Submitted by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2013-05-23T18:32:40Z No. of bitstreams: 1 TESE_Armando_de_Menezes_Neto_2012.pdf: 13065237 bytes, checksum: bdac30d844b06bec6a790e23fa724740 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-23T18:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_Armando_de_Menezes_Neto_2012.pdf: 13065237 bytes, checksum: bdac30d844b06bec6a790e23fa724740 (MD5) Previous issue date: 2012 / O peptídeo sinal é um motivo encontrado, geralmente, na extremidade N-terminal de proteínas e a sua presença determina a entrada na via clássica de transporte intracelular, após a translocação da proteína para o lúmen do retículo endoplasmático. Portanto, a presença ou ausência do peptídeo sinal influencia a função biológica de uma proteína ao ser um fator determinante da sua localização subcelular. Como a conservação de função entre proteínas ortólogas é esperada, foi hipotetizado que a localização subcelular e, consequentemente, a presença do peptídeo sinal deveriam, também, se apresentar conservadas. Partindo desta premissa, as predições de peptídeo sinal em proteínas ortólogas de cinco espécies de Plasmodiumforam analisadas. Predições de peptídeo sinal (SignalP) e informações de ortologia (OrthoMCL-DB) para proteínas de cinco espécies do gênero Plasmodium(Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium knowlesi, Plasmodium bergueie Plasmodium yoelii) foram combinadas em uma estratégia inovadora, visando a identificação de grupos de proteínas ortólogas que apresentam predições de peptídeo sinal divergentes (grupos Mistos). As proteínas pertencentes a estes grupos foram submetidas a uma análise comparativa baseada na inspeção visual de alinhamentos múltiplos e de modelos gênicos e regiões genômicas flanqueadoras da extremidade N-terminal. Novos modelos gênicos foram sugeridos para aquelas proteínas que apresentavam prováveis erros de anotação de sequência, especialmente na região N-terminal. Alguns dos novos modelos gênicos foram validados por RT-PCR. Os resultados da inspeção visual foram usados para treinar uma Máquina de Suporte de Vetores (Support Vector Machine) com o objetivo de classificar grupos Mistos em: (1)Com erros de anotação ou (2)Sem erros de anotação. O SVM foi aplicado para classificar os grupos Mistos de cinco bancos de dados, montados a partir de vinte e duas espécies. Os grupos contendo proteínas com predições de peptídeo sinal divergentes apresentaram uma alta taxa de erros de anotação. Um total de 478 proteínas de Plasmodiumforam reanotadas sendo que a maioria apresentou inversões das suas predições de peptídeo sinal originais, representando um impacto significativo no conjunto final de proteínas destinadas à via clássica de transporte intracelular, principalmente para Plasmodium vivaxe Plasmodium yoelii. O classificador baseado nos dados da inspeção visual se mostrou bastante flexível e robusto, apresentando uma performance boa e consistente mesmo frente a cenários variados de agrupamento de espécies. A metodologia proposta introduz uma abordagem simples, porém promissora, para a realização de tarefas de curadoria e controle de qualidade dos dados de anotação de sequências proteicas em uma escala genômica. Os resultados do classificador definem a base para seu desenvolvimento em uma ferramenta computacional e os resultados das reanotações em Plasmodiumimpactarão a busca por novos alvos vacinais e quimioterápicos. / Signal peptide is a motif usually found in the N-terminal end of proteins and its presence directs proteins to enter the classical intracellular transport pathway, after their co-translational translocation to the endoplasmic reticulum lumen. Therefore, the presence or absence of a signal peptide plays an indirect role in defining the biological function of a protein, as it is a determinant of subcellular localization. Since function is usually conserved among orthologous proteins, it has been hypothesized that subcellular localization and, consequently, signal peptide status are expected to behave accordingly. Based on this premise, signal peptide predictions among orthologous proteins from five Plasmodium species were analyzed. Signal peptide predictions (SignalP) and orthology information (OrthoMCL-DB) for proteins from five Plasmodiumspecies (Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium knowlesi, Plasmodium bergueiand Plasmodium yoelii) were combined into an innovative strategy, intending the identification of groups of orthologous proteins showing diverging signal peptide predictions (Mixed groups). The proteins belonging to these groups were