O trabalho descreve um método para isolamento de núcleos morfologicamente intacto e fisiologicamente ativos, além da caracterização parcial do DNA de Acanthamoeba castellanii (linhagem Neff). O DNA celular total de trofozoitos contém quatro famílias com diferentes velocidades de renaturação. A fração com renaturação mais lenta (DNA \"único\"), corresponde ao DNA nuclear (86% do genoma) e apresenta características cinéticas compatíveis com uma complexidade de sequência igual a 1,46x1011 daltons. O DNA reiterado (14% do genoma), compreende três famílias de sequências de nucleotídeos, denominadas \"rápidas\", \"intermediária\" e \"lenta\", com complexidade cinética respectivamente igual a 1,5x106; 2,1x10<SUP.7 e 2,6x108 daltons, presentes em aproximadamente 3x103, 3x102 e 50 cópias. As famílias de DNA reiterado têm localização predominantemente citoplasmática, sendo que as famílias \"intermediárias\" e \"lentas\" fazem parte do genoma mitocondrial. O comportamento cinético heterogêneo do DNA mitocondrial e sua complexidade assemelham-se aos dados existentes para outros microrganismos eucariotos. A constatação de uma espécie de DNA extramitocondrial pode ser relacionada com a descrição anterior de corpúsculos citoplasmáticos contendo DNA ou com a extrusão de cromatina para o citoplasma, verificada no início do encistamento. O DNA de trofozoitos também foi caracterizado quanto ao padrão de sedimentação em gradientes de densidade, desnaturação térmica e composição de bases. O DNA celular total apresenta dois componentes em gradientes de CsCl, caracterizados por densidade de flutuação iguais a 1,717 g/cm3 (Componente maior) e 1,692 g/cm3 (componente menor). O perfil de fusão do DNA mitocondrial sugere heterogeneidade de composição de bases. / Abstract not available.

El desarrollo de tecnologías para sintetizar nuevos genomas e introducirlos dentro de hospedadores con sus respectivos cromosomas naturales inactivados abre las puertas a nuevos horizontes en biología sintética. Es de suma importancia aprovechar la habilidad de usar métodos computacionales para predecir y optimizar genomas sintéticos antes de llevar a cabo su síntesis. El objetivo de esta tesis es propulsar la ingeniería de genomas sintéticos de una célula procariota y otras dos eucariotas usando modelos cuantitativos a escala genómica. Así pues, he desarrollado una nueva metodología para el diseño automatizado de genomas sintéticos que se basa en una optimización que computacionalmente imita la evolución natural de genomas. Primero, he abordado el diseño de la red genómica transcripcional de Escherichia coli con adaptación a entornos cambiantes. Aplicando métodos de ingeniería reversa a los datos masivos disponibles de la transcripción y señalización para la bacteria, tratamos entender los principios de diseño que determinan la regulación de su transcriptoma. Encontramos que el genoma de E. coli puede ser rediseñado de tal forma que tenga una estructura reguladora transcripcional más simple manteniendo aún la respuesta fisiológica global ante ambientes fluctuantes. Estos genomas son más sensibles y muestran una respuesta más robusta ante ambientes agresivos. Segundo, he estudiado cómo los virus reprograman los chasis celulares de sus hospedadores asumiendo que existen mecanismos por los cuales los virus son capaces de superar con éxito las defensas expuestas por los hospedadores y modificar la expresión de sus genes en su propio beneficio. He desarrollado un nuevo modelo cuantitativo de la regulaci\'on transcripcional a nivel genómico de Arabidopsis thaliana para explorar el paisaje de posibles genomas rediseñados. Encontré un conjunto básico de genes del hospedador cuyos silenciamiento o sobre-expresión dieron pie a la predicción de perfiles de transcripción que s / Carrera Montesinos, J. (2012). AUTOMATIC COMPUTATIONAL DESIGN OF SYNTHETIC GENOMES [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/35380 / Palancia

