Orientador: Iscia Teresinha Lopes-Cendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T12:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Murai_MarceloJun_D.pdf: 2432622 bytes, checksum: 77473c64f1b333e9164100a3c525b735 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os genes LGI1 e EFHC1 não codificam canais iônicos; entretanto, afetam indiretamente a corrente nesses canais em síndromes epilépticas determinadas geneticamente. O gene LGI1 (do inglês Leucine-rich, glioma inactivated gene 1) está relacionado à epilepsia parcial autossômica dominante com sintomas auditivos. Recentemente, observou-se a interação de LGI1 com ADAM22 em um complexo que possivelmente regula a transmissão sináptica. A forma mutante da LGI1 é incapaz de se ligar à ADAM22, o que fortalece a hipótese de um mecanismo relacionado à perda de função nesta síndrome epiléptica. O gene EFHC1 (do inglês EF-hand domain C-terminal containing 1) foi encontrado mutado em algumas famílias com epilepsia mioclônica juvenil. Células transfectadas com EFHC1 apresentam maior taxa de apoptose, o que indica uma possível participação em morte celular programada. Clonamos e expressamos as proteínas humanas LGI1 em sua forma inteira (AA 1-557) e a porção C-terminal (AA 224-557; LGI1C), também chamada de domínio epitempina; as formas N-terminal (AA 78-364; EFHC1N), que compreende dois domínios DM10, e C-terminal (AA 403-640; EFHC1C) de EFHC1, formada por um domínio DM10 e um EF-hand putativo. Diversas fusões foram testadas com a proteína LGI1, seja inteira (GST, Trx, SUMO), seja a porção C-terminal (GST, Trx, NusA, MBP e SUMO), em diferentes cepas de Escherichia coli. Obteve-se proteína solúvel com NusALGI1C e MBP-LGI1C; entretanto, só foi possível a captura por cromatografia de afinidade à amilose com a fusão à MBP, na presença ou não da chaperonina GroEL. Apesar do protocolo de purificação de MBP-LGI1C ter sido estabelecido, a clivagem da cauda não foi eficiente, além de apresentar baixo rendimento. Espalhamento de luz dinâmico e SAXS mostraram que a proteína fusionada apresentava-se em um estado de forte agregação. As porções N- e C-terminal de EFHC1 foram clonadas com a fusão SUMO, apresentando alta solubilidade em bactéria. Essas construções foram capturadas em cromatografia de afinidade a níquel e submetidas à clivagem da cauda: obteve-se rendimento próximo de 100% com EFHC1C, enquanto que com a EFHC1N não houve reação. EFHC1C clivada foi separada da cauda e passou por mais um passo de purificação, para polimento. Espectroscopia de dicroísmo circular mostrou que esta porção é composta principalmente por a-hélices e a temperatura de transição foi determinada em 54,5ºC, na presença ou ausência de agente redutor DTT, indicando alta estabilidade. Espalhamento de luz dinâmico e SAXS mostraram que a proteína está monodispersa e modelagem computacional econstituindo o envelope da EFHC1C por SAXS indica uma forma prolata. Em relação à EFHC1N, observou-se a presença de duas populações distintas de proteínas por SAXS e por filtração em gel / Abstract: Non-ion channel genes, as LGI1 and EFHC1, have been shown to indirectly affect ion channel currents in genetically determined epilepsy syndromes. LGI1 (Leucine-rich, glioma inactivated gene 1) is linked to a rare form of partial epilepsy (autosomal dominant partial epilepsy with auditory features, ADPEAF). Recently, LGI1 protein was associated with ADAM22 in a complex that regulates synaptic transmission. The mutated form of LGI1 is incapable of binding to ADAM22, leading to a loss of function mechanism causing ADPEAF. EFHC1 is mutated in some families with juvenile myoclonic epilepsy (JME). It has been observed that EFHC1 transfected cells have a higher rate of apoptosis; therefore, it seems that EFHC1 protein could be involved in programmed cell death. We have successfully cloned and expressed the full form (AA 1-557) and C-terminal epitempin domain of human LGI1 (AA 224-557); and the N-terminus (AA 78-364; named EFHC1N), comprasing two DM10 domains in tandem, and the C-terminus portion of human EFHC1 (AA 403-640; named EFHC1C), comprising one DM10 domain and the EF-hand motif. Several fusion constructs were tested with full LGI1 (GST, Trx and SUMO) and C-terminal half (GST, Trx, NusA, MBP and SUMO) in different Escherichia coli strains. Soluble protein was obtained with NusA-LGI1C and MBP-LGI1C, but only MBP-LGI1C was