Esta tese é estruturada em dois capítulos. O primeiro capítulo explora os retrotransposons com LTR (LTR-RT) em cana-de-açúcar e grande parte de seus resultados foram publicados no artigo \'\'Analysis of plant LTR-retrotransposons at the fine-scale family level reveals individual molecular patterns\'\'. Nossos resultados mostraram que as diferentes famílias de LTR-RT em cana-de-açúcar possuem estruturas e regulação distintas. O segundo capítulo desta tese visa responder a perguntas que surgiram durante a primeira metade deste trabalho, mas ao invés de focar no genoma de uma planta optamos por trabalhar com linhagem Del de LTR-RT em dez genomas de angiospermas sequenciados. Os resultados desta parte do trabalho foram submetidos para publicação no artigo intitulado \'\'Virus-like attachment sites and plastic CpG islands: landmarks of diversity in plant Del retrotransposons\'\'. Os resultados mostraram que a LTR é uma região dinâmica e importante para a evolução dos LTR-RTs. Nós especulamos que mudanças nas LTR atuem como gatilhos para a diversificação dos LTR-RTs. / This doctoral thesis is structured in two chapters. In the first chapter we explore the LTRretrotransposons (LTR-RT) in sugarcane, these results were published in an article entitled \'\'Analysis of plant LTR-etrotransposons at the fine-scale family level reveals individual molecular patterns\'\'. In this paper we show that different sugarcane LTR-RT families have distinct structure and are differentially regulated. In the second chapter we try to find answers to questions that came up in the first half of this work, but instead of focusing in one plant genome we chose to work with the Del lineage of LTR-RT in tem angiosperm sequenced genomes. These results are submitted to publication as an article entitled \'\'Virus-like attachment sites and plastic CpG islands: landmarks of diversity in plant Del retrotransposons\'\'. Our results indicate that the LTR region is dynamic and important in the evolution of LTR-retrotransposons, we speculate that it is a trigger for retrotransposon diversification.

Entender el genoma es un desafío de primer nivel, y esto se debe en gran parte a la gran cantidad de información existente en el dominio. Gracias a la aplicación de tecnologías NGS (Next-Generation Sequencing) se han generado enormes cantidades de datos -nuevos-, por lo que es fundamental construir estructuras que permitan organizar, procesar y explorar los datos con el fin de lograr un máximo provecho de la información y mejorar la comprensión del genoma humano. En este estudio se define un marco de trabajo centrado en el uso del Modelado Conceptual como estrategia esencial para la búsqueda de soluciones. En el campo médico este enfoque de desarrollo de software está ganando impulso por su impacto en el trabajo realizado por genetistas, laboratorios clínicos y bioinformáticos. Entender el genoma es un dominio de aplicación muy interesante debido a dos aspectos fundamentales: 1) en primer lugar, por las implicaciones sociológicas que supone plantearse la posibilidad de entender el lenguaje de la vida. 2) y, en segundo lugar, desde una perspectiva más práctica de aplicación en el ámbito clínico, debido a su repercusión en la generación de diagnósticos genómicos, los cuales juegan un papel importante dentro de la Medicina de Precisión. En esta Tesis Doctoral se propone utilizar un Modelo Conceptual del Genoma Humano (MCGH) como base fundamental para la generación de Sistemas de Información Genómicos (GeIS), con el objetivo de facilitar una conceptualización del dominio que permita i) alcanzar un conocimiento preciso del dominio y ii) ser capaces de llegar a una medicina de precisión (personalizada). Es importante resaltar que este Modelo Conceptual debe permanecer en constante crecimiento debido a los nuevos aportes que surgen en la comunidad científica. En este trabajo de investigación se presenta la evolución natural del modelo, así como un ejemplo de extensión del mismo, lo que permite comprobar su extensibilidad conservando su definición inicial. Además, se aplica el uso de una metodología (SILE) sistemática para la obtención de los datos desde los distintos repositorios genómicos, los cuales serán explotados a través herramientas software basadas en modelos conceptuales. Mediante el uso de este Modelo Conceptual holístico del Genoma Humano se busca comprender y mejorar el compromiso ontológico con el dominio -genómico-, y desarrollar Sistemas de Información Genómicos apoyados en Modelo Conceptuales para ayudar a la toma de decisiones en el entorno bioinformático. / Understanding the genome is a first level challenge, and this is due in large part to a large amount of information in the domain. Thanks to the application of NGS (Next-Generation Sequencing) technologies, enormous amounts of -new- data have been generated, so it is essential to building structures that allow organizing, processing and exploring the data in order to obtain maximum benefit from the information and improve the understanding of the human genome. In this study we define a framework focused on the use of Conceptual Modeling as an essential strategy for finding solutions. In the medical field, this approach to software development is gaining momentum due to its impact on the work carried out by geneticists, clinical laboratories, and bioinformatics. Understanding the genome is a domain of very interesting application due to two fundamental aspects: 1) firstly, because of the sociological implications of considering the possibility of understanding the language of life. 2) secondly, from a more practical perspective of application in the clinical field, due to its repercussion in the generation of genomic diagnoses, which play an important role within Precision Medicine. In this PhD, it is proposed to use a Conceptual Model of the Human Genome (CMHG) as the fundamental basis for the generation of Genomic Information Systems (GeIS), with the aim of facilitating a conceptualization of the domain that allows i) to achieve a precise knowledge of the domain and ii) be able to increase and improve the adaptation of genomics in personalized medicine. It is important to highlight that this Conceptual Model must remain in constant growth due to the new contributions that arise in the scientific community. In this research work the natural evolution of