Submitted by Alessandra Portugal (alessandradf@ioc.fiocruz.br) on 2013-09-17T00:30:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Mestrado BP - Camila Mesquita Rodrigues.pdf: 2143075 bytes, checksum: ece36df5bf0e778217222b79d03c4bd8 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-17T00:30:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Mestrado BP - Camila Mesquita Rodrigues.pdf: 2143075 bytes, checksum: ece36df5bf0e778217222b79d03c4bd8 (MD5) Previous issue date: 2011-12-08 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / O ferro é um elemento essencial para a sobrevivência dos microorganismos in vitro e in vivo, atuando como cofator de diversas enzimas e desempenhando um papel crítico durante a interação parasito-hospedeiro. Somente os parasitos mais virulentos são dotados de mecanismos eficazes para adquirir ferro do hospedeiro sadio, conseguindo invadir, colonizar, se multiplicar e estabelecer a infecção. L. (V.) braziliensis é um parasito distribuído por todo o continente americano sendo considerado o principal agente etiológico da Leishmaniose Tegumentar Americana (LTA). No presente estudo, o efeito do ferro sobre a proliferação, a ultraestrutura e a expressão protéica de L. (V.) braziliensis é analisado pelo uso do quelante 2,2-dipyridyl. A curva de crescimento de L. (V.) braziliensis foi afetada tanto pela concentração do quelante quanto pelo tempo de cultivo em meio depletado de ferro. Nos ensaios de citotoxicidade, a relação entre a intensidade da fluorescência e a concentração do quelante de ferro também foi dose dependente. As concentrações de 100, 140 e 180 µM de 2,2-dipyridyl afetaram significativamente a fluorescência emitida por ambos os isolados após 24 e 48 horas de incubação. Os valores da IC50 foram calculados após 24 e 48 horas e o isolado IOC-L 2483, relacionado à forma disseminada da LTA, foi escolhido para a realização de todos os ensaios subseqüentes. A análise ultraestrutural das formas promastigotas tratadas com 100 µM de 2,2-dipyridyl revelou grande dano a mitocôndria que sofreu perda da matriz e da crista e passou a apresentar estruturas membranares concêntricas em seu interior. A depleção de ferro também induziu a ruptura do complexo de Golgi e a intensa vacuolização citoplasmática. A análise de parasitos incubados com TMRE e PI por citometria de fluxo demonstrou que a depleção de ferro acarreta na dissipação do potencial de membrana mitocondrial embora não esteja associada permeabilização da membrana celular. A incubação dos parasitos com TUNEL demonstrou que a privação de ferro não acarreta em fragmentação do DNA nuclear. A análise dos extratos totais das formas promastigotas por eletroforese bidimensional e espectrometria de massas revelou que as proteínas que tiveram sua expressão aumentada ou diminuída após tratamento com o quelante estão relacionadas à manutenção da homeostase do ferro, ao metabolismo dos ácidos nucléicos e à indução de modificações pós traducionais. Nossos resultados demonstram que a depleção de ferro afeta a proliferação, a ultraestrutura e a expressão protéica de L. (V.) braziliensis, induzindo à disfunção mitocondrial e levando a morte do parasito. / Iron is an essential element for in vitro and in vivo survival of microorganisms, acting as a cofactor of several enzymes and playing a critical role in host-parasite relationship. Only the more virulent strains, endowed with effective mechanisms to acquire iron from healthy hosts can invade, colonize, multiply and establish infection. Leishmania (Viannia) braziliensis is a parasite widespread in the new world and considered to be the major etiological agent of American Tegumentary Leishmaniasis (ATL). In the present study, the effect of iron on growth, ultrastructure and protein expression of L. (V.) braziliensis is analyzed by use of the chelator 2,2-dipyridyl. Growth curve of L. (V.) braziliensis was affected by both concentration of iron chelator and time of culture in depleted medium. In citotoxicity assays, the ratio between fluorescence intensity and concentration of iron chelator was also dose dependent. Concentrations of 100, 140 and 180 µM of 2,2-dipyridyl significantly affected the fluorescence emitted by both isolates after 24 and 48 hours of incubation. The IC50 values were calculated after 24 and 48 hours and IOC-L 2483, related to the disseminated clinical manifestation of the LTA, was chosen to perform all the subsequent assays. Ultrastructural analysis of treated promastigotes revealed a remarkable mitochondrial swelling with loss of cristae and matrix and presence of concentric membranar structures inside the organelle. Iron depletion also induced Golgi disruption and intense cytoplasmic vacuolization. Fluorescence- activated cell sorting analysis of tetramethylrhodamine stained parasites showed that 100 µM of 2,2-dipyridyl collapsed the mitochondrial membrane potential. Incubation of parasites with propidium iodide demonstrated that disruption of mitochondrial membrane potential was not associated with plasma membrane permeabilization. TUNEL labelling for DNA fragments was negative. Two dimensional electrophoresis and mass spectrometry analysis of whole extracts from promastigotes showed that proteins involved in homeostasis of iron, metabolism of nucleic acids and coordination of post-translational modifications suffered up- or down- regulation after treatment with the iron chelator. Our results show that iron depletion affects growth, ultrastructure and protein expression of L. (V.) braziliensis leading to mitochondrial dysfunction and cell death.