Realiza un análisis pangenómico y filogenómico para estudiar la diversidad genómica de esta bacteria y determinar si las cepas de distintos hospederos y enfermedades contienen diferencias en cuanto a contenido genético. Según el análisis, Pasteurella multocida posee un pangenoma abierto de 4881 genes y un genoma core de 1205 genes (25%). El genoma accesorio y único (75%) contienen mayormente secuencias profago y proteínas de función desconocida, junto con la alta presencia de recombinación en el genoma core (45%) son los principales generadores de diversidad mediante transferencia horizontal de genes y recombinación homóloga. El análisis filogenómico del genoma core y pangenoma muestra el agrupamiento de cepas asociadas a enfermedades específicas sugiriendo una especialización en esta bacteria con presencia de genes de manera diferencial en cepas asociadas a enfermedades como septicemia hemorrágica, cólera aviar, pasteurelosis neumónica y relacionados a infecciones en humanos. Las cepas de P. multocida asociadas a cólera aviar poseen operones relacionados a metabolismo de carbohidratos como L-fucosa, D-alosa, citrato, L-arabinosa, tagatosa y galactitol, en tanto que cepas asociadas a infecciones neumónicas presentan un operón de trehalosa, las cepas asociadas a septicemia hemorrágica poseen genes de biosíntesis de ipopolisacáridos, adherencia celular y defensa a macrófagos, y algunas cepas relacionadas a humanos carecen de conjuntos de genes asociados principalmente a transporte y metabolismo de carbohidratos. Estas diferencias en contenido y función genética pueden ser responsables de la variada patogénesis de P. multocida relacionado con la colonización e invasión en los primeros momentos de la infección. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / El objetivo de este estudio es desarrollar un método computacional capaz de predecir con alta especificidad y sensibilidad los genes pequeños de ARN no codificante en genomas bacterianos, identificando las variables involucradas de mayor importancia que deben ser consideradas para su correcta clasificación. El trabajo aquí presentado consistió en investigar y analizar el estado del arte en métodos de predicción computacional de genes pequeños de ARN no codificante en bacterias, recopilar un listado de las variables involucradas y determinar estadísticamente aquellas que diferencian con mayor precisión los genes pequeños de ARN no codificante de secuencias genéticas al azar, comparar distintos métodos de predicción e identificar el que otorgue mejores resultados. Finalmente, se compararon los resultados del método con otros preexistentes y se aplicó el método al genoma completo de Escherichia coli. Los principales resultados obtenidos en este estudio son la identificación de 4 variables que influyen significativamente en la detección correcta de genes pequeños de ARN no codificante. Estas son: Valor z, Valor de partición, EMPI y Porcentaje de bultos, las cuales corresponden al subconjunto de variables con mayor capacidad discriminatoria. Por este motivo se recomienda que futuros métodos predictivos consideren la inclusión de estas 4 variables. Las variables seleccionadas muestran que existe una presión selectiva en la evolución de los genes pequeños de ARN no codificante, la que apunta a aumentar la estabilidad de la molécula al modificar su estructura para disminuir la energía de plegamiento y eliminar subestructuras desestabilizantes no funcionales. El mejor método de clasificación corresponde al Perceptrón Multicapa basado en redes neuronales, con una alta sensibilidad (88,8%) y alta especificidad (85,5%), teniendo una tasa de falsos positivos relativamente baja (14,5%). Con este subconjunto de variables y el método de clasificación, se realizó una predicción sobre el genoma de la bacteria Escherichia coli, generando 1192 predicciones, con un valor de sensibilidad de 30,5% y un valor predictivo positivo de 1,51 % respecto a los genes pequeños de ARN no codificante conocidos. Seleccionando las predicciones cercanas a promotores σ70 o terminadores intrínsecos (independientes del factor ρ), se obtiene un desempeño predictivo similar al logrado por otros autores en la literatura, con el beneficio adicional de requerir la medición de sólo 4 variables y sin la necesidad de información sobre genes homólogos en organismos cercanos filogenéticamente. La contribución de este trabajo consiste en profundizar el conocimiento acerca de las características de los genes de ARN no codificante, al haber estudiado las variables utilizadas previamente en la literatura y definir las 4 más relevantes, las cuales se relacionan directamente con la estructura secundaria y su energía mínima de plegamiento. En segundo lugar se propone un listado de 1192 secuencias del genoma de Escherichia coli y un listado más corto con las 5 más probables de ser genes sARN, estas secuencias pueden ser comprobadas experimentalmente. Estos resultados inciden positivamente en mejorar la calidad de las anotaciones de estos genes en genomas bacterianos, permitiendo mayores avances en estudios de genómica funcional y regulación en redes metabólicas.