the model is presented, as well as an example of its extension, which allows verifying its extensibility while preserving its initial definition. In addition, the use of a systematic methodology is applied to obtain the data from the different genomic repositories, which will be exploited through software tools based on conceptual models. Through the use of this Holistic Conceptual Model of the Human Genome, we seek to understand and improve the ontological commitment to the -genomic- domain, and develop GeIS supported in Conceptual Model to help decision making in the bioinformatic environment in order to provide better treatment to the patients. / Entendre el genoma és un desafiament de primer nivell, i açò es deu en gran part a la gran quantitat d'informació existent en el domini. Gràcies a l'aplicació de tecnologies NGS (Next-Generation Sequencing) s'han generat enormes quantitats de dades - nous-, per la qual cosa és fonamental construir estructures que permeten organitzar, processar i explorar les dades a fi d'aconseguir un màxim profit de la informació i millorar la comprensió del genoma humà. En este estudi es definix un marc de treball centrat en l'ús del Modelatge Conceptual com a estratègia essencial per a la busca de solucions. En el camp mèdic este enfocament de desenvolupament de programari està guanyant impuls pel seu impacte en el treball realitzat per genetistes, laboratoris clínics i bioinformàtics. Entendre el genoma és un domini d'aplicació molt interessant a causa de dos aspectes fonamentals: 1) en primer lloc, per les implicacions sociològiques que suposa plantejar-se la possibilitat d'entendre el llenguatge de la vida. 2) i, en segon lloc, des d'una perspectiva més pràctica d'aplicació en l'àmbit clínic, a causa de la seua repercussió en la generació de diagnòstics genòmics, els quals juguen un paper important dins de la Medicina de Precisió. En esta Tesi Doctoral es proposa utilitzar un Model Conceptual del Genoma Humà (MCGH) com a base fonamental per a la generació de Sistemes d'Informació Genòmics (GeIS), amb l'objectiu de facilitar una conceptualització del domini que permeta i) aconseguir un coneixement precís del domini i ii) ser capaços d'arribar a una medicina de precisió (personalitzada). És important ressaltar que este Model Conceptual ha de romandre en constant creixement degut a les noves aportacions que sorgixen en la comunitat científica. En este treball d'investigació es presenta l'evolució natural del model, així com un exemple d'extensió del mateix, la qual cosa permet comprovar la seua extensibilitat conservant la seua definició inicial. A més, s'aplica l'ús d'una metodologia (SILE) sistemàtica per a l'obtenció de les dades des dels distints reposadors genòmics, els quals seran explotats a través ferramentes de programari basades en models conceptuals. Per mitjà de l'ús d'este Model Conceptual holístic del Genoma Humà es busca comprendre i millorar el compromís ontològic amb el domini -genòmic-, i desenvolupar Sistemes d'Informació Genòmics recolzats en Model Conceptuals per ajudar a la presa de decisions en l'entorn bioinformàtic. / Reyes Román, JF. (2018). DISEÑO Y DESARROLLO DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GENÓMICA BASADO EN UN MODELO CONCEPTUAL HOLÍSTICO DEL GENOMA HUMANO [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/99565 / TESIS

[ES] En las últimas décadas, los avances en la tecnología de secuenciación han producido cantidades significativas de datos genómicos, hecho que ha revolucionado nuestra comprensión de la biología. Sin embargo, la cantidad de datos generados ha superado con creces nuestra capacidad para interpretarlos. Descifrar el código de la vida es un gran reto. A pesar de los numerosos avances realizados, nuestra comprensión del mismo sigue siendo mínima, y apenas estamos empezando a descubrir todo su potencial, por ejemplo, en áreas como la medicina de precisión o la farmacogenómica. El objetivo principal de esta tesis es avanzar en nuestra comprensión de la vida proponiendo una aproximación holística mediante un enfoque basado en modelos que consta de tres artefactos: i) un esquema conceptual del genoma, ii) un método para su aplicación en el mundo real, y iii) el uso de ontologías fundacionales para representar el conocimiento del dominio de una forma más precisa y explícita. Las dos primeras contribuciones se han validado mediante la implementación de sistemas de información genómicos basados en modelos conceptuales. La tercera contribución se ha validado mediante experimentos empíricos que han evaluado si el uso de ontologías fundacionales conduce a una mejor comprensión del dominio genómico. Los artefactos generados ofrecen importantes beneficios. En primer lugar, se han generado procesos de gestión de datos más eficientes, lo que ha permitido mejorar los procesos de extracción de conocimientos. En segundo lugar, se ha logrado una mejor comprensión y comunicación del dominio. / [CA] En les últimes dècades, els avanços en la tecnologia de seqüenciació han produït quantitats significatives de dades genòmiques, fet que ha revolucionat la nostra comprensió de la biologia. No obstant això, la quantitat de dades generades ha superat amb escreix la nostra capacitat per a interpretar-los. Desxifrar el codi de la vida és un gran repte. Malgrat els nombrosos avanços realitzats, la nostra comprensió del mateix continua sent mínima, i a penes estem començant a descobrir tot el seu potencial, per exemple, en àrees com la medicina de precisió o la farmacogenómica. L'objectiu principal d'aquesta tesi és avançar en la nostra comprensió de la vida proposant una aproximació holística mitjançant un enfocament basat en models que consta de tres artefactes: i) un esquema conceptual del genoma, ii) un mètode per a la seua aplicació en el món real, i iii) l'ús d'ontologies fundacionals per a representar el coneixement del domini d'una forma més precisa i explícita. Les dues primeres contribucions s'han validat mitjançant la implementació de sistemes d'informació genòmics basats en models conceptuals. La tercera contribució s'ha validat mitjançant experiments empírics que han avaluat si l'ús d'ontologies fundacionals condueix a una millor comprensió del domini genòmic. Els artefactes generats ofereixen importants beneficis. En primer lloc, s'han generat processos de gestió de dades més eficients, la