OLIVEIRA, Antônio Edson Rocha. Perfil de expressão e análise filogenética dos genes da proteína desacopladora mitocondrial durante o desenvolvimento e estresse em soja [Glycine max (L.) Merr.]. 2015. 185 f. Dissertação (Mestrado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-09-01T19:11:22Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_aeroliveira.pdf: 4201041 bytes, checksum: ccb8c82104b3b19d3f225dd39473e820 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-09-02T17:44:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_aeroliveira.pdf: 4201041 bytes, checksum: ccb8c82104b3b19d3f225dd39473e820 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T17:44:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_aeroliveira.pdf: 4201041 bytes, checksum: ccb8c82104b3b19d3f225dd39473e820 (MD5) Previous issue date: 2015 / Several studies have evidenced that the main function of the mitochondrial uncoupling protein in plants (pUCP) is related to reactive oxygen species (ROS) regulation. In silico analysis suggests the existence of multigenic families to pUCPs codification, however further studies are yet needed to establish the pUCPs genetic expression profile, just like the gene amount in each species and their phylogenetic relations. The current work had as objective to characterize, analyze phylogeneticly and evaluate the expression profile of the pUCP multigenic family in different tissues during the soybean development [Glycine max (L.) MERR.] and in stress conditions. It has been performed an in silico analysis on the soybean genome and on other legumes available in the database WGS, revealing a codifier multigenic family for pUCP, UCP1 and 2 with 9 exons, UCP3 with 2 exons, and UCP4 and 5 with only 1 exon. Amongst the legumes analyzed, the soybean stood out with the greater number of genes, 10 genes in total, giving four GmUCP1 genes, one GmUCP2, one GmUCP3, two GmUCP4 and two GmUCP5, along with the presence of an alternative splicing on GmUCP1b1 gene. Specific primers have been designed for each GmUCP member in order to analize the expression profiles in different tissues (dry and doused seed, flowers, pods, cotyledons, unifoliate and trifoliate leaves, roots, hypocotyl and epicotyl) during the soybean development. For the assays in stress conditions have been used soybean leaves and roots with thirteen days after sowing (DAS) which have been subjected to osmotic stress caused by the application of polyethylene glycol (PEG) and biotic stress caused by salicylic acid (SA). The total RNA from each sample has been extracted in order to perform the RT-qPCR. The ct values have been obtained through the realplex program and analyzed through the GeNorm program. The genetic expression profile has shown that all genes were expressed in every tissue/organ analyzed during the soybean development, with the exception on some genes in dry seeds and epicotyl. The different expression profiles of each gene during the development of each tissue/organ suggest that occurs a spatial/temporal gene regulation among the GmUCP members. The expression profiles of the GmUCP genes in soybean during the stress conditions have varied, once 2 genes have shown steady expression in both tissues/ stress, 7 genes have shown a drop in the expression profile, while only 4 genes have shown an increase of the transcript levels. / Diversos estudos têm evidenciado que a principal função da proteína desacopladora mitocondrial de plantas (pUCP) está relacionada a regulação de espécies reativas de oxigênio (EROs). Análises in silico sugerem a existência de famílias multigênicas para a codificação de pUCPs, porém novos estudos ainda são necessários para estabelecer o perfil de expressão gênica das pUCPs, assim como a quantidade de genes em cada espécie e suas relações filogenéticas. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar, analisar filogeneticamente e avaliar o perfil de expressão da família multigênica da pUCP em diferentes tecidos durante o desenvolvimento da soja [Glycine max (L.) MERR.] e em condições de estresse. Foi realizada uma análise in silico no genoma da soja e de outras leguminosas disponíveis no banco de dados WGS, revelando uma família multigênica codificadora da pUCP, UCP1 e 2 com nove éxons, UCP 3 com 2 éxons, e UCP 4 e 5 com apenas um éxon. Dentre as leguminosas analisadas a soja se destacou com o maior número de genes, 10 genes no total, sendo quatro genes GmUCP1, uma GmUCP2, uma GmUCP3, dois GmUCP4 e dois GmUCP5, além da presença de um splicing alternativo no gene GmUCP1b1. Primers específicos foram desenhados para cada membro da GmUCP a fim de analisar os perfis de expressão em diferentes tecidos (semente seca e embebida, flores, vagens, cotilédones, folhas unifolioladas e trifolioladas, raízes, hipocótilos e epicótilos) durante o desenvolvimento da soja. Para os ensaios em condições de estresse foram utilizadas folhas e raízes de soja com treze dias após a semeadura (DAS) que foram submetidas a estresse osmótico promovido pela aplicação de polietileno glicol (PEG) e estresse biótico através de ácido salicílico (AS). O RNA total de cada amostra foi extraído para a realização de RT-qPCR. Os valores de ct foram obtidos pelo programa realplex e analisados pelo programa GeNorm. O perfil de expressão gênica mostrou que todos os genes GmUCP foram expressos em todos os tecidos/órgãos analisados durante o desenvolvimento da soja, com exceção de alguns genes em semente seca e epicótilo. Os diferentes perfis de expressão de cada gene durante o desenvolvimento de cada tecido/órgão sugerem que ocorra uma regulação gênica espacial/temporal entre os membros da GmUCP. Os perfis de expressão dos genes GmUCP em soja durante as condições de estresses foi diversificado, visto que 2 genes apresentaram expressão estável em ambos tecidos/estresse, 7 genes apresentaram queda do perfil de expressão, enquanto apenas 4 genes apresentaram aumento dos níveis de transcritos.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-08-18T17:50:06Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6874332 bytes, checksum: 3e055e6f18562c6805d6dba9dcef9c86 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T17:50:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6874332 bytes, checksum: 3e055e6f18562c6805d6dba9dcef9c86 (MD5) Previous issue date: 2015-07-17 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Mitocondrias vegetais estão envolvidas em vários processos chaves da célula, vão além da produção de energica, tais como morte celular programada, amadurecimento de frutos, ou mesmo aqueles processos dependente de luz como fotossíntese e fotorrespiração. Dessa forma, aquisição mitocondrial pela célula hospedeira trouxe avanços para as atuais células vegetais: desde a manutenção de diversas vias metabólicas que incluem o metabolismo energético bem como processos de bissíntese de lipidios, nucleotidios e vitaminas. No tocante ao metabolismo energ- etico, destaca-se a herança do ciclo do ácido tricarboxílico. Este ciclo é uma via essencial relacionada com a produção de poder redutor (NADH e FADH 2 ), assimilação de nitrogênio e otimização da fotssíntese. Acredita-se que o ciclo do ácido tricarboxílico oprerasse como passos isoladados antes do processo endossimbiótico e somente após a aquisição da mitocôndria resultou que aquele organizar-se e atuasse como uma via cíclica. O cíclo do ácido tricarboxílico é composto por oito enzimas. Contudo, cada enzima é codificada por vários genes os quais são endereçados para diversos compartimetos celulares e, não somente, mitocôndrias. Essas enziimas locallizadas em diferentes comparimentos subcelulares acarretaram