captured by affinity amilose in the presence or absence of chaperonine GroEL. Despite the fact that we suceffuly established a purification protocol for MBP-LGI1C, tag cleavage presented low yield. Dinamic light scattering and SAXS showed that LGI1C fused to MBP was strongly aggregated. Furthermore, the N- and C-terminal of EFHC1 were cloned with SUMO fusion and showed high solubility in bacteria. These constructions were captured by nickel affinity chromatography and submitted to cleavage reaction. Near complete cleavage was achieved with EFHC1C, but no cleavage was obtained with EFHC1N. SUMO tag was separeted from EFHC1Cand a final purification step was performed. Circular dichroism spectroscopy showed that EFHC1C is composed mainly by a-helices and transition temperature in the presence or absence of reducing agent DTT was 54.5ºC, indicating high stability. Dynamic light scattering and SAXS showed that EFHC1C is in a monodisperse state and presents a prolate shape. EFHC1N presents two different populations of proteins, as determined by SAXS and size exclusion chromatography / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

A Epilepsia Mioclônica Juvenil (EMJ) é uma epilepsia generalizada idiopática geralmente associada à ausência de alterações estruturais. Estudos neuropsicológicos, com um número restrito de paradigmas, sugerem que indivíduos com EMJ apresentam pior desempenho nos testes que avaliam funções executivas. De maneira complementar, a descrição da personalidade nos pacientes com EMJ corrobora os estudos neuropsicológicos, uma vez que relata maior exacerbação da impulsividade nestes pacientes, o que refletiria uma possível disfunção de lobo frontal. Estes estudos baseiam-se ou em observações clínicas ou nos critérios de classificação categorial do DSM-IV. Não há até o momento, estudos sobre traços de personalidade assim como a correlação com a presença de disfunção executiva e traços de personalidade impulsivos nos pacientes com EMJ. Além disso, o impacto da EMJ sobre o funcionamento social não foi estudado. Os objetivos deste estudo foram: 1. verificar se as funções atencionais e executivas encontram-se prejudicadas; 2. verificar se existem diferentes níveis de comprometimento das funções executivas e atencionais; 3. verificar se há alteração dos traços de personalidade, através de instrumento objetivo; 4. verificar se existem prejuízos da adequação social; 5. verificar a correlação entre o desempenho nas funções executivas e atencionais e a expressão de traços de personalidade relacionados a um pior controle de impulsos; 6. verificar a correlação entre as pontuações obtidas nos testes neuropsicológicos avaliadores das funções executivas e atencionais e os escores em adequação social e; 7. verificar se as variáveis clínicas da epilepsia se correlacionam com as pontuações obtidas nos testes neuropsicológicos, a expressão de traços de personalidade relacionados a um pior controle de impulsos e com os escores em adequação social em pacientes com EMJ. Para tanto, foram avaliados 42 pacientes com EMJ através de: a) bateria compreensiva de testes neuropsicológicos avaliadores de funções executivas e atencionais; b) questionário padronizado de avaliação de traços de personalidade (ITC) e; c) escala padronizada de avaliação da adequação social (EAS). Os desempenhos e escores nos testes, questionário e escala dos pacientes com EMJ foram comparados a um grupo de 42 sujeitos controle, sem diagnóstico psiquiátrico ou neurológico, pareados por idade, escolaridade e nível sócio-econômico. Os pacientes com EMJ tiveram piores desempenhos que os controles em testes de atenção imediata, controle mental, atenção seletiva e sustentada, flexibilidade mental, controle inibitório, fluência verbal, formação de conceitos, manutenção de metas, fluência verbal e memória verbal a curto prazo. Quanto à gravidade da disfunção executiva, observou-se que 83,33% apresentaram disfunção executiva moderada ou grave. Os pacientes com EMJ também apresentaram maior expressão dos traços de personalidade impulsivos e pior adequação social em comparação com o grupo controle. Disfunção executiva/ atencional se correlacionaram com o pior controle dos impulsos, porém não com o pior funcionamento social. Houve correlação entre a frequencia de crises e a presença de transtornos psiquiátricos com o pior desempenho executivo/atencional, com a maior expressão de