qual cosa ha permés millorar els processos d'extracció de coneixements. En segon lloc, s'ha aconseguit una millor comprensió i comunicació del domini. / [EN] Over the last few decades, advances in sequencing technology have produced significant amounts of genomic data, which has revolutionised our understanding of biology. However, the amount of data generated has far exceeded our ability to interpret it. Deciphering the code of life is a grand challenge. Despite our progress, our understanding of it remains minimal, and we are just beginning to uncover its full potential, for instance, in areas such as precision medicine or pharmacogenomics. The main objective of this thesis is to advance our understanding of life by proposing a holistic approach, using a model-based approach, consisting of three artifacts: i) a conceptual schema of the genome, ii) a method for its application in the real-world, and iii) the use of foundational ontologies to represent domain knowledge in a more unambiguous and explicit way. The first two contributions have been validated by implementing genome information systems based on conceptual models. The third contribution has been validated by empirical experiments assessing whether using foundational ontologies leads to a better understanding of the genomic domain. The artifacts generated offer significant benefits. First, more efficient data management processes were produced, leading to better knowledge extraction processes. Second, a better understanding and communication of the domain was achieved. / Las fructíferas discusiones y los resultados derivados de los proyectos INNEST2021 /57, MICIN/AEI/10.13039/501100011033, PID2021-123824OB-I00, CIPROM/2021/023 y PDC2021- 121243-I00 han contribuido en gran medida a la calidad final de este tesis. / García Simón, A. (2022). Understanding the Code of Life: Holistic Conceptual Modeling of the Genome [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191432

O bocavirus humano (HBoV) é um parvovirus recentemente identificado em associação com a presença de sintomas de infecção do trato respiratório. Esse vírus possui um genoma de aproximadamente 5217 nucleotídeos que contém 3 open reading frames que codificam 4 proteínas (NS1, NP-1, VP-1 e VP-2). HBoV tem sido detectado em amostras respiratórias de diversas partes do mundo, incluindo Austrália, América do Norte, Europa, Ásia e África, o que sugere uma distribuição global desse vírus. Entretanto, nenhum estudo longitudinal de HBoV em amostras respiratórias foi realizado na América Latina. Dessa forma, nós realizamos um estudo prospectivo de HBoV em lavados nasofaríngeos (LFNs) coletados de pacientes com sintomas de infecção do trato respiratório (IRA) atendidos em um hospital universitário de Ribeirão Preto, SP e em um hospital universitário de Salvador, BA no período entre 2005 a 2007. 1288 LFNs de 1217 pacientes foram encaminhados ao laboratório de virologia e foram testados por PCR para HBoV. Desses pacientes, 962 eram menores de 5 anos e 177 eram maiores de 5 anos. Além disso, também foram analisados 50 LFNs de crianças menores de 5 anos que não tinham sintomas respiratórios. Todas as amostras positivas para HBoV foram testadas para todos os outros vírus respiratórios, incluindo o vírus sincicial respiratório (HRSV), rinovirus humano (HRV), influenza humano (HFLU), metapneumovirus humano (HMPV), parainfluenza humano (HPIV), coronavirus humano (HCoV) e adenovirus humano (HAdV). A carga viral de HBoV foi determinada por PCR em tempo real em todas as amostras positivas e o genoma completo de 19 amostras de HBoV foi seqüenciado. Com intuito, de fazer um levantamento sorológico e determinar sítios replicativos de HBoV, nós ainda clonamos e expressamos em S. cerevisae (Y258) o gene de VP2, que codifica uma das proteínas do capsídeo viral. A prevalência desse vírus foi de 4,8% em crianças menores de cinco anos e de 1% em pacientes maiores de cinco anos. HBoV não foi detectado em crianças sem sintomas. Dos 259 pacientes analisados em 2005, 25 (10%) foram positivos para HBoV. Esse vírus circulou mais frequentemente em abril, mês de maior incidência do HRSV. Em 2006, HBoV foi detectado em apenas 10 LFNs de 334 (3%) amostras testadas, sem qualquer pico de freqüência. Em 2007 HBoV foi detectado em 13 de 552 (2%) amostras, com uma freqüência de detecção um pouco maior em junho e julho. Os sintomas mais comumente observados foram rinorréia, tosse, febre e chiado, que foram observados geralmente em mais de 50% dos casos positivos para HBoV. Não houve uma diferença significativa na prevalência desses sintomas entre as crianças positivas e negativas para HBoV. Entretanto, foi observada uma maior freqüência de diarréia entre as crianças com esse vírus. Nesse estudo também foi documentado uma alta freqüência de co-infecções virais entre os pacientes com HBoV. Os vírus mais frequentemente associados com o bocavirus humano foram: HRSV, HRV e HAdV. Além disso, foi detectado uma maior carga viral media e uma maior freqüência de diarréia nos 15 pacientes com infecção exclusiva por HBoV do que nos pacientes com co-infecção. Esses resultados mostraram que HBoV pode alcançar títulos enormes (tão grandes como1014/mL) em LFNs de pacientes com sintomas respiratórios e que isso é associado a de diarréia. O seqüenciamento do genoma inteiro de HBoV realizado nesse estudo indica que a divergência genômica entre as amostras desse vírus é muito pequena. Como conclusão, nós demonstramos que HBoV circula e é detectado em associação com sintomas de infecção respiratória e diarréia no Brasil. Novos estudos, com um longo acompanhamento em diferentes populações serão necessários para determinar a sazonalidade e o real impacto clínico de HBoV em nosso país. / Human bocavirus (HBoV) is a parvovirus recently identified in association with respiratory tract infections. HBoV 5217 nt genome contains 3 open reading frames encoding four proteins (NS1, NP-1, VP-1 and VP-2). HBoV has been reported in respiratory samples from children in several parts of the world (including Australia, North America, Europe, Asia, and Africa), suggesting that the virus circulates worldwide. However, no longitudinal studies of HBoV in respiratory samples have been reported in Latin America. We report a prospective study of HBoV in nasopharyngeal aspirates (NPAs) collected from patients seen for acute respiratory tract infections (ARI) at the University of Sao Paulo Hospital in Ribeirao Preto, southeast Brazil and at the University Hospital in Salvador, Brazil. 