Foi realizado um programa de seqüenciamento de cDNAs obtidos de bibliotecas da fase de germinação do fungo aquático Blastocladiella emersonii. Os dados gerados, em conjunto com o projeto de seqüenciamento de cDNAs da fase de esporulação do fungo, permitiram a descoberta de aproximadamente 4.900 genes diferentes de B. emersonii (Ribichich et al., 2005). Os genes putativos foram anotados e associados com as categorias funcionais descritas pelo Gene Ontology Consortium e encontram-se na base de dados http://www.blasto.iq.usp.br. O perfil de expressão dos genes foi avaliado por Northern digital e vários transcritos apresentaram perfil de expressão regulado durante a germinação. Numa segunda etapa deste trabalho, cerca de 3.600 genes putativos de B. emersonii foram arranjados em lâminas de vidro e empregados como sondas para a investigação da expressão gênica global em células de diferentes tempos após a indução da germinação. Analisamos ainda, as diferenças entre a germinação induzida em meio nutriente e a germinação em solução inorgânica, na qual os indutores efetivos da germinação foram adenina ou íons potássio. Na germinação em meio nutriente mais de 900 genes, cerca de 26% do total presente nos micro-arranjos, mostraram-se diferencialmente expressos em pelo menos um dos tempos analisados. Foram induzidos durante a germinação, principalmente, genes envolvidos no crescimento celular, incluindo biossíntese de proteínas, transcrição e ativação do metabolismo energético. No entanto, estes genes não foram induzidos quando a germinação ocorreu em solução inorgânica. Verificamos ainda que vários transcritos envolvidos com a percepção do meio extracelular e com a sinalização celular, codificando proteínas necessárias para disparar o programa de germinação, encontram-se presentes nos zoósporos. Além disso, observamos que alguns dos transcritos encontrados nos zoósporos foram reprimidos na germinação em meio nutriente, mas mantiveram níveis elevados de expressão quando a germinação foi feita em solução inorgânica, indicando que os nutrientes exercem um papel importante na regulação da expressão de determinados genes nesta fase do desenvolvimento. / We conducted large scale cDNA sequencing from libraries obtained using RNA from germinating cells of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii. Data obtained in this work, along with cDNAs from sporulating cells, lead to the discovery of nearly 4.900 different genes from B. emersonii (Ribichich et al., 2005). The putative genes were annotated and associated with the functional categories described by the Gene Ontology Consortium and are available at the web site http://www.blasto.iq.usp.br. The expression patterns of these genes were evaluated by digital Northern analysis and we detected several transcripts that presented expression profile regulated during germination. In a second approach, nearly 3.600 putative genes from B. emersonii were spotted into glass slides and used as probes to investigate the global gene expression pattern in cells isolated at different times after induction of germination. We also analyzed the differences between the germination triggered in nutrient medium and the germination in inorganic solution, in which the effective inducers of germination were either adenine or potassium ions. More than 900 genes were differentially expressed during germination in nutrient medium in at least one of the time points analyzed, which correspond to 26 % of the total genes in the microarrays. The genes induced during this process were mainly those involved in cellular growth, including protein biosynthesis, transcription and energetic metabolism. However, these genes were not induced when germination occurred in inorganic solution. In addition, we verified that many transcripts involved in sensing the environment and also in signal transduction, encoding proteins necessary to trigger the germination program, were present in the zoospores. Another finding is that some of the transcripts found in zoospores were repressed when germination proceeded in nutrient medium, but were maintained at high levels when germination occurred in inorganic solution, suggesting that nutrients exert an important role in regulating the expression of some genes in this stage of development.