traços impulsivos e com a pior adequação social. A maior duração da epilepsia e a idade de início precoce tiveram relação com a disfunção executiva e personalidade, respectivamente. Na análise categorial entre os grupos de fácil e difícil controle, pacientes refratários apresentaram pior disfunção executiva e uma presença ainda mais expressiva dos traços de personalidade impulsivos. Nosso estudo demonstra a presença de disfunção atencional e executiva nos pacientes com EMJ, além da presença de traços de personalidade impulsivos. O presente estudo identificou a presença de pior funcionamento social destes pacientes. Além disso, verificamos a existência de dois grupos distintos de pacientes, sendo que pacientes mais refratários apresentam-se globalmente comprometidos. Estes achados sugerem que há uma necessidade de melhor caracterização fenotípica dos pacientes com EMJ a fim de incluir endofenótipos visto que nossos resultados demonstram uma possível existência de grupos distintos de pacientes com EMJ. / Juvenile Myoclonic Epilepsy (JME) is an idiopathic generalized epilepsy usually associated with absence of structural changes. Neuropsychological studies in patients with JME, using a limited number of paradigms, show worse performance on tests assessing executive functions. In addition, the description of personality traits in patients with JME corroborates neuropsychological studies, reporting failure of impulse control in these patients, which reflects a possible frontal lobe dysfunction. These studies are either based on clinical observations or on the categorical classification criteria of DSM-IV. To moment, the correlation between executive dysfunction and impulsive personality traits in patients with JME, has not been performed, as well as neither an objective study of the social adjustment of this population. The objectives of this study were to: 1. Investigate if attentional and executive functions are impaired; 2. Investigate if there are different levels of impairment in attentional and executive functions 3. Investigate if there are alterations in personality traits using an objective instrument 4. Investigate if there is impairment of social functioning 5. Investigate if there are correlations between performance on attentional and executive functions and the expressions of personality traits related to poor impulse control, 6. Verify if there are correlations between scores on neuropsychological tests of attentional and executive functions and social functioning 7. Investigate if there are correlations between clinical variables of epilepsy and neuropsychological performance, expression of impulsive personality traits and social functioning. We evaluated 42 patients with JME by: a) a comprehensive battery of neuropsychological tests of attentional and executive functions b) a standardized assessment of personality traits (TCI) and c) a standardized scale for assessing social functioning (SAS-SR). The performances and scores on tests, of patients with JME were compared to a group of 42 control subjects without neurological or psychiatric diagnosis, matched for age, education and socioeconomic status. Patients with JME showed worse performance than controls on tests of attentional span, working memory, inhibitory control, concept formation, maintenance of goals, verbal fluency and immediate verbal memory. We also observed that 83.33% of the patients with JME had moderate or severe executive dysfunction. Patients with JME showed higher expression of personality traits associated with an impaired impulse control and worse social functioning, when compared with the control group. Attentional/ executive dysfunction was correlated with poor impulse control, but not with worse social functioning. We found correlations between the frequency of seizures and the presence of psychiatric disorders with attentional and executive dysfunction, with the highest expression of impulsive traits and with worsened social functioning. Longest duration of epilepsy and the early age of onset were respectively associated with executive dysfunction and personality. In the category analysis between groups of patients easy and difficult to control seizures, refractory patients had worse executive dysfunction with an even a greater presence of impulsive personality traits. Our study demonstrates the presence of attentional and executive dysfunction in patients with JME, as well as the presence of impulsive personality traits. Moreover, this study identified the presence of poor social functioning in these patients. We also note the existence of two distinct groups of patients, were more refractory patients appear to present broader impairment. These findings suggest that there is a need for better phenotypic characterization of patients with JME to include diverse phenotypes since our results suggest a possible existence of distinct groups of patients with JME.

