Estudos recentes relataram oncogenes induzindo a reprogramação metabólica no câncer. Essa reprogramação é fundamental para que as células cancerosas tenham nutrientes e biomoléculas suficiente para manter sua alta taxa proliferativa. A mitocôndria tem um papel central no metabolismo energético da célula e alterações no seu genoma, tanto em relação a mutações como em número de cópias, já foram bastante observados em vários tipos tumorais. Além disso, deficiência no fator de transcrição mitocondrial A (TFAM), fundamental para a transcrição e estabilidade do mtDNA, já foi associada com o crescimento tumoral. Diante disso, nosso estudo teve como objetivo avaliar o papel da instabilidade do genoma mitocondrial no metabolismo energético e crescimento do melanoma. Para isso, nós medimos a instabilidade do mtDNA utilizando como parâmetros: o acúmulo de mutações no mtDNA, alterações no mtDNAcn e a expressão do TFAM. O impacto da instabilidade do mtDNA foi avaliado em três modelos diferentes de melanoma: um modelo in vitro de linhagens celulares, dados de expressão gênica de tumores de melanoma metastático proveniente do TCGA e um modelo murino induzível de melanoma (BrafV600E/Ptennull), adicionado a um background alternativo de deficiência para o TFAM/mtDNAcn. Esse modelo murino também nos permitiu avaliar a deficiência do TFAM limitada a células tumorais (Tfamflox) e tanto em células tumorais, como no seu microambiente (Tfam+/-). Nas análises in vitro, nós observamos correlações positivas entre o mtDNAcn e a expressão do TFAM com a taxa de consumo de glicose e produção de ATP, indicando um impacto desses parâmetros na bioenergética celular. Análises de expressão gênica, utilizando tanto as linhagens de melanoma como tumores de melanoma metastático, nos sugeriram que o TFAM regula genes indutores de angiogênese, a resposta imunológica humoral e vias metabólicas de aminoácidos. Nas análises in vivo, nós observamos um aumento dos tumores em camundongos Tfam+/-, indicando que a deficiência de TFAM/mtDNAcn em células tumorais e no seu microambiente induz a tumorigênese, o que confirma os dados de expressão gênica encontrados com linhagens e tecido de melanoma. Além disso, análises de metabolômica e transcriptômica combinadas nos sugeriram que as células de melanoma com deficiência no TFAM/mtDNAcn são mais dependentes do metabolismo de glutamina. Diante disso, nós concluímos que a deficiência do TFAM/mtDNAcn tem um papel importante no crescimento do melanoma, induzindo a expressão de genes pro-tumorigênicos e aumentando o consumo da glutamina para suprir as necessidades proliferativas das células cancerosas. Esses dados são relevantes e podem nos ajudar a entender melhor o papel da mitocondrial na progressão do melanoma. / Recent studies have shown many oncogenes triggering metabolic reprogramming in cancer. The metabolic switch in cancer cells is necessary to supply the high demand for nutrients and biomolecules for proliferative cells. In this context, mitochondria play a central role in the energetic metabolism of the cell and changes in its genome, such as an increased load of mutations and alterations in mtDNA content, have been reported in several cancers. In addition, deficiency in the Mitochondrial Transcription Factor A (TFAM), responsible for transcription and maintenance of mtDNA stability, was previously associated with tumor growth. Based on that, our goal was to evaluate the impact of the mitochondrial genome instability in the energetic metabolism and melanoma growth. mtDNA instability was inferred measuring mtDNA mutations load and content, as well as TFAM expression. Its impact was evaluated in three different melanoma models: an in vitro model using melanoma cell lines, gene expression data from metastatic melanoma tumors, publicly available at TCGA, and an inducible murine model of melanoma (BRAFV600E/PTENnull), crossed onto different TFAMdeficient backgrounds. The murine model also provides us a tractable model to examine the consequences of mtDNA instability limited to cancer cells (Tfamflox) and in both cancer cells and tumor microenvironment (Tfam+/-). In vitro analysis showed us a positive correlation between mtDNA copy number (mtDNAcn) and TFAM expression with glucose consumption and ATP production, pointing an impact of these parameters in cellular bioenergetics. Further gene expression analysis, using both cell lines and metastatic melanoma data, suggested that TFAM could regulate the expression of angiogenesis genes, humoral immunity and amino acid metabolism. In vivo analysis confirmed the gene expression data, and revealed a higher melanoma growth in Tfam+/-. Also, combined metabolomics and transcriptomics data suggested that TFAM/mtDNAcn deficient melanoma cells rely mostly on glutamine metabolism to supply their energetic requirements. In conclusion, these data indicate that TFAM/mtDNAcn influences melanoma growth by triggering pro-tumorigenic signals and inducing metabolic reprogramming towards glutamine metabolism. These results are relevant and might help us understand how mitochondria affect melanoma progression.