Neste trabalho realizamos a análise das variações na expressão gênica global do fungo aquático Blastocladiella emersonii submetido ao estresse de carência de oxigênio (hipóxia), utilizando a técnica de microarranjos de cDNA em lâminas contendo 3773 genes distintos. Nos experimentos de hipóxia gradual (diminuição gradual da concentração de oxigênio dissolvido, seguido de reoxigenação) e hipóxia direta (diminuição direta da concentração de oxigênio dissolvido, seguido de reoxigenação) observamos que 650 genes foram diferencialmente expressos em pelo menos uma das condições de estresse e que 534 deles mostraram-se afetados (direta ou indiretamente) pela disponibilidade de oxigênio, uma vez que apresentaram recuperação (ou tendência à recuperação) da sua expressão aos níveis normais, quando as células foram reoxigenadas. Além de modular a expressão de diversos genes sem função conhecida, B. emersonii responde à hipóxia reajustando a expressão de genes responsáveis pela produção e consumo de energia. Pelo menos transcricionalmente, este fungo favorece o metabolismo anaeróbico, através da indução de genes que codificam enzimas da via glicolítica e lactato desidrogenase, ao passo que no ciclo do ácido cítrico, a maioria dos genes encontram-se reprimidos ou não sofrem alteração na expressão. Processos dispendiosos em energia como síntese protéica, metabolismo de aminoácidos, enovelamento de proteínas e transporte por membrana apresentaram perfis predominantemente de repressão gênica quando em carência de oxigênio. Ainda utilizando a técnica de microarranjos, mostramos semelhanças entre os perfis transcricionais nos experimentos hipóxia e de carência de Fe2+ (tratamento com quelante de Fe2+ 2,2´-dipyridyl) sugerem que estes estresses estão de alguma forma relacionados, fornecendo bons indícios de que o íon Fe2+ possa ter um papel importante no mecanismo sensor de oxigênio e/ou de resposta a hipóxia em B. emersonii. Além disso, o tratamento prévio de células submetidas à hipóxia com o antibiótico geldanamicina, um conhecido inibidor da proteína de choque térmico HSP90, levou à diminuição da indução de certos genes de hipóxia, indicando que este fungo pode possuir algum mecanismo semelhante ao do fator de transcrição de hipóxia HIF1-α de mamíferos, uma vez que este fator também é afetado por geldanamicina. Adicionalmente, desenvolvemos um protocolo para transformação de B. emersonii mediada por Agrobacterium tumefasciens que se mostrou promissor. A transferência do T-DNA contendo um gene de resistência a higromicina B, presente no vetor binário pBINPLUS-Hph, foi evidenciada pelo crescimento normal e esporulação das células transformadas, na presença do antibiótico e pela amplificação do gene de resistência no DNA genômico de células transformadas. / In this work we analyzed global gene expression changes in the aquatic fungus Blastocladiella emersonii submitted to oxygen deprivation (hypoxia), using cDNA microarrays containing 3,773 distinct genes. In gradual hypoxia (gradual decrease in dissolved oxygen concentration, followed by reoxygenation) and direct hypoxia (direct decrease of dissolved oxygen concentration, followed by reoxygenation) we observed 650 differentially expressed genes in at least one of the stress conditions tested, 534 of them being affected (directly or indirectly) by oxygen availability, since they showed recovery of normal expression levels or a tendency to recover, when cells were reoxygenated. Besides modulating many genes with no previously assigned function, B. emersonii responds to hypoxia by readjusting the expression levels of genes responsible for energy production and consumption. At least transcriptionally, this fungus seems to favour anaerobic metabolism through the induction of genes encoding glycolytic enzymes and lactate dehydrogenase, while in the TCA-cycle, most genes were repressed or unchanged. Energy-costly processes like protein synthesis, amino acid metabolism, protein folding and transport had their gene expression profiles predominantly repressed during oxygen deprivation. Microarray experiments also showed similarities between the transcriptional profile of genes in hypoxia and iron (II) deprivation (treatment with the iron (II) chelator 2,2\'-dipyridyl), suggesting that these stresses are somehow related, giving good evidence that Fe2+ ion could have a role in the mechanism of oxygen sensing and/or response to hypoxia in B. emersonii. Furthermore, pretreatment of cells subjected to hypoxia with the antibiotic geldanamycin, a known inhibitor of the heat shock protein HSP90, caused a significant decrease in the induction of certain hypoxic genes, indicating that this fungus could have a mechanism similar to that of the mammalian hypoxia transcription factor HIF-1α, which is also affected by geldanamycin. Additionally, we developed an Agrobacterium tumefasciens-mediated protocol for transformation of B. emersonii that has shown to be promising. The capacity to transfer the T-DNA containing a hygromycin B resistance gene, present in the pBINPLUSHph binary vector, was evidenced by the normal growth and sporulation of the transformed cells in the presence of antibiotic and by amplification of the resistance gene from the genomic DNA of transformed cells

Os resultados obtidos no mestrado mostraram que a samambaia do campo (Pteridium aquilinum) reduz a citotoxicidade das células natural killer (NK) esplênicas e a resposta imune celular do tipo tardia (DTH) de camundongos. Entretanto, até aquele momento não era sabido qual a célula afetada pela planta causava a diminuição da DTH. Assim, o objetivo inicial deste estudo foi verificar qual a célula envolvida na diminuição da DTH. Além disto, buscou-se descobrir o mecanismo de ação imunotóxico da P. aquilinum, o principio tóxico envolvido e se este efeito poderia ser revertido pelo selênio (Se). Para tal, camundongos C57BL/6 foram administrados com extrato de P. aquilinum, por gavage, durante 30 dias e suplementados com Se por mais 30 dias e a análise histológica revelou redução significativa na área de polpa branca esplênica que foi completamente revertida pelo tratamento com Se. Ainda, foi possível verificar que a diminuição da DTH foi causada pela redução da produção de IFNγ pelas células NK durante a indução da resposta imune celular. Além disto, camundongos administrados com ptaquilosídeo, por gavage, durante 14 dias mostraram a mesma redução na atividade das células NK causada pelo extrato de P. aquilinum, assim como a prevenção deste efeito pela co-administração de Se. Por fim, na análise da expressão gênica das células NK esplênicas dos camundongos tratados com ptaquilosídeo e/ou selênio pôde-se observar o aumento da expressão dos genes Mt1 e Mt2, possíveis responsáveis