em uma possível ampla conecção entre mitocôndrias e outras organelas (peroxissomos e cloroplastos) permitindo fluxos alternativos dos intermediários do ciclo cujo resultado alterou seu funcionamento para um não convencional modo não cíclico. É bastante aceito que sob estresses, no quais reduzem os níveis de carboidratos. O ciclo do ácido tricarboxílico pode funcionar no modo não cíclico, devido a perda de esquelos carbônico que entram se fazendo necessário ser alimentado por reações anapleuróticas. Portanto, aminoácidos tornam-se fundamentais para suprir a respiração e síntese de ATP sob tais situações. Fortes evidencias demonstraram que aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) e lisina podem fornecer elétrons para o sistema a cadeia de transporte de elétrons mitocondrial pela ação do sistema flavoproteína de transferência de elétrons (ETF)- ETF: ubiquinona oxidorredutase (ETF/ETFQO). Em plantas, duas enzimas: Isovaleril-CoA desidorgenase (IVDH) e (D)-2-hidroxidoglutarato desidrogenase (D2HGDH) foram caracterizadas como doadores de elétrons para o pool de ubiquinone através do sistema ETF/ETFQO a partir da degradação de BCAA e lisina, respectivamente. Na verdade, o catabolismo de BCAA mostra-se de uma importância fundamental para nutrir o ciclo do ácido tricarboxílico, principalmente, em situações de estresse enquanto lisina mostra uma estreia associação com o ciclo do ácido tricarboxílico sendo importante para fazer um elo da degradação de aminoácido com a geração de energia. A transferência de elétrons através da fdoacadeia transportadora de elétrons mitocondrial acopla a síntese de ATP a partir da regeneração de NADH e FADH 2 para fosforilar ADP a ATP. Contudo, o conhecimento com relação a organização do sistema de fosforilação oxidativa (OXPHOS) e sua via alternativa sob limitação energética permanece escasso. Assim, essa tese, a qual se concentra no funcionamento da respiração em um contexto que o ciclo do ácido tricarboxílico e via alternativa como doador de elétrons para cadeia transportadora de elétrons mitocondrial, é composta por três independentes capítulos centrados no metabolismo energético e respiração alternativa em Arabidopsis thaliana. Por isso, para se obter uma visão global de como ocorre o envolvimento e interação do ciclo do ácido tricarboxílico juntamente da via alternativa para coordenar o ajustamento das necessidades metabólicas e celulares, três abordagens experimentais foram usadas (i) uma abordagem in silico, nós investigamos a história evolucionária dos genes do ciclo do ácido tricarboxílico gerando um modelo para a origem dos genes do ciclo em plantas bem como seu comportamento submetido a uma série de estresse; (ii) a importância da biossíntese de lisina foi investigado usando mutante de Arabidopsis com reduzida atividade da enzima L,L-diaminopimelato aminotransferase (dapat) da via biossintética de lisina; (iii) reprogramação metabólica do sistema OXPHOS associado a limitação de carbono foi investigado. Rapidamente, os resultados apresentados aqui forneceram resultados que permitiu, no mínimo um prévio, a elaboração de mecanismo do metabolismo energético junto a vias alternativas. Primeiramente, permitiu a elucidação da origem evolutiva dos constituintes do ciclo do ácido tricarboxílico em plantas fornecendo elemento para a origem das isoformas presentes nos diferentes compartimentos subcelulares os quais que devem ser associados com eventos de transferência gênica ou com novas cópias geradas por duplicação genômica. Ademais, análises de co-expressão dos genes do ciclo em diferentes condições estressantes em ambos tecidos parte aérea e raiz demonstrou a presença de plasticidade molecular e forneceu uma explicação para o funcionamento do ciclo do ácido tricarboxílico em plantas. Após isso, o uso de Arabidopsis mutante com reduzida atividade para biossíntesi de lisina L,L-diaminopimelato aminotransferase (dapat) foi demonstrada que biossíntese de lisina simula condições de estresse e impacta no crescimento e metabolismo foliar. Por fim, uma avaliação de como o comportamento do sistema OXPHOS sob limitação de carbono e como vários aminoácidos podem impactar os complexos respiratórios foi possível demonstrar que o sistema OXPHOS tem sua função afetada por diferentes fontes de carbono e que vias alternativas são induzidas sob essas condições. Ademais, imunoensaios revelaram que é mais provável ser regulado por modificações pós traducionais. Juntos, esses resultados realçam a complexidade e especificidade da respiração vegetal durante evolução e que é differentemente afetado por linitações energéticas e pelo uso de substratos alternativos. Os resultados discutidos aqui suportam que ETF/ETFQo é uma via essencial capaz de doa elétrons para a cadeia transportadora de elétrons e que amioácidos são substratos alternativos para manter a respiração sob limitação de carbono. Os resultados obtidos são discutidos em um contexto de evolução metabólica mostrando estreia associação da metabolismo energético com metabolismo de aminoácidos e onde possível mcanísticos são devidamente discutidos. Palavras chaves: ciclo do ácido tricarboxílico; escassez de energia; evolução mitochondrial; fosforilação oxidativa; genes parálogos, metabolismo mitocondrial; neofuncionalização; respiração; resposta a estresse; substratos alternativos / Plant mitochondrion are involved in several key cellular processes that goesbeyond energy production being also associated with programmed cell death, fruit ripening and even light- associate process including phorespiration and photosynthesis. In this context, mitochondria acquisition by host cell brought evolutionary advances for the existing plant cell by the preservation of diverse metabolic pathways including both those related to energy metabolism as well as those associated with lipids, nucleotides and vitamin biosynthesis. The most notorious heritage is related to the tricarboxylic acid (TCA) cycle. The TCA cycle is an essential pathway which is related to reducing power (NADH and FADH2) generation, nitrogen assimilation and photosynthesis optimization. It has been suggested that the TCA cycle operated as isolated steps prior endosymbiosis events and that only after mitochondria acquisition it was possible for it to be organized and function as a cycle. The TCA cycle is composed by a set of eight enzymes. However, each enzyme is encoded by several genes which are targeting not just to mitochondria, but that are also imported into others subcellular compartments. These TCA enzymes located in other subcellular compartiments result in likely a broader connection between mitochondria and other organelles (e.g. peroxissome and chloroplast) allowing a bypass of the intermediates of the cycle switching his operation to an unusual in non-cyclic modes flux. It is also currently accepted that under stress conditions, which leads to decreases in carbohydrate levels, the TCA cycle can function in non-cyclic flux mode due to diminishing of carbon skeleton the enter it making required that be fed by anauplerotic reactions. Therefore, amino acids become essential to support respiration and ATP synthesis under such situations. Compelling evidence have demonstrated that branched chain amino acids (BCAA) and lysine can supply electrons to the mitochondrial electron transport chain (mETC) by the action of the electron transfer flavoprotein (ETF)-ETF: ubiquinone oxidoreductase (ETF/ETFQO) system and associated dehydrogenases. In plants, only isovaleryl- CoA dehydrogenase (IVDH) and (D)-2-hydroxyglutarate dehydrogenase (D2HGDH) have been characterized as electron donnor to the ubiquinol