Xylella fastidiosa é o agente causal da doença clorose variegada dos citros (CVC), e afeta principalmente a variedade de laranja doce no Brasil. É encontrada no xilema de plantas infectadas obstruindo o fluxo normal de água e nutrientes para todas as partes da planta. Os principais sintomas da doença são o aparecimento de frutos pequenos com a casca enrijecida e clorose nas folhas. Além de infectar variedades de laranjas, a bactéria é encontrada associada a doenças em outras culturas economicamente importantes como videiras, pessegueiros, ameixeiras, amoreiras, cafezais e carvalhos. O seqüenciamento completo do genoma revelou a presença de uma grande quantidade de regiões associadas a bacteriófagos. Duas dessas regiões foram ecolhidas para serem avaliadas em isolados de populações naturais infectando citros, uva e café através de PCR e seqüenciamento dos produtos amplificados. Os primers desenhados com base no genoma seqüenciado amplificam bandas de 1,0; 1,2; 1,4 e 1,7 kb. Os resultados mostraram que todos os isolados analisados apresentam seqüências semelhantes aquelas encontradas em bacteriófagos. Além disso, existe variação quanto ao número de produtos amplificados e seqüências de nucleotídeos dentro de isolados de citros de hospedeiros de diferentes regiões e entre os isolados de citros, café e videira. Dentro dos isolados de citros de hospedeiros de diferentes regiões do estado de São Paulo e Paraná dois grupos foram formados (grupo A e B), que compreendem os isolados de 9a5c(X0), Cordeirópolis, Itápolis, Araraquara (Rep3), Matão (Rep11), Matão (Rep16), Paraná (11067), Paraná (11399), Paraná (11834), Novais e Curupá, Itapetininga, Olímpia, Araraquara (Rep1), Matão (Rep15), Colina (11038), Colina (11039). Na seqüência amplificada de 1,2 kb aparecem 15 alterações de bases polimórficas, sendo que não ocorrem alterações na demarcação das ORFs nessa região e as proteínas traduzidas a partir dessa nova seqüência apresentam cerca de 92% de identidade. A seqüência amplificada de 1,4 kb entretanto, apresenta alterações significativas na composição de bases na região central do fragmento. Nessa região são encontradas seqüências cujo BLASTX encontra similaridade com ORFs localizadas em outras regiões de profago do genoma do clone de Xylella seqüenciado. Esses resultados indicam que existe variação significativa nas regiões associadas a bacteriófagos no genoma de isolados de diferentes hospedeiros de Xylella e que essas regiões devem estar associadas a rearranjos do genoma. / Xylella fastidiosa is the causal agent of the disease named "variegated clorosis of citrus", which mainly affects sweet orange varieties of Brazil. It is found infecting the xylem of plants, obstructing water and nutrient fluxes throughout the plant. The major symptoms of the disease are small fruit size, hardened rind and leaf chlorosis. Besides infecting orange plants, the bacterium is found associated with diseases in other economically important crops, such as grapes, coffee, peaches, plum, oak. The fuIl sequencing of the genome of X fastidiosa disclosed the presence of many regions associated with bacteriophages. Two of these regions were chosen to be evaluated in isolates of natural populations infecting citrus, grape and coffee through PCR and sequencing of the amplified products. Use of primers designed from the genome sequence results in amplified bands of 1.0; 1.2; 1.4 and 1.7 kb. The resuIts show that alI the analyzed isolates present sequences similar to those found in bacteriophages. However, there is variation as to the number of amplified products and nucleotide sequences among the citrus isolates obtained from different regions and among the isolates from citrus, coffee and grapes. The citrus isolates from hosts from different regions of the state of São Paulo were distributed into two groups (group A e B): 9a5c(XO), Cordeirópolis, Itápolis, Araraquara(Rep3), Matão(Rep11), Cordeirópolis, Itápolis, Araraquara(Rep3), Matão(Rep 11), Matão(Rep 16) Paraná(11067), Paraná(11399), Paraná(11834), Novais and Curupá, Itapetininga, Olímpia, Araraquara(Rep1), Matão(Rep15), Colina(11038), Colina(11039). In the 1.2 Kb amplified sequence there are 15 polymorphic bases, but these differences do not change the boundaries of the ORFs in this region and the translated proteins from these new regions present an identity of 92%. However, the 1.4 kb amplified sequence presents significant alterations in the composition of bases in the central region of the fragment. In this region, sequences were found with a similarity (BLASTX) to ORFs located in other regions of the sequenced genome of Xylella. These results indicate that there are significant variations in regions associated with bacteriophages in the genome of isolates from different hosts of Xylella and that these regions may be associated with rearrangements of the genome.