1288 NPAs from 1217 patients was submitted to the virology lab for respiratory virus detection from 2005 to 2007 and were screened for HBoV by polymerase chain reaction (PCR), whom 962 were under 5 years of age and 177 were older than 5 years. In addition, NPAs from 50 children under 12 years without IRA was also tested to HBoV for PCR. All samples positive of HBoV was tested for others respiratory virus, including the human respiratory syncitial virus (HRSV), human rhinovirus (HRV), human influenza (HFLU), human metapneumovirus (HMPV), human parainfluenza virus (HPIV), human coronavirus (HCoV) and human adenovirus (HAdV). These samples had their HBoV viral load determined by real time PCR and the viral entire genome of nineteen HBoV sample was sequenced. We also cloned and expressed in S. cerevisae (Y258) the gene of VP2, one protein of viral capside. The prevalence of this virus was of 4,8% in children under 5 years and 1% in adults, both with IRA. HBoV was not found on the patients without symptoms. In 2005, of the 259 patients tested, 25 (10%) were positive for HBoV. Interestingly, the virus circulated more frequently in April, the month of peak activity of respiratory HRSV. In 2006 HBoV was detected in only 10 NPAs out of 334 samples (3%) tested, without any notable peak of frequency. In 2007 HBoV was detected in 13 out of 552 (2%) tested samples with little higher frequency of detection in June an July. Rhinorrhea, cough, and wheezing were observed in more than 50% of the HBoV-positive children, and no obvious respiratory clinical differences were noted between HBoV-positive and negative children. However, was noted a higher frequency of diarrhea on HBoV-positive patients. In this study was also observed a larger frequency (71%) of viral coinfections between the HBoV-positive patients. The respiratory viruses more frequently associated with human bocavirus were: HRSV, HRV and HAdV. Interestingly, on the 15 HBoV-alone patients was observed a higher viral load and a higher prevalence of diarrhea than HBoV-coinfection patients. These results showed that this virus can reach enormous titles (like 1014) in NPAs from patients with respiratory infection symptoms and this is associated with diahhrea. The entire genome sequencing of HBoV of our study indicates that the genetic divergence between the HBoV lineages is small. In conclusion, we demonstrated that HBoV circulates and is detected in association with respiratory symptoms and diarrhea in Brazil. Long term surveillance will be needed to determine whether or not an HBoV season occurs and what is the real clinical impact of this virus in our country.

O objetivo deste trabalho foi investigar a presença de bactérias produtoras de β-lactamases adquiridas na microbiota Gram-negativa comensal de humanos e animais domésticos em uma comunidade remota na região da Floresta Amazônica. De março a julho de 2013 foram coletadas amostras de fezes de indivíduos atendidos e funcionários de um centro assistencial em saúde restrito a comunidades indígenas e de swab retal de animais de companhia da comunidade. Nas amostras de humanos foram detectados isolados de Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes, Enterobacter kobei e Morganella morganii, carregando os genes blaTEM-1, blaCTX-M-15, blaCTX-M-14, blaCTX-M-8 e blaGES-5. Nas amostras de animais foram detectados apenas isolados de E. coli carregando os genes blaTEM-1, blaCTX-M-14, blaCTX-M-2 e blaCTX-M-8. Foi observada a relação clonal entre isolados de E. coli de origem humana e de origem animal. Estes resultados demonstram a disseminação de um problema endêmico em áreas urbanas para uma comunidade, em teoria, com baixa exposição a antibacterianos. / The aim of this study was to investigate the presence of acquired β-lactamase in the commensal Gram-negative microbiota of humans and domestic animals of a remote community in the Amazon Forest region. From March to July 2013 stool samples were collected from individuals attended in a health care center restricted to indigenous communities and from the local staff, and rectal swab samples were collected from companion animals in the community. In the human samples were detected Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes, Enterobacter kobei and Morganella morganii isolates harboring blaTEM-1, blaCTX-M-15, blaCTX-M-14, blaCTX-M-8 e blaGES-5 genes. In the animal samples only E. coli strains harboring blaTEM-1, blaCTX-M-14, blaCTX-M-2 and blaCTX-M-8 were detected. The clonal relatedness between E. coli strains from human and animal samples was observed. These results demonstrate the dissemination of an urban endemic problem to a community, in theory, with low antimicrobial exposure.

Avanços recentes na etiologia da puberdade precoce foram obtidos a partir da análise do genoma por sequenciamento global. Mutações inativadoras do gene MKRN3 representam uma causa importante de puberdade precoce central (PPC) familial (33-46% dos casos). O objetivo do estudo foi a análise do DNA genômico de pacientes com PPC de origem familial ou esporádica sem mutações deletérias no gene MKRN3. Foram selecionados 68 indivíduos com PPC (37 com a forma familial e 31, aparentemente, esporádicos). O DNA genômico foi extraído do sangue periférico ou da saliva dos pacientes com PPC. A técnica de sequenciamento genômico em larga escala (ILLUMNA -Clonal Single Molecule Array Technology - CSMA) foi usada na busca de novos genes implicados com o desenvolvimento puberal prematuro em seis indivíduos, sendo três afetados e três não afetados, pertencentes a uma grande família brasileira com PPC (Família 1). Mutações em um gene candidato foram pesquisadas em 64 pacientes por sequenciamento automático direto (método de Sanger). Em um subgrupo de pacientes, foi realizada a técnica de MLPA com sondas customizadas na busca de deleções. Por sequenciamento genômico global, foi identificado um novo complexo rearranjo no gene DLK1, caracterizado por uma deleção de, aproximadamente, 14.000 pb na região 5\' não traduzida (5\'UTR), englobando o início do exon 1, associada a uma duplicação de uma região do intron 3 de 269 pb. O gene DLK1 está localizado no braço longo do cromossomo 14 (14q32.2) e sofre imprinting