pool via this system so far by the degradation of BCAA and lysine, respectively. In fact, BCAA catabolism is of pivotal importance to provide intermediates to TCA cycle, particularly under stress situations, whereas lysine shows a strict association with the TCA cycle being required to couple amino acid degradation and energy generation. The electron transfer through the mETC is tightly coupled to ATP synthesis and use electron donates by NADH and FADH 2 to phosphorylate ADP to ATP. However, our knowledged regarding the organization of the mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) system and its alternatives pathways under energy limitation remains elusive. Thus, this thesis, which is focused on the function of respiration within the context of the role of the TCA cycle as well as the function of alternative electron donors to the mETC, iscomprised by three independent stand-alone chapters focusing on energy metabolism and alternative respiration in Arabidopsis thaliana. Hence to obtain a compreenhesive picture of how the TCA cycle evolved and to which extend its alternative pathways interact to adjust to different cellular and metabolic requirements, three experimental approaches were used: (i) by using bioinformatic approaches we investigated the evolutionary history of TCA cycle genes allowing the generation of a model for the origin of the TCA cycle genes in plants and connected its evolution with TCA cycle behavior under a range of stress; (ii) the importance of lysine deficiency were investigated by using an Arabidopsis mutant with reduced activity of the lysine biosynthesis enzyme L,L-diaminopimelate aminotransferase (dapat), and (iii) the metabolic reprograming associated with the OXPHOS system were investigated following carbon limitation.. In brief, the results presented here provided several novel findings and allowed, at least preliminarly, mechanistic interpretation thereof. First, it facilitate the elucidation of the evolutionary origem of the TCA cycle in land plants providing support to the contention that the origin of isoforms present in different subcellular compartments might be associated either with gene-transfer events which did not result in correct targeting or with new gene copys generated by genome duplication and horizontal transfer gene. Additionally, coexpression analyses of TCA cycle genes following different stress conditions in both shoot and root tissues demonstrated the presence of a large molecular plasticity and provided an explanation for the modular operation of the TCA cycle in land plants. Secondly, by using an Arabidopsis mutant with reduced activity of the Lys biosynthesis enzyme L,L-diaminopimelate aminotransferase (dapat) it was demonstrated that lysine biosynthesis deficiency mimics stress situation and impacts both plant growth and leaf metabolism.Thirdly, by evaluating OXPHOS system behavior following carbon starvation and how a range of amino acids can impact respiratory complexes it was possible to further demonstrate that OXPHOS is affected in function of the carbon source and that alternative pathways are induced under this condition.In addition, immunoblotting assays revealed that OXPHOS system is most likely regulated by posttranslational modification. When considered together these results highlight the complexity and specificity of plant respiration during evolution and that it is differently affected following energy limitation by the usage of alternative substrates. The results discussed here support the contention that ETF/ETFQO is an essential pathway able to donate electrons to the mETC and that amino acids are alternative substrates maintaining respiration under carbon starvation.The results obtained are discussed in the context of current models of metabolic evolution showing the strict association of energy metabolism with amino acids metabolism, and where possible, mechanistic insights are properly discussed. Key-words: alternative substrate respiration; energy deprivation; mitochondria evolution; mitochondria metabolism; neofunctionalization; OXPHOS; paralogous genes; stress response; TCA cycle;

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.

O gênero Liolaemus, juntamente com Phymaturus e Ctenoblepharys, pertence à família Liolaemidae, e estende-se desde a costa central do Peru em direção ao sul através da Bolívia, Paraguai, Chile, e Argentina, atingindo a costa atlântica do Uruguai, e sul e sudeste do Brasil. As espécies Liolaemus arambarensis, L. occipitalis e L. wiegmannii pertencem ao grupo wiegmannii, e tem em comum o fato de ocorrerem na Costa Atlântica do sul da América do Sul, uma unidade geológica recente cuja formação pode ter influenciado a história evolutiva destas espécies. Também em comum, têm o fato de estarem ameaçadas devido à degradação ambiental de grande parte de suas áreas de ocorrência, em função, principalmente, de atividades antrópicas. O principal objetivo desta tese foi o de caracterizar as espécies Liolaemus arambarensis, L. occipitalis e L. wiegmannii no que se refere à variabilidade genética e diferenciação geográfica (padrões filogeográficos) através da utilização de dois marcadores moleculares mitocondriais: Citocromo b (Cytb) e Citocromo C Oxidase Subunidade 1 (COI). Também se objetivou examinar a concordância entre os padrões filogeográficos encontrados e a formação geológica das respectivas áreas de ocorrência de cada uma das espécies, bem como ampliar o conhecimento sobre elas e corroborar com possíveis estratégias de preservação. Nossos resultados demonstram a existência de uma estruturação filogenética dentro de cada uma das três espécies estudadas. Liolaemus occipitalis estrutura-se em quatro haploclados bem definidos, embora suas relações filogenéticas não possam ser inferidas com certeza. São dois clados ao sul do rio Mampituba, com claros sinais de expansão populacional, e dois ao norte do rio, sem os mesmos sinais de expansão. A evidência de expansão observada em um dos testes realizados (Bayesian Skyline Plot – BSP) data de ~40 mil anos (kya), e parece restrita às localidades de coleta no RS e Uruguai. Os clados do sul coexistem em grande parte da Planície Costeira do Rio Grande do Sul (PCRS), destacando-se as localidades da região central com uma grande variabilidade genética. Em relação aos clados ao norte do rio Mampituba, destaca-se o isolamento genético do clado presente na ilha de Santa Catarina, o qual pode ser considerado como uma importante fonte de diversidade genética para L. occipitalis. Também se verificou uma ausência de relação entre a estrutura populacional observada e as atuais barreiras geográficas da área de ocorrência da espécie, possivelmente devido à instabilidade natural da área. Para L. arambarensis verificou-se a inegável importância da localidade de Barra do Ribeiro em termos de conservação do pool gênico da espécie, bem como a hipótese de que esta seria a “população fonte” para a fundação das demais. Nossas estimativas sugerem que não há evidências de expansão populacional recente para a espécie. Para L. wiegmannii, nossos dados sustentam uma forte divergência entre uma linhagem filogenética argentina e uma uruguaia, separadas pelo rio da Prata, também existindo uma estruturação dentro do clado uruguaio considerando a localidade de Colonia (costa platense) e as três localidades da costa Atlântica. Nossos dados sugerem um sinal de expansão populacional recente para L. wiegmannii, mas não foi possível demonstrar se este sinal foi exclusivo para as localidades de coleta uruguaias ou argentinas. De acordo com nossas estimativas, o tempo até o ancestral comum mais recente (TMRCA) de cada uma das espécies, dos clados intra-específicos e das divergências entre as espécies cai no Pleistoceno. Observou-se que a separação das linhagens que deram origem a L. occipitalis e L. arambarensis teria ocorrido muito antes dos eventos climáticos pleistocênicos que originaram a Planície Costeira do Rio Grande do Sul (PCRS) (~400 kya), sugerindo que a linhagem que originou L. occipitalis seja muito mais antiga do que a unidade geomorfológica onde a maioria de suas populações é encontrada atualmente. A divergência entre seus clados, porém, ocorreu próximo do início da formação desta unidade geomorfológica, mas estas datas talvez indiquem o estabelecimento de populações geograficamente divergentes que sejam associadas ao início da formação e expansão da planície costeira. Para L. wiegmannii, a divergência de seus dois subclados (localidades da costa uruguaia e da Argentina) pode estar associada com a formação do sistema do rio da Prata. O tempo similar de expansão para L. occipitalis e L. wiegmannii (~40 kya) pode indicar que não somente a formação da PCRS foi importante na determinação do tamanho populacional, mas também os eventos climáticos que afetaram estes taxa podem ter desempenhado um importante papel na expansão populacional. Este modelo poderia explicar o intervalo existente entre o estabelecimento do terceiro ciclo deposicional (~120 kya) que implantou as restingas que delimitaram a Laguna dos Patos, e o sinal de expansão populacional que ocorreu somente ~40 kya. De forma geral, pode-se dizer que a variabilidade genética e a distribuição geográfica observadas entre as populações das três espécies foram moldadas em boa parte pela evolução geológica da área de ocorrência de cada uma delas, bem como pelas pressões antrópicas sofridas por estas. No entanto, essa mesma pressão antrópica que possivelmente ajudou a moldar o atual cenário genético das espécies está, sem dúvida, entre as principais causas do desaparecimento de muitas de suas populações. / The genera Liolaemus, Phymaturus and Ctenoblepharys belong to the family Liolaemidae, and is distributed from the central coast of Peru southward through Bolivia, Paraguay, Chile and Argentina, reaching the east coast of Uruguay and south and southeast Brazil. The species Liolaemus arambarensis, L. occipitalis and L. wiegmannii belong to the wiegmannii group, and have in common the occurrence in the Atlantic Coast of southern South America (even though L. wiegmannii has a more widespread distribution in Argentina), a recent geologic unit whose formation might have influenced the evolutionary history of these species. All three species are threatened due to environmental degradation of much of their occurrence area, due mainly to human activities. The main objective of this thesis was to characterize the species Liolaemus arambarensis, L. occipitalis and L. wiegmannii regarding the genetic variability and the geographic differentiation (phylogeographic patterns) using two mitochondrial markers: Cytochrome C Oxidase Subunit 1 (COI) and Cytochrome b (Cytb). It also aimed to examine the concordance between phylogeographic patterns found and the geological formation of the respective areas of occurrence of each species, as well as to increase the knowledge about it and corroborate with possible conservation strategies. Our results show the existence of a phylogenetic structure within each of the three species. For L. occipitalis our data reveal four distinct clades, and even though their phylogenetic relationship cannot be inferred with certainty, two of them are exclusive from the state of Santa Catarina, one being found in insular populations and the other in continental populations; one is restricted to the state of Rio Grande do Sul, and the other is more widespread, being found from the state of Santa Catarina to Uruguay. There is evidence of population expansion in L. occipitalis ~40 kya, however, the expansion seems to be restricted to populations from the state of Rio Grande do Sul and Uruguay, with populations from the state of Santa Catarina showing evidence of a constant population size. The southern clades coexist in much of the Coastal Plain of the state of Rio Grande do Sul (CPRS), highlighting the high genetic variability of populations from the central region. Regarding the clades from the north of the Mampituba river, it is noteworthy the genetic isolation of the clade on the island of Santa Catarina, which can be considered as an important source of genetic diversity for L. occipitalis. We also found a lack of relationship between the partitioning of the haplotype variability and extant geographical barriers between the population groups, possibly due to the natural instability of the occurrence region of the species. We found an undeniable importance of the L. arambarensis population from Barra do Ribeiro in terms of the preservation of the species’ gene pool, as well as the hypothesis that this population might be the "population-source" for the foundation of the others. Our estimates suggest that there is no evidence of recent population expansion for this species. Concerning L. wiegmannii, we found a strong genetic structure separating Argentinean and Uruguayan populations, corroborating the idea that the La Plata River is an effective barrier against the gene flow in this species. There was also some structure within Uruguay considering the population of Colonia, in the La Plata River coast, and the three populations from the Atlantic coast (Valizas, Costa Azul, La Paloma). Our data showed a signal of recent (~40 kya) population expansion for the whole species (considering the populations samples in this study), but our data could not show if this signal was exclusive from the Uruguayan or Argentinean population. Our estimates for the time to the most recent common ancestor (TMRCA) of species, intraspecific clades, and species divergence fall in the Pleistocene. We observed that the divergence between L. arambarensis and L. occipitalis is much older than the initial formation of the CPRS by 400 kya, suggesting that the lineage leading to L. occipitalis is much older than the geomorphological unit where it is mostly found nowadays. The divergence among clades within L. occipitalis (~335 kya) is close to the initial formation of the CPRS, however, it is possible that this date indicates the establishment of geographic divergent populations which could be associated with the initial formation and expansion of the CPRS. For L. wiegmannii, the divergence of its two subclades, which separate populations in coastal Uruguay from those in Argentina, may be associated with the formation of the La Plata River system. The similar expansion times for L. occipitalis and L. wiegmannii might indicate that not only the formation of the CPRS was important for determining population size, but also that climatic events affecting all these taxa may have played a role in population expansions. This model would explain the gap between the establishment of the third depositional cycle (~120 kya) which formed most of the sandbar closing the Patos lagoon, and the signal of population expansion which occur only by ~40kya. In general, we can say that the genetic variability and geographic distribution observed among populations of the three species were shaped mainly by geological evolution of the occurrence area of each of them, as well as by anthropogenic pressures suffered by them. However, this same human pressure that possibly helped shape the current genetic scenario of the species is undoubtedly among the main causes of the disappearance of many of its populations.