O advento do sequenciamento de nova geração (NGS - Next Generation Sequencing) nos últimos anos proporcionou um aumento expressivo no número de projetos genômicos. De maneira simplificada, as máquinas sequenciadoras geram como resultado fragmentos de DNA que são utilizados por programas montadores de genoma. Esses programas tentam juntar os fragmentos de DNA de modo a obter a representação completa da sequência genômica (por exemplo um cromossomo) da espécie sendo sequenciada. Em alguns casos o processo de montagem pode ser executado com maior facilidade para organismos com genomas de tamanhos pequenos (por exemplo bactérias com genoma em torno de 5Mpb), através de pipelines que automatizam a maior parte da tarefa. Um cenário mais complicado surge quando a espécie possui genoma com grande comprimento (acima de 1Gpb) e elementos repetidos, como no caso de alguns eucariotos. Nesses casos o resultado da montagem é geralmente composto por milhares de fragmentos (chamados de contigs), uma ordem de magnitude muito superior ao número de cromossomos estimado para um organismo (comumente da ordem de dois dígitos), dando origem a uma montagem altamente fragmentada. Uma atividade comum nesses projetos é a comparação da montagem com a de outro genoma como forma de validação e também para identificação de regiões conservadas entre os organismos. Embora o problema de alinhamento par-a-par de genomas grandes seja bem contornado por abordagens existentes, o alinhamento múltiplo (AM) de genomas grandes em estado fragmentado ainda é uma tarefa de difícil resolução, por demandar alto custo computacional e grande quantidade de tempo. Este trabalho consiste em uma metologia para fazer alinhamento múltiplo de genomas grandes de eucariotos com montagens altamente fragmentadas. Nossa implementação, baseada em alinhamento estrela, se mostrou capaz de fazer AM de grupos de montagens com diversos níveis de fragmentação. O maior deles, um conjunto de 5 genomas de répteis, levou 14 horas de processamento para fornecer um mapa de regiões conservadas entre as espécies. O algoritmo foi implementado em um software que batizamos de FROG (FRagment Overlap multiple Genome alignment), de código aberto e disponível sob licença GPLv3. / The advent of Next Generation Sequencing (NGS) in recent years has led to an expressive increase in the number of genomic projects. In a simplified way, sequencing machines generate DNA fragments that are used by genome assembler software. These programs try to merge the DNA fragments to obtain the complete representation of the genomic sequence (for example a chromosome) of the species being sequenced. In some cases the assembling process can be performed more easily for organisms with small-sized genomes (e.g. bacteria with a genome length of approximately 5Mpb) through pipelines that automate most of the task. A trickier scenario arises when the species has a very large genome (above 1Gbp) and complex elements, as in the case of some eukaryotes. In those cases the result of the assembly is usually composed of thousands of fragments (called contigs), an order of magnitude much higher than the number of chromosomes estimated for an organism (usually in the order two digits), giving rise to a highly fragmented assembly. A common activity in these projects is the comparison of the assembly with that of another genome as a form of validation and also to identify common elements between organisms. Although the problem of pairwise alignment of large genomes is well circumvented by existing approaches, multiple alignment of large genomes with highly fragmented assemblies remains a difficult task due to its time and computational requirements. This work consists of a methodology for doing multiple alignment of large eukaryotic genomes with highly fragmented assemblies, a problem that few solutions are able to cope with. Our star alignment-based implementation, was able to accomplish a MSA of groups of assemblies with different levels of fragmentation. The largest of them, a set of 5 reptilian genomes where the B. jararaca assembly (800,000 contigs, N50 of 3.1Kbp) was used as anchor, took 14 hours of execution time to provide a map of conserved regions among the participating species. The algorithm was implemented in a software named FROG (FRagment Overlap multiple Genome alignment), available under the General Public License v3 (GPLv3) terms.