pelo mecanismo imunotóxico da planta, sendo posteriormente confirmado pelo aumento de metalotioneína e consequente redução de Zn2+ livre no espaço intracelular das células NK. Os resultados deste estudo claramente mostram que os efeitos imunossupressores da P. aquilinum são induzidos pelo ptaquilosídeo e são decorrentes do aumento da expressão dos genes da Mt1 e Mt2 e que a suplementação com Se pode prevenir e reverter estes efeitos tóxicos. / The results obtained in the master showed that the bracken fern (Pteridium aquilinum) reduces both the cytotoxicity of splenic natural killer cells (NK) and the delayed-type hypersensitivity (DTH) from mice. However, it was not known until that time, which cell affected by the plant that caused a decrease in DTH. Thus, the initial goal of this study was to determine which cell was involved in the reduction of DTH. Moreover, we sought to discover the mechanism of action of the P. aquilinum, the toxic principle involved and whether this effect could be reversed by selenium (Se). For that, C57BL/6 mice were treated with extract of P. aquilinum, by gavage, for 30 days and supplemented with Se for following 30 days. The histological analysis revealed a significant reduction in the splenic white pulp area that was completely reversed by treatment with Se. Still, it was verified that the decrease in DTH was caused by reduced production of IFNγ by NK cells during the induction of cellular immune response. In addition, the mice administered with ptaquiloside, by gavage, for 14 days showed the same reduction in the NK cell activity caused by the extract of P. aquilinum, as well as the prevention of this effect by co-administration of Se. Finally, we could observe an increase in the expression of Mt1 and Mt2 genes in the gene expression analysis of splenic NK cells from mice treated with ptaquiloside and/or selenium. These genes were probably responsible for immunotoxic mechanism of the plant, which was confirmed later by the augment of metallothionein and consequent reduction of free Zn2+ into the intracellular space of NK cells. The results of this study clearly show that the immunosuppressive effects of P. aquilinum are induced by ptaquiloside and they are a consequence of the augment in the gene expression of Mt1 and Mt2 and that the supplementation with Se can prevent and reverse these toxic effects.

Xylella fastidiosa é o agente etiológico de diversas doenças em plantas, incluindo a Clorose Variegada dos Citros (CVC), uma séria ameaça à indústria citrícola. Os níveis de transcritos sob diferentes disponibilidades de ferro foram medidos com microarranjos de DNA representando 2608 (91,6%) sequências codificadoras (CDS) da cepa 9a5c de X. fastidiosa. Na presença de 100 uM pirofosfato férrico, 218 e 256 CDS foram consideradas como reguladas positiva e negativamente, respectivamente. Quando tratada com o quelante de ferro 2,2\'-dipiridil, 193 CDS foram consideradas como reguladas positivamente e 216 negativamente. A expressão diferencial de um subconjunto de 44 CDS foi também avaliada por RT-qPCR, que mostrou uma correlação de Pearson de 0,77 com os resultados dos microarranjos. As CDS diferencialmente expressas nas variações de concentração de ferro participam em diversas funções celulares. Muitas CDS envolvidas com funções regulatórias, patogenicidade e estrutura celular foram moduladas em ambas as condições testadas, sugerindo que grandes mudanças na arquitetura celular e metabolismo ocorrem quando células de X. fastidiosa são expostas a variações extremas na concentração de ferro. Interessantemente, as CDS moduladas incluem as de síntese e secreção de bacteriocinas similares à colicina tipo V e funções ligadas a formação de pilus e fímbria. Nós também investigamos a contribuição do regulador transcricional Fur no stimulon do ferro em X. fastidiosa. Para tal, as regiões promotoras do genoma da cepa 9a5c foram varridas em busca de Fur boxes putativas. Nossas análises identificaram que regiões promotoras de 49 CDS contem elementos com características de Fur boxes. A funcionalidade de pelo menos uma das Fur boxes identificadas foi confirmada através de ensaios de alteração de mobilidade eletroforética que demonstraram sua interação específica com a proteína recombinante Fur de X. fastidiosa. Entretanto, nem todos os genes cuja expressão é modulada por alterações na concentração de ferro, são diretamente regulados por Fur, apoiando a hipótese de que Fur não é o único responsável pela modulação do stimulon de ferro em X. fastidiosa. Em conjunto, nossos dados apresentam novas evidências da relação entre a disponibilidade de ferro e a regulação de determinantes de patogenicidade e virulência em X. fastidiosa. / Xylella fastidiosa is the etiologic agent of a wide range of plant diseases including citrus variegated chlorosis (CVC), a major threat to citrus industry. Transcript levels in different iron availabilities were assessed with DNA microarrays representing 2608 (91.6%) coding sequences (CDS) of X. fastidiosa CVC strain 9a5c. In the presence of 100 uM of ferric pyrophosphate, 218 and 256 CDS were considered as up- and down-regulated, respectively. When treated with the iron chelator 2,2\'-dipyridyl, 193 CDS were considered as up-regulated and 216 as down-regulated. Differential expression for a subset of 44 CDS was further evaluated by RT-qPCR that showed a Pearson correlation of 0.77 with array results. The CDS differentially expressed upon the iron concentration shift participate in diverse cellular functions. Many CDS involved with regulatory functions, pathogenicity and cell structure, were modulated in both conditions tested suggesting that major changes in cell architecture and metabolism occur when X. fastidiosa cells are exposed to extreme variations in iron concentration. Interestingly, the modulated CDS include those related to colicin V-like bacteriocin synthesis and secretion and to pili/fimbriae functions. We also investigated the contribution of the ferric uptake regulator Fur to the iron stimulon of X. fastidiosa. Thus, the promoter regions of strain 9a5c genome were screened for putative Fur boxes. Our analyses identified Fur boxes-like elements in promoter regions of 49 CDS. The functionality of at least one Fur box was confirmed by electrophoretic mobility shift assays which demonstrated its interaction with X. fastidiosa recombinant Fur. However, not all genes that appeared to be modulated by iron concentration shift are directly regulated by Fur. This supports the hypothesis that Fur is not solely responsible for the modulation of the iron stimulon of X. fastidiosa. Taken together, our data present novel evidence for iron regulation of pathogenicity and virulence determinants in X. fastidiosa.

O objetivo deste estudo foi verificar o comportamento morfológico e a expressão das proteínas S-100, Melan-A, HMB-45, Ki-67, PCNA e p53, em 25 neoplasias melanocíticas de equinos. Informações clínicas (gênero, raça, pelagem, idade e localização da lesão) e morfológicas (características celulares, pigmentares, nucleares, de nucléolo, de melanófagos, presença de invasão e necrose) dos animais foram coletadas. Para a expressão das proteínas por imunoistoquímica foi confeccionado um bloco de microarranjo de tecidos das amostras teciduais, juntamente com os controles positivos das reações. A avaliação da expressão das proteínas S100, HMB-45 e Melan-A foi baseada em um escore, e a das proteínas Ki-67, PCNA e p53 foi feita por contagem de células. Animais SRD (16/25, 64%), de raça Lusitana (6/25, 24%), Árabe (2/25, 8%) e Sueca (1/25, 4%) fizeram parte deste estudo, todos tordilhos e a maioria machos (18/25, 72%). A idade dos animais variou de 4 a 24 anos (média de 13 anos). A região perianal (13/25, 52%) foi a que mais apresentou neoplasias. Na análise morfológica houve predomínio de neoplasias com celularidade moderada (52%) e intensa (40%), distribuição difusa e em feixes (52%), ausência de figuras de mitose (96,0%) e predomínio de células epitelióides e fusiformes no mesmo tumor (80%). A atipia nuclear era discreta (48%) e moderada (44%), com núcleos de formato arredondado e alongado em um mesmo tumor (76%) e cromatina dispersa (60%). Os nucléolos eram múltiplos e, em sua maioria, proeminentes (88%). Observou-se predomínio de células tumorais de pigmentação intensa (68%), distribuição difusa e localização em derme (100%). A maioria dos casos apresentou alta celularidade de macrógafos (64%) e distribuição difusa (96%). Quanto à expressão de proteínas para melanócitos por imunoistoquímica, 44% dos casos apresentaram expressão moderada a forte de S100, 56% apresentaram expressão fraca de HMB-45 e 64% apresentaram expressão negativa de Melan-A. Houve positividade de 72% dos casos para pelo menos dois dos anticorpos citados acima. Os anticorpos de proliferação celular Ki-67 e PCNA tiveram média de acima. Os anticorpos de proliferação celular Ki-67 e PCNA tiveram média de positividade de 0,0005% e 15,7%, respectivamente. A análise da expressão de p53 teve média de 6,1% de positividade. Houve associação estatisticamente positiva entre a celularidade dos macrófagos com S100 e com p53. Em conclusão: 1. os dados clínicos obtidos reproduzem o comportamento biológico das neoplasias melanocíticas em equinos, exceto pela idade dos animais; 2. as neoplasias equinas se assemelham a nevos azuis celulares em humanos e melanocitomas em cães; 3. o microarranjo de tecidos mostrou-se uma maneira econômica, rápida e com menos variáveis técnicas; 4. a utilização de um painel de anticorpos de melanócitos é pertinente na diferenciação entre tumores melanocíticos e não melanocíticos, reproduzindo o painel diagnóstico utilizado em literatura humana e canina; 5. o índice de proliferação celular encontrado sugere que os dois anticorpos (Ki-67 e PCNA) podem ser usados na contagem de células em atividade mitótica e 6. a proteína p53 tem maior relação com a parada do ciclo celular que a observada em outros estudos em equinos, podendo indicar um comportamento biológico diferente do apresentado em cães e humanos. / The aim of this study was to evaluate the morphological behavior, and expression of the following proteins: S-100, Melan-A, HMB-45, Ki-67, PCNA and p53, in 25 equine melanocytic neoplasms. Clinical (gender, breed, coat color, age and lesions location) and morphological (cellular, pigment, nuclear, nucleoli, melanophages, invasion and necrosis) data were collected. A tissue microarray block, embedded in paraffin, with equine tissue samples and positive controls, was elaborated for protein expression through immunohistochemistry. The evaluation of S100, HMB-45 and Melan-A was based on a score, and for Ki-67, PCNA and p53 it was based on cellular count. Breeds were: Mixed breed (16/25, 64%), Lusitano (6/25, 24%), Arab (2/25, 8%) and Swedich (1/25, 4%). All animals were gray and the majority males (18/25, 72%). Age varied from 4 to 24 years old (mean=13 years). The perianal region (13/25, 52%) was the most common location. Morphological analysis have shown neoplasms with predominantly moderate (52%) and intense (40%) cellularity, diffuse and fascicles distribution (52%), no mitoses figures (96%) and predominance of epithelioid and spindle cells in the same tumor (80%). There was discrete (48%) and moderate (44%) nuclear atypia, round and elongated nucleus in the same tumor (76%), and disperse chromatin (60%). Nucleoli were multiple and prominent in the majority of cases (88%). Tumor cells with diffuse and intense pigmentation, with dermal location (100%) were predominant. High cellularity of macrophages (64%) with diffuse distribution (96%) was mostly seen. The protein expression for melanocytes have shown 44% of moderate to strong expression for S100 protein, 56% of weak expression for HMB-45 protein and 64% of negative expression for Melan-A protein. It was found positivity for more than two antibodies in 72% of equine melanocytic neoplasms. The proliferation antibodies Ki-67 and PCNA had mean positivity of 0,0005% and 15,7%, respectively. The p53 expression had mean positivity of 6,1%. Macrophages cellularity was statistically associated with S100 and p53. In conclusion: 1. clinical data obtain reproduce the biological behavior of equine Macrophages celllularity was statistically associated with S100 and p53. In conclusion: 1. clinical data obtain reproduce the biological behavior of equine melanocytic neoplasms, excepting the animals age; 2. equine melanocytic neoplasms assemble to human cellular blue nevi and dogs melanocytoma; 3. the tissue microarray was shown to be an economic, rapid and less variable technique; 4. using a panel for antibodies for melanocytes is relevant to differentiate melanocytic and not melanocytic tumors, reproducing the diagnosis panel used in human and canine literature; 5. the proliferation index found suggests that both antibodies (Ki-67 and PCNA) could be used in mitotic activity cell count; and 6. p53 protein has more relation with cellular cycle stop than in other equine studies, probably indicating a different biological behavior than the presented in humans and dogs.

Reduzir a dimensão de bancos de dados é um passo importante em processos de reconhecimento de padrões e aprendizagem de máquina. Projection Pursuit (PP) tem emergido como uma técnica relevante para tal fim, a qual busca projeções dos dados em espaços de baixa dimensão onde estruturas interessantes sejam reveladas. Apesar do relativo sucesso de PP em vários problemas de redução dimensional, a literatura mostra uma aplicação limitada da mesma em bancos de dados com elevada quantidade de atributos e poucas amostras, tais como os gerados em biologia molecular. Nesta tese, estudam-se formas de aproveitar o potencial de PP em problemas de alta dimensão e poucas amostras a fim de facilitar a posterior construção de classificadores. Entre as principais contribuições deste trabalho tem-se: i) Sequential Projection Pursuit Modified (SPPM), um método de busca sequencial de espaços de projeção baseado em Algoritmo Genético (AG) e operadores de cruzamento especializados; ii) Block Sequential Projection Pursuit Modified (Block-SPPM) e Whitened Sequential Projection Pursuit Modified (W-SPPM), duas estratégias de aplicação de SPPM em problemas com mais atributos do que amostras, sendo a primeira baseada e particionamento de atributos e a segunda baseada em pré-compactação dos dados. Avaliações experimentais sobre bancos de dados públicos de expressão gênica mostraram a eficácia das propostas em melhorar a acurácia de algoritmos de classificação populares em relação a vários outros métodos de redução dimensional, tanto de seleção quanto de extração de atributos, encontrando-se que W-SPPM oferece o melhor compromisso entre acurácia e custo computacional. / Reducing the dimension of datasets is an important step in pattern recognition and machine learning processes. PP has emerged as a relevant technique for that purpose. PP aims to find projections of the data in low dimensional spaces where interesting structures are revealed. Despite the success of PP in many dimension reduction problems, the literature shows a limited application of it in dataset with large amounts of features and few samples, such as those obtained in molecular biology. In this work we study ways to take advantage of the potential of PP in order to deal with problems of large dimensionalities and few samples. Among the main contributions of this work are: i) SPPM, an improved method for searching projections, based on a genetic algorithm and specialized crossover operators; and ii) Block-SPPM and W-SPPM, two strategies of applying SPPM in problems with more attributes than samples. The first strategy is based on partitioning the attribute space while the later is based on a precompaction of the data followed by a projection search. Experimental evaluations over public gene-expression datasets showed the efficacy of the proposals in improving the accuracy of popular classifiers with respect to several representative dimension reduction methods, being W-SPPM the strategy with the best compromise between accuracy and computational cost.

Apesar do intenso interesse na regulação metabólica e evolução das vias produtoras de ATP, o porquê de a maioria dos microorganismos multicelulares metabolizarem glicose através de respiração, ao invés da fermentação, ainda permanece sem resposta. Um desses microorganismos é o fungo celulolítico Trichoderma reesei (Hypocrea jecorina. Usando análise EST e microarrays de cDNA, foi estabelecido, em T. reesei, que a expressão dos genes que codificam as enzimas do ciclo de TCA é programada de tal modo a favorecer a oxidação de piruvato pelo ciclo de TCA, ao invés de sua redução a etanol, através da fermentação. Além disso, os resultados indicam que acetaldeído pode ser convertido a acetato, e não a etanol, prevenindo a regeneração de NAD+, um produto chave requerido para o metabolismo anaeróbico. Os estudos também mostram que a maquinaria de controle regulatório por glicose, foi, provavelmente, objeto de pressão evolutiva, a qual dirigiu o fluxo metabólico à respiração, e não à fermentação. / Despite the intense interest in the metabolic regulation and evolution of the ATP-producing pathways, the long-standing question of why most multicellular microorganisms metabolize glucose by respiration rather than fermentation remains unanswered. One such microorganism is the cellulolytic fungus Trichoderma reesei (Hypocrea jecorina). Using EST analysis and cDNA microarrays, we find that in T. reesei expression of the genes encoding the enzymes of the TCA is programmed in a way that favors the oxidation of pyruvate via the TCA cycle rather than its reduction to ethanol by fermentation. Moreover, the results indicate that acetaldehyde may be channeled into acetate rather than ethanol, thus preventing the regeneration of NAD+, a pivotal product required for anaerobic metabolism. The studies also point out that the regulatory machinery controlled by glucose was most probably the target of evolutionary pressure that directed the flow of metabolites into respiratory metabolism rather than fermentation.

As the volume of transcriptomic data continues to increase, so too does its potential to deepen our understanding of disease; for example, by revealing gene expression patterns shared between diseases. However, key questions remain around the strength of the transcriptomic signal of disease and the identification of meaningful commonalities between datasets, which are addressed in this thesis as follows. The first chapter, Concordance of Microarray Studies of Parkinson's Disease, examines the agreement between differential expression signatures across 33 studies of Parkinson's disease. Comparison of these studies, which cover a range of microarray platforms, tissues, and disease models, reveals a characteristic pattern of differential expression in the most highly-affected tissues in human patients. Using correlation and clustering analyses to measure the representativeness of different study designs to human disease, the work described acts as a guideline for the comparison of microarray studies in the following chapters. In the next chapter, Using Dysregulated Signalling Paths to Understand Disease, gene expression changes are linked on the human signalling network, enabling identification of network regions dysregulated in disease. Applying this method across a large dataset of 141 common and rare diseases identifies dysregulated processes shared between diverse conditions, which relate to known disease- and drug-sharing-relationships. The final chapter, Understanding and Predicting Disease Relationships Through Similarity Fusion, explores the integration of gene expression with other data types - in this case, ontological, phenotypic, literature co-occurrence, genetic, and drug data - to understand relationships between diseases. A similarity fusion approach is proposed to overcome the differences in data type properties between each space, resulting in the identification of novel disease relationships spanning multiple bioinformatic levels. The similarity of disease relationships between each data type is considered, revealing that relationships in differential expression space are distinct from those in other molecular and clinical spaces. In summary, the work described in this thesis sets out a framework for the comparative analysis of transcriptomic data in disease, including the integration of biological networks and other bioinformatic data types, in order to further our knowledge of diseases and the relationships between them.

Human activities have being responsible for the global environmental changes, resulting in an increase number of incident of vector- and rodent-borne diseases worldwide. Rodents and arthropods-borne viruses are important globally emerging and re-emerging viruses and most of them are RNA viruses. Efficient and early diagnosis of these infections are very important to prevent their spread, to improve clinical management of the patients, as wells to protect livestock and domestic animals. Currently, available diagnostic methods such as immunoassays, polymerase chain reaction and virus isolation can detect only one or few viruses in a single assay. The DNA microarray platform has emerged as diagnostic tool suitable for high throughput screening of pathogenic agents. The aim of this study was to develop a DNA microarray platform (RoboArboVirusChip) for detecting rodent- and arthropod-borne viruses, which belong to seven families: Bunyaviridae (genera Orthobunyavirus, Nairovirus and Phlebovirus), Flaviviridae (genus Flavivirus), Togaviridae (genus Alphavirus), Reoviridae (genera Orbivirus, Seadornavirus and Coltvivirus), Rhabdoviridae (genera Vesiculovirus and Ephemerovirus), and Asfarviridae (genus Asfarvirus). Specific oligonucleotide probes of 60-mer (n=4209) targeting 412 virus species and generic probes of 25-35-mer (n=87) targeting viruses at the genus level were designed. A total of 17 reference viruses belonging to the Bunyaviridae, Flaviviridae, Rhabdoviridae and Togaviridae families were used to standardize RoboArboVirusChip. All reference viruses were specifically detected without any cross hybridization; however, the generic probes were not able to identify the viruses at the genus level. The RoboArboVirusChip was able to specifically identify four viruses contained in three different mixtures: i) virus of different families, ii) virus of the Flavivirus genus, and iii) the Dengue virus (DENV) serotypes. The four DENV serotypes were use to evaluate the sensitivity of the RoboArboVirusChip, which was able to detect a minimum of 25 RNA copies/mL of the viruses, confirming its high sensitivity. The applicability of the RoboArboVirusChip to detect viruses in clinical samples was tested with serum samples obtained from dengue suspected cases (four positive cases and 40 negative cases). DENV was detected in the four positive serum samples, while in the 40 negative serum samples, it was not detected any virus. The results obtained in this study suggest that the RoboArboVirusChip platform could be a useful tool for early diagnosis of robovirus and arbovirus infections during epidemic outbreaks, helping in the rapid implementation of disease containment strategies / As atividades humanas têm sido responsável por mudanças ambientais globais, resultando num aumento do número de casos de doenças transmitidas por vetores e roedores em todo o mundo. Os vírus transmitidos por roedores e artrópodes são vírus emergentes e re-emergentes de importância global, sendo que a maioria deles são vírus de RNA. O diagnóstico eficiente e precoce dessas infecções são muito importantes para evitar a sua propagação, para melhorar o manejo clínico dos pacientes e também, para proteger o gado e os animais domésticos. Atualmente, os métodos de diagnóstico disponíveis, tais como os imunoensaios, a reação em cadeia da polimerase e o isolamento viral podem detectar apenas um ou poucos vírus em um único ensaio. A plataforma de microarranjo de DNA tem surgido como uma ferramenta de diagnóstico apropriada para o monitoramento em larga escala de agentes patogênicos. O objetivo deste estudo foi desenvolver uma plataforma de microarranjo de DNA (RoboArboVirusChip) para a detecção de vírus transmitidos por roedores e artrópodes, os quais pertencem a sete famílias: Bunyaviridae (gêneros Orthobunyavirus, Nairovirus e Phlebovírus), Flaviviridae (gênero Flavivirus), Togaviridae (gênero Alphavirus), Reoviridae (gênero Orbivirus, Seadornavirus e Coltvivirus), Rhabdoviridae (géneros Vesiculovirus e Ephemerovirus), e Asfarviridae (gênero Asfarvirus). Sondas oligonucleotídicas de 60-mer (n=4209) específicas contra 412 espécies virais, e sondas genéricas de 25-35-mer (n=87) para detecção de vírus a nível do gênero foram desenhados. Um total de 17 vírus de referência, pertencentes às famílias Bunyaviridae, Flaviviridae, Rhabdoviridae e Togaviridae foram utilizados para padronizar o RoboArboVirusChip. Todos os vírus de referência foram detectados especificamente sem apresentação de hibridação cruzada, porem as sondas genéricas não foram capazes de detectar os vírus a nível do gênero. O RoboArboVirusChip foi capaz de identificar especificamente quatro vírus contidos em diferentes misturas: i) vírus de diferentes famílias, ii) vírus pertencentes ao gênero a Flavivirus, e iii) os sorotipos do vírus da dengue (DENV). Os quatro sorotipos do DENV foram utilizados para determinar a sensibilidade do RoboArboVirusChip, o qual foi capaz de detectar um mínimo de 25 copias de RNA/mL. A aplicabilidade do RoboArboVirusChip para detectar vírus em amostras clínicas foi avaliada testando amostras de soro de pacientes com suspeita de dengue (quatro casos positivos e 40 casos negativos). Os resultados obtidos neste estudo sugerem que o RoboArboVirusChip poderá ser uma ferramenta útil para o diagnóstico precoce da infecção causada por robovírus e arbovírus, auxiliando na rápida implementação de estratégias de contenção das doenças causadas por esses vírus

O objetivo deste estudo foi verificar o comportamento morfológico e a expressão das proteínas S-100, Melan-A, HMB-45, Ki-67, PCNA e p53, em 25 neoplasias melanocíticas de equinos. Informações clínicas (gênero, raça, pelagem, idade e localização da lesão) e morfológicas (características celulares, pigmentares, nucleares, de nucléolo, de melanófagos, presença de invasão e necrose) dos animais foram coletadas. Para a expressão das proteínas por imunoistoquímica foi confeccionado um bloco de microarranjo de tecidos das amostras teciduais, juntamente com os controles positivos das reações. A avaliação da expressão das proteínas S100, HMB-45 e Melan-A foi baseada em um escore, e a das proteínas Ki-67, PCNA e p53 foi feita por contagem de células. Animais SRD (16/25, 64%), de raça Lusitana (6/25, 24%), Árabe (2/25, 8%) e Sueca (1/25, 4%) fizeram parte deste estudo, todos tordilhos e a maioria machos (18/25, 72%). A idade dos animais variou de 4 a 24 anos (média de 13 anos). A região perianal (13/25, 52%) foi a que mais apresentou neoplasias. Na análise morfológica houve predomínio de neoplasias com celularidade moderada (52%) e intensa (40%), distribuição difusa e em feixes (52%), ausência de figuras de mitose (96,0%) e predomínio de células epitelióides e fusiformes no mesmo tumor (80%). A atipia nuclear era discreta (48%) e moderada (44%), com núcleos de formato arredondado e alongado em um mesmo tumor (76%) e cromatina dispersa (60%). Os nucléolos eram múltiplos e, em sua maioria, proeminentes (88%). Observou-se predomínio de células tumorais de pigmentação intensa (68%), distribuição difusa e localização em derme (100%). A maioria dos casos apresentou alta celularidade de macrógafos (64%) e distribuição difusa (96%). Quanto à expressão de proteínas para melanócitos por imunoistoquímica, 44% dos casos apresentaram expressão moderada a forte de S100, 56% apresentaram expressão fraca de HMB-45 e 64% apresentaram expressão negativa de Melan-A. Houve positividade de 72% dos casos para pelo menos dois dos anticorpos citados acima. Os anticorpos de proliferação celular Ki-67 e PCNA tiveram média de acima. Os anticorpos de proliferação celular Ki-67 e PCNA tiveram média de positividade de 0,0005% e 15,7%, respectivamente. A análise da expressão de p53 teve média de 6,1% de positividade. Houve associação estatisticamente positiva entre a celularidade dos macrófagos com S100 e com p53. Em conclusão: 1. os dados clínicos obtidos reproduzem o comportamento biológico das neoplasias melanocíticas em equinos, exceto pela idade dos animais; 2. as neoplasias equinas se assemelham a nevos azuis celulares em humanos e melanocitomas em cães; 3. o microarranjo de tecidos mostrou-se uma maneira econômica, rápida e com menos variáveis técnicas; 4. a utilização de um painel de anticorpos de melanócitos é pertinente na diferenciação entre tumores melanocíticos e não melanocíticos, reproduzindo o painel diagnóstico utilizado em literatura humana e canina; 5. o índice de proliferação celular encontrado sugere que os dois anticorpos (Ki-67 e PCNA) podem ser usados na contagem de células em atividade mitótica e 6. a proteína p53 tem maior relação com a parada do ciclo celular que a observada em outros estudos em equinos, podendo indicar um comportamento biológico diferente do apresentado em cães e humanos. / The aim of this study was to evaluate the morphological behavior, and expression of the following proteins: S-100, Melan-A, HMB-45, Ki-67, PCNA and p53, in 25 equine melanocytic neoplasms. Clinical (gender, breed, coat color, age and lesions location) and morphological (cellular, pigment, nuclear, nucleoli, melanophages, invasion and necrosis) data were collected. A tissue microarray block, embedded in paraffin, with equine tissue samples and positive controls, was elaborated for protein expression through immunohistochemistry. The evaluation of S100, HMB-45 and Melan-A was based on a score, and for Ki-67, PCNA and p53 it was based on cellular count. Breeds were: Mixed breed (16/25, 64%), Lusitano (6/25, 24%), Arab (2/25, 8%) and Swedich (1/25, 4%). All animals were gray and the majority males (18/25, 72%). Age varied from 4 to 24 years old (mean=13 years). The perianal region (13/25, 52%) was the most common location. Morphological analysis have shown neoplasms with predominantly moderate (52%) and intense (40%) cellularity, diffuse and fascicles distribution (52%), no mitoses figures (96%) and predominance of epithelioid and spindle cells in the same tumor (80%). There was discrete (48%) and moderate (44%) nuclear atypia, round and elongated nucleus in the same tumor (76%), and disperse chromatin (60%). Nucleoli were multiple and prominent in the majority of cases (88%). Tumor cells with diffuse and intense pigmentation, with dermal location (100%) were predominant. High cellularity of macrophages (64%) with diffuse distribution (96%) was mostly seen. The protein expression for melanocytes have shown 44% of moderate to strong expression for S100 protein, 56% of weak expression for HMB-45 protein and 64% of negative expression for Melan-A protein. It was found positivity for more than two antibodies in 72% of equine melanocytic neoplasms. The proliferation antibodies Ki-67 and PCNA had mean positivity of 0,0005% and 15,7%, respectively. The p53 expression had mean positivity of 6,1%. Macrophages cellularity was statistically associated with S100 and p53. In conclusion: 1. clinical data obtain reproduce the biological behavior of equine Macrophages celllularity was statistically associated with S100 and p53. In conclusion: 1. clinical data obtain reproduce the biological behavior of equine melanocytic neoplasms, excepting the animals age; 2. equine melanocytic neoplasms assemble to human cellular blue nevi and dogs melanocytoma; 3. the tissue microarray was shown to be an economic, rapid and less variable technique; 4. using a panel for antibodies for melanocytes is relevant to differentiate melanocytic and not melanocytic tumors, reproducing the diagnosis panel used in human and canine literature; 5. the proliferation index found suggests that both antibodies (Ki-67 and PCNA) could be used in mitotic activity cell count; and 6. p53 protein has more relation with cellular cycle stop than in other equine studies, probably indicating a different biological behavior than the presented in humans and dogs.