materno. Este lócus está associado à síndrome de Temple, uma doença complexa com múltiplas manifestações, incluindo puberdade precoce central em até 90% dos casos. Para investigar o efeito dessa deleção genômica, as concentrações séricas da proteína DLK1 pelo método ELISA foram medidas nas pacientes afetadas da Família 1. Valores indetectáveis de DLK1 foram encontrados nestas pacientes. O fenótipo das pacientes afetadas da Família 1 caracterizou-se por uma PPC típica, sem sinais sindrômicos (excluída a síndrome de Temple). Posteriormente, por meio do sequenciamento direto, duas novas mutações inativadoras no gene DLK1 foram identificadas (p.Val272Cysfs*14 e p.Pro160Leufs*50) em duas famílias (Famílias 2 e 3) com PPC ou história de menarca precoce. O estudo de segregação nas Famílias 1 e 2 confirmou o padrão de herança autossômico dominante com penetrância completa e transmissão exclusiva pelo alelo paterno. A média de idade de início da puberdade nas pacientes afetadas do sexo feminino foi de 5,4 anos. A técnica de MLPA com sondas customizadas para o gene DLK1 não encontrou outras deleções no subgrupo estudado. Em conclusão, foram identificadas três mutações inativadoras no gene DLK1 associadas à PPC familial de origem paterna. O DLK1 é o segundo gene imprintado associado a distúrbios puberais em humanos. Este achado sugere um papel dos genes imprintados no controle da puberdade. O mecanismo pelo qual esse gene afeta a puberdade ainda é desconhecido / Recent advances in the etiology of precocious puberty were obtained from the whole-genome sequencing analysis. Inactivating mutations of the MKRN3 gene represent a major cause of familial central precocious puberty (CPP) (33%- 46% of the cases). The objective of the study was to analyze the genomic DNA of patients with familial or sporadic CPP without deleterious mutations in the MKRN3 gene. Sixty-eight individuals with CPP (37 with familial form and 31 apparently sporadic cases) were selected. The genomic DNA was extracted from the peripheral blood or saliva of patients with CPP. We used the whole-genomic sequencing technique (ILLUMNA - Clonal Single Molecule Array Technology - CSMA) searching for a new candidate genes implicated in premature pubertal development in 6 individuals, 3 affected and 3 non-affected, belonging to a large Brazilian family with CPP (Family 1). Mutations in one candidate gene were investigated in 64 patients through automatic sequencing (Sanger\'s method). In a subgroup of patients, MLPA using synthetic MLPA probes was performed to search for deletions. A new complex rearrangement in the DLK1 gene characterized by a deletion of approximately 14.000pb in the 5\' untranslated (5\'UTR), encompassing the start of exon 1, associated with a duplication of a region of intron 3 of 269 bp was identified by whole-genomic sequencing. The DLK1 gene is located on the long arm of chromosome 14 (14q32.2) and it is maternally imprinted gene. This locus is associated with Temple syndrome, a complex disorder with multiple alterations, including central precocious puberty in up to 90% of cases. To investigate the effect of this genomic deletion, a serum measurement of DKL1 protein using ELISA method was performed in the affected patients from Family 1. Undetectable serum DLK1 levels were found in these patients. The phenotype of affected patients from Family 1 was characterized by a typical CPP, without syndromic signs (excluding Temple syndrome). Posteriorly, two new inactivating mutations in the gene DLK1 were identified (p.Val272Cysfs*14 and p.Pro160Leufs*50) through direct sequencing in two families (Families 2 and 3) with CPP or precocious menarche history. The segregation studies in Families 1 and 2 confirmed the pattern of dominant autosomal inheritance with complete penetrance and exclusive transmission by the paternal allele. The average age of puberty onset in the affected female patients was 5.4 years. The MLPA technique with synthetic MLPA probes for the DLK1 gene did not find other deletions in the studied subgroup. In conclusion, we identified 3 paternally inherited inactivating mutations in the DLK1 gene associated with familial CPP. The DLK1 is the second imprinted gene associated with pubertal disorders in humans. This finding suggests a role of the imprinted genes in puberty control. The mechanism through which this gene affects puberty is still unknown

Rearranjos genômicos são alterações estruturais na molécula de DNA e podem ser a causa de inúmeras doenças genéticas. O mecanismo gerador dessas alterações é bem variável. Ele pode ser recorrente, por intermédio de low copy repeats (LCRs), resultando num rearranjo causado por recombinação homóloga não-alélica (NAHR), ou não recorrente, ou seja, sem intermédio de um hotspot. Dentre os mecanismo não recorrentes temos: a junção das extremidades não-homólogas (NHEJ - non-homologous end joining) e a junção mediada por micro-homologia (MMEJ - microhomology-mediated end joining), a replicação em série por deslizamento (SRS), a SRS induzida por quebra (BISRS), a replicação induzida pela quebra de DNA por homologia (MMBIR - microhomology-mediated break induced replication), o enrolamento da forquilha de replicação e mudança de molde de DNA (FoSTeS - fork stalling and template switching). A análise dos pontos de quebra dos rearranjos genômicos pode fornecer informações importantes para uma maior compreensão da arquitetura genômica e seu papel na geração das anormalidades estruturais. O objetivo deste trabalho foi sequenciar os pontos de quebra genômicos a fim de identificar o mecanismo formador das alterações encontradas. Para isso, investigamos o panorama estrutural de 10 pacientes por sequenciamento por meio de linked reads (10X Genomics) e sequenciamos os pontos de quebra previamente identificados por array CytoSNP-12 (Illumina) de 12 pacientes com rearranjos genômicos estruturais por utilizando a captura por Nextera Rapid Capture (Illumina). A investigação por linked reads revelou rearranjos estruturais em 5 pacientes, destacando translocações encontradas em dois pacientes, impossíveis de serem detectadas por metodologias de sequenciamento que não envolva long reads. Foi possível sugerir os mecanismos causadores dessas alterações como NHEJ. O sequenciamento após a captura por Nextera foi capaz de identificar elementos que permitiram definir o mecanismo em