Orientador: João Meidanis / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fortuna_ViniciusJose_M.pdf: 2317520 bytes, checksum: 52e18a1fcb2b671c1296276814c65290 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Uma das principais formas de se medir a distância evolutiva entre espécies é avaliando-se quão transformado um genoma foi em relação a outro. Tais transformações são conhecidas como rearranjos de genoma. Neste trabalho estaremos analisando o rearranjo chamado de transposição, evento que troca de posição dois blocos consecutivos de genes de um mesmo cromossomo. Mais especificamente, buscamos encontrar o número mínimo de transposições que transforma um cromos somo em outro, valor conhecido como distância de transposição. Matematicamente, consideramos os cromossomos como permutações e o problema de se transformar uma permutação em outra pode ser visto como uma ordenação. Em nosso estudo, introduzimos uma operação de remoção de elementos, ferramenta ainda pouco explorada no estudo da distância de transposição, mas que nos possibilitou obter um limite superior para a distância de transposição. Também sugerimos novas formas de se utilizar a remoção de elementos e a análise de subseqüências de permutações. Como forma de se tentar obter novos conhecimentos sobre o problema da distância de transposição, consideramos a variação do problema em que somente transposições de prefixo são permitidas. Zanoni Dias propôs um algoritmo polinomial que transforma qualquer permutação de comprimento n em sua reversa em f3n/41 passos, porém sem uma prova completa. Modificamos esse algoritmo, mantendo o número de passos, e apresentamos uma prova completa da correção do algoritmo modificado. Ainda no problema de distância de transposição de prefixo, analisamos as permutações cujas distâncias se igualam ao limite inferior de distância de pontos de quebra. Tais permutações são fáceis de serem ordenadas por transposições de prefixo em tempo polinomial, pois possuem ordenação ótima única e bem definida. Ao final chegamos à conclusão que as permutações que são fáceis de se ordenar no problema de transposições de prefixo também são fáceis no problema de transposições, o que prova que a variação do problema auxilia no estudo do problema original / Abstract: One of the main ways of measuring the evolution distance among species is to evaluate how large chunks have moved when comparing two genomes. Such changes are know as genome rearrangements. In this work we analyze a rearrangement event called transposition that changes the position of two consecutive blocks of genes in a chromosome. More specifically, we look for the minimum number of transpositions needed to transform a chromosome into another. This value is called the transposition distance. Mathematically, chromosomes are regarded as permutations and changing one genome into another can be seen as a sorting problem. In our study, we introduce an operation of element removal from permutations, which has not been fully explored, but allowed us to find an upper bound for the transposition distance. We also suggest new ways of making use of element removal and the analysis of permutation subsequences. In the hope of obtaining new knowledge about the problem of transposition distance, we considered the variation of the problem where we allow prefix transpositions only. Zanoni Dias developed a polynomial algorithm that changes any permutation into its reverse using f3n/41 steps, but without a proof of its correctness. We have modified this algorithm, keeping the number of steps, and presented a complete proof of the correction of the modified algorithm. Still about the prefix transposition distance, we have analyzed those permutations whose distance equals the breakpoint lower bound. Such permutations are easily sorted by prefix transpositions in polynomial time, since they have a unique and well-defined optimum sorting. Finally, we concluded that the permutations that are easily sorted in the prefix transposition problem are also easily sorted in the transposition problem, which proves that the variation of the problem helps the study of the original problem / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Na última década tem sido possível reconstruir o genoma de bactérias e arquéias presentes em comunidades microbianas de ambientes naturais a partir de dados metagenômicos. Isso tem revolucionado