O presente trabalho teve como objetivos estimar os efeitos da inclusão de linha materna e do DNA mitocondrial (mtDNA) nos modelos de avaliação genética, avaliar o efeito do DNA satélite em características de desenvolvimento ponderal, bem como estimar parâmetros genéticos para características de carcaça e idade ao primeiro parto. Análises do mtDNA foram realizadas a partir de sangue coletado de 457 animais da raça Nelore, linhagem Lemgruber. Para as características de desenvolvimento ponderal foram analisados 14.432 registros de produção relacionados com 16.561 animais no pedigree. Para característica reprodutiva e as de carcaça foram analisados 4.621 registros de idade ao primeiro parto e 951 registros de área de olho de lombo e espessura de gordura subcutânea, relacionados com 7.135 registros de pedigree. As estimativas dos efeitos de linha materna e DNA mitocondrial foram analisadas sob 5 modelos diferentes. Os componentes de (co)variância para idade ao primeiro parto e características carcaça foram estimados em análises uni e bicaracterísticas. Não foram encontrados efeitos significativos de linhagem materna ou de DNA mitocondrial sobre as características de produção. Entretanto, foi verificado que animais com mitocôndria de origem Bos taurus, apresentam uma pequena superioridade na média de seus valores genéticos para as características de desenvolvimento ponderal. Animais com padrão de DNA satélite B tiveram suas médias ligeiramente superiores aos outros padrões. Os efeitos da precocidade de acabamento sobre a precocidade sexual devem ser avaliados utilizando-se estruturas de dados mais adequadas. / The aim of this research was to estimate the effect of the maternal lineage and mitochondrial DNA inclusion in the genetic evaluation model for growth traits, to evaluate the satellite DNA effect in these traits and to estimate genetic parameters for carcass traits and age at first calving. Blood samples were collected to mtDNA analysis from 457 Nellore cattle. Growth traits were analyzed from 14,432 production data and 16,561 pedigree data. Reproductive and carcass traits were analyzed from 4,621 age at first calving data and 951 loin-eye area and subcutaneous fat thickness data related to 7,135 pedigree data. Maternal lineage and mitochondrial DNA estimative were analyzed under 5 different models, (co)variance components for age at first calving and carcass traits were estimated in single and multiple-trait. There were no significant effects of maternal lineage or mitochondrial DNA related to production traits, but animals harboring Bos taurus mtDNA showed a low superiority on breeding values average for growth traits and animals harboring satellite DNA B pattern also showed a low superiority related to the other patterns. Further studies are suggested to evaluate the backfat thickness precocity effect related to sexual precocity.

As mitocôndrias desempenham um papel fundamental na sobrevivência e morte celular. Alterações do DNA mitocondrial (DNAmt) - como, por exemplo, amplificação, mutação homoplásmica, deleção e depleção -, bem como suas implicações clínico-patológicas, tem sido analisadas em inúmeras neoplasias humanas. No intuito de se pesquisar alterações mitocondriais associadas à tumorigênese, o presente trabalho teve como objetivos analisar a expressão de genes implicados no metabolismo energético e envolvidos na replicação e transcrição mitocondriais, quantificar o número de organelas mitocondriais e de cópias de DNAmt e analisar a expressão dos genes em astrocitomas de diferentes graus de malignidade (23 OMS grau I, 26 grau II, 18 grau III e 84 grau IV ou GBM) em relação ao tecido cerebral não tumoral (22 amostras). As expressões relativas dos genes selecionados, bem como as quantificações relativa e absoluta do DNA mitocondrial, foram realizadas por PCR em tempo real. O aumento de expressão relativa de genes-chave da via glicolítica, alterações nos níveis de expressão dos genes do ciclo dos ácidos tricarboxílicos e hipoexpressão de genes da fosforilação oxidativa detectados corroboraram o efeito Warburg. Foi demonstrado que a redução do número de cópias do DNAmt está associada com o grau de malignidade dos astrocitomas difusamente infiltrativos, sendo GBM o mais depletado e independente do número de organelas. As médias observadas para tecido não tumoral, astrocitoma grau I, grau II, grau III e GBM foram, respectivamente, 1,28, 0,26, 0,45, 0,42 e 0,17. Níveis aumentados de expressão relativa dos genes dos fatores de transcrição mitocondriais A (TFAM), B1 (TFB1M), B2 (TFB2M) e da subunidade catalítica da polimerase mitocondrial (POLG) foram detectados em todos os graus de astrocitomas, exceto TFB2M em astrocitoma grau II. Embora exista forte correlação entre os fatores de transcrição mitocondriais, somente os níveis de expressão de POLG se correlacionaram inversamente com o número de cópias de DNAmt. A expressão elevada de TFAM está associada a uma maior sobrevida no grupo de pacientes com GBM, interpretada como compensatório. As hiperexpressões de TFAM e POLG estão relacionadas a um melhor prognóstico em pacientes com GBM. Embora nossos achados da disfunção do metabolismo intermediário e depleção do DNAmt em astrocitomas corroborem a literatura, ainda não está bem esclarecida sua implicação na iniciação e manutenção da transformação maligna. Investigações futuras são necessárias para o esclarecimento destas questões. / Mitochondria has a key role in cell survival and death. Mitochondrial DNA (mtDNA) alterations, for example, amplification, homoplasmic mutation, deletion and depletion, and their clinical and pathological implications have been analyzed in human malignancies. In order to search for mitochondrial alterations associated to tumorigenesis, this study aimed to analyze the expression levels of genes involved in energetic metabolism, and in mitochondrial replication and transcription, to quantify the number of mitochondrial organelle and