-1 (MC1R) no ramo que leva ao gênero Ramphastos, sugerindo que a plumagem mais escura nessas espécies foi favorecida pela seleção natural. Interessantemente, três de cinco substituições de aminoácido encontradas nesse gênero foram associadas ao melanismo em outras espécies de aves. No segundo estudo, uma análise do gene MC1R foi geia em perus domésticos (Meleagris gallopavo) brancos e pigmentados. Esse gene é um dos pelo menos cinco locos genéticos conhecidos que determinam a cor da plumagem nessa espécie, e três alelos funcionais já foram caracterizados (B, b+, b1). Os resultados mostraram que as aves brancas têm alguma diversidade genética em nível de DNA, mas quase todos os alelos foram b+, com um único alelo b1 encontrado, sugerindo que essas aves têm um valor limitado para o cruzamento e desenvolvimento de novas variedades coloridas. Entre as aves coloridas, os resultados mostraram que a classificação fenotípica da plumagem feita pelos criadores brasileiros não é preditiva para os alelos que podem ser encontrados no gene MC1R. Finalmente, no terceiro estudo a base molecular da visão colorida em uacari (Cacajao calvus) foi explorada. Essa é uma espécie de primata do Novo Mundo que exibe uma distintiva face avermelhada intensa, um sistema social complexo, e uma dieta especializada. O loco da opsina ligado ao cromossomo X foi caracterizado, e os resultados revelaram a ocorrência de extensivo polimorfismo molecular e o maior número de alelos funcionais (seis) já encontrados em uma espécie de primata. Esse achado provavelmente deriva de seleção para visão tricromática, talvez mediada por seleção sexual. Em conjunto, esses resultados mostram a importância de estudos moleculares que permitam uma melhor compreensão da evolução e manutenção da variação biológica associada à produção e percepção de cores em diferentes grupos de vertebrados. / Humans have been always fascinated by body color variation in animals. Current genetic investigations have allowed researchers to characterize the molecular mechanisms involved in the production of pigments affecting color phenotypes, as well as in the perception of such color variation among different species. This thesis presents three investigations concerning these subjects. In the first, the molecular basis for the evolution of plumage coloration in Ramphastidae was studied. This bird family includes toucans and toucanets, showing wide plumage variation. Positive selection in the melanocortin-1 receptor (MC1R) gene was found in the branch leading to the genus Ramphastos, suggesting that the darker plumage in these species was favored by natural selection. Interestingly, three out of five aminoacid substitutions found in this genus have been associated to melanism in other bird species. In the second study, an analysis of the MC1R gene was performed in white and pigmented domestic turkeys (Meleagris gallopavo). This gene is one of the at least five genetic loci known to determine plumage color in this species, and three functional alleles have been identified (B, b+, b1). The results showed that white birds have some genetic diversity at the DNA level, but almost all alleles were b+, with a single b1 allele found, suggesting that these birds have a limited value for breeding new color varieties. Among colored birds, the results showed that the plumage phenotypic classification used by Brazilian breeders is not predictive of the alleles that can be found in the MC1R gene. Finally, in the third study, the basis of color vision in uakari (Cacajao calvus) was explored. This is a species of New World primate exhibiting a distinctive intense red face, a complex social system, and a specialized diet. The X-lined Opsin locus was characterized, and the results revealed the occurrence of extensive molecular polymorphism and the largest number of functional alleles (six) ever found for a primate. This finding possibly derives from selection for trichromatic vision, perhaps mediated by sexual selection. Taken together, these results show the importance of molecular studies allowing a better understanding of the evolution and maintenance of biological variation associated to color production and perception in different vertebrate groups.