submitted to a comparative analysis based on visual inspection of multiple alignments and of gene models and their upstream flanking regions. New gene models were proposed for those proteins presenting putative sequence misannotations, especially in their N-terminal region. Some of the new gene models were validated through RT-PCR. Results from the visual inspection were used to train a Support Vector Machine to be able to classify Mixed groups into: (1)With misannotations and (2)Without misannotations. The SVM was applied in the classification of Mixed groups from five datasets, built from twenty-two species. Groups featruing proteins with diverging signal peptide predictions showed an elevated rate of misannotations. A total of 478 Plasmodiumproteins were reannotated, and most had their original signal peptide predictions inverted, representing a significant impact in the final set of proteins destined to the classical intracellular transport pathway, especially for Plasmodium vivaxand Plasmodium yoelii. The classifier based on the visual inspection data was shown to be flexible and robust, performing well and consistently even when dealing with highly ecletic species clusterings. The proposed methodology introduces a simple yet promising approach to the tasks of curation and quality control of annotation data from proteins sequences in genomic scale. The classifier's results define the groundwork for its development into a computational tool and the reannotations results for Plasmodiumproteins shall impact the search for new vaccine and drug targes.

Submitted by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2012-09-11T14:28:57Z No. of bitstreams: 1 FlaviaCarolinaFaustinoAraujo_Estudo comparativo da variabilidade genetica de plasmodium vivax provenientes de infecções primarias e episódios de recaída após tratamento com Primaquina e Cloroquina_2012.pdf: 1462963 bytes, checksum: ef871e04e689d7f6a46a593ebf6d70a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-11T14:28:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FlaviaCarolinaFaustinoAraujo_Estudo comparativo da variabilidade genetica de plasmodium vivax provenientes de infecções primarias e episódios de recaída após tratamento com Primaquina e Cloroquina_2012.pdf: 1462963 bytes, checksum: ef871e04e689d7f6a46a593ebf6d70a8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) Rede malária Pronex – CNPq, MS-DECIT, Fapemig, Fapemat, Faperj Centro de Pesquisas René Rachou / A malária humana é causada por protozoários do gênero Plasmodium. Aproximadamente 40% da população mundial encontra-se em risco de infecção. No Brasil foram registrados 333.339 casos da doença em 2010, sendo 85% deles causados pelo Plasmodium vivax. O P. vivax apresenta uma característica importante em seu ciclo de vida, a possibilidade de desenvolver formas latentes no fígado, os hipnozoítos, que podem causar episódios de recaída. Pouco se sabe a respeito dos mecanismos de latência e ativação dos hipnozoítos. Porém dados da literatura relatam uma correlação entre cepa do parasito e padrão de recaída, sugerindo uma programação genética dos parasitos. A escassez de marcadores genéticos para P. vivax tem dificultado as análises de importantes fenótipos do parasito, tais como os padrões de recaídas. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi estudar a variabilidade dos parasitos presentes nas infecções primárias e nos episódios de recaída. Sessenta e cinco amostras pareadas de 30 pacientes foram genotipadas utilizando 10 marcadores moleculares (08 microssatélites e os blocos 2 e 10 da MSP-1) através de eletroforese capilar em sequenciador automático de DNA. Além disso, a presença de infecção múltipla nos pacientes foi confirmada através da clonagem dos fragmentos amplificados e genotipagem a partir de diferentes colônias. Na análise baseada nos alelos predominantes foi demonstrado que os parasitos da recaída são principalmente heterólogos em relação à infecção primária e que geralmente ocorre uma flutuação entre os alelos predominantes nos diferentes episódios do indivíduo. Entretanto, o número de alelos por marcador foi limitado e geralmente os alelos foram idênticos nos diferentes episódios da doença num mesmo paciente. A principal contribuição deste trabalho foi demonstrar uma alta taxa de infecções múltiplas tanto das infecções primárias como nas recaídas, pela primeira vez demonstrada, sendo que infecções múltiplas puderam ser identificadas com apenas 5 marcadores. A presença de repetidas recaídas após o tratamento cloroquina/primaquina pode sugerir presença de parasitos resistentes ao tratamento. Com