mtDNA copy number in astrocytomas of different grades of malignancy (23 WHO grade I, 26 grade II, 18 grade III and 84 grade IV or GBM) related to non-neoplastic brain tissue (22 samples). The relative expression level of the selected genes as well as the relative and absolute quantification of mtDNA were performed by real-time PCR. Relative expression increase of glycolytic pathway key genes, change of citric acid cycle genes and hipoexpression of oxidative phosphorylation genes were detected, and confirmed the presence of Warburg effect. The reduced mtDNA copy number was associated to the grade of malignancy of diffusely infiltrating astrocytoma, being GBM the most depleted, and not related to parallel decrease in the number of organelle. The mean mtDNA copy number for non neoplastic tissue, astrocytoma grade I, grade II, grade III and GBM were respectively 1.28, 0.26, 0.45, 0.42 and 0.17. The increased relative gene expression of mitochondrial transcription factor A (TFAM), B1 (TFB1M), B2 (TFB2M) and the catalytic subunit of mitochondrial polymerase (POLG) were observed in all grades of astrocytoma, except TFB2M in grade II astrocytoma. Although a strong correlation was observed among the mitochondrial transcription factors, only the expression level of POLG correlated inversely to the mtDNA copy number. The overexpression of TFAM was associated with long-term survival in the GBM patients and interpreted as compensatory. TFAM and POLG overexpressions were related to better prognosis in GBM patients. Although our findings concerning the impairment of intermediary metabolism and depletion of mtDNA in astrocytomas confirmed previous reports, their role in initiation or maintenance of malignant transformation were not fully understood. Further investigations are needed to clarify these issues.

A terapia fotodinâmica (TFD) é uma modalidade de tratamento que utiliza um fotossensibilizador, luz e oxigênio para gerar espécies reativas de oxigênio capazes de induzir a morte de células indesejadas, como tumores e micro-organismos infecciosos. Nosso foco está na morte induzida por 1,9-dimetil azul de metileno fotoativado (TFD-DMMB). Este fotossensibilizador foi previamente estudado por nosso grupo. Foi mostrado que o DMMB se acumula em lisossomos e mitocôndrias, e danifica essas organelas após fotoativado. O DMMB em concentração nanomolar promove uma morte celular eficiente, que parece ser resultante do bloqueio da conclusão do processo autofágico, enquanto outros fotossensibilizadores geralmente são empregados na faixa de micromolar. Nosso objetivo neste trabalho foi investigar o mecanismo molecular da TFD-DMMB através do estudo do papel da proteína p53 nas respostas celulares à TFD-DMMB. Sendo uma proteína supressora tumoral, p53 participa de vários processos celulares em resposta a diferentes estresses. Para atingir nosso objetivo, utilizamos linhagens celulares HEK293T que expressam diferentes quantidades de p53, sendo uma linhagem knockdown para p53 (HEK293T-p53KD) e outra com expressão normal de p53 (HEK293T-SC, scramble). Após o tratamento com DMMB fotoativado, avaliamos a fototoxicidade, apoptose, dano no DNA, ciclo celular e autofagia. Nossos resultados mostram que, apesar de não observarmos a estabilização de p53, a TFDDMMB parece induzir a localização citoplasmática de p53, sugerindo que p53 citoplasmática participa da resposta celular à TFD-DMMB. A linhagem HEK293T-p53KD mostrou-se menos sensível à TFD-DMMB. Essa diferença foi explicada pelo acúmulo de células em sub- G1, indicativo de morte por apoptose, apenas na linhagem HEK293T-SC, que foi mais sensível ao tratamento. É possível que a atividade citoplasmática de p53 esteja relacionada com a indução de apoptose no nosso modelo. Em contraste aos efeitos de p53 na morte celular, encontramos respostas à TFD-DMMB independentes de p53 na parada do ciclo celular e autofagia. Observamos acúmulo de células na fase S do ciclo celular associado à fosforilação de CHK1 e H2AX, indicativo da ocorrência de estresse replicativo. A relação com a autofagia foi confirmada pelo acúmulo de vesículas ácidas e aumento dos níveis proteicos de LC3-II. Esses resultados indicam a indução ou o bloqueio da autofagia, entretanto não observamos um aumento simultâneo nos níveis de BECLIN-1, proteína importante para a iniciação da autofagia. Além disso, DMMB fotoativado resultou em dano seletivo no DNA mitocondrial (mtDNA), que não foi reparado em 24 horas. Desse modo, e baseado nos resultados preliminares do nosso grupo, propomos que a morte celular induzida por DMMB fotoativado é decorrente principalmente do bloqueio da resolução da via autofágica, comprometendo a eliminação de mitocôndrias danificadas e levando a alterações na dinâmica do ciclo celular. Nossos resultados sugerem que há respostas celulares à TFDDMMB dependentes e independentes de p53. Resultados similares foram obtidos para a linhagem HEK293, que é a linhagem parental de HEK293T. Do nosso conhecimento, a relocalização de p53 para o citoplasma, a habilidade em induzir dano seletivo no mtDNA e o bloqueio da progressão do ciclo celular na fase S são resultados inéditos decorrentes da TFDDMMB. O dano seletivo ao mtDNA torna o DMMB um modelo útil para estudos de mecanismos de resposta a dano no DNA específicos para a mitocôndria. / Photodynamic Therapy (PDT) is a treatment modality that uses a photosensitizer, light and oxygen to generate reactive oxygen species capable of inducing death of unwanted cells, such as cancer cells and infectious microorganisms. In this work, we are interested in studying death induced by 1,9-dimethylmethylene blue as a photosensitizer by PDT (DMMB-PDT). This photosensitizer has been previously studied by our group. It has been shown that DMMB accumulates within lysosomes and mitochondria, and damages these organelles after photoactivation. In this case, cell death is believed to be a result from the impairment of autophagy. DMMB at nanomolar