A Epilepsia Mioclônica Juvenil (EMJ) é uma epilepsia generalizada idiopática geralmente associada à ausência de alterações estruturais. Estudos neuropsicológicos, com um número restrito de paradigmas, sugerem que indivíduos com EMJ apresentam pior desempenho nos testes que avaliam funções executivas. De maneira complementar, a descrição da personalidade nos pacientes com EMJ corrobora os estudos neuropsicológicos, uma vez que relata maior exacerbação da impulsividade nestes pacientes, o que refletiria uma possível disfunção de lobo frontal. Estes estudos baseiam-se ou em observações clínicas ou nos critérios de classificação categorial do DSM-IV. Não há até o momento, estudos sobre traços de personalidade assim como a correlação com a presença de disfunção executiva e traços de personalidade impulsivos nos pacientes com EMJ. Além disso, o impacto da EMJ sobre o funcionamento social não foi estudado. Os objetivos deste estudo foram: 1. verificar se as funções atencionais e executivas encontram-se prejudicadas; 2. verificar se existem diferentes níveis de comprometimento das funções executivas e atencionais; 3. verificar se há alteração dos traços de personalidade, através de instrumento objetivo; 4. verificar se existem prejuízos da adequação social; 5. verificar a correlação entre o desempenho nas funções executivas e atencionais e a expressão de traços de personalidade relacionados a um pior controle de impulsos; 6. verificar a correlação entre as pontuações obtidas nos testes neuropsicológicos avaliadores das funções executivas e atencionais e os escores em adequação social e; 7. verificar se as variáveis clínicas da epilepsia se correlacionam com as pontuações obtidas nos testes neuropsicológicos, a expressão de traços de personalidade relacionados a um pior controle de impulsos e com os escores em adequação social em pacientes com EMJ. Para tanto, foram avaliados 42 pacientes com EMJ através de: a) bateria compreensiva de testes neuropsicológicos avaliadores de funções executivas e atencionais; b) questionário padronizado de avaliação de traços de personalidade (ITC) e; c) escala padronizada de avaliação da adequação social (EAS). Os desempenhos e escores nos testes, questionário e escala dos pacientes com EMJ foram comparados a um grupo de 42 sujeitos controle, sem diagnóstico psiquiátrico ou neurológico, pareados por idade, escolaridade e nível sócio-econômico. Os pacientes com EMJ tiveram piores desempenhos que os controles em testes de atenção imediata, controle mental, atenção seletiva e sustentada, flexibilidade mental, controle inibitório, fluência verbal, formação de conceitos, manutenção de metas, fluência verbal e memória verbal a curto prazo. Quanto à gravidade da disfunção executiva, observou-se que 83,33% apresentaram disfunção executiva moderada ou grave. Os pacientes com EMJ também apresentaram maior expressão dos traços de personalidade impulsivos e pior adequação social em comparação com o grupo controle. Disfunção executiva/ atencional se correlacionaram com o pior controle dos impulsos, porém não com o pior funcionamento social. Houve correlação entre a frequencia de crises e a presença de transtornos psiquiátricos com o pior desempenho executivo/atencional, com a maior expressão de traços impulsivos e com a pior adequação social. A maior duração da epilepsia e a idade de início precoce tiveram relação com a disfunção executiva e personalidade, respectivamente. Na análise categorial entre os grupos de fácil e difícil controle, pacientes refratários apresentaram pior disfunção executiva e uma presença ainda mais expressiva dos traços de personalidade impulsivos. Nosso estudo demonstra a presença de disfunção atencional e executiva nos pacientes com EMJ, além da presença de traços de personalidade impulsivos. O presente estudo identificou a presença de pior funcionamento social destes pacientes. Além