Após a chegada dos conquistadores europeus, as populações nativas americanas foram dizimadas por diversas razões, como guerras e doenças, o que possivelmente levou diversas linhagens genéticas autóctones à extinção. Entretanto, durante essa invasão, houve miscigenação entre os colonizadores e os povos nativos e muitos estudos genéticos têm mostrado uma importante contribuição matrilinear nativa americana na formação da população colonial. Portanto, se muitos indivíduos na atual população urbana brasileira carregam linhagens nativas americanas no seu DNA mitocondrial (mtDNA), muito da diversidade genética nativa perdida durante o período colonial pode ter se mantido, por miscigenação, nas populações urbanas. Assim, essas populações representam, efetivamente, um importante reservatório genético de linhagens nativas americanas no Brasil e em outros países americanos, constituindo o reflexo mais fiel da diversidade genética pré-colombiana em populações nativas. Baseado nisso, este estudo teve como objetivos 1) comparar os padrões de diversidade genética de linhagens nativas americanas do mtDNA em populações nativas do Sul do Brasil e da população urbana (miscigenada) adjacente; e 2) comparar, através de Computação Bayesiana Aproximada (ABC), a história demográfica de ambas populações para chegar a uma estimativa do nível de redução do tamanho efetivo populacional (Ne) das populações indígenas aqui tratadas. Foram utilizados dados já publicados da região hipervariável (HVS-I) do mtDNA de linhagens nativas de 396 indivíduos Nativos Americanos (NAT) pertencentes aos grupos Guarani, Caingangue e Charrua e de 309 indivíduos de populações miscigenadas urbanas (URB) do Sul do Brasil e do Uruguai As análises de variabilidade e estrutura genética, bem como testes de neutralidade, foram feitos no programa Arlequin 3.5 e a rede de haplótipos mitocondriais foi estimada através do método Median-Joining utilizando o programa Network 5.0. Estimativas temporais do tamanho populacional efetivo foram feitas através de Skyline Plot Bayesiano utilizando o pacote de programas do BEAST 1.8.4. Por fim, o programa DIYABC 2.1 foi utilizado para testar cenários evolutivos e para estimar o Ne dos nativos americanos pré- (Nanc) e pós-contato (Nnat), para assim, se estimar o impacto da redução de variação genética causada pela colonização europeia. Os resultados deste estudo indicam que URB é a melhor preditora da diversidade nativa ancestral, possuindo uma diversidade substancialmente maior que NAT, pelo menos na região Sul do Brasil e no Uruguai (H = 0,96 vs. 0,85, Nhap = 131 vs. 27, respectivamente). Ademais, a composição de haplogrupos é bastante diferente entre as populações, sugerindo que a população nativa tenha tido eventos de gargalo afetando os haplogrupos B2 e C1 e super-representando o haplogrupo A2. Em relação à demografia histórica, observou-se que URB mantém sinais de expansão remetendo à entrada na América, contrastando com NAT em que esses sinais estão erodidos, apenas retendo sinais de contração populacional recente. De acordo com as estimativas aqui geradas, o declínio populacional em NAT foi de cerca de 300 vezes (84 – 555). Em outras palavras, a população efetiva nativa amricana nessa região corresponderia a apenas 0,33% (0,18% – 1,19%) da população ancestral– 99,8%, corroborando os achados de outros estudos genéticos e também com os registros históricos. / After the arrival of the European conquerors, the Native American populations were decimated due to multiple reasons, such as wars and diseases, which possibly led many autochtonous genetic lineages to extinction. However, during the European invasion of the Americas, colonizers and indigenous people admixed, and many genetic studies have shown an important Native American matrilineal contribution to the formation of the Colonial population. Therefore, if many individuals in the current urban population harbor Native American lineages in their mitochondrial DNA (mtDNA), much of Native American genetic diversity that have been lost during the Colonial Era may have been mantained by admixture in urban populations. In this case, these populations effectively represent an important reservoir of Native lineages in Brazil and other American countries, constituting the most accurate portrait of pre-Columbian genetic diverstity of Native populations. Based on this, the aims of the presente study were 1) to compare the patterns of genetic diversity of Native American mtDNA lineages in Native populations from Southern Brazil and the surrounding admixed urban populations; and 2) to compare, using Approximate Bayesian Computation (ABC), the demographic history of both groups to estimate the level of reduction in the effective population size (Ne) for the indigenous groups present here. We used mtDNA hypervariable segment (HVS-I) data of indigenous origin already published from 396 Native American individuals (NAT) belonging to the Guarani, Kaingang, and Charrua groups, and 309 individuals from Southern Brazilian and Uruguayan admixed urban populations (URB) The analyzes of variability and genetic structure, as well as the neutrality tests were accomplished using Arlequin 3.5, and the mitochondrial haplotype network estimated through the Median-Joining method available in Network 5.0. Time estimates for effective population size were performed using Bayesian Skyline Plot available in the BEAST 1.8.4 package. Finally, the DIYABC 2.1 software was used to test evolutionary scenarios and to estimate the pre (Nanc) and post-contact (Nnat) Native American Ne, and estimate the impact of the colonization process on the Native American genetic variability. The results indicate that URB is the best predictor of ancestral Native diversity, having substancially greater genetic diversity than NAT, at least in the Southern Brazilian and Uruguayan regions (H = 0.96 vs. 0.85, Nhap = 11 vs. 27, respectively). Moreover, the haplogroup compositions are very distinct between these groups, suggesting that the Native population passed through bottleneck events affecting the haplogroups B2 and C1, and overrepresenting the haplogroup A2. In relation to demographic history, we observed that URB retains signals of population expansion back to the entry in the Americas. In contrast, these signals are eroded in NAT, which maintains only signals of recent population contraction. According to our estimates, the population decline in NAT was around 300x (84 – 555x). In other words, the effective Native American population in this region would correspond to only 0.33% (0.18% – 1.19%) of the ancestral population, corroborating the findings of other genetic studies and historical records.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Durante o tratamento radioterápico para tumores localizados na região torácica, parte do coração frequentemente é incluída no campo de tratamento e pode receber doses de radiação ionizante, significativas em relação à terapêutica. A irradiação do coração é capaz de causar importantes complicações cardíacas ao paciente, caracterizadas por alterações funcionais progressivas cerca de 10 a 20 anos após a exposição do órgão. Devido ao seu alto grau de contração e grande consumo energético, o tecido cardíaco é altamente dependente do metabolismo oxidativo que ocorre nas mitocôndrias. Danos as estas organelas podem levar ao decréscimo da produção de energia, tendo um impacto direto sobre a performance cardíaca. Ainda, ao interagir com as células, a radiação ionizante pode gerar uma série de eventos bioquímicos que conduzem a uma resposta celular complexa, em que muitas proteínas parecem estar envolvidas. Tendo em vista tais conhecimentos, o objetivo do estudo foi avaliar o aspecto ultraestrutural do tecido cardíaco, a bioenergética mitocondrial e a expressão diferencial de proteínas após irradiação. Os ensaios foram realizados em amostras de tecido cardíaco de ratos Wistar irradiados com dose única de 20 Gy direcionada ao coração. As análise tiveram início 4 e 32 semanas após irradiação. A análise ultraestrutural foi realizada através de microscopia eletrônica de transmissão. A respiração mitocondrial foi mensurada em oxígrafo, a partir das taxas de consumo de oxigênio pelas fibras cardíacas. A identificação de proteínas diferencialmente expressas foi investigada através de duas técnicas proteômicas: 2D-DIGE (2-D Fluorescence Difference Gel Electrophoresis) e uma abordagem label-free seguida de espectrometria de massas. Os resultados mostraram que os efeitos tardios da radiação incluem a degeneração das mitocôndrias e das unidades contráteis do tecido cardíaco, disfunções na cadeia respiratória mitocondrial e expressão diferencial de proteínas envolvidas no metabolismo energético de carboidratos, lipídeos e da fosfocreatina. De forma geral, o estudo mostrou que a irradiação cardíaca prejudica o processo de síntese energética, conduzindo a um déficit da taxa respiratória mitocondrial como efeito tardio. Tal evento pode culminar em disfunções mecânicas no coração, caracterizando o desenvolvimento de doenças cardíacas radioinduzidas. / During radiotherapy for tumors located at toracic region, part of the heart is often included in the treatment field and may receive a significant ionizing radiation dose comparing to the therapeutics. Heart irradiation is able to cause substantial cardiac complications to patient, characterized by functional progressive changes from 10 to 20 years after the exposure of the organ. Because of its high level of contraction and large energetic consumption, cardiac tissue is highly depending on oxidative metabolism which happens at mitochondrias. Damage to these organelles can lead to decreased energy production, having a direct impact on cardiac performance. Even when interacting with cells, ionizing radiation can generate a series of biochemical events that lead to a complex cellular response, in many proteins seem to be involved. Given this knowledge, the aim of the study was to evaluate the ultrastructural appearance of cardiac tissue, mitochondrial bioenergetics and differential expression of proteins after irradiation. The tests were performed on samples of cardiac tissue of rats irradiated with single dose of 20 Gy directed to the heart. The analysis started 4 to 32 weeks after irradiation. The ultrastructural analysis was performed by transmission electron microscopy. Mitochondrial respiration was measured in oxigraph from rates of oxygen consumption by cardiac fibers. The identification of differentially expressed proteins was investigated using two proteomic techniques: 2D-DIGE (2-D Fluorescence Difference Gel Electrophoresis) and a label-free approach followed by mass spectrometry. The results showed that the late effects of radiation include degeneration of mitochondria and contractile units of cardiac tissue, dysfunction in the mitochondrial respiratory chain and differential expression of proteins involved in energy metabolism of carbohydrates, lipids and phosphocreatine. In general, the study showed that the cardiac irradiation damages the process of synthesis energy, leading to a deficit in mitochondrial respiratory rate as late effect. Such event may result in mechanical dysfunction in the heart, characterizing the development of radiation-induced heart disease.