concentration promotes efficient cell death, while other photosensitizers are usually employed in the micromolar range. The aim of this work is to investigate the molecular mechanism of DMMB-PDT action through the study of p53 protein role over the cell response to DMMB-PDT. Being a tumor suppressor protein, p53 participates in several cellular processes in response to different stresses. To achieve our goal, we used HEK293T cell lines that express different amounts of p53: a p53 knockout cell line (HEK293T-p53KD) and a normal cell line (HEK293T-SC, scramble). After treatment with photoactivated DMMB, we evaluated phototoxicity, apoptosis, DNA damage, cell cycle, and autophagy. Our results showed that, although we did not observe p53 stabilization, DMMBPDT seems to induce the cytoplasmic localization of p53, suggesting that cytoplasmic p53 participates in the cell response to DMMB-PDT. The HEK293T-p53KD cell line was less sensitive to DMMB-PDT. This difference could be explained by the level of sub-G1 accumulation suggestive of apoptosis that was only observed for HEK293T-SC cell line, which was more sensitive to the treatment. It is possible that the cytoplasmic activity of p53 was related to apoptosis induction according our model. In contrast to p53 effects on cell death, we found that there are p53-independent responses to DMMB-PDT on cell cycle arrest and autophagy. We observed a significant increase in the fraction of cells in the S phase of the cell cycle associated with phosphorylation of the CHK1 and H2AX proteins, indicating induction of replicative stress. The relationship of DMMB-PDT and autophagy was confirmed by the accumulation of acidic vesicles and the increased LC3 conversion (LC3-I to LC3-II). These results indicated that DMMB-PDT induces and/or impairs autophagy. However, we did not observe a simultaneous increase in BECLIN-1 levels, which is an important protein to autophagy initiation. Photoactivated DMMB resulted in selective damage in mitochondrial DNA (mtDNA) that was not repaired in 24 hours. According to these results, we propose that cell death induced by photoactivated DMMB is mainly related to blockade of a late stage of the autophagy pathway. It could compromise the elimination of damaged mitochondria and might lead to cell cycle dynamics alterations. Our results suggested that there are p53-dependent and p53-independent cell responses to DMMB-PDT. Similar results were obtained from HEK293 cell line, which is the parental cell line of HEK293T. To the best of our knowledge, the p53 relocalization to the cytoplasm, the ability to induce selective mtDNA damage, and the S arrest represent new insights in the DMMB-PDT field. The selective mtDNA damage makes DMMB a useful model for studies on mechanisms of DNA damage responses in mitochondria.

A abelha Melipona subnitida, popularmente conhecida como jandaíra, é uma espécie endêmica do nordeste brasileiro, que possui distribuição em uma ampla gama de ambientes bastante diversificados pertencentes, principalmente ao bioma Caatinga. Estas abelhas apresentam grande importância para as populações locais por serem uma das espécies mais viáveis para criação, uma vez que se adaptam melhor às condições adversas do meio e são bastante promissoras quando multiplicadas, apresentando grande potencialidade para produção de mel e pólen, além de sua importância ecológica como polinizador. No entanto, essas abelhas encontram-se atualmente ameaçadas devido, em grande parte, à destruição de seu habitat e de seus ninhos naturais para coleta do mel. Apesar de sua relevância, estudos populacionais de espécies de meliponíneos ainda são muito escassos, assim como a urgência em se compreender a estrutura e a dinâmica de suas populações para o monitoramento e conservação de espécies. Neste contexto, o trabalho teve como objetivo avaliar a variabilidade de M. subnitida em diferentes localidades do nordeste brasileiro através da morfometria geométrica das asas anteriores e sequenciamento de um fragmento do gene mitocondrial COI. Foram coletadas operárias de 95 colônias de Areia Branca RN, Barreirinhas MA, Parnaíba PI, Fortaleza CE, Jandaíra RN e Mossoró RN. Para análise do padrão de venação da asa foram utilizadas aproximadamente 10 operárias por colônia, sendo marcados 11 marcos anatômicos em cada asa. Os resultados demonstraram estruturação dos grupos com separação estatisticamente significativa (<0,0001) exceto entre Areia Branca e Jandaíra. O teste de validação cruzada identificou corretamente 88,89% dos indivíduos dentro de suas respectivas áreas. As análises moleculares identificaram 11 haplótipos e presença de alto número de haplótipos exclusivos. A diversidade nucleotídica () de 0,00543e uma diversidade haplotípica (Hd) de 0,79. Tanto as distâncias morfológicas, como os resultados moleculares indicam que a variabilidade entre as populações amostradas está relacionada tanto ao ambiente em que as amostras foram coletadas como com a distância geográfica entre tais localidades, indicando a existência de ecótipos localmente adaptados. / The Melipona subnitida bee, popularly known as jandaíra, is an endemic species to northeastern Brazil, with a wide geographical distribution. These bees are extremely important for local people, since they are adapted to the adverse environmental conditions, are very promising when multiplied, and present good potential for honey and pollen production, allied to their ecological importance as pollinators. However, these bees are currently largely threatened due to the destruction of their habitat and their natural nests for honey collection. Despite its relevance, population studies of stingless bee species are still very scarce, as well as the urgency in understanding the structure and dynamics of their populations for monitoring and species conservation. In this context, this study aimed to evaluate the variability of M. subinitida in different localities in northeastern Brazil