disso, verificamos a existência de dois grupos distintos de pacientes, sendo que pacientes mais refratários apresentam-se globalmente comprometidos. Estes achados sugerem que há uma necessidade de melhor caracterização fenotípica dos pacientes com EMJ a fim de incluir endofenótipos visto que nossos resultados demonstram uma possível existência de grupos distintos de pacientes com EMJ. / Juvenile Myoclonic Epilepsy (JME) is an idiopathic generalized epilepsy usually associated with absence of structural changes. Neuropsychological studies in patients with JME, using a limited number of paradigms, show worse performance on tests assessing executive functions. In addition, the description of personality traits in patients with JME corroborates neuropsychological studies, reporting failure of impulse control in these patients, which reflects a possible frontal lobe dysfunction. These studies are either based on clinical observations or on the categorical classification criteria of DSM-IV. To moment, the correlation between executive dysfunction and impulsive personality traits in patients with JME, has not been performed, as well as neither an objective study of the social adjustment of this population. The objectives of this study were to: 1. Investigate if attentional and executive functions are impaired; 2. Investigate if there are different levels of impairment in attentional and executive functions 3. Investigate if there are alterations in personality traits using an objective instrument 4. Investigate if there is impairment of social functioning 5. Investigate if there are correlations between performance on attentional and executive functions and the expressions of personality traits related to poor impulse control, 6. Verify if there are correlations between scores on neuropsychological tests of attentional and executive functions and social functioning 7. Investigate if there are correlations between clinical variables of epilepsy and neuropsychological performance, expression of impulsive personality traits and social functioning. We evaluated 42 patients with JME by: a) a comprehensive battery of neuropsychological tests of attentional and executive functions b) a standardized assessment of personality traits (TCI) and c) a standardized scale for assessing social functioning (SAS-SR). The performances and scores on tests, of patients with JME were compared to a group of 42 control subjects without neurological or psychiatric diagnosis, matched for age, education and socioeconomic status. Patients with JME showed worse performance than controls on tests of attentional span, working memory, inhibitory control, concept formation, maintenance of goals, verbal fluency and immediate verbal memory. We also observed that 83.33% of the patients with JME had moderate or severe executive dysfunction. Patients with JME showed higher expression of personality traits associated with an impaired impulse control and worse social functioning, when compared with the control group. Attentional/ executive dysfunction was correlated with poor impulse control, but not with worse social functioning. We found correlations between the frequency of seizures and the presence of psychiatric disorders with attentional and executive dysfunction, with the highest expression of impulsive traits and with worsened social functioning. Longest duration of epilepsy and the early age of onset were respectively associated with executive dysfunction and personality. In the category analysis between groups of patients easy and difficult to control seizures, refractory patients had worse executive dysfunction with an even a greater presence of impulsive personality traits. Our study demonstrates the presence of attentional and executive dysfunction in patients with JME, as well as the presence of impulsive personality traits. Moreover, this study identified the presence of poor social functioning in these patients. We also note the existence of two distinct groups of patients, were more refractory patients appear to present broader impairment. These findings suggest that there is a need for better phenotypic characterization of patients with JME to include diverse phenotypes since our results suggest a possible existence of distinct groups of patients with JME.