nosso entendimento sobre a topologia da árvore da vida e a descoberta de novas capacidades metabólicas, bem como auxiliado na identificação mais acurada de genes de interesse industrial, visto que os dados estão mais completos e menos fragmentados. Com base neste contexto, o objetivo geral deste projeto foi reconstruir o genoma de bactérias ligadas a degradação de biomassa vegetal em comunidades microbianas da compostagem, focando em análises de diversidade de enzimas de Glicosil Hidrolases (GHs), a partir de dados de sequências metagenômicas gerados no projeto temático processo 11/50870-6. Para alcançar os nossos objetivos, foram desenvolvidos pipelines computacionais com softwares já disponíveis na literatura e foram utilizados dois conjuntos principais de dados de sequenciamento massivo (um conjunto de dados seriados que engloba inúmeros estágios do processamento da compostagem e um conjunto de dados do metagenoma de um consórcio microbiano celulolítico e termofílico construído a partir de amostras da compostagem). Foram reconstruídos 13 genomas (sete genomas em amostras dos dados seriados e seis genomas na amostra do consórcio microbiano), sendo identificado no mínimo quatro novas espécies. As análises baseadas em filogenômica indicam a presença de pelo menos uma nova classe dentro do filo Firmicutes, uma nova espécie da família Paenibacillaceae e a reconstrução pela primeira vez do genoma da espécie Bacillus thermozeamaize. Também foram identificadas 33 lacunas/ilhas metagenômicas (IMs). Essas regiões apresentaram genes diretamente ligados a biossíntese de polissacarídeos do envelope celular, pseudogenes e proteínas hipotéticas. Algumas dessas proteínas estão diretamente ligadas ao reconhecimento de bacteríofagos durante a fase de infecção viral. A presença de IMs também indica uma divergência entre as populações microbianas presentes na compostagem com a espécie de referência. Quanto ao potencial de degradação de biomassa vegetal, todos os microrganismos apresentam genes com potencial para degradação de material lignocelulolítico durante o processamento de diferentes estágios da compostagem, indicando a importância do papel funcional dessas bactérias na compostagem. / In the last decade it has been possible to reconstruct Bacteria and Archaea genomes that are in natural microbial communities from metagenomic samples. This has revolutionized our understanding of the topology of the tree of life and the discovery of new metabolic functions, as well as aided in more accurate identification of industrial bioprospecting genes, since the genomic data are more complete and less fragmented. Based on this background, the aim of this project was to reconstruct the bacterial genomes linked to plant biomass degradation in composting communities, focusing on diversity analysis of Glycosyl Hydrolases (GHs) from metagenomic sequence data generated in the Thematic Project (Process 11/50870-6). To achieve our objectives, computational pipelines have been developed (this pipelines were based on software already available in the literature) and we use these pipelines in two massive data sets generated by high-throughput sequencing (one data set of time series compost sample which includes several stages of the composting process and other data set from a cellu- lolytic and thermophilic microbial consortium). Thirteen genomes were reconstructed (seven genomes from time series metagenomic data and six genomes from microbial consortium). At least four new species have been identified, and the analyzes based on phylogenomic inferences indicate the presence of at least one new class of Firmicutes phylum, and a new Paenibacillaceae family and the reconstruction for the first time the Bacillus thermozeamaize genome. They also identified 33 gaps/metagenomic Islands (IMs). These gaps had genes directly linked to polysaccharide biosynthesis of the cell envelope, pseudogenes and hypothetical proteins. Some of these proteins are directly linked to the bacteriophage during the recognition phase of viral infection. The presence of gaps also indicates a divergence between microbial populations present in the compost with the reference genome. All microbial genomes reconstructed in this studyhave genes linked to lignocellulolytic potential degradation during the different stages of composting process, indicating the functional role this bactéria in this environment.