through geometric morphometrics of the forewing and sequencing of COI mitochondrial gene fragment. We collected workers from 95 colonies from Areia Branca RN, Barreirinhas MA, Parnaíba PI, Fortaleza CE, Jandaíra RN and Mossoró RN. To analyze the pattern of wing venation, we used approximately 10 workers per colony, and 11 landmarks were plotted on each wing. The results showed groups structures with separation statistically significant (<0,0001) except between Areia Branca and Jandaíra. The cross-validation test correctly identified 88,89% of individuals within their respective areas. Molecular analysis identified 11 haplotypes and presence of high number of exclusive haplotypes among the populations. The nucleotide diversity () of 0,00543 and haplotype diversity (Hd) of 0,79. Both morphological distances and molecular results indicated that variability among the sampled populations is related both to the environment in which samples were collected as to the geographical distance between these locations, indicating the existence of locally adapted ecotypes.

Orientadores: Ana Maria Lima de Azeredo-Espin, Louis Bernard Larczko / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T11:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lyra_MarianaLucio_D.pdf: 5356406 bytes, checksum: f0e53a7a9c5d9317cf06c336aa13d1f4 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A mosca da bicheira, Cochliomyia hominivorax, é um ectoparasita de animais de sangue quente endêmico da região Neotropical, responsável por causar graves prejuízos à pecuária. Nesta tese, diferentes aspectos da variação molecular e morfológica da espécie foram abordados com o objetivo de se obter um cenário mais amplo sobre a extensão e distribuição da diversidade genética em C. hominivorax. As principais contribuições da tese estão compiladas em duas partes. Uma delas trata da diversidade do DNA mitocondrial (DNAmt) da espécie e está dividida em 4 trabalhos. O primeiro (Artigo 1) trata da diversidade genética e estrutura de populações no Uruguai; os resultados sugerem que as populações nessa localidade são panmíticas e polimórficas com relação ao DNAmt. O segundo trabalho (Artigo 2) apresenta um estudo da distribuição da diversidade mitocondrial em 34 populações de 10 diferentes países, desde o Caribe até o Uruguai. Na região do Caribe foi identificada alta estruturação populacional e baixos índices de diversidade, enquanto que na América do Sul foi identificada alta diversidade e baixa estruturação populacional. Os resultados revelaram um padrão complexo para a distribuição da diversidade genética, sugerindo que diferentes processos estão atuando na formação e manutenção do padrão observado. O terceiro trabalho desta parte trata da caracterização da variação de tamanho da região controle do DNAmt, identificada em alguns indivíduos da espécie; essa variação se deu por repetições em série dos blocos de seqüência conservada e parece ter surgido de forma independente em cada localidade. A análise do domínio B da região controle sugere que este pode ser um potencial marcador para análise de populações, uma vez que revelou grande polimorfismo intra-específico. O quarto trabalho investiga a relação entre as amostras de diferentes regiões do Caribe e América continental por seqüenciamento do gene COII; os resultados sugerem que as populações de Cuba são bem diferenciadas e que as populações do Caribe podem ser originadas de diferentes eventos de colonização. A outra parte das contribuições desta tese é formada por dois trabalhos e trata da caracterização da variação morfológica da asa. O primeiro deles (Artigo 3) caracteriza a variação morfológica de asas de C.hominivorax entre sexos e localidades. Foi identificado um grande dimorfísmo sexual na espécie para tamanho e forma da asa, sugerindo a existência de diferentes pressões seletivas em cada sexo. Também foram identificadas variações entre as populações analisadas, que não estão correlacionadas com as diferenças de latitude e temperatura, sugerindo que diferentes características das localidades, dos hospedeiros ou eventos históricos podem influenciar na variação das asas. O segundo trabalho dessa parte apresenta uma comparação de morfologia da asa entre as espécies C. hominivorax e C. macellaria. Os resultados indicam que análises de morfometria geométrica podem ser utilizadas para identificação das espécies, sendo essa abordagem uma estratégia para a rápida identificação de C. hominivorax e monitoramento de eventos de invasão desta espécie em áreas onde foi erradicada. Os resultados obtidos nos dois trabalhos dessa parte demonstram que a variação da asa é um potencial marcador para estudo de variação morfológica entre populações da mosca da bicheira e entre espécies do gênero Cochliomyia / Abstract: The New World screwworm fly, Cochliomyia hominivorax, is an important parasitic insect pest in Neotropical region, and represents a serious threat to the livestock sector. In this thesis we analyzed different aspects of molecular and morphological variation in the species, aiming to obtain a clear scenario about the extent and distribution of genetic diversity in C. hominivorax. The main contributions of this thesis are organized in two parts. The first one, composed of four different works, contains the results about mitochondrial DNA (mtDNA) diversity in the species. In the first work (Article 1), mtDNA was used to study the diversity and population structure of C. hominivorax in Uruguay; results indicated high mtDNA variability and suggested that in Uruguay species form a single panmitic population. In the second work (Article 2) we analyzed 34 populations of C. hominivorax in ten different countries of Caribbean and South America, encompassing almost all the current distribution of the species. Significant population structure and low variability were found in Caribbean populations; in contrast, high variability and low differentiation was found among