Orientador: Iscia Lopes-Cendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:41:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Conte_FabioFrangiotti_D.pdf: 13814383 bytes, checksum: 9a4218c46168df9b7544dbd102ee9756 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A epilepsia é uma condição bastante freqüente que atinge aproximadamente 1,5% da população geral, sendo mundialmente considerada um problema de saúde pública. O termo epilepsia engloba um grupo de distúrbios neurológicos crônicos com diferentes etiologias, manifestações e prognósticos, mas que possuem como característica comum as crises convulsivas recorrentes. A Epilepsia Mioclônica Juvenil (EMJ) é caracterizada por abalos mioclônicos principalmente ao despertar. A EMJ tem sido uma das formas de epilepsia mais amplamente estudadas do ponto de vista molecular. Recentemente, um dos genes causadores da EMJ foi clonado. Este gene, chamado de EFHC1, codifica uma proteína que possui 640 aminoácidos e que possui três domínios estruturais DM10, de função desconhecida, e um motivo de ligação a cálcio, chamado de EF-hand. A proteína EFHC1 associa-se a microtúbulos e, dessa forma, participa ativamente do processo de divisão celular. Além disso, esta proteína induz apoptose em neurônios através da sua associação com um canal de cálcio voltagem-dependente (Cav2.3). Foram identificadas cinco mutações no gene EFHC1 que co-segregam com o quadro epiléptico em pacientes acometidos por EMJ. As proteínas mutadas codificadas por estas variantes têm a capacidade pró-apoptótica reduzida. Os genes ortólogos de camundongo e rato, chamados de Efhc1, também foram isolados. O gene murino codifica uma proteína de aproximadamente 75KDa, homóloga à proteína Rib72 de Chlamydomonas reinhardtii. A proteína Efhc1 é abundante em tecidos e órgãos que possuem flagelos ou cílios móveis, como, por exemplo, os testículos, os ovidutos e, no sistema nervoso central (SNC), as células ependimárias. No epêndima, a proteína Efhc1 é essencial para a manutenção da freqüência de batimento ciliar destas células. Os principais objetivos desta tese foram a determinação do perfil de expressão do gene Efhc1 e a avaliação da viabilidade de estudos funcionais pela modulação de sua expressão no cérebro de roedores em diferentes estágios de desenvolvimento. Os experimentos de reação em cadeia da polimerase (PCR) em tempo real revelaram que não há diferença na expressão do transcrito do gene Efhc1 entre os hemisférios cerebrais nas duas espécies. Os ensaios de Western blot corroboraram este achado. Além disso, os maiores níveis do transcrito destes genes são observados nos estágios intra-uterinos nos camundongos e nos animais adultos em ratos. Em comum, há um decréscimo progressivo na expressão dos genes a partir de neonatos de 1 dia de vida (P1) até P14. Os estudos de hibridização in situ mostraram que o transcrito dos genes Efhc1 destas espécies é expresso nas células ependimárias, as quais revestem as paredes dos ventrículos cerebrais. Estes resultados sugerem que a expressão do gene Efhc1 é mais importante durante as fases iniciais do desenvolvimento do cérebro e que, neste estágio, a proteína Efhc1 pode estar envolvida no surgimento dos mecanismos epileptogênicos subjacentes a EMJ. A técnica de interferência por RNA (RNAi) promove o silenciamento gênico potente e específico e foi utilizada neste projeto com o intuito de estudar a função do gene Efhc1 em células de mamíferos em cultura e no cérebro de camundongos em desenvolvimento. Esta abordagem tem sido amplamente utilizada para esta finalidade. Tanto para os experimentos com cultura celular quanto para os experimentos in vivo, a confirmação do silenciamento gênico ocorreu via Real Time PCR e Western blot. Além disso, foram utilizados controles negativos (injeção apenas com tampão e siRNA irrelevantes). Inicialmente, foram desenhadas e sintetizadas duas moléculas de siRNA, as efetoras da RNAi, que promovem um silenciamento gênico temporário, e uma molécula de shRNA (short hairpin RNA), cujo efeito é duradouro. Nos experimentos com cultura de células, foram utilizados diferentes tipos celulares, desde cardiomiócitos de rato até células de camundongos derivadas de neuroblastoma (Neuro2A). Já para o silenciamento do gene no cérebro de camundongos em desenvolvimento, foram utilizadas diferentes metodologias de inoculação da molécula, como, por exemplo, cirurgia intra-uterina, transfecção hidrodinâmica, injeção na veia jugular e associação do siRNA com um peptídeo