estes resultados espera-se contribuir para o esclarecimento dos aspectos relacionados à diversidade genética dos parasitos das recaídas do P. vivax, que poderão ajudar no seu prognóstico, direcionamento o tratamento e auxiliando no controle da doença. / Human malaria is caused by protozoa from the genus Plasmodium. Approximately 40% of world population is at risk of infection. In Brazil, 333,339 cases of the disease were recorded in 2010 and 80% of these are caused by Plasmodium vivax. P. vivax presents an important characteristic in its life cycle which is the possibility to develop latent forms of the parasite, the hypnozoítes which can cause relapses. Little is known about the mechanism of latency and activation. However, the literature reports a correlation between parasite strain and pattern of relapse, suggesting a genetic programming of parasites. The scarcity of genetic markers for P. vivax has hampered the analysis of important parasite phenotypes, such as patterns of relapse.In this context, the aim of this work was to study the variability of the parasites present in primary infections and relapse episodes. Sixty-five paired samples of 30 patients were genotyped using 10 molecular markers (08 microsatellites and blocks 2 and 10 of MSP-1) by capillary electrophoresis on an automated DNA sequencer. Moreover, the presence of multiple infections was confirmed by cloning of amplicons and genotyping of different colonies. We showed that relapse parasites are mainly heterologous compared to the ones of the primary infection and that a change in the alleles composition occurs in the different episodes of the individual. However, the number of alleles per marker was usually limited and the alleles were identical in the different episodes of the disease in the same patient. The main contribution of this work was to demonstrate a high rate of multiple infections both in primary infection and relapse, demonstrated for the first time, and multiple infections could be identified with only five markers. The presence of repeated relapses after treatment chloroquine / primaquine may suggest the presence of parasites resistant to treatment. With these results we hope to contribute to the clarification of aspects of the genetic diversity of parasites in relapses of P. vivax, which may help in the prognostic treatment guidance and ultimately help control disease.

Submitted by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2016-04-08T17:15:28Z No. of bitstreams: 1 Tese_BCM_LuisEduardoMartínezVillegas.pdf: 5786792 bytes, checksum: 41da46eaa9b4630d4ce0ce9181831739 (MD5) / Approved for entry into archive by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2016-04-08T17:21:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_BCM_LuisEduardoMartínezVillegas.pdf: 5786792 bytes, checksum: 41da46eaa9b4630d4ce0ce9181831739 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T17:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_BCM_LuisEduardoMartínezVillegas.pdf: 5786792 bytes, checksum: 41da46eaa9b4630d4ce0ce9181831739 (MD5) Previous issue date: 2015 / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil / A malária humana é uma doença provocada por parasitas do gênero Plasmodium, os quais na natureza requerem de um mosquito anofelíno para completar o seu ciclo de vida e serem transmitidos a um hospedeiro humano. Nas Américas, o Brasil tem a maior incidência de malária, sendo responsável por 41% dos casos. Com o aparecimento do sequenciamento de nova geração e das ferramentas bioinformática relacionados, grandes avanços foram alcançados em relação à montagem de genomas e transcriptomas de anofelinos, assim como na exploração de estratégias de paratransgenesis para interromper a transmissão da malária. No entanto, os vetores neotropicais da malária encontram-se longe dos vetores da África e Ásia no que refere a estes conhecimentos. Este estudo é parte de um esforço contínuo para montar o genoma do Anopheles aquasalis, um vetor neotropical da malária humana, que atualmente posiciona-se como um excelente modelo de transmissão da malária no Brasil. Em paralelo ao sequenciamento do genoma, e para maximizar os dados gerados, optamos por focar em duas tarefas pontuais e viáveis: explorar a diversidade e composição do consórcio bacteriano associado ao anofelino; assim como montar e caracterizar o genoma mitocondrial desta espécie. O sequenciamento metagenômico shotgun ̈e o programa MG-RAST foram utilizados para fazer um ̈screening ̈ das bactérias associadas à pupas de A .aquasalis criadas em laboratório. O consórcio bacteriano predito é composto