Orientador: Prof. Dr. Daniel Carneiro Carrettiero / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, 2017. / A estreptozotocina (STZ) e uma toxina derivada da bacteria Streptomyces acromogenes. A administracao cerebral de STZ promove alteracoes metabolicas que mimetizam as encontradas em pacientes com doenca de Alzheimer (DA) esporadica. Por este motivo, a STZ vem, sendo utilizada intracerebroventricularmente na criacao de modelos animais para o estudo de DA. A DA possui duas importantes caracteristicas histopatologicas, o acumulo de peptideo ¿À amiloide, levando a formacao das placas senis, e o aumento da fosforilacao da proteina tau, que culmina com a formacao dos emaranhados neurofibrilares, que possuem papel eminente no processo neurodegenerativo da DA. Alguns fatores estao relacionados com o surgimento dessas caracteristicas no paciente, como por exemplo, a geracao de estresse oxidativo, ativacao de Caspase e morte neuronal. A co chaperona BAG2 e fundamental para degradacao da proteina Tau fosforilada inibindo sua ubiquitinacao e favorecendo sua degradacao pela via proteossomica independente de ubiquitina. O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos da STZ nos parametros relacionadas a citotoxicidade (MTT, Senescencia, Caspasee potencial mitocondrial), na geracao de estresse oxidativo (Diclorofluorisceina e citometria), dosagem de oxido nitrico (Griess), bem como estudar sua acao nos niveis das proteinas oxido nitrico sintase (nNOS e iNOS), Tau fosforilada e BAG2. Para o estudo, foram utilizadas cultura primaria de celulas do hipocampo. As celulas foram tratadas com STZ (0,05; 0,5 e 5 mM) pelos periodos de 6, 12 e 24 horas. A STZ apresentou citotoxicidade na concentracao de 5 mM por 24 horas, no ensaio de MTT e pelo teste de Senescencia celular nas concentracoes de 0,05 e 5 mM em 12 e 24 horas, promovendo aumento na morte celular e niveis de caspase total ativa em celulas tratadas 0,05; 0,5 e 5 mM por 12 e 24 horas. Apesar disso, nao houve alteracao no potencial mitocondrial em nenhuma das concentracoes e tratamentos com STZ. O tratamento promoveu aumento tanto na quantidade de especies reativas de oxigenio avaliado pela Diclorofluorisceina e estresse oxidativo por citometria de fluxo em celulas submetidas as concentracoes de 0,5 e 5 mM por 12 e 24 horas. Os niveis de Nitrito apresentaram uma diminuicao nas concentracoes de 0,5 e 5 mM em 12 horas de tratamento e um aumento em celulas tratadas com 5 mM por 24 horas. Em relacao aos niveis de nNOS houve uma reducao em seus niveis em celulas tratadas na concentracao de 5 mM por 24 horas. Ja a iNOS nao teve seus niveis alterados em nenhum dos tratamentos. Apos o tratamento com STZ foi observado a diminuicao nas formas fosforiladas de proteina Tau, nas concentracoes de 0,05; 0,5 e 5 mM por 12 e 24 horas. O tratamento com STZ 14 promoveu uma reducao nos niveis de Tau total nas concentracoes de 0,5 e 5 mM em 12 horas e 0,05; 0,5 e 5 mM por 24 horas. A razao entre a proteina Tau fosforilada e total nao apresentou alteracao significativa. A proteina BAG2 apresentou diminuicao em seus niveis em celulas tratadas com 0,5 e 5 mM por 12 horas de STZ e 5 mM por 24 horas. Desse modo, conclui-se que a STZ, em celulas de cultura primaria de hipocampo, mostrou ser uma ferramenta interessante de estresse oxidativo, caracteristica da DA, alem de apresentar morte celular tambem um fator envolvido com a doenca. / Cancer is the leading cause of death worldwide and it is considered a public health problem. Tumor cells exhibit a variety of features that enable tumor growth and dissemination, like resistance to cell death mechanisms. Phenothiazines is a group of drugs that have been used in the treatment of psychiatric disorders for a long time. Literature data demonstrate that these compounds exhibit relevant biological effects including antitumor activity. Publications from our group have evidenced extremely important effects of phenotiazines and analogues on mitochondria related to the increase of calcium cytosolic concentration promoted by this drug. In our earlier work with isolated mitochondria, it was demonstrated that these drugs promote the mitochondrial membrane permeability due to the opening of permeability transition pore complex with consequent dissipation of mitochondrial transmembrane potential, calcium efflux and cytochrome c release. Additionally, in our latest publication, we demonstrated the cytotoxicity of phenothiazines in hepatoma cells, accompanied by cellular morphological alterations, plasma membrane permeability and immediate dissipation of mitochondrial transmembrane potential. Among the studied phenothiazines, the most potent was thioridazine, which was chosen for the present work. The goal of this work was to underlie the molecular mechanisms of thioridazine-­induced cell death in leukemic cells, evaluating the role of BCL-­2 family proteins, as well as changes in signaling pathways associated to cell death, including endoplasmic reticulum (ER) stress. This compound was able to induce apoptosis in a concentration and time-­dependent manner, and also inhibit the cell cycle progression in K562 cells. Furthermore, tioridazine-­induced cell death was accompanied by dissipation of mitochondrial transmembrane potential, alterations in BCL-­2 proteins expression as well as activation of the kinases JNK, ERK1/2 and p38. Our results also demonstrated that thioridazine was able to activate the pro ­apoptotic protein BAX and the release of the mitochondrial protein Omi, resulting in mitochondrial outer membrane permeabilization. In addition, we observed that thioridazine was able to induce a severe ER stress, promoting an increase in the expression of the major sensor proteins in this signaling pathway, leading to cell death. We can conclude that both mitochondrial and ER stress contributes to thioridazine-­induced cell death in K562 cells. Besides the importance of our results to the elucidation of phenothiazines-­induced tumor cells death, it also confirms the promising therapeutic potential of this class of drugs as antitumor agents.