Espécies de medusozoários com ciclos de vida muito diferentes habitam distintos mares e oceanos ao redor do mundo. Em uma escala regional, algumas espécies de hidrozoários estão amplamente distribuídas no Atlântico Sul-ocidental, (litorais do Brasil e Argentina), com populações habitando ambientes heterogêneos e estruturados. A relação entre a distribuição das espécies e a maior parte dos fatores ambientais é pouco conhecida. Deste modo, o objetivo de nosso estudo é pesquisar os padrões de distribuição e a estrutura genética populacional de duas espécies de hidrozoários do Atlântico Sul-ocidental em relação a: (1) as diferentes histórias naturais e (2) as distintas estruturas de massas d\'água do ambiente marinho. As espécies estudadas foram Olindias sambaquiensis (meroplanctônica, ciclo de vida: ovo ⊲ plânula ⊲ pólipo ⊲ medusa ⊲ ovo) e Liriope tetraphylla (holoplanctônica, ciclo de vida: ovo ⊲ plânula ⊲ medusa ⊲ ovo). Dados sobre a ecologia e história natural de tais espécies foram coletados e análises filogeográficas foram conduzidas utilizando os marcadores mitocondriais 16S e CO1. Nossos resultados revelaram um padrão filogeográfico similar para ambas as espécies. As populações brasileiras são basais e têm uma maior diversidade nucleotídica que as populações argentinas, as quais ocupam uma posição apical. O Rio da Prata não é uma barreira efetiva e introgressão possivelmente ocorre em ambas as espécies, podendo estar relacionada à circulação das massas d\'água. A estrutura genética encontrada para Olindias sambaquiensis pode estar relacionada com seu hábito demersal e afinidade com massas d\'água costeiras, e para Liriope tetraphylla com seu ciclo reprodutivo e auto-recrutamento. / Medusozoan species, with quite different life-cycles, inhabit different seas and oceans around the world. In a regional scale, some hydrozoan species are widespread along the Southwestern Atlantic Ocean (Brazilian and Argentinean shores), with populations distributed along a heterogeneous and structured environment. The relation between the distribution of the species and most of the biological and environmental factors is still largely unknown. Therefore, the aim of this study is to investigate the distributional patterns and genetic structure of populations of two hydrozoan species of SW Atlantic Ocean in relation to: (1) the different life histories and (2) the water masses structures of the marine environment. The species studied were the meroplanktonic Olindias sambaquiensis (life cycle: egg ⊲ planula ⊲ polyp ⊲ medusa ⊲ egg) and the holoplanktonic Liriope tetraphylla (life cycle: egg ⊲ planula ⊲ medusa ⊲ egg). We gathered data on the ecology and natural history of the species, and carried out phylogeographic analyses using CO1 and 16S DNA markers. Our results have shown similar phylogeographical patterns and genetic structures for both species. The Brazilian populations are basal and have a higher nucleotidic diversity than the apical Argentinean populations. The Rio de La Plata river is not an effective barrier, and introgression possibly occurs for both species and might be related to the circulation of the water masses. Biologically, the genetic structure found for Olindias sambaquiensis must be related to its demersal habit and close affinity to coastal water masses, and that found for Liriope tetraphylla must be related to its reproductive cycle and auto-recruitment.

Orientador: Aníbal Eugênio Vercesi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_ViniciusVercesiAlmadaNogueira_M.pdf: 1353533 bytes, checksum: b60bd544902662a56e45ea9cf1e14b01 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Além de essencial na respiração celular, a mitocôndria é considerada uma organela de papel fundamental em processos de sinalização e morte celular. A geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) e de espécies reativas de nitrogênio (ERNs) pela mitocôndria podem ser consequência destes processos de sinalização tanto em condições fisiológicas quanto em patologias, tais como a dislipidemia e câncer. A transição de permeabilidade mitocondrial (TPM) é um tipo de permeabilização não-seletiva da membrana mitocôndrial interna que permite a passagem de moléculas de até 1,5 KDa, causando dissipação do potencial eletroquímico de H+ e inchamento da organela. O termo transição é usado porque a permeabilização pode ser parcialmente revertida, logo após o inicio do processo, pela adição de quelantes de Ca2+ como o EGTA, por exemplo, ou redutores tiólicos. A oxidação de grupamentos tiólicos promove a TPM. Os experimentos apresentados nesta tese indicam o composto 2-(4-Carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-l-oxyl-3-oxide (cPTIO) caracteriza-se como um inibidor da TPM. As pequenas alterações observadas em relação à respiração e fosforilação oxidativa não se correlacionam com a abertura do PTP, pelo menos com base na literatura corrente. Em outras palavras, a presença de cPTIO diminuiu os níveis de NOo mitocondrial e desviou a reação deste composto com o ânion superóxido diminuindo a produção de peroxinitrito, provável indutor de abertura do PTP nestas condições experimentais / Abstract: In addition to be the site of cellular respiration, the mitochondrion has important role in cell signaling for cell physiology and death. The generation of reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) by the mitochondrion can participate in cellular signaling both in physiological