Mitocôndrias são organelas semi-autônomas responsáveis pela respiração celular. Diversas fontes de evidências indicam a origem endossimbiótica dessas organelas, onde um organismo unicelular teria engolfado um organismo procariótico, possivelmente uma &#945;-proteobactéria. Durante a coevolução do endossimbionte e sua célula hospedeira, ocorreu uma redução do genoma do endossimbionte, parte dos genes sendo perdida e parte transferida para o núcleo. A organização e o tamanho do genoma mitocondrial é bastante variável nas diferentes linhagens filogenéticas. O acúmulo de dados moleculares ajuda a esclarecer a origem e evolução das mitocôndrias. Até o momento, foram sequenciados os genomas mitocondriais de apenas três espécies de Rhodophyta, Chondrus crispus, Cyanidioschyzon merolae e Porphyra purpurea. As algas vermelhas são economicamente importantes por serem utilizadas principalmente como alimento e para as extrações de polissacarídeos e pigmentos acessórios. Gracilaria tenuistipitata var. liui Zhang et Xia é uma macroalga vermelha que apresenta grande tolerância a fatores ambientais e alta taxa de crescimento, sendo utilizada como organismo modelo em estudos fisiológicos, bioquímicos e moleculares, incluindo o sequenciamento do genoma completo do cloroplasto feito anteriormente pelo nosso grupo de pesquisa. Este estudo teve como objetivo o sequenciamento completo do genoma mitocondrial de G. tenuistipitata, a análise dos genes presentes e a comparação entre os genomas mitocondriais de Rhodophyta e de outros organismos fotossintetizantes disponíveis no GenBank. Para isso, foram realizadas extrações de DNA total para as amplificações por PCR, para posterior sequenciamento por primer walking e montagem do genoma mitocondrial completo de G. tenuistipitata. A sequência completa do genoma mitocondrial circular da alga vermelha G. tenuistipitata possui 25.565 nucleotídeos e conteúdo CG de 27%. Foram identificados 50 genes, que incluem sete subunidades do complexo NADH desidrogenase (nad 1-6, nad 4L), três do complexo sucinato desidrogenase (sdh 2-4), o gene apocitocromo b (cob), três subunidades da citocromo c oxidase (cox 1-3), três do complexo ATP sintase (atp 6,atp 8-9), cinco genes para proteínas ribossômicas (rps 3, rps 11-12, rpl 16, rpl 20), três genes para RNA ribossômico (rrn 5, rnl, rns) e 22 para RNA transportador. Um intron do grupo II está inserido no tRNA para histidina. Os genes mitocondriais de G. tenuistipitata estão organizados em dois conjuntos codificados um em cada fita do DNA, em direções de transcrição opostas. O genoma mitocondrial de Gracilaria tenuistipitata é bastante compacto, com poucas regiões intergênicas e utiliza um código genético modificado. O conteúdo de genes e sua ordem no genoma mitocondrial de G. tenuistipitata são extremamente semelhantes ao de C. crispus e os genomas mitocondriais de ambas apresentam identidade de nucleotídeos superior a 70% em todas as análises realizadas. Essa semelhança pode ser explicada pelo fato de ambas as algas pertencerem à mesma classe, Florideophyceae. As quatro espécies de Rhodophyta comparadas neste trabalho possuem os componentes básicos da cadeia respiratória e síntese de ATP, além de algumas proteínas ribossômicas e de um conjunto quase completo de tRNAs e rRNAs. Este trabalho corrobora estudos filogenéticos anteriores em relação às algas vermelhas, evidenciando que G. tenuistipitatae C. crispus são mais próximos entre si e igualmente distantes de P. purpurea, e que C. merolae se encontra em uma posição mais basal. / Mitochondria are semi-autonomous organelles responsible for cellular respiration. Many sources of evidence indicate the endosymbiotic origin of these organelles, in which an unicellular organism engulfed a prokaryotic organism, possibly an &#945;-proteobacteria. During the endosymbiont and its host coevolution, the endosymbiont genome was reduced by gene loss and gene transfer to the nucleous. The mitochondrial genome size and organization varies within different phylogenetic lineages. The accumulation of molecular data helps to elucidate the origin and evolution of mitochondria. So far, only three species of Rhodophyta had their mitochondrial genome totally sequenced, Chondrus crispus, Cyanidioschyzon merolae and Porphyra purpurea. Red algae are economically important due to their use as food and for the extraction of polysacarids and accessory pigments. Gracilaria tenuistipitata var. liui Zhang et Xia is a red macroalgae very tolerant to environmental