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O rápido crescimento da população humana durante os últimos dois séculos criou desafios significativo para a produção agrícola. Insetos-praga de culturas agrícolas representam impacto direto no sistema de produção agrícola global, e quanto as pragas invasoras, uma invasão bem-sucedida em um novo ambiente representa uma preocupação de biossegurança significativa. As medidas de biossegurança buscam proteger a economia, ambiente e sociedade de introduções intencionais ou acidentais de pragas invasoras que podem colocar o sistema em risco. Mais do que nunca, as altas demandas de produtividade agrícola demandam inovação no controle de organismos exóticos invasores, tais como ervas daninhas, doenças, insetos e outras pragas que são capazes de desenvolver mecanismos adaptativos tais como a resistência a diferentes medidas de controle. Uma porcentagem dessas espécies pode se espalhar rapidamente para além das suas áreas introduzidas e se tornar espécie invasora. As invasões biológicas constituem um dos principais fatores para a alterações ambientais, afetando a conservação, a saúde humana e a agricultura. Técnicas gnéticas se usadas corretamente, podem proporcionar confirmações efetivas e rápidas da presençca/ausencia de determinadas espécies praga invasoras/exóticas contribuindo para que potencias perdas economicas sejam evitadas. Além disso, podem contribuir para o monitorizamento e gestão eficaz de espécies de pragas exóticas, uma vez identificados e marcadores apropriados desenvolvidos. Gestores que procuram controlar e/ou mitigar a propagação de espécies pragas invasoras irão se beneficiar de informações que ajudam a identificar populações de origem e rotas incursão. Ferramentas genéticas eficazes também pode fornecer informações sobre a potencial origem de uma espécie invasora, determinar se a introdução foi intencional ou não intencional, e/ou por meio de escape de cativeiro. Isto também pode ter implicações para identificar a rota de entrada e auxiliar na prevenção de invasões adicionais da mesma origem. O Brasil tem um alto risco para a introdução e estabelecimento de insetos exóticos devido as suas dimensões continentais, grande região de fronteira e diversas zonas climáticas. Esse trabalho visa preencher algumas das lacunas que existem na compreensão dos riscos de biossegurança envolvendo pragas invasoras na América do Sul. O potencial de uso de ferramentas moleculares para identificar e estudar a genética de populações de duas pragas invasoras na América do Sul foi explorado. O objetivo foi fornecer rápida confirmação de espécie utilizando NGS e marcadores moleculares e, especificamente, entender a diversidade genética dessas espécies pragas invasoras, gerando conhecimento necessário para melhorar as estratégias de biossegurança utilizadas nos países da América do Sul. As espécies utilizadas neste estudo foram, portanto, escolhidas com base em seu impacto econômico nas regiões onde foram encontradas. O primeiro estudo teve como alvo a mosca da haste Melanagromyza sojae, a qual foi encontrada danificando lavouras de soja no sul do Brasil. Na falta de especialistas para identificar espécies de Melanagromyza spp. no Brasil, a identificação morfológica foi realizada com o suporte do pesquisador Hugh Brier, Entomologista Senior no Queensland Department of Agriculture and Fisheries, Australia, antes do início da caracterização molecular do genoma mitochondrial no CSIRO (Commonwealth Scientific and Industry Research Organization) in Canberra, Australia. Os insetos suspeitos foram identificados por caracteres morfológicos larvais como M. sojae e os genomas mitocondrias completes (mtDNA) de três M. sojae coletadas de soja (Glycine max L.) no Brasil foram sequenciados utilizando a plataforma Illumina MiSeq NGS, e a sequência específica do gene mitocondrial COI foi caracterizado. O anotação completa do mtDNA também proporcionou a oportunidade para anotar todos os 13 genes que codificam proteínas de M. sojae, bem como a estimativa das taxas de polimorfismo no mitogenome completo. Marcadores de DNA robustos para identificação de M. sojae e estudos genéticos foram desenvolvidos e uma filogenia de máxima verossimilhança utilizando sequências parciais mtDNA COI de um indivíduo representativo foi construído para inferir a posição filogenética do espécime brasileiro de M. sojae, e também para determinar se essa espécie de mosca já tinha tido essa região do gene mitocondrial (COI) previamente caracterizado. Após confirmada a ocorrência de M. sojae no Rio Grande do Sul e Santa Catarina, o segundo estudo teve como objetivo investigar a diversidade genética da população de M. sojae utilizando o marcador molecular específico mtCOI-SSF recém-desenvolvido e discutir as implicações potenciais de biossegurança de incursões por M. sojae no Brasil. As populações brasileiras de M. sojae apresentaram tanto alta diversidade de nucleotídeos como elevado número de haplótipos nas duas amostras de campo preliminares e relativamente pequenas pesquisadas, apontando para vários fundadores com populações estabelecidas. O estudo também identificou um haplótipo COI-mitocondrial compartilhado com dois indivíduos de M. sojae amostrados anteriormente da Austrália, e demonstrou a importância de integrar a pesquisa taxonômica tradicional com abordagem de NGS para confirmar inequivocamente a espécie de um inseto praga emergente em nível agrícola global. A espécie praga invasiva global Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) foi o alvo do terceiro e último estudo. A presença desta espécie de mariposa foi confirmada na América do Norte, Sul e América Central (no Brasil em 2013; no Paraguai em 2013; na Argentina em 2014 e nos EUA em 2015), trazendo sérias implicações em termos da gestão e manejo de inseto pragas nas principais culturas agrícolas cultivadas nessas áreas. Os dados da seqüência genética de parte do gene mitocondrial COI de espécimes de H. armigera coletados do Uruguai, Argentina, Paraguai, e também de três estados do Sul do Brasil (Paraná, Rio Grande do Sul e Santa Catarina) foram analisados com o objetivo de melhor caracterizar a diversidade genética de H. armigera na região do Cone Sul. Os principais resultados deste estudo foram: (i) confirmação, em nível molecular, de que H. armigera está presente em lavouras de soja no Uruguai e Paraguai, e também nos estados brasileiros do Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC) e Paraná (PR); (ii) primeira caracterização molecular da diversidade genética de H. armigera na região do Cone Sul (incluindo indivíduos provenientes da Argentina); (iii) detecção de inesperada diversidade de haplótipos únicos em populações de H. armigera do Uruguai, Argentina e Paraguai; e (iv) as populações de H. armigera no continente sul-americano provavelmente representam vários eventos de incursão independentes. Os resultados que as populações de H. armigera no continente sul-americano provavelmente são resultado de vários eventos de incursão independentes terão implicações significativas no manejo das estratégias de resistência dessa praga no Novo Mundo.