três pacientes (NAHR E FoSTeS/MMBIR) e sugerir em mais dois pacientes (NHEJ). Com a estratégia utilizada foi possível sequenciar pontos de quebra por meio do flanqueamento das regiões identificadas por array, identificar os elementos genômicos presentes nos pontos de quebra e os mecanismos formadores dessas alterações / Genomic rearrangements are structural changes in the DNA molecule and can be the cause of numerous genetic diseases. The mechanisms that generate these alterations can occur in different ways. It can be recurrent, mediated by low copy repeats (LCRs), resulting in a rearrangement cause by non-alellic homologue recombination (NAHR), or non-recurrent, without a hotspot. Among non-recurrent mechanisms there are: non-homologous end joining (NHEJ), microhomology-mediated end joining (MMEJ), serial replication slippage (SRS), break-induced serial replication slippage (BISRS), microhomology-mediated break induced replication (MMBIR) and fork stalling and template switching (FoSTeS). Analysis of the breakpoints of genomic rearrangements may provide important information for a better understanding of genomic architecture and its role in generating structural abnormalities. The aim of this work was to sequence the genomic breakpoints in order to identify the mechanism that formed the alterations found. To do this, we investigated the genomic structure of 10 patients by linked reads (10X Genomics) sequencing and sequenced the breakpoints previously identified by Illumina CytoSNP-12 array of 12 patients with structural genomic imbalances by using Nextera Rapid Capture (Illumina). The research by linked reads revealed structural rearrangements in 5 patients, highlighting translocations found in two patients, impossible to be detected by sequencing methodologies that did not involve long reads. It was possible to suggest the mechanisms causing these changes as NHEJ. The sequencing after capture by Nextera was able to identify elements that allowed us to determine the formation mechanism in three patients (NAHR and FoSTeS / MMBIR) and to suggest in two patients (NHEJ). With the approach employed here, it was possible to sequencing breakpoints by flanking the regions identified by array, identifying the genomic elements present at breakpoints and the formation mechanisms of the alterations

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Salmonella spp. é reconhecida como uma das bactérias que mais causam doenças de origem alimentar no mundo. Dentre as diversas sorovariedades de Salmonella, a Typhimurium é uma das sorovariedades de maior ocorrência no mundo. Várias metodologias de tipagem fenotípicas e genotípicas foram desenvolvidas com o intuito de se delinear a epidemiologia e diversidade genotípica de Salmonella Typhimurium. Entretanto, a tipagem fenotípica é muitas vezes limitada por sua baixa capacidade de diferenciação de subtipos pertencentes a uma mesma sorovariedade de Salmonella, um problema minimizado pelos métodos genotípicos. No Brasil, foram realizados poucos estudos que genotiparam linhagens de S. Typhimurium. Os objetivos deste estudo foram caracterizar linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos, alimentos, animais e ambiente do animal no Brasil quanto ao seu potencial patogênico, perfil de resistência a antimicrobianos e diversidade genotípica. Foram estudadas 119 linhagens de S. Typhimurium, isoladas de material clínico de humanos (43), alimentos diversos (49), material clínico de suínos (22) e do ambiente de suínos (5), entre 1983 e 2013, provenientes de várias Estados do Brasil. A presença de 12 genes de virulência foi pesquisada por PCR. O perfil de resistência a 13 antimicrobianos foi realizado pelo método de discodifusão. A tipagem molecular foi realizada por Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), Enterobacterial repetitive intergenic consensus PCR (ERIC-PCR), Multiple-locus variablenumber tandem-repeats analysis (MLVA), Clustered regularly interspaced short palindromic repeats - Multi-virulence locus sequence typing (CRISPR-MVLST), Multilocus sequence typing (MLST) e sequenciamento do genoma completo para 92 linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos (43) e alimentos (46). As metodologias PFGE, ERIC-PCR e MLVA foram realizadas para 70 linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos (43), animais (22) e ambiente do animal (5). Todas as 119 linhagens apresentaram os genes sipA, flgK, flgL e invA. O gene sipD e o gene sopE2 foram encontrados em 118 (99,2%) linhagens. O gene fljB foi encontrado em 117 (98,3%) linhagens. O gene sopD foi presente em 114 (95,8%) linhagens, o gene sopB em 111 (93,3%) linhagens, o gene ssaR em 102 (85,7%) linhagens, o gene sifA em 86 (72,3%) linhagens e 45 (37,8%) linhagens apresentaram o gene plasmidial spvB. De um total de 119 linhagens, 64 (62,2%) linhagens foram resistentes a pelo menos um dos 13 antimicrobianos testados, sendo que 36 (30,3%) linhagens foram multi-droga resistentes (MDR). Na comparação dos isolados de humanos e alimentos, as linhagens isoladas de humanos antes de meados 1990, ficaram alocadas nos grupos PFGE-A, PFGE-B1, PFGE-B2, ERIC-A, ERIC-B, MLVA-A, MLVA-B1, MLVA-B2 e G1, G2, H para CRISPRMVLST. As linhagens isoladas de humanos após esse período ficaram alocadas nos grupos PFGE-B1, ERIC-A, MLVA-B1, MLVA-B2 e G2. As linhagens isoladas de alimentos ficaram alocadas nos grupos PFGE-A, PFGE-B1, ERIC-A, ERIC-B, MLVA-A, MLVA-B1, MLVAB2, G1 e G2. Por MLST, do total de 92 linhagens isoladas de humanos e alimentos, 77 linhagens foram tipadas como ST19. Pelo sequenciamento do genoma completo, as linhagens isoladas de alimentos e humanos ficaram alocadas no grupos I e J independente das datas de isolamento. Na comparação dos isolados de humanos e animais, as linhagens das duas origens ficaram alocadas nos grupos PFGE-D1, PFGE-D2, ERIC-C1, MLVA-C1 e MLVA-D. ii Conclui-se que a grande prevalência de genes de virulência nas linhagens de S. Typhimurium estudadas reforça o potencial das mesmas causarem doenças em humanos, bem como, os riscos de sua presença em alimentos, animais para consumo humano e ambiente. A ocorrência de S. Typhimurium multi-droga resistentes isoladas de alimentos diversos e de suínos para consumo é um alerta para o possível risco de humanos ingerirem alimentos contaminados por tais linhagens. Em conjunto os resultados de