mainland populations. Our results showed a complex pattern of population genetic structure for the species, suggesting that different processes are acting to the shaping and maintenance of the observed patterns. The third work in this part is about the characterization of length variation in the mtDNA control region; the variation was due to the existence of tandem repetitions of conserved sequence blocks in the control region and the observations suggested that repetitions may be independent events in each locality. The analysis of variable domain revealed high intra-specific polymorphism and suggested that this region may be a potential marker for the study of species populations. The fourth work analyses the relationship between Caribbean and mainland population; Cuban populations differs significantly from all others results suggested different colonization events for Caribbean region. The other part of this thesis consists of two works about characterization of wing variation. The first one (Article 3) provides a morphological analysis of wing variation of C. hominivorax and evaluate the potential use of this morphological character for population variation studies. We found a striking sexual dimorphism in the species for both wing size and shape and suggested that it reflects a history of different selection pressures operating on males and females. We also found morphological variation between populations, which were not associated with latitude or temperature; these preliminary results suggested that C. hominivorax morphology might be affected by locality and/or host characteristics. The second work is about wing variation between C. hominivorax and C. macellaria, results indicated that geometric morphometric methods are useful for species identification and that this strategy could be useful in monitoring invasions events in regions where species have been previous eradicated. Results of this part indicated that wing shape and size may be a reliable marker for population analyses of New World Screwworm, and for inter-specific analyses in genus Cochliomyia. / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Orientador: Vera Nisaka Solferini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:04:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Macrini_CamilaMenezesTrindade_D.pdf: 8857853 bytes, checksum: 881e366a70a23fe7a69154f9b30021f3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Mestra em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Anibal Eugenio Vercesi, Nadja Cristhina de Souza Pinto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T03:45:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ravagnani_FelipeGustavo_D.pdf: 7335132 bytes, checksum: 7043cdada57a4c0242520d7fcb95daeb (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O número de indivíduos que sofrem com patologias associadas ao consumo abusivo de etanol tem aumentado significativamente no último século. Como consequência desse fato, os custos associados ao tratamento do alcoolismo, bem como das doenças associadas a ele também têm aumentado, onerando o sistema de saúde e se tornando um problema de saúde pública de grande relevância atualmente. Os mecanismos moleculares que desencadeiam muitas dessas doenças não estão completamente esclarecidos. O tecido hepático é o mais afetado pelo etanol e as mitocôndrias têm sido apontadas como alvos cruciais na toxicidade hepática induzida pelo álcool. Logo, o objetivo desse trabalho foi investigar como o consumo de etanol afeta o estado redox e o metabolismo mitocondriais no fígado. Ratos Wistar machos adultos jovens e de meia-idade receberam ad libitum solução alcoólica 25% (v/v) como única fonte de líquido. Os grupos controle receberam somente água. Ambos os grupos receberam ração ad libitum. Mitocôndrias hepáticas foram isoladas usando técnicas padrão. O consumo de ração e de líquidos foi significativamente menor em animais que ingeriram álcool, resultando em menor ganho de massa corpórea nos protocolos utilizados. As mitocôndrias dos animais que consumiram etanol apresentaram menores níveis de respiração em condição basal e quando energizadas com substratos respiratórios. A atividade e os níveis protéicos de citocromo c oxidase foi menor nos grupos tratados com etanol. Independente da duração do período de tratamento, mitocôndrias hepáticas de animais que ingeriram álcool foram menos susceptíveis à transição de permeabilidade mitocondrial induzida por cálcio, quando comparadas às mitocôndrias dos animais do grupo controle. Esse efeito foi revertido pela adição de oxidantes de nucleotídeos de piridina (acetoacetato, diamida ou tert butil-hidroperóxido) ou em mitocôndrias desacopladas. Também houve aumento em nucleotídeos de piridina na forma reduzida e aumento na razão NAD(P)H/NAD(P)+ em mitôndrias hepáticas de ratos consumidores de etanol. Em concordância a esses dados, houve aumento na capacidade de retenção de cálcio, processo que é dependente do estado redox intramitocondrial. Por outro lado, não houve diferença na produção de espécies reativas de oxigênio entre os grupos controle e tratados com álcool. A atividade de glutationa peroxidase e as quantidades de GSH e de GSSG também não sofreram alterações. Entretanto, houve redução nos níveis de DNA mitocondrial nos tratamentos agudos, porém com tendência para retornar aos níveis normais nos tratamentos crônicos, indicando uma resposta adaptativa à injúria induzida pelo etanol. Em conjunto, nossos resultados indicam que o consumo de etanol modula o estado redox mitocondrial e de sistemas antioxidantes, prevenindo a abertura do poro de transição de permeabilidade mitocondrial. A presença desse xenobiótico no fígado também altera significativamente os níveis de NADP reduzido, agente redutor final para o sistema glutationa redutase/peroxidase que detoxifica H2O2 na matriz mitocondrial. Além disso, a resposta adaptativa ao álcool observada no DNA mitocondrial pode contribuir