derivado de uma glicoproteína do vírus da raiva. Como resultado, obteve-se silenciamento duradouro e consistente do gene Efhc1 em cultura de células Neuro2A. A maior porcentagem de silenciamento gênico (60%) foi obtida após 48h de incubação do siRNA com as células e o gene permaneceu silenciado por até 6 dias. Além disso, o silenciamento do gene Efhc1 no Sistema Nervoso Central de roedores (redução da expressão em até 45%) foi alcançado pela complexação do siRNA com um peptídeo derivado do vírus da raiva, o RVG-9R. Espera-se que os resultados deste estudo sejam capazes de fortalecer a associação do gene EFHC1 e o fenótipo de EMJ, além de fornecer maiores subsídios para identificar os possíveis mecanismos biológicos envolvidos na fisiopatologia da EMJ, os quais permanecem ainda muito controversos. / Abstract: Epilepsy is a frequent condition that affects around 1.5% of general population and is considered worldwide as a public health problem. The term epilepsy refers to a group of chronic neurological disorders with different etiologies and prognostics. However, a common characteristic of all epilepsies is the recurrence of seizures. Juvenile myoclonic epilepsy (JME), one of the most common forms of epilepsy, is characterized by myoclonic seizures mainly at awakening. JME has been intensively studied at the molecular level. Recently, one of the putative causative genes for JME was cloned. This gene, called EFHC1, encodes a protein with 640 amino acids that has three DM10 domains, with unknown function, and a calcium binding motif, called Ef-Hand. EFHC1 protein associates with microtubules and, therefore, it actively participates in the cellular division process. In addition, it has been demonstrated that this protein induces apoptosis in cultured neurons through the association with an R-type voltage-dependent calcium channel (Cav2.3).To date, five different EFHC1 missense mutations identified in patients with JME were shown to decrease this proapoptotic function in cell models. The ortholog genes in mouse and rat, both named Efhc1, were also isolated. The murine gene encodes a protein with around 75KDa, homolog to Chlamydomonas reinhardtii Rib72 protein. Efhc1 protein presents its highest expression levels in tissues and organs that have mobile cilia and flagella, like testis, oviduct and, in the central nervous system, the ependymal cells. The aim of this study was to determine the distribution and expression profile of Efhc1 genes and evaluate the viability of functional studies by the modulation of the its expression during the development of the brain of mice and rats. Real time polymerase chain reaction (Real Time PCR) revealed that there is no difference in the expression of Efhc1 transcript between right and left hemispheres in both species. Western blot experiments corroborated this finding. In addition, the highest levels of Efhc1 mRNA were found at intra-uterine stages in mouse and in adulthood in rat. In common, there was a progressive decrease in Efhc1 expression from 1-day-old neonates to 14-days-old animals in both species. In situ hybridization studies showed that rat and mouse Efhc1 mRNAs are expressed in ependymal cells of ventricle walls. Our findings suggest that Efhc1 expression is more important during initial phases of brain development and that at this stage it could be involved in key developmental mechanisms underlying JME. The technique of RNA interference (RNAi) promotes a potent and specific gene silence and it was employed in this project to study the function of Efhc1 gene in cultured mammal cells and in the brain of mice in different developmental stages. This approach has been widely used to achieve this aim. Both for cultured cells assays as for in vivo experiments, the percentage of gene silence was evaluated with Real Time PCR and Western blot. In addition, negative controls (injection only with buffer and the use of an irrelevant siRNA) were used in the experiments. Initially, we used two siRNAs, the effectors of RNAi. The siRNA molecules promote a temporary gene silence, whereas the short hairpin RNA (shRNA), another type of molecule, promotes long-term gene silence. In the experiments with mammal cells in culture, we used different cellular types, from rat cardiomyocytes to mouse neuroblastoma cells. For the in vivo experiments, different methodologies were used, such as intra-uterine