por 74 gêneros contendo bactérias marinhas e bioluminescentes. No nível taxonômico de família bacteriana, identificamos 14 OTUs compartilhadas entre anofelinos americanos e africanos. Além disso, foram comparadas cinco comunidades bacterianas associadas a duas espécies de anofelinos: A. aquasalis e Anopheles gambiae. Foi identificada uma associação significativa (NPMANOVA p <0,05) entre a composição da comunidade bacteriana e o ambiente aquático laboratório ou condições semi-naturais) nas quais cada hospedeiro anofelino foi criado. Atualmente, o entendimento da filogenia do gênero Anopheles é limitado e as informações sobre o tempo de divergência de dentro da linhagem de mosquitos é escassa. Apresentamos a sequencia de 15,393 pb correspondente ao genoma mitocondrial de A. aquasalis. Quando comparado com outros mitogenomas anofelinos relevantes, observou-se alta similaridade na composição dos genomas assim como características estruturais conservadas. Através de análises Bayesianas, reconstruímos as relações filogenéticas e estimamos a data de divergência entre 22 anofelinos e outras espécies de dípteros. Descobrimos que o mais recente ancestral entre as subfamílias Nyssorhynchus e Anopheles + Cellia existiu ~ 83 milhões anos atrás (MYA). Estimou-se que A. aquasalis divergiu do complexo do Anopheles albitarisis faz ~ 28 MYA, e faz ~ 38 MYA do Anopheles darlingi. A distribuição estreita e o peculiar nicho ecológico do A. aquasalis, além de considerar a sua adaptação a ambientes larvários com água salobra fizeram nos perguntar se a sua história evolutiva deixou uma marca na arquitetura do seu genoma, assim como sobre a estrutura da comunidade bacteria na associada a este anofelino. / Human malaria is a malady caused by Plasmodium parasites, which in nature, require an anopheline mosquito to complete their life cycle and be transmitted to a human host. In the Americas, Brazil has the largest incidence of malaria, accounting for 41% of the cases. With the advent of Next Generati on Sequencing and related bioinformatics’ tools, great leaps forward were attained regarding the assembly of anopheline genomes, transcriptomes; in addition to the exploration of paratransgenesis as means to interrupt malaria transmission. Nonetheless, Neotropical malaria vectors still lag behind those from Africa and Asia on such matters. This study is part of an ongoing effort to assemble the genome of Anopheles aquasalis , a Neotropical human malaria vector currently positioned as a key malaria transmission model in Brazil. In parallel to the genome sequencing study, and to maximize the NGS sequencing data generated, we opted to focus in two punctual a nd feasible tasks: exploring the diversity and composition of this anopheline’s associated b acterial consortium; plus, assemblying and characterizing, the mitochondrial genome of this species. Shotgun metagenomic sequencing and the MG-R AST suite were used to survey the bacteria associated to laboratory reared A. aquasalis pupae. The predicted bacterial consortium is composed of 74 genera and contai ns marine and biolumines cent bacteria. At the bacterial family rank, we identified 14 OTUs shared between African and American anophelines. In addition, we compared five Anopheles associated bacterial communities from two species: A. aquasalis and Anopheles gambiae . We found a significant association (NPMANOVA p < 0.05) between the bacteria l community composition and the aquatic environment (laboratory or semi-natural conditions) in which each Anopheles host was reared. The current understanding of the Anopheles phylogeny is limited and information regarding the time of deep lineage divergences w ithin mosquitoes is scarce. Here we also present the assembled 15,393 bp mitochondrial genome of A. aquasalis . When compared with other relevant anopheline mitogenomes, high com position similarity and conserved features were observed. Through Bayesian analyses, we reconstructed the phylogenetic relationships and estimated the date of divergence between 22 anopheline and other dipteran species. We found that the most r ecent ancestor between Nyssorhynchus and Anopheles + Cellia subfamilies was extant ~83 million y ears ago. It was estimated that A. aquasalis diverged from the Anopheles albitarisis complex ~28 MYA and ~38 MYA from Anopheles darlingi . The narrow distribution and peculiar niche of A. aquasalis , plus considering its adaptation to brackish-water larval environments makes us wonder if its evolutionary history left a mark upon its genome architecture, and also on the bacterial community structure associated to it.