PFGE, ERIC-PCR, MLVA, CRISPR-MVLST sugerem que as linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos eram geneticamente mais diversificadas antes de meados de 1990, o que pode sugerir a seleção de um subtipo de S. Typhimurium mais adaptado, depois que Salmonella Enteritidis tornou-se a sorovariedade de maior ocorrência no Brasil após esse período. Com relação às linhagens isoladas de alimentos, os resultados de PFGE, ERIC-PCR, MLVA e CRISPR-MVLST sugerem que durante o período estudado houve a circulação de mais de um subtipo no país. Os resultados de MLST sugerem que tais linhagens tenham uma origem filogenética comum. Os resultados do sequenciamento do genoma completo sugerem que houve a circulação de mais de um subtipo de S. Typhimurium no país, com relação às linhagens de humanos e alimentos. Também alerta para o possível risco de linhagens MDR isoladas de alimentos contaminarem humanos e/ou disseminarem genes de resistência a antibióticos para linhagens de origem clínica e não clínica. Na comparação dos isolados de humanos e animais, os resultados de PFGE, ERICPCR e MLVA sugerem que algumas linhagens isoladas de suínos e humanos podem descender de um subtipo comum. Ademais, as linhagens MDR isoladas de suínos e do ambiente de suínos alertam para o possível risco de porcos usados para consumo contaminarem humanos, o ambiente e outros porcos. / Salmonella spp. is recognized as one of the most involved bacteria that cause food-borne diseases in the world. Among the various serovars of Salmonella, Typhimurium is one of the most frequent serovars worldwide. Several phenotypic and genotypic typing methods have been developed in order to delineate the epidemiology and genotypic diversity of Salmonella Typhimurium. However, phenotypic typing is often limited by its low capacity to differentiate subtypes belonging to the same serovar of Salmonella, a problem minimized by genotypic methods. In Brazil, few studies have been conducted that genotyped S. Typhimurium strains. The aims of this study were to characterize S. Typhimurium strains isolated from humans, food, animals and animal\'s environment in Brazil regarding its pathogenic potential, antimicrobial resistance and genotypic diversity. We studied 119 S. Typhimurium strains isolated from human clinical material (43), different foods (49), clinical material from pigs (22) and pigs environment (5), between 1983 and 2013 from various States of Brazil. The presence of 12 virulence genes was investigated by PCR. The resistance profile against 13 antimicrobial was performed by the disk diffusion method. Molecular typing was performed by Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), Enterobacterial repetitive intergenic consensus PCR (ERIC-PCR), Multiple-locus variable-number tandem-repeats analysis (MLVA), Clustered regularly interspaced short palindromic repeats - Multi-virulence locus sequence typing (CRISPR-MVLST), Multilocus sequence typing (MLST) and whole genome sequencing for 92 S. Typhimurium strains isolated from humans (43) and food (46). PFGE, ERIC-PCR and MLVA methods were performed for 70 S. Typhimurium strains isolated from humans (43), animals (22) and the animal\'s environment (5). All 119 strains showed the sipA, flgK, flgL and invA genes. The sipD and sopE2 genes were found in 118 (99.2%) strains. The fljB gene was found in 117 (98.3%) strains. The sopD gene was present in 114 (95.8%) strains, the gene sopB in 111 (93.3%) strains, the ssaR gene in 102 (85.7%) strains, the gene sifA in 86 (72.3%) strains and 45 (37.8%) strains showed the plasmid gene spvB. From a total of 119 strains, 64 (62.2%) strains were resistant to at least one of the 13 antimicrobials tested, and 36 (30.3%) strains were multi-drug resistant (MDR). In the comparison of isolates from humans and food, the strains isolated from humans before mid-1990s were allocated in PFGE-A, PFGE-B1, PFGE-B2, ERIC-A, ERIC-B, MLVA-A, MLVA-B1, MLVA-B2 and G1, G2, H for CRISPR-MVLST. The strains isolated from humans after this period were allocated in PFGE-B1, ERIC-A, MLVA-B1, MLVA-B2 and G2 clusters. The strains isolated from food were allocated in PFGE-A, PFGE-B1, ERIC-A, ERIC-B, MLVA-A, MLVA-B1, MLVA-B2, G1 and G2 clusters. By MLST, of the total of 92 strains isolated from humans and food, 77 strains were typed as ST19. By whole genome sequencing, the strains isolated from food and humans were allocated in I and J clusters independently of its isolation date. In the comparison of isolates from humans and animals, strains of the two origins were allocated in PFGE-D1, PFGE-D2, ERIC-C1, MLVA-C1 and MLVA-D clusters. In conclusion, the high frequency of virulence genes in the S. Typhimurium strains studied reinforces their potential hazard to cause disease in humans, as well as the risk of its presence in food, animals for human consumption and the environment. The occurrence of S. Typhimurium multi-drug iv resistant isolated from various food and pigs for consumption is an alert of the possible risk for humans to ingest contaminated food with those strains. Together the results of PFGE, ERIC-PCR, MLVA e CRISPR-MVLST suggest that S. Typhimurium strains isolated from humans were genetically more diverse before mid-1990s, which might indicate the selection of a more adapted S. Typhimurium subtype after Salmonella Enteritidis became the most prevalent serovar in Brazil. Regarding the strains isolated from food, the results of PFGE, ERIC-PCR, MLVA and CRISPR-MVLST suggest that during the studied period there was circulation of more than one subtype in the country. The MLST results suggest that these strains have a common phylogenetic origin. The results of the whole genome sequencing suggest that there may be more than one subtype circulating in the country, with respect to the strains of human and food origins. Also, alerts for the possible risk of MDR strains isolated from food to contaminate humans and/or disseminate antibiotic resistance genes for strains of clinical and non-clinical origin. In the comparison of isolates from humans and animals, the results of PFGE, ERIC-PCR and MLVA suggest that some strains isolated from pigs and humans may descend from a common subtype. In addition, the MDR strains isolated from pigs and pig environment warn for the possible risk of pigs used for human consumption to contaminate humans, the environment and other pigs.