changes and shows high growth rates, being used as model organism in physiological, biochemical and molecular studies, including the sequencing of the whole chloroplast genome done by our research group. This study aimed the sequencing of the whole mitochondrial genome of G. tenuistipitata, the analysis of its gene content and the comparison within mitochondrial genomes of Rhodophyta and other photosynthetic organisms available at the GenBank. For that, total DNA was extracted for PCR amplifications, which were sequenced using primer walking and assembled to obtain the complete mitochondrial genome of G. tenuistipitata. The whole mitochondrial circular genome sequence of the red algae G. tenuistipitata was determined (25.565 nucleotides, C+G content 27%). Fifty genes were identified, including seven NAD H dehydrogenase complex subunits (nad 1-6, nad 4L), three succinate dehydrogenase complex subunits (sdh2-4), the apocytochrome b gene cob), three cytochrome c oxidase subunits (cox1-3), three ATP synthase complex subunits (atp6, atp8-9), five ribosomal proteins (rps3, rps11-12, rpl16, rpl20), three ribosomal RNA genes (rrn5, rnl, rns) and 22 tRNAs. One group II introns was found between the tRNA sup His /SUP. The mitochondrial genes of G. tenuistipitata are organized in two groups translated each one in each strand, in two opposite directions. The mitochondrial 13 genome of Gracilaria tenuistipitata is quite compact, with few intergenic regions and uses a modified genetic code. The gene content and its order in the mitochondrial genome of G. tenuistipitata are extremely similar to the C. crispus mitochondrial genome, and both genomes presented nucleotide identity above 70% in all the analyses. This similarity between the mtDNA of both species can be explained by the fact that both belong to the same class, Florideophyceae. The four Rhodophyta species compared in this study have the essencial components for the respiratory chain and ATP synthesis, besides some ribosomal proteins and almost all of the tRNAs and rRNAs. This work corroborate previous phylogenetic studies about red algae, showing that G. tenuistipitata and C. crispus are more closely related between each other than to P. purpurea, and that C. merolae is in a basal position.

O objetivo deste projeto foi entender a organização genômica e o conteúdo de genes de dois fitopatógenos relacionados geneticamente, mas que infectam diferentes hospedeiros: Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx), um patógeno de cana-de-açúcar; e Leifonia xyli subsp. cynodontis (Lxc), um patógeno de gramíneas do gênero Cynodon. Os resultados do seqüenciamento parcial do genoma de Lxc são descritos, incluindo as seqüências comuns ao genoma de Lxx e os fragmentos de organização distinta e genes específicos de Lxc. Para alcançar o objetivo, bibliotecas genômicas do genoma de Lxc foram construídas. A estratégia revelou seqüências específicas, algumas provavelmente adquiridas por transferência horizontal, e regiões não sintênicas do genoma de Lxc, quando comparadas com Lxx. Regiões específicas somaram 311.353 pb e foram anotadas. Devido a associação de elementos genéticos móveis com reorganização cromossômica e transferência horizontal de genes, um estudo detalhado dos transposons do tipo IS, presentes em ambos os genomas, foi realizado. A análise revelou um número variável de elementos para cada genoma atuando na diversificação dos mesmos. / This study aimed to understand genome organization and gene content of two closely related plant pathogens that infect different hosts: Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx), a sugarcane pathogen; and Leifonia xyli subsp. cynodontis (Lxc), a Cynodon grass pathogen. We describe the results of a partial genome sequence of Lxc, assessing the similarity to Lxx completely sequenced genome, describing differences in genome organization and uncovering genes specific to Lxc genome. To accomplish the objective, genomic libraries were constructed. The strategy uncovered specific sequences, some probably acquired by horizontal transfer and non-syntenic regions of Lxc genome compared to Lxx. Specific regions of Lxc genome accounted for 311,353 bp and were annotated. Because mobile genetic elements are often associated with rearrangements and horizontal gene transfer, a detailed study of all insertion sequence (IS) elements presented in both genomes were realized. The analysis revealed a variable number of transposable elements acting upon genomic diversity.