and pathological conditions, such as dyslipidemia and cancer. The Mitochondrial Permeability Transition (MPT) is a non-selective inner membrane permeabilization that enables free passage of molecules up to 1.5 kDa, dissipating the H+ electrochemical gradient and the organelle's swelling. The term transition is applied because the permeabilization can be partially reverted, right after the beginning of the process, by chelating extramitochondrial Ca2+ with EGTA, for example, or by using thiol reducers. The oxidation of membrane protein thiols leads to MPT. The experiments shown in this thesis indicate that the compound 2-(4-Carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-l-oxyl-3-oxide (cPTIO) has proven to be a strong inhibitor agent of the MPT. The small changes observed in relation to respiration and oxidative phosphorylation did not correlate with the opening of PTP, at least on the basis of the current literature. In other words, the presence of cPTIO decreased levels of NOo and mitochondrial diverted reaction of this compound with superoxide anion decreasing production of peroxynitrite, likely inducing PTP opening under these experimental conditions / Mestrado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Mestre em Fisiopatologia Médica

Orientadores: Nadja Cristhina de Souza Pinto, Anibal Eugenio Vercesi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_RuteAlvesPereirae_D.pdf: 10770990 bytes, checksum: 08f31895722a5f60be02fcde15d3ea05 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Xeroderma Pigmentosum (XP) é uma doença rara, autossômica recessiva, caracterizada por fotossensibilidade, mudanças pigmentares, envelhecimento precoce da pele e incidência elevada de neoplasias de pele. XP é causada por mutações em, pelo menos oito genes, que caracterizam sete diferentes grupos de complementação genética (XP-A a XP-G) e um tipo variante (XP-V). Mutações em cada em dos genes envolvidos resultam em diferentes graus de severidade da doença, principalmente quanto ao comprometimento neurológico. Pacientes XP-C apresentam mutações no gene Xpc, que resultam, geralmente, em proteínas truncadas e instáveis. XPC é uma proteína envolvida na via de reparo de DNA por excisão de nucleotídeos (NER) e sua função é reconhecer a lesão na fita de DNA e dar início ao reparo. Recentemente, a participação indireta de XPC no reparo por excisão de bases (BER) foi sugerida, através de sua interação física e funcional com a DNA glicosilase OGG1. Uma vez que OGG1 é essencial para a remoção de purinas oxidadas do DNA mitocondrial, nós hipotetizamos que o DNAmt, e consequentemente a função mitocondrial, estariam comprometidas em células deficientes em XPC. Desta forma, este trabalho se propôs a investigar alterações bioenergéticas mitocondrias em células obtidas de pacientes XP-C. Nossos resultados revelaram que linhagens celulares XP-C apresentavam menor função mitocondrial, apesar de não apresentarem alterações no número de cópias de DNAmt. O consumo de oxigênio pelo complexo I estava significativamente diminuído em células XP-C quando comparado à células controle, enquanto que o consumo de O2 via os complexos II, III e IV foi maior em células XP-C. A capacidade de captar cálcio também se mostrou alterada nas células XP-C, uma vez que essa célula era incapaz de captar e reter concentrações fisiológicas desse íon. A produção de espécies reativas de oxigênio foi significativamente maior em células XP-C comparadas a células controle. Em acordo, a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase e glutationa peroxidase foi menor em células XP-C, indicando um desbalanço redox nessas células. A análise da expressão de genes relacionados à biogênese mitocondrial revelou que um regulador transcricional fundamental, o coativador PGC1?, estava significativamente reduzido em células XP-C transformadas e primárias. Resultados de Western blotting e imunofluorescência revelaram que as alterações bioenergéticas e genômicas observadas em células XP-C eram via sinalização e não por efeito direto, uma vez que nas condições experimentais utilizadas neste trabalho, XPC não está presente na mitocôndria. Nossos resultados demonstram, pela primeira vez, que a proteína XPC exerce um papel indireto na manutenção da integridade funcional da mitocôndria, provavelmente através de seu papel no controle da expressão de genes envolvidos na biogênese mitocondrial / Abstract: Xeroderma pigmentosum (XP) is a rare autosomal recessive disorder characterized by photosensitivity, pigmentary changes, premature skin aging and increased incidence of skin cancer. XP is caused by mutations in at least eight genes, which characterize seven different genetic complementation groups (XP-A to XP-G) and variant type (XP-V). Mutations in each gene result in varying degrees of severity, mostly regarding the presence or not of neurodegeneration. XP-C is caused by mutations in the Xpc gene, resulting, mostly, in a truncated and unstable protein. The XPC protein is involved in the nucleotide excision repair pathway (NER), where it functions as a damage recognition factor. Recently, a role for XPC in the base excision repair (BER) pathway has been proposed, through its physical and fucntional interaction with the DNA glycosylase OGG1. Since OGG1 has a major function in repairing oxidized purines in the mitochondrial DNA (mtDNA), we hypothesized that XPC played a role in maitaining mtDNA integrity, and consequently, mitochