Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Agostinho Benigno Monteiro Gutierrez.pdf: 1771214 bytes, checksum: b247e1232736a440c8348a9a5765749a (MD5) Previous issue date: 2007-09-19 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Evolutionary strategies normally use the Gaussian distributions in order to control the mutations over real values. Since there are other kinds of distributions in nature and in mathematics, such as those of Cauchy, Lévy and S-Lévy, in addition to several stable distributions, it seems a natural step to extend the standard approach, by using an algorithm that would be based upon other existing distributions, or that would even allow the choice of a stable distribution in a self-adaptive way. Such an idea is briefly sketched herein, in the context of populations of individuals that evolve towards the minimum of a test function (namely, the n-dimensional Rastrigin, Rosenberg, Griewangk and Schwefel functions) by means of evolutionary strategies, whose mutations are guided by eight types of specific types of distributions and by a self-adaptive scheme over a subset of the possible stable distributions. During the evolution of the experiment a remarkable influence on the right choice of the distribution family can be noted related to the search for the global minimum of a test function. This is due to the diversity used in the form of distribution: asymmetric and long tale (Lévy) and symmetric with various type of tale on the others. The choice of the type of distribution occurs determining four parameters properly: stability rate, asymmetric, scale and position. The choice of the type of distribution occurs determining if the four parameters above mentiones are part of the chromosome that also contains the possible coordinates of the global minimum that will be mutated according to the chosen distribution. Having applied this different mutation in the evolutionary process will lead to the global minimum of the chosen test function. The results indicate that the combined use of stable distribution controlling the mutations of the coordinates can result in a performance improvement regarding the convergence and consequent determination of the solution, when applied to spatially constrained benchmark functions. / Usualmente, as estratégias evolutivas utilizam as distribuições Gaussianas para governar as mutações sobre valores reais. Já que na natureza e na matemática existem outros tipos de distribuições, tais como de Cauchy, de Lévy e de S-Lévy, além de uma infinidade de distribuições estáveis, é razoável se pensar em expandir a abordagem tradicional, utilizando-se um algoritmo baseado em outras distribuições existentes, ou mesmo que possibilite a escolha de uma distribuição estável, de forma auto-adaptativa. Esta idéia é aqui ilustrada, no contexto de populações de indivíduos que evoluem em busca do mínimo de uma função de teste (no caso, a função de Rastrigin, vale de Rosenberg, Griewangk e Schwefel em n-dimensões) através de estratégias evolutivas cujas mutações são guiadas por oito tipos específicos de distribuições e de um esquema auto-adaptativo em um subconjunto das distribuições estáveis. Durante a evolução dos experimentos observa-se uma forte influência da escolha adequada da família de distribuição na correlação da busca do mínimo global na função de teste. Este fato se deve a diversidade utilizada na forma da distribuição: assimétrica e cauda longa (Lévy) e simétrica com vários tipos de cauda nas demais. A escolha do tipo de distribuição ocorre determinando-se adequadamente quatro parâmetros: Índice de estabilidade (α), assimétrico (β), escala (ϒ) e posição (δ). A escolha do tipo de distribuição ocorre determinando-se os quatro parâmetros acima que fazem parte do cromossomo que também contém as possíveis coordenadas do ponto de mínimo global que seram mutadas com base distribuição escolhida. Com aplicação desta mutação diferenciada no processo evolutivo chegasse ao mínimo global da função de teste escolhida. Os resultados indicaram que a utilização conjunta de distribuições estáveis governando as mutações das coordenadas podem acarretar uma melhora de desempenho com respeito à convergência e conseqüente determinação da solução, quando aplicadas sobre funções de teste delimitadas espacialmente.

A mitocôndria é a organela citoplasmática responsável pelo maior sistema produtor de energia, a fosforilação oxidativa (OXPHOS). Foi proposto que em células tumorais a hiper-regulação da glicólise em condições normais de oxigênio (Efeito Warburg), está associada a defeitos na OXPHOS e pode regular o fenótipo tumoral, por exemplo, o potencial metastático da célula por meio da indução de vias pseudohipóxicas durante a normóxia. Estudos recentes mostraram que vários tipos de tumores possuem mutações somáticas em seu genoma mitocondrial, o que pode alterar as funções da OXPHOS levando a troca de metabolismo energético nas células tumorais e induzindo a tumorigênese. Diante disto, o presente trabalho avaliou a instabilidade do genoma mitocondrial em etapas bem definidas da progressão do câncer colorretal. O DNA genômico foi extraído de amostras de adenoma, adenocarcinoma, tecido adjacente e sangue periférico de nove pacientes diagnosticados com Câncer colorretal. O genoma mitocondrial foi amplificado e sequenciado para que fossem feitas as buscas por mutações nas amostras de sangue periférico, adenomas e adenocarcinoma. Foi também medido o número de cópias relativas do mtDNA. Foram encontradas um total de 233 mutações, das quais 162 foram em comum entre os três tecidos avaliados. As amostras de adenocarcinoma foram as que apresentaram uma maior média de mutações por amostra (44,6), seguidas dos adenoma (40,2) e do sangue periférico (34). As amostras de adenocarcinoma apresentaram uma maior instabilidade do mtDNA refletidas a partir de um maior número de mutações somáticas (tanto do tipo InDel como mutações de uma única base), mutações não sinônimas com maior patogenicidade, maior número de mutações em heteroplasmia e com taxa de heteroplasmia elevada. Já as amostras de adenoma apresentaram instabilidade dos seus mtDNA intermediários entre o tecido não tumoral e tumoral, refletindo bem a etapa de modificação celular no qual esses tecidos se encontram. Na análise do número de cópias relativas, as amostras de adenocarcinoma tiveram diminuição no número de cópias relativas quando comparadas com tecido adjacente (p= 0,01) e com adenomas (p= 0,04). Em síntese, o presente trabalho sugere que a instabilidade do genoma mitocondrial parece ter um papel importante no desenvolvimento de tumores colorretais. / The mitochondrion is a cytoplasmic organelle responsible for the major energy producing system, which is the oxidative phosphorylation enzyme pathway (OXPHOS). It was proposed that glycolysis up-regulation during normal oxygen conditions (Warburg effect) may induce defects in the mitochondrial respiration and regulate tumoral phenotypes, for example, metastatic potential through the induction of pseudohipoxic pathways during normoxia. Recent studies have shown that many kinds of tumors have mtDNA somatic mutations, which could alter the OXPHOS functions, leading to changes in glucose metabolismo and improvind tumorigenesis. This study analyzed the mitochondrial genome instability of well defined stages of colorectal cancer. Genomic DNA was extracted from adenoma, adenocarcinoma, adjacente tissue and peripheral blood of patients diagnosed with Colorectal cancer. The mitochondrial genome was amplified and sequenced for mutations screening in adenoma, adenocarcinoma e blood samples. It was also analyzed the relative mtDNA copy number. It was find a total of 233 mutations, which 162 were in common among the three analyzed tissues. The adenocarcinoma samples presented a greater mutation mean per sample (44.6) followed by adenomas samples (40.2) and blood samples (34). The adenocarcinoma samples also shown a greater mitochondrial genome instability refleted by increased of somatic mutations (InDels and single nucleotide variation), non sinonimous mutations with higher patogenicity, increased number of heteroplasmatic mutations and higher heteroplasmatic levels. The adenoma samples showed intermadiate instability of its mtDNA, which well reflects the intermediate stage of cellular modifications of this tissue. The mtDN copy number analysis shown that the adenocarcinoma samples presented decreased number of mtDNA content when compared with adjacente tissue (p= 0.01) and adenoma samples (p= 0.04). In summary the presente study suggests that the mitochondrial genomic instability seems to play an importante role in colorectal tumorigenesis.

Cerca de 10% dos casos de câncer de mama e/ou ovário são caracterizados como hereditários, onde a presença de mutações germinativas no gene de suscetibilidade BRCA1 aumenta o risco de desenvolver esses cânceres durante a vida da mulher. O BRCA1 é um gene supressor tumoral envolvido na resposta de danos ao DNA, controle do ciclo celular, na remodelação da cromatina, ubiquitinação e regulação da transcrição. O presente estudo tem como objetivo central caracterizar as mutações do gene BRCA1 associadas a Síndrome Hereditária do Câncer de Mama e/ou Ovário (HBOC) em pacientes atendidos no Serviço de Aconselhamento Genético do Câncer do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (HCFMRP/USP). Os vinte e dois éxons codificantes do BRCA1 foram analisados utilizando o método de High Resolution Melting (HRM) para triagem de mutações pontuais, seguido pelo sequenciamento de DNA dos casos selecionados para validação. A técnica de MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) também foi usada para detectar grandes deleções e duplicações. Uma vez confirmada a mutação, membros da família considerados de alto risco, serão investigados para a mutação específica, a fim de proporcionar-lhes um aconselhamento genético apropriado para a detecção precoce do câncer. No presente estudo, foram investigados 41 pacientes que preencheram os critérios para o teste genético de acordo com NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology v.1.2010. Um total de 21 mutações foram identificadas, duas das quais são patogênicas: a deleção dos éxons 17-18 e a deleção dos éxon 19. Ambas estão localizadas no domínio BRCT do gene BRCA1, essencial para a ligação de fosfoproteínas críticas para a ativação do complexo de reparo do DNA. Outra mutação, a S616del, foi tratada como patogênica, mas apresenta informações controversas em diferentes estudos. O trabalho também identificou uma nova mutação, Val1117Ile. Um estudo de haplótipos das mutações identificadas nos pacientes foi realizado e revelou que um dos haplótipos, denominado de 6, contendo quatro resíduos mutados (871Leu, 1038Gly, 1183Arg e 1613Gly) estava presente em 50% das pacientes. O estudo de associação com 82 indivíduos saudáveis, mostrou diferença significativa (p=0,026) nos pacientes, sugerindo assim um risco aumentado de HBOC. Adicionalmente, foi analisada a mutação germinativa R337H no gene p53 para os casos suspeitos de Síndrome de Li-Fraumeni. Em síntese, o presente estudo contribui com a identificação de uma nova mutação não-sinônina no gene BRCA1 e sugere que o haplótipo 871Leu-1038Gly-1183Arg-1613Gly possa conferir risco aumentado do câncer de mama e/ou ovário em pacientes diagnosticados com HBOC. / About 10% of cases of breast and/or ovary cancer are characterized as hereditary, where the presence of germline mutations in susceptibility BRCA1 gene increases the risk of developing these cancers during womans lifetime. BRCA1 is a tumor suppressor gene involved in DNA damage response, cell cycle control, chromatin remodeling, ubiquitination and transcriptional regulation. The present study aims to characterize BRCA1 gene mutations associated with Hereditary Breast/Ovary Cancer Syndrome (HBOC) in patients from the Cancer Genetic Counseling Service of the General Hospital of the Medical School of Ribeirão Preto, University of São Paulo (HCFMRP-USP). The twenty two coding exons of BRCA1 were analyzed using High Resolution Melting (HRM) method for the screening of point mutations, followed by DNA sequencing of the cases selected to validation. MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) technique was also used to detect gross deletions and duplications. Once confirmed the mutation, family members most at risk will be analyzed for the specific mutation in order to provide them with an appropriate genetic counseling for early detection of cancer. In the present study, we investigated 41 patients that fulfilled the criteria for genetic testing according to NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology v.1.2010. A total of 21 mutations were identified, two of them are pathogenic: a deletion of exons 17-18 and a deletion of exon 19. Both of them are located in the BRCT domain of BRCA1 gene, impairing the binding of essential phosphoproteins critical to the activation of DNA repair complex. Another mutation, S616del, shows controversial information about its pathogenesis in different studies.The present study also describes a new mutation, Val1117Ile. A study of haplotypes of the mutations identified in patients was performed and revealed that one of the haplotypes, called 6, containing four mutated residues (871Leu, 1038Gly, and 1183Arg 1613Gly) was present in 50% of patients. The association study with 82 healthy subjects showed a significant difference (p = 0.026) in patients, thus suggesting an increased risk for HBOC. Additionally, the germline mutation R337H on p53 gene was also analyzed in the present study for suspected cases of Li-Fraumeni Syndrome. In summary, this study contributes to the identification of a new missense mutation in the BRCA1 gene and suggests that the haplotype-871Leu-1038Gly 1183Arg-1613Gly may confer increased risk of breast cancer and / or ovarian cancer in patients diagnosed with HBOC.

A hipercolesterolemia familiar (HF) é uma doença autossômica dominante causada por mutações no gene do receptor de LDL (LDLR) (cromossomo 19p13.1 - p13.3), que alteram parcialmente ou totalmente a função do LDLR. A HF é também uma das doenças genéticas mais comuns com freqüências estimadas de heterozigotos e homozigotos de 1/500 e 1/1.000.000, respectivamente. Manifesta-se com altos níveis de LDL colesterol, arco corneal, xantomas tendíneos e sintomas prematuros de doença coronariana.. A grande heterogeneidade observada na manifestação clínica desta doença pode ser explicada, ao menos parcialmente, pelo amplo espectro de mutações no gene do LDLR. O presente estudo teve por objetivo a caracterização molecular do gene LDLR em pacientes com HF do Rio Grande do Sul (RS), Brasil. Para isso, foram obtidas amostras de DNA de 40 indivíduos provenientes de cinco macrorregiões do Estado, representando seis diferentes populações de ascendência européia, para a realização do seqüenciamento direto do gene do LDLR, com posterior análise por meio das ferramentas de bioinformática. Quinze mutações pontuais foram identificadas no gene do LDLR, a saber: c.408C>T (D115D), c.1616C>T (P518L), c.1773C>T (N570N) e c.2243A>G (D727G) na região codificadora, IVS6+36G>A, IVS6+171G>A, IVS11+56C>T, IVS11- 69G>T, IVS11-55A>C, IVS15-136A>G, IVS16+46C>T e IVS17-42A>G na região intrônica, e *52G>A, *105T>G e *141G>A na região 3\'-UTR. Destas, oito ainda não foram descritas na literatura (três situadas nos exons, quatro nos introns e uma na região 3\'-UTR). A mutação*52G>A foi previamente identificada em pacientes com HF da região Sudeste do Brasil, sugerindo que possa exercer um importante efeito na patogênese da HF em pacientes brasileiros. Em relação às macrorregiões do RS, os portugueses, italianos e espanhóis apresentaram o maior número de mutações dentre os grupos étnicos analisados. Assim, os resultados obtidos confirmam que existe um amplo de espectro de mutações no gene do LDLR. As mutações nas regiões intrônicas precisam ser investigadas sobre seu efeito potencial no desenvolvimento de HF. Considerando que este é o primeiro estudo que teve por objetivo a caracterização molecular de pacientes com HF no RS, novos estudos que visem a elucidação das bases moleculares da HF devem ser realizados, a fim de obter uma melhor caracterização genética desta doença no Brasil. / Familial hypercholesterolemia (FH) is an autosomal dominant disorder caused by mutations in the low-density lipoprotein receptor (LDLR) gene (chromosome 19p13.1 - p13.3), which alter partially or totally the LDLR function. FH is also one of the most common inherited disorders with frequencies of heterozygotes and homozygotes estimated to be 1/500 and 1/1.000.000, respectively. Affected individuals display high levels of LDL cholesterol, arcus corneae, tendon xanthomas and premature symptomatic coronary heart disease. The extensive heterogeneity observed in the clinical manifestation of this disorder may be explained, at least partially, by the broad spectrum of mutations identified in the LDLR gene. The present study had as the main goal the molecular characterization of the LDLR gene in patients with FH from Rio Grande do Sul (RS) State, Brazil. For this, DNA samples were obtained from 40 individuals living in five macroregions of RS, representing six different isolated populations of European ascendancy. The LDLR gene was subjected to the direct sequencing with further analysis through bioinformatics tools. Fifteen punctual mutations were identified in the LDLR gene, namely: c.408C>T (D115D), c.1616C>T (P518L), c.1773C>T (N570N) and c.2243A>G (D727G) in the coding region, IVS6+36G>A, IVS6+171G>A, IVS11+56C>T, IVS11-69G>T, IVS11-55A>C, IVS15-136A>G, IVS16+46C>T and IVS17-42A>G in the intronic region, and *52G>A, *105T>G and *141G>A in the 3\'-UTR region. Of these, eight were not yet described in the literature (three situated in exons, four in introns and one in 3\'- UTR region). The *52G>A mutation was previously identified in FH patients from Southeast Brazil, suggesting that it can exert an important effect in the pathogenesis of FH in Brazilian patients. In relation to the macroregions of Rio Grande do Sul, Portuguese, Italian and Spanish subjects carried the highest number of mutations among the ethnic groups analyzed. Thus, the results obtained confirm the existence of a broad spectrum of mutations in the LDLR gene. The mutations in intronic regions need to be investigated in relation to its potential effect in the development of FH. Taking into account that this is the first study that had as the goal the molecular characterization of FH patients in RS, further studies aimed at elucidating the molecular bases of FH should be performed, in order to obtain the better characterization of this disease in Brazil.

Hipercolesterolemia familiar (HF) é uma doença autossômica dominante, caracterizada por elevados níveis plasmáticos da lipoproteína de baixa densidade (LDL), desenvolvimento de xantoma tendíneo e arco corneal, além do aumento do risco de doença coronariana e acidente vascular cerebral prematuros. Frequentemente subdiagnosticada, estima-se que apenas 10% dos 400.000 indivíduos com HF no Brasil têm conhecimento da própria doença; afetando, desta forma, a qualidade e a expetativa de vida dos pacientes. Mutações no gene do receptor da LDL (LDLR) são consideradas as alterações genéticas mais frequentes para o desenvolvimento da hipercolesterolemia familiar, pois comprometem a capacidade de remoção das partículas de LDL circulantes, promovendo seu aumento em níveis plasmáticos. Já foram descritas mais de 1600 mutações diferentes no gene LDLR associadas ao fenótipo da HF; entretanto, ainda é difícil determinar em muitas delas o efeito deletério na atividade do receptor. O objetivo desse estudo foi identificar e caracterizar funcionalmente mutações no gene LDLR não descritas na literatura para determinar sua patogenicidade na hipercolesterolemia familiar. Foi avaliada a atividade residual de LDLR através da captação de LDL marcado com fluoróforo lipofílico em cultura de linfócitos T dos pacientes portadores das mutações analisadas após estimulação dos linfócitos T por mitógenos específicos. As mutações Cys82Ser, Thr404Ser, Gly529Arg e His285Tyr foram consideradas patogênicas por acarretarem diminuição da atividade residual do receptor de LDL. As mutações Glu 602X e His388ProfsX53 confirmaram sua patogenicidade e podem ser considerados como controle positivo para futuros ensaios funcionais. Estudos que esclareçam os mecanismos moleculares da HF e da relação genótipo/fenótipo abrem perspectivas para o desenvolvimento de terapias mais específicas na redução dos níveis de colesterol e, consequentemente, da morbidade e mortalidade associadas às doenças cardiovasculares. / Familial hypercholesterolemia (FH) is an autosomal dominant disorder characterized by elevated plasma levels of low-density lipoprotein (LDL), and development of corneal arcus tendinous xanthoma, and increased risk of coronary heart disease and premature stroke. Often misdiagnosed, it is estimated that only 10% of the 400.000 patients with FH in Brazil has knowledge of the disease itself, affecting in this way the quality and life expectancy of patients. Mutations in the LDL receptor (LDLR) are considered the most frequent genetic alterations for the development of familial hypercholesterolemia because compromise the ability of removal of circulating LDL particles, promoting its increase in plasma levels. Have been described over 1600 different mutations in the LDLR gene associated with the phenotype of FH, however, it is still difficult to determine in many of the deleterious effects on receptor activity. The aim of this study was to identify mutations in the LDLR gene and functionally characterize mutations not described in the literature to determine its pathogenicity in familial hypercholesterolemia. The residual activity of LDLR was evaluated by raising LDL labeled with lipophilic fluorophore in cultured T lymphocytes of patients with the analyzed mutations after stimulation of T lymphocytes by specific mitogen. The substitution mutations Cys82Ser, Thr404Ser, Gly529Arg e His285Tyr were considered pathogenic because it causes decrease of the residual activity of the LDL receptor in T lymphocytes. The His388ProfsX53 and Glu602X mutations confirmed their pathogenicity and can be considered as positive control for future functional assays. Studies to clarify the molecular mechanisms of HF and genotype/ phenotype open perspectives for the development of more specific therapies for reducing cholesterol levels, and therefore the morbidity and mortality associated with cardiovascular diseases.

Os receptores acoplados à proteína G (GPCRs) são proteínas integrais de membrana caracterizados por possuírem sete alfa-hélices transmembranares. Esses receptores são importantes alvos de estudos biomédicos e aproximadamente 40% dos medicamentos atualmente comercializados agem sobre estes receptores. O receptor de Angiotensina II do tipo 1 (AT1) é um GPCR e o principal mediador do Sistema Renina-Angiotensina que tem como principal efetor o octopeptídeo Angiotensina II (AngII). Recentemente foi descrito que as mutações A244S e I103T-A244S no receptor AT1 podem estar relacionadas com a predisposição à fibrilação atrial. Neste trabalho foi realizada a construção, caracterização bioquímica e farmacológica destes mutantes, bem como do mutante I103T, com o objetivo de compreender como a funcionalidade desses receptores mutantes poderiam contribuir para a predisposição à fibrilação atrial. Os mutantes I103T e I103T-A244S revelaram ser mais eficientes e potentes que o receptor selvagem em aumentar os níveis de cálcio intracelular em resposta à AngII. Todos os mutantes estudados apresentaram baixa eficiência quanto à ativação da via das MAPKs e apresentaram comportamento diferente do receptor selvagem quando bloqueados com o antagonista Losartan, seletivo para o receptor AT1 e muito usado na clínica como medicamento anti-hipertensivo. Esses dados ressaltam a relevância do estudo tanto em termos de melhor compreender as bases moleculares da relação entre as mutações e a doença, bem como possível prevenção ao uso de medicamentos que possam interagir e agir diferentemente em receptores com essas mutações. / G-protein coupled receptors (GPCRs) are integral membrane proteins characterized by having seven transmembrane alpha-helices. These receptors are important targets of biomedical studies and approximately 40% of currently marketed drugs act on such receptors. The angiotensin II type 1 receptor (AT1) is a GPCR and the main mediator of the Renin-Angiotensin System whose main effector is the octapeptide Angiotensin II (Ang II). It was recently described that I103T and A244S mutations in the AT1 receptor may be related to the susceptibility to atrial fibrillation. In this study we carried out the construction of these mutants and their biochemical and functional characterization. The I103T and I103T/A244S mutants were shown to be more efficient and potent than the wild-type receptor on the increase of intracellular calcium levels. All mutants showed lower efficcacy for MAPK pathway activation and showed different behavior when compared to the wild-type receptor after antagonism with Losartan. These data highlight the relevance of the present study concerning a better understanding of the molecular basis of cardiovascular diseases and showing that conventional therapies for certain diseases may lead to adverse effects on patients carrying point mutations on the receptor sequence.

Nesse projeto trabalhamos com uma β-glicosidase digestiva da larva da lagarta Spodoptera frugiperda (Sfβgli50, 50 kD - AF052729), expressa na forma de proteína recombinante em E.colli. O nosso objetivo foi estudar o papel de dois resíduos de aminoácidos envolvidos na atividade catalítica da Sfβgli50. O primeiro resíduo estudado foi o Y456, envolvido na afinidade pela porção redutora do substrato (aglicone), o segundo resíduo foi o N329 envolvido na modulação do pH ótimo. Estudo do papel do resíduo Y456 na afinidade pelo aglicone do substrato. O sítio-ativo da Sfβgli50 é formado por quatros subsítios (-1, +1, +2, e +3). O subsítio que acomoda a porção não-redutora do substrato (glicone) recebe numeração negativa (-1), já os subsítios que acomodam a porção redutora do substrato (aglicone) recebem números positivos (+1, +2 e +3). Trabalhando com duas β-glicosidases de plantas (milho e sorgo), Cicek et al. (2000) demonstraram que uma pequena porção da extremidade C-terminal destas β-glicosidases (462SSGYTERF469 - numeração da enzima do sorgo) está envolvida na especificidade pelo aglicone do substrato, sendo que muitos desses aminoácidos são conservados em outras β-glicosidases da família 1. O alinhamento das sequências destas duas enzimas com a Sfβgli50 sugere que Y456 pode fazer parte do sítio de ligação do aglicone nesta β-glicosidase de inseto. Utilizando experimentos de mutação sítio-dirigida, o Y456 foi substituído por uma alanina (mutante Y456A) sendo que este foi expresso na forma de proteína recombinante em bactérias BL21 DE3 utilizando o vetor pT7-7. O mutante Y456A foi parcialmente purificado através de uma cromatografia hidrofóbica em sistema de FPLC, e caracterizado utilizando diversos inibidores competitivos (glucono δ-lactona, celobiose, celotriose, pentilbglicosídeo e octilbtioglicosídeo). Comparando os Kis obtidos para a Sfβgli50 selvagem e mutante Y456A com os inibidores glucono δ-lactona, celobiose e celotriose, foi proposto que Y456 encontra-se no subsítio +1 do sítio ativo da Sfβgli50. Já através da comparação entre os inibidores octilβtioglicosídeo e pentilβglicosídeos constatou-se que Y456 interage com uma porção polar do aglicone do substrato, talvez através de uma ligação de hidrogênio. Baseando-se nestes Kis foi calculada a energia de associação de resíduos de glicose e grupos alquila nos subsítios +1 e +2, indicando que o subsítio +1 do mutante Y456A tem uma especificidade mais ampla frente à ligantes polares (glicose) e apolares (grupos butil) do que a enzima selvagem. Sabendo que este resultado foi obtido removendo-se um resíduo com um grupo polar na cadeia lateral (Y456), estes dados estão de acordo com a hipótese de que a especificidade dos subsítios da região de ligação do aglicone é determinada por um balanço entre resíduos polares e apolares (Marana et al., 2001). Estudo do papel do resíduo N329 na modulação do pH ótimo. O mecanismo de catálise da Sfβgli50 é dependente de dois resíduos de ácido glutâmico: um doador de prótons (E187 - pKa= 7,5) e um nucleófilo (E399 - pKa = 5,0). Sendo o pH ótimo da Sfβgli50 (6,2) uma média aritmética dos pKas destes dois resíduos catalíticos. Uma análise estrutural do sítio ativo da Sfβgli50 mostra que o resíduo N329 forma ligações de hidrogênio com o resíduo E187 (doador de prótons), talvez atuando na modulação do seu pKa. Para estudar o papel do resíduo N329 na atividade da Sfβgli50 foram construídos 3 mutantes, nos quais tal resíduo foi substituído por alanina (N329A), ácido aspártico (N329D) e uma glutamina (N329Q). Os mutantes foram expressos na forma de proteína recombinante em bactérias BL21 DE3 utilizando os vetores pT7-7 e pCal-n-Flag. Entretanto, tentativas de purificação das SfΒgli50 mutantes através de cromatografia hidrofóbica foram infrutíferas, sugerindo uma possível inativação destas enzimas. Esta hipótese foi reforçada pela purificação das Sfβgli50 mutantes e selvagem contendo o peptídeo de fusão CBP (calmodulin binding peptide) através de cromatografia de afinidade. Este experimento demonstrou que as enzimas mutantes eram de fato inativas. Frente à estes resultados não foi possível concluir a caracterização do efeito do pH na atividade catalítica das Sfβgli50 mutantes N329A, N329D e N329Q. Por fim, foi proposto que a inativação da Sfβgli50 devido à mutações na posição N329 pode resultar de uma desnaturação das enzimas mutantes ou do reposicionamento do ácido catalítico devido à perda ou alteração da interação com o resíduo 329. / In this project it was studied the role of two residues (N329 and Y456) in the catalytic activity of a digestive β-glycosidase from Spodoptera frugiperda (SfΒgli50 - AF052729). N329 is believed to modulate the enzyme pH optimum, whereas Y456 may participate in the binding of the substrate aglycone. Role of Y456 The peptide 462SSGYTERF469 of the sorghum β-glycosidase is proposed to be part of the aglycone binding site in that enzyme. Some of those residues are conserved in Sfβgli50, among them Y456. Using site-directed mutagenesis Y456 was replaced by A and this mutant (Y456A) expressed in bacteria. Following that, this mutant enzyme was partially purified using hydrophobic chromatography. Inhibition experiments showed that binding of δ-gluconolactone, which occupies subsite -1, is not affected by that mutation. In contrast, Ki values for cellobiose (that binds to subsites -1 and +1) and cellotriose (that binds to subsites -1, +1 and +2) are two-fold higher than those of wild-type enzyme, indicating that mutation Y456A decrease the interaction with these oligocellodextrins. Moreover, binding of pentyl and octylβglucosides is not affected by mutation Y456A, suggesting that Y456 interacts with aglycone polar groups. Finally, evaluation of glucose and butyl binding energies in subsite +1 revealed that mutant Y456A specificity is broader than that of wild-type enzyme. Role of N329 A structural model of Sfβgli50 active site revealed that catalytic proton donor (E187) may interact with N329. In order to study the role of this interaction in the activity of Sfβgli50, N329 was replaced by A, D and Q (mutants N329A, N329D and N329Q, respectively). These mutants were expressed as recombinant proteins in bacteria and purified through affinity chromatography, revealing that Sfβgli50 was inactivated by those mutations. It was proposed that this inactivation may be due to protein desnaturation or a wrong positioning of the catalytic proton donor.

Made available in DSpace on 2016-01-26T18:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antonio Alves dos Santos Neto.pdf: 3927958 bytes, checksum: 7706e6c0650836d76f51febe6d1d862e (MD5) Previous issue date: 2015-04-08 / The p53 gene is considered one of the most intensively studied genes from the genomic point of view and is related to the most common types of skin cancers, which show a trend of increasing incidence in modern human populations. DNA sequences of this gene are available in genomic databases with public access on the Internet and provide useful information for a wide range of applications. This research aimed to employ methods of comparative analysis of nucleotide sequences for evaluating mutations in the p53 gene in different countries, and evaluate the applicability of bioinformatics tools available on the web environment. Investigations were carried out to verify the most frequent mutations in the p53 gene whose sequences are deposited in human genomic databases located in the United States (NCBI), Europe (EBI) and Japan (DDBJ). In the NCBI database we found 194 mutant sequences of the p53 gene, and six of them were described as coming from people with skin cancer. In EBI database 62 mutant sequences of the p53 gene were found, and 50 were from patients with skin cancer. In DDBJ database we found 4075 mutant sequences for the same gene, but not identified as coming from patients with cancer. The original sequence of the p53 gene was compared with the mutant sequences derived from patients with various types of skin cancers, through the CLUSTALW and MAFFT bioinformatics tools. Studies comparing the mutant sequences allowed to establish relationships among the most frequent mutations and that might be related to the disease in different countries. The results showed the feasibility of the proposed approach, and allowed the identification of common characteristics between the analyzed mutants. It was possible to identify the gene regions most sensitive to changes in nucleotide sequences in the p53 gene, which might be related to the origin of the pathology. It was also possible to identify that the mutations commonly occur in very close areas, both for the sequences of the NCBI database as to those collected from EBI database. / O gene p53 é considerado um dos genes mais intensamente estudados do ponto de vista genômico e está relacionado com os tipos mais comuns de cânceres de pele, os quais mostram uma tendência de aumento da incidência em populações humanas modernas. Sequencias de DNA deste gene estão disponíveis em bancos de dados genômicos com acesso público na internet e fornecem informações úteis para uma grande variedade de aplicações. Esta pesquisa teve como objetivo empregar métodos de análise comparativa das sequências de nucleotídeos para a avaliação de mutações no gene p53 em diferentes países, e avaliar a aplicabilidade das ferramentas de bioinformática disponíveis no ambiente web. As investigações foram realizadas a fim de verificar as mutações mais frequentes no gene p53 já depositadas em bancos de dados genômicos humanos localizados nos Estados Unidos (NCBI), Europa (EBI) e Japão (DDBJ). Na base de dados NCBI foram encontradas 194 sequencias mutantes para o referido gene, sendo que seis destas sequências eram descritas como provenientes de pessoas com câncer de pele. Na base de dados EBI foram encontradas 62 sequencias mutantes do gene p53 em humanos, sendo que 50 eram provenientes de pacientes com câncer de pele. Na base de dados DDBJ foram localizadas 4075 sequencias mutantes para o mesmo gene, mas não identificadas como provenientes de pacientes com câncer. A seqüência original do gene p53 foi comparada com as sequências mutantes oriundas de pacientes com diversos tipos de cânceres de pele, por meio das ferramentas de bioinformática CLUSTALW e MAFFT. Estudos comparando as sequências mutantes permitiram estabelecer relações entre as mutações mais freqüentes e que podem estar relacionados com a patologia nos diferentes países. Os resultados mostraram a viabilidade da abordagem proposta, e permitiram a identificação de características comuns entre os mutantes analisados. Foi possível identificar as regiões gênicas mais sensíveis às alterações nas sequências de nucleotídeos no gene p53, e que podem estar relacionados com a origem da patologia. Também foi possível identificar que as mutações comumente ocorrem em regiões bem próximas, tanto para as sequencias oriundas do banco de dados NCBI quanto para aquelas coletadas do banco de dados EBI.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:46:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antonio Alves dos Santos Neto.pdf: 3927958 bytes, checksum: 7706e6c0650836d76f51febe6d1d862e (MD5) Previous issue date: 2015-04-08 / The p53 gene is considered one of the most intensively studied genes from the genomic point of view and is related to the most common types of skin cancers, which show a trend of increasing incidence in modern human populations. DNA sequences of this gene are available in genomic databases with public access on the Internet and provide useful information for a wide range of applications. This research aimed to employ methods of comparative analysis of nucleotide sequences for evaluating mutations in the p53 gene in different countries, and evaluate the applicability of bioinformatics tools available on the web environment. Investigations were carried out to verify the most frequent mutations in the p53 gene whose sequences are deposited in human genomic databases located in the United States (NCBI), Europe (EBI) and Japan (DDBJ). In the NCBI database we found 194 mutant sequences of the p53 gene, and six of them were described as coming from people with skin cancer. In EBI database 62 mutant sequences of the p53 gene were found, and 50 were from patients with skin cancer. In DDBJ database we found 4075 mutant sequences for the same gene, but not identified as coming from patients with cancer. The original sequence of the p53 gene was compared with the mutant sequences derived from patients with various types of skin cancers, through the CLUSTALW and MAFFT bioinformatics tools. Studies comparing the mutant sequences allowed to establish relationships among the most frequent mutations and that might be related to the disease in different countries. The results showed the feasibility of the proposed approach, and allowed the identification of common characteristics between the analyzed mutants. It was possible to identify the gene regions most sensitive to changes in nucleotide sequences in the p53 gene, which might be related to the origin of the pathology. It was also possible to identify that the mutations commonly occur in very close areas, both for the sequences of the NCBI database as to those collected from EBI database. / O gene p53 é considerado um dos genes mais intensamente estudados do ponto de vista genômico e está relacionado com os tipos mais comuns de cânceres de pele, os quais mostram uma tendência de aumento da incidência em populações humanas modernas. Sequencias de DNA deste gene estão disponíveis em bancos de dados genômicos com acesso público na internet e fornecem informações úteis para uma grande variedade de aplicações. Esta pesquisa teve como objetivo empregar métodos de análise comparativa das sequências de nucleotídeos para a avaliação de mutações no gene p53 em diferentes países, e avaliar a aplicabilidade das ferramentas de bioinformática disponíveis no ambiente web. As investigações foram realizadas a fim de verificar as mutações mais frequentes no gene p53 já depositadas em bancos de dados genômicos humanos localizados nos Estados Unidos (NCBI), Europa (EBI) e Japão (DDBJ). Na base de dados NCBI foram encontradas 194 sequencias mutantes para o referido gene, sendo que seis destas sequências eram descritas como provenientes de pessoas com câncer de pele. Na base de dados EBI foram encontradas 62 sequencias mutantes do gene p53 em humanos, sendo que 50 eram provenientes de pacientes com câncer de pele. Na base de dados DDBJ foram localizadas 4075 sequencias mutantes para o mesmo gene, mas não identificadas como provenientes de pacientes com câncer. A seqüência original do gene p53 foi comparada com as sequências mutantes oriundas de pacientes com diversos tipos de cânceres de pele, por meio das ferramentas de bioinformática CLUSTALW e MAFFT. Estudos comparando as sequências mutantes permitiram estabelecer relações entre as mutações mais freqüentes e que podem estar relacionados com a patologia nos diferentes países. Os resultados mostraram a viabilidade da abordagem proposta, e permitiram a identificação de características comuns entre os mutantes analisados. Foi possível identificar as regiões gênicas mais sensíveis às alterações nas sequências de nucleotídeos no gene p53, e que podem estar relacionados com a origem da patologia. Também foi possível identificar que as mutações comumente ocorrem em regiões bem próximas, tanto para as sequencias oriundas do banco de dados NCBI quanto para aquelas coletadas do banco de dados EBI.

O complexo de sinalização kisspeptina-GPR54 é um regulador chave para ativação dos neurônios de GnRH e do eixo reprodutivo. Mutações inativadoras no GPR54 foram identificadas em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico normósmico isolado (HHIn). A partir desse achado, hipotetizamos que mutações ativadoras no GPR54 resultariam na liberação prematura de GnRH e, conseqüentemente, no aparecimento de puberdade precoce, dependente de gonadotrofinas (PPDG). No presente estudo, investigamos a presença de mutações ativadoras e/ou polimorfismos em pacientes com PPDG, assim como a presença de mutações inativadoras e/ou polimorfismos em pacientes HHIn ou retardo constitucional do crescimento e desenvolvimento puberal (RCCP). Cento e catorze pacientes com distúrbios puberais centrais idiopáticos foram selecionados, sendo 53 com PPDG, 33 com HHIn e 28 com RCCP. Cento e cinqüenta controles brasileiros que relatavam desenvolvimento puberal normal foram estudados. A região codificadora do GPR54 de todos os pacientes foi amplificada utilizando-se oligonucleotídeos intrônicos específicos, seguida de purificação enzimática e seqüenciamento automático. No grupo de puberdade precoce, identificamos uma nova variante em heterozigose no exon 5 do GPR54, que se caracterizou pela troca do aminoácido arginina por prolina na posição 386 (R386P) do receptor. Esta substituição foi encontrada em uma menina adotada com PPDG e estava ausente nos controles normais. Estudos in vitro demonstraram que as quantidades de fosfatidil-inositol (IP) e o grau de fosforilação da quinase regulada por sinal extracelular (pERK) em condições basais não foram significativamente diferentes entre as células transfectadas com o receptor selvagem ou com o receptor contendo a mutação R386P, indicando que não havia ativação constitutiva do receptor. No entanto, estudos por tempos mais prolongados demonstraram que a quantidade de IP e o grau de pERK permaneceram significativamente mais altos nas células transfectadas com o receptor mutante quando comparadas ao selvagem, indicando ativação da sinalização intracelular, porém por um mecanismo não-constitutivo. No grupo de hipogonadismo, duas novas variantes foram identificadas em três pacientes. Uma mutação do tipo inserção/deleção (indel) em homozigoze no sítio aceptor de splicing no intron 2 (IVS2-4_-2delGCAinsACCGGCT) do GPR54 foi identificada em dois irmãos com HHIn. Uma troca em heterozigose, E252Q, foi identificada em um paciente com HHIn esporádico. As duas alterações estavam ausentes no grupo controle. Polimorfismos foram encontrados nos pacientes com RCCP. Em conclusão, descrevemos a primeira mutação ativadora do GPR54 associada ao fenótipo de PPDG. Descrevemos uma nova mutação inativadora em sítio de splicing em pacientes com HHIn, entretanto mutações inativadoras do GPR54 são uma causa rara de HHIn. / The kisspeptin-GPR54 signaling complex is a gatekeeper of pubertal activation of GnRH neurons and of the reproductive axis. Inactivating mutations in the GPR54 receptor were identified in patients with normosmic isolated hypogonadotropic hypogonadism (nIHH). Based on this observation, we hypothesized that gain-of-function mutations of the human GPR54 receptor might be associated with premature activation of GnRH release, leading to gonadotropin-dependent precocious puberty (GDPP). In the present study, we investigated the presence of GPR54 activating mutations or polymorphisms in patients with GDPP and inactivating mutations or polymorphisms in patients with nIHH or constitucional delay of puberty (CDP). A hundred fourteen patients were selected; 53 with GDPP, 33 with nIHH and 28 with CDP. A hundred and fifty Brazilian controls who reported normal pubertal development were also studied. The entire coding region of GPR54 of all patients was amplified using specific intronic oligonucleotides followed by enzymatic purification and automated sequencing. We have identified a novel variant in heterozygous state in exon 5 of GPR54, R386P, in an adopted girl with GDPP. This substitution was absent in all controls. Basal inositol phosphate (IP) and phosphorilated extracellular signalregulated kinase (pERK) levels in cells transfected with WT or R386P GPR54 were not significantly different indicating that there was not a constitutive activation of the receptor. However, studies performed in more prolonged times demonstrated that the IP and the pERK levels were significantly higher in cells transfected with the mutant receptor when compared to the wild type, indicating that the signaling pathway was still activated although by a non-constitutive mechanism. In the nIHH cohort, we have identified two novel variants in three patients. The first variant was an insertion/deletion (indel) in homozygous state within the constitutive acceptor splice site of intron 2 of GPR54 (IVS2-4_-2delGCAinsACCGGCT) identified in two male siblings with nIHH. The second variant was the change E252Q in heterozygous state in a patient with sporadic nIHH. Both alterations were absent in the control population. We have found only polymorphisms in patients with CDP. In conclusion, we have described the first activating mutation in GPR54 associated with the GDPP phenotype. We have also described a novel splice site inactivating mutation in patients with nIHH however, inactivating mutations of GPR54 represent a rare cause of nIHH.