surgery, hydrodynamic transfection, and association of the siRNA with a peptide derived from a rabies virus glycoprotein. A long-term Efhc1 gene silencing was obtained in Neuro2A cells. The greatest silencing percentage (60%) was observed after 48h of incubation with the siRNA and the gene remained silenced for up to 6 days. Besides, Efhc1 gene silencing in rodent Central Nervous System (decrease in gene expression of 45%) was achieved by the inoculation of the siRNA-RVG-9R complex. We believe that our results point to an association between putative EFHC1 gene function during brain development and the physiopathology of JME. / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Orientador: Gabriela Castellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T22:34:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_MarciaSilvade_D.pdf: 17533323 bytes, checksum: 32a83eb4815b68f061baa91a4b0ab2e4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Análise de textura em imagens digitais é um termo que se refere a um grupo de técnicas de processamento de imagens que objetivam a extração de descritores da imagem ou de regiões de interesse (ROIs) de forma a simplificar a caracterização das mesmas. A textura pode ser entendida como características intrínsecas da imagem (por exemplo: brilho, cor e distribuição de formas) que remetem à ideia de regularidade, rugosidade, suavidade, entre outras, por isso o nome 'textura'. Um tipo particular de análise de textura, bastante utilizado em imagens médicas, se baseia em medidas estatítsticas relativas à distribuição de níveis de cinza da imagem (matriz de coocorrência). Os descritores de textura, baseados na matriz de coocorrência, são conhecidos como descritores de Haralick. Este trabalho consistiu na aplicação de vídeo deste tipo de análise em imagens de Tomografia Computadorizada (TC) de vítimas de Acidente Vascular Cerebral Isquêmico e em imagens de Ressonância Magnetica (RM) de portadores de Epilepsia Mioclônica Juvenil, Doença de Machado-Joseph, Déficit Cognitivo Leve e Doença de Alzheimer, visando o desenvolvimento de uma ferramenta computacional que auxilie o neurologista na identificação de areas atingidas por estas doenças e que não sejam distinguíveis em uma análise visual. Neste trabalho foram selecionadas regiões de interesse (ROIs) e calculados os parâmetros de textura para cada grupo de imagens. Após o cálculo dos descritores de textura foi realizada uma análise estatística para verificar se havia diferenciação entre os vários tipos de tecidos. Os resultados obtidos mostraram que a análise de textura pode, de fato, ser utilizada para a extração de características discriminantes, tanto nas imagens de TC quanto nas imagens de RM para as cinco patologias analisadas / Abstract: Texture analysis in digital images is a term that refers to a group of image processing techniques that aim to extract descriptors of the image or regions of interest (ROIs) in order to simplify their characterization. Texture may be understood as intrinsic characteristics of the image (such as brightness, color and distribution of forms) that refer to the idea of regularity, roughness and smoothness, hence the name 'texture'. A particular type of texture analysis, widely used in medical imaging, is based on statistical measurements related to the image gray level distribution (coocurrence matrix). The texture descriptors based on the coocurrence matrix are known as Haralick descriptors. This work consisted on applying this type of analysis to computed tomography (CT) images of victims of Ischemic Stroke and magnetic resonance images (MRI) of patients with Juvenile Myoclonic Epilepsy, Machado-Joseph disease, mild cognitive impairment and Alzheimer's disease, in order to develop a computational tool to assist neurologists in the identification of areas affected by these diseases and which are not perceived in a visual analysis. In this work we selected regions of interest (ROIs) and calculated the texture parameters for each group of images. After the calculation of the texture descriptors, a statistical analysis was performed to determine whether there was differentiation between the various types of tissues. The results showed that texture analysis can indeed be used for the extraction of discriminant features in both the CT an the MR images for the five studied pathologies / Doutorado / Física / Doutora em Ciências