para compreender melhor os mecanismos envolvidos no reparo de lesões a biomoléculas e os estágios iniciais de adaptação a esse xenobiótico, etapas que precedem a morte celular, hepatite alcoólica ou carcinogênese em tecido hepático exposto cronicamente ao etanol / Abstract: The number of people suffering from alcoholism has increased significantly over the last century. As a result, costs associated with treating the addiction itself as well as the associated pathologies have also increased, such that this is considered as public health issue. Furthermore, the molecular events leading to several of these diseases are not yet clearly understood. Hepatic tissue is the most affected by alcohol, and mitochondria have been suggested to be a crucial target in alcohol-induced liver toxicity. Thus, the aim of our study was to investigate how ethanol consumption affects the redox state and mitochondrial metabolism in the liver. Young adult and middle-aged male Wistar rats were given a 25 % (v/v) ethanol solution as the only source of drinking water. Control groups received water only. Liver mitochondria were isolated using standard techniques. Food and water intake was significantly lower in alcohol-drinking rats, resulting in lower weight gain during the treatment regimes. Mitochondria from the alcohol-drinking group had lower respiration under levels in basal condition, when energized by substrates feeding electrons into complexes I and IV. Cytochrome c oxidase activity and protein levels were lower in the alcohol group as well. Additionally, regardless of the length of the treatment, liver mitochondria from the alcohol-treated animals were more resistant to Ca2+-induced mitochondrial permeability transition (MPT), when compared to mitochondria from control animals. This effect was abrogated by oxidizing agents of pyridine nucleotides (acetoacetate, diamide or tert butylhydroperoxide) or in uncoupled mitochondria. We also found that liver mitochondria from the alcohol-drinking rats had a more reduced pyridine nucleotide pool and higher NAD(P)H/NAD(P)+ ratios. In addition, Nampt (an enzyme of the NAD+ synthetic pathway) protein levels did not differ after alcohol consumption. Accordingly, the calcium retention capacity of the isolated mitochondria, which is dependent upon intramitochondrial redox state, was higher in the alcohol group. On the other hand, levels of reactive oxygen species showed no differences between the control and alcohol groups, both in mitochondria and in splenic lymphocytes. Glutathione peroxidase activity and the amounts of GSH and GSSG were also not changed. However, mitochondrial DNA levels were decreased in the short term treatments, but tended to go back up to normal levels in the chronic treatments, indicating an adaptative response to ethanol-induced injury. Together, our results indicate that ethanol consumption modulates the mitochondrial redox state and the antioxidant systems, protecting against Ca2+-induced mitochondrial pore transition permeability opening. The presence of this xenobiotic can significantly change the levels of reduced NADP, the ultimate reducing agent in the gluthatione reductase/peroxidase system that detoxifies H2O2 in the mitochondrial matrix. In addition, the adaptative response to ethanol, seen in mitochondrial DNA, may contribute to further understand the mechanisms related to lesions in biomolecules and the initial steps that preceed cell death, alcoholic hepatitis or carcinogenic process in hepatic tissue exposed chronically to ethanol / Doutorado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Doutor em Fisiopatologia Medica

Orientador: Sérgio Furtado dos Reis / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-21T03:14:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonhatti_CarlosHenrique_M.pdf: 9319197 bytes, checksum: e71bff81e702fce4746841965b3022a1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os poecilídeos são um excelente sistema modelo para estudos de evolução de história de vida seleção natural e sexual, evolução e coevolução experimental e evolução fenotípica em gradientes ecológicos. Os poecilídeos são também excelentes modelos para o estudo de processos ecológicos e evolutivos associados como a invasão e colonização de novos ambientes. As populações de Poecilia vivípara que ocorrem no sistema lagunar de Campos de Goytacazes no norte do estado do Rio de Janeiro são um exemplo notável de invasão e colonização de novos ambientes. Nesse sistema, a origem das lagoas deve-se a processos geomorfológicos associados com a formação do delta do rio Paraíba do Sul durante o Holoceno. Para este sistema formulamos a hipótese que a história geológica da região influenciou a variação genética atual em Poecilia vivípara. Deste modo, uma população de uma outra bacia hidrográfica seria diferente das populações da bacia do rio Paraíba do Sul. Uma população do rio Paraíba do Sul de uma região com formação mais antiga seria diferente das populações de regiões com história mais recente. Dentre as mais recentes as que vivem na área de influência marinha seriam diferentes das que vivem na área fluvial. A hipótese foi testada usando sequências da região de controle da replicação mitocondrial de 8 populações com 30 indivíduos cada. Os resultados mostraram uma grande diversidade genética dentro e entre as populações, estruturação genética entre as populações antigas recentes do rio Paraíba do Sul e que não houve mudanças no tamanho efetivo das populações recentemente. A partir dos resultados a hipótese formulada não foi refutada. Assim, existe relação entre a história geológica da região e a variação genética atual do P. vivípara. Há evidências que o regime de inundação característico da região também age sobre a variação genética destas populações aumentando o fluxo genético entre as mesmas / Abstract: The fishes of Poeciliidae family are an excellent model system for studies of life history evolution of