Avanços recentes na etiologia da puberdade precoce foram obtidos a partir da análise do genoma por sequenciamento global. Mutações inativadoras do gene MKRN3 representam uma causa importante de puberdade precoce central (PPC) familial (33-46% dos casos). O objetivo do estudo foi a análise do DNA genômico de pacientes com PPC de origem familial ou esporádica sem mutações deletérias no gene MKRN3. Foram selecionados 68 indivíduos com PPC (37 com a forma familial e 31, aparentemente, esporádicos). O DNA genômico foi extraído do sangue periférico ou da saliva dos pacientes com PPC. A técnica de sequenciamento genômico em larga escala (ILLUMNA -Clonal Single Molecule Array Technology - CSMA) foi usada na busca de novos genes implicados com o desenvolvimento puberal prematuro em seis indivíduos, sendo três afetados e três não afetados, pertencentes a uma grande família brasileira com PPC (Família 1). Mutações em um gene candidato foram pesquisadas em 64 pacientes por sequenciamento automático direto (método de Sanger). Em um subgrupo de pacientes, foi realizada a técnica de MLPA com sondas customizadas na busca de deleções. Por sequenciamento genômico global, foi identificado um novo complexo rearranjo no gene DLK1, caracterizado por uma deleção de, aproximadamente, 14.000 pb na região 5\' não traduzida (5\'UTR), englobando o início do exon 1, associada a uma duplicação de uma região do intron 3 de 269 pb. O gene DLK1 está localizado no braço longo do cromossomo 14 (14q32.2) e sofre imprinting materno. Este lócus está associado à síndrome de Temple, uma doença complexa com múltiplas manifestações, incluindo puberdade precoce central em até 90% dos casos. Para investigar o efeito dessa deleção genômica, as concentrações séricas da proteína DLK1 pelo método ELISA foram medidas nas pacientes afetadas da Família 1. Valores indetectáveis de DLK1 foram encontrados nestas pacientes. O fenótipo das pacientes afetadas da Família 1 caracterizou-se por uma PPC típica, sem sinais sindrômicos (excluída a síndrome de Temple). Posteriormente, por meio do sequenciamento direto, duas novas mutações inativadoras no gene DLK1 foram identificadas (p.Val272Cysfs*14 e p.Pro160Leufs*50) em duas famílias (Famílias 2 e 3) com PPC ou história de menarca precoce. O estudo de segregação nas Famílias 1 e 2 confirmou o padrão de herança autossômico dominante com penetrância completa e transmissão exclusiva pelo alelo paterno. A média de idade de início da puberdade nas pacientes afetadas do sexo feminino foi de 5,4 anos. A técnica de MLPA com sondas customizadas para o gene DLK1 não encontrou outras deleções no subgrupo estudado. Em conclusão, foram identificadas três mutações inativadoras no gene DLK1 associadas à PPC familial de origem paterna. O DLK1 é o segundo gene imprintado associado a distúrbios puberais em humanos. Este achado sugere um papel dos genes imprintados no controle da puberdade. O mecanismo pelo qual esse gene afeta a puberdade ainda é desconhecido / Recent advances in the etiology of precocious puberty were obtained from the whole-genome sequencing analysis. Inactivating mutations of the MKRN3 gene represent a major cause of familial central precocious puberty (CPP) (33%- 46% of the cases). The objective of the study was to analyze the genomic DNA of patients with familial or sporadic CPP without deleterious mutations in the MKRN3 gene. Sixty-eight individuals with CPP (37 with familial form and 31 apparently sporadic cases) were selected. The genomic DNA was extracted from the peripheral blood or saliva of patients with CPP. We used the whole-genomic sequencing technique (ILLUMNA - Clonal Single Molecule Array Technology - CSMA) searching for a new candidate genes implicated in premature pubertal development in 6 individuals, 3 affected and 3 non-affected, belonging to a large Brazilian family with CPP (Family 1). Mutations in one candidate gene were investigated in 64 patients through automatic sequencing (Sanger\'s method). In a subgroup of patients, MLPA using synthetic MLPA probes was performed to search for deletions. A new complex rearrangement in the DLK1 gene characterized by a deletion of approximately 14.000pb in the 5\' untranslated (5\'UTR), encompassing the start of exon 1, associated with a duplication of a region of intron 3 of 269 bp was identified by whole-genomic sequencing. The DLK1 gene is located on the long arm of chromosome 14 (14q32.2) and it is maternally imprinted gene. This locus is associated with Temple syndrome, a complex disorder with multiple alterations, including central precocious puberty in up to 90% of cases. To investigate the effect of this genomic deletion, a serum measurement of DKL1 protein using ELISA method was performed in the affected patients from Family 1. Undetectable serum DLK1 levels were found in these patients. The phenotype of affected patients from Family 1 was characterized by a typical CPP, without syndromic signs (excluding Temple syndrome). Posteriorly, two new inactivating mutations in the gene DLK1 were identified (p.Val272Cysfs*14 and p.Pro160Leufs*50) through direct sequencing in two families (Families 2 and 3) with CPP or precocious menarche history. The segregation studies in Families 1 and 2 confirmed the pattern of dominant autosomal inheritance with complete penetrance and exclusive transmission by the paternal allele. The average age of puberty onset in the affected female patients was 5.4 years. The MLPA technique with synthetic MLPA probes for the DLK1 gene did not find other deletions in the studied subgroup. In conclusion, we identified 3 paternally inherited inactivating mutations in the DLK1 gene associated with familial CPP. The DLK1 is the second imprinted gene associated with pubertal disorders in humans. This finding suggests a role of the imprinted genes in puberty control. The mechanism through which this gene affects puberty is still unknown