natural and sexual selection, experimental evolution and coevolution in phenotypic evolution and ecological gradients. These are also excellent models for the study of ecological and evolutionary processes associated as the invasion and colonization of new environments. Populations of Poecilia vivipara occurring in the lagoon system of Goytacazes fields in northern Rio de Janeiro state are a notable example of invasion and colonization of new environments. In this system, the origin of the lakes due to geomorphological processes associated with the formation of the delta of the River Paraíba do Sul during the Holocene. For this system we hypothesized that the geological history of the region influenced the genetic variation present in Poecilia vivipara. Thus, a population of another watershed would be different populations of river basin Paraíba do Sul A population of Paraíba do Sul River in a region with older formation would be different regions with populations of more recent history. Among the most recent ones that live in the area of marine influence would be different from those who live in the river. The hypothesis was tested using sequences of the control region of mitochondrial replication of 8 populations with 30 individuals each. The results showed a high genetic diversity within and among populations, genetic structure among populations older times recent Paraíba do Sul river and that there were no changes in effective population size recently. From the results the hypothesis was not refuted. Thus, there is a relationship between the geological history of the region and genetic variation of the current P. vivipara. There is evidence that the flooding regime characteristic of the region also acts on the genetic variation of these populations increasing gene flow between them / Mestrado / Genetica Animal e Evolução / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: João Aristeu da Rosa, Carlos Eduardo Almeida / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-20T07:28:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendonca_VagnerJose_D.pdf: 2848231 bytes, checksum: 6e470eb55a7fddfe925c1a2be00db939 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Triatoma sherlocki, espécie primeiramente coletada por Cerqueira, 1975, tem distribuição registrada na região do município de Gentio do Ouro, Centro Norte do Estado da Bahia, Brasil. Populações intradomiciliares dessa espécie foram encontradas em um assentamento de garimpo em Gentio do Ouro, conhecido como Encantado. Em sua localidade tipo (Santo Inácio) invasões domiciliares são frequentes, mas não foi constatado qualquer indício de domiciliação, portanto informações sobre a sua biologia e aspectos epidemiológicos quanto à transmissão de Trypanosoma cruzi se fazem necessárias. O objetivo central deste trabalho foi verificar se o fator genético poderia estar envolvido no processo de domiciliação de T. sherlocki e se as populações provenientes de ambientes antropizados poderiam apresentar identidade genética. Coletas em ambientes estritamente silvestres e em áreas antropizados nas localidades Santo Inácio e Encantado foram efetuadas entre 2008 e 2009. A análise da variabilidade genética das populações coletadas de T. sherlocki foi verificada por meio de sequenciamento de um fragmento do gene mitocondrial Citocromo B e a estrutura genética foi avaliada utilizando Análise de Variância Molecular (AMOVA). Exemplares de T. sherlocki foram coletados em nove localidades, duas antrópicas, denominadas "Encantado 1" e "Santo Inácio 1", e as demais estritamente silvestres denominadas "Encantado 2", "Santo Inácio 2", "Gentio do Ouro 1", "Gentio do Ouro 2", "Gentio do Ouro 3", "Gentio do Ouro 4" e "Gentio do Ouro 5". Somente na localidade de "Encantado 1" existem registros de capturas de ninfas e adultos no intradomicílo. Em Santo Inácio 1, segundo a Secretaria de Saúde de Gentio do Ouro, casos de invasões esporádicas são frequentes apenas por exemplares adultos. Foram obtidas 292 sequências de 565 pares de bases do fragmento do gene mitocondrial Cit B e 63 haplótipos foram encontrados. Os valores de diversidade haplotípica variaram de 0.602 para a localidade "Gentio do Ouro 4" até 0.820 para a localidade "Gentio do Ouro 2". Os resultados obtidos por AMOVA demonstraram que o agrupamento de populações por distância geográfica variou mais entre os grupos (11.13%) do que entre populações dentro dos grupos (2.83%). As análises baseadas em agrupamentos ecológicos, isto é, silvestres versus antrópicos, variaram em 13.39% entre as populações dentro desses grupos, portanto, sem estruturação genética para esses agrupamentos. Esses resultados não suportam a hipótese de dispersão passiva para a formação de colônias intradomiciliares em Encantado 1 a partir de Santo Inácio 1 e sugerem que a colonização das habitações em Encantado 1 ocorre a partir de focos silvestres adjacentes. Como as populações de Encantado 1 e 2 apresentaram relativo grau de diferenciação genética quando comparadas às demais, a possibilidade do fator genético estar envolvido na colonização dos domicílios em Encantado deve ser considerada. As análises de populações de T. juazeirensis e de T. melanica, membros do complexo T. brasiliensis, foram conduzidas com a mesma abordagem utilizada para o estudo da estrutura genética de T. sherlocki. A variação entre as populações T. sherlocki e T. melanica são compatíveis com a diferenciação intraespecífica, ao passo que para T. juazeirensis encontrou-se alta diferenciação genética entre populações da Localidade Tipo (Juazeiro) em relação às populações da região Centro Norte do Estado da Bahia, indicando um possível processo de isolamento reprodutivo / Abstract: Triatoma sherlocki, a specie first collected by Cerqueira, 1975, it is registered in the municipality of Gentio do Ouro region North Central from Bahia State, Brazil. Household population of T. sherlocki were found in a small artisan quarry-mining community in the municipality of Gentio do Ouro, known as Encantado. From the type locality (Santo Inácio) home invasions are common, but did not report any evidence of domestication, therefore information about its biology and epidemiology aspects in relation to the transmission of Chagas disease are needed. The main objective of this study was to determine if the genetic factor might be involved in the process of domestication of this specie and if the populations from anthropized environments could present genetic identity. Collected from wild strictly and anthropized environmental in the localities Santo Inácio and Encantado were performed between 2008 and 2009. The analysis of genetic variability of populations collected was verified by sequencing of fragment of the mitochondrial gene Cytochrome B and the genetic structure was evaluated by using analysis molecular variance (AMOVA). Specimens of the T. sherlocki were collected in nine locations, two anthropogenics, denominated "Encantado 1" and "Santo Inácio 1", and the others wild strictly denominated "Encantado 2", "Santo Inácio 2", "Gentio do Ouro 1", "Gentio do Ouro 2", "Gentio do Ouro 3", "Gentio do Ouro 4" and "Gentio do Ouro 5". Only in the Encantado 1 locality were collected nymphs and adults in households. In Santo Inácio 1 according the Health Secretary from Gentio do Ouro, Bahia, sporadic invasions are frequent and only adults were collected in households. 292 sequences of 565 bases pairs of the fragment mitochondrial gene Cyt B were obtained and 63 haplotypes were founded. Haplotype diversity values ranged from 0.602 in the "Gentio do Ouro 4" locality to 0.820 in the "Gentio do Ouro 2" locality. The results of AMOVA showed that the population grouping based on geographical distance resulted in a greater variation between groups (11.13%) than among populations within groups (2.83%). When performed the analysis based on groupings ecologic, ie, localities wild strictly vs. anthropized localities, where specimens household are observed, there was no significance for the variation between groups, which showed 13.39% of variation among populations within groups. These results rule out the hypothesis of passive spread to formation of household colonies in Encantado 1 from Santo Inácio 1, suggesting that colonizations of houses in Encantado 1 occurs from adjacent foci wild. As the populations Encantado 1 and 2 presented relative degree of genetic differentiation when compared to other populations, the possibility that the genetic factor is involved in the colonization of houses in Encantado should be considered. Analysis of populations of T. juazeirensis and T. melanica, others members of the Triatoma brasiliensis complex that occur in the Bahia State, was also conducted with the same approach for the inferences about the genetic structure of T. sherlocki. The variation between T. sherlocki and T. melanica populations are consistent with intraspecific differentiation, whereas T. juazeirensis found a high genetic differentiation between populations from the Type Locality (Juazeiro) in relation to the populations of the North Central region of Bahia State, indicating a possible process of reproductive isolation / Doutorado / Parasitologia / Doutor em Parasitologia

Abstract The mitochondrial oxidative phosphorylation system is composed of five multisubunit enzyme complexes. Complex I is the first and largest of these, containing 46 subunits, seven encoded by mitochondrial DNA (mtDNA) and the rest by nuclear DNA. Isolated complex I deficiency is a major cause of metabolic errors in infancy and childhood, presenting as encephalomyopathies or multisystem disorders. Due to the bigenomic origin of complex I, the genetic causes of these defects can be either mitochondrial or nuclear. The object of the present work was to identify the underlying genetic cause in cases of children with complex I deficiency and to obtain more information on the structurally and functionally important sites of complex I subunits. The complete coding region of mtDNA was analysed by conformation-sensitive gel electrophoresis and subsequent sequencing. In addition, nine nuclear genes encoding conserved subunits of complex I were sequenced. The structural and functional consequences of the new sequence variants were further elucidated using mutagenesis of homologous residue in bacterial NDH-1 or by studying complex I assembly and expression in patient cell lines. Analysis of the mtDNA coding region in 50 children revealed four definitely pathogenic mutations, 3460G>A, 10191T>C, 11778G>A and 14487T>C, in seven patients. In addition, two novel mtDNA base pair substitutions were identified, 3866T>C in a patient with muscle weakness and short stature and 4681T>C in a patient with Leigh syndrome. The latter mutation causes a Leu71Pro amino acid exchange in the ND2 subunit. Cybrid clones harbouring this mutation retained the complex I defect, and reduced amounts of fully assembled complex I were detected in patient cell lines. The 3866T>C mutation leads to a Ile187Thr amino acid substitution in the ND1 subunit, and functional studies of the homologous amino acid substitution in E. coli showed that this had an effect on the assembly or stability of the NDH-1 holoenzyme. Sequencing of the nine nuclear-encoded complex I genes revealed only one novel base pair substitution with pathogenic potential. Further studies are needed, however, to establish the role of the Arg18Cys substitution in the mitochondrial leading peptide of the TYKY subunit. The above findings emphasize the contribution of mtDNA mutations to the aetiology of pediatric patients with complex I deficiency. Furthermore, two LHON primary mutations were identified in the present cohort of patients, although the clinical signs differed considerably from the classical symptoms of LHON. This suggests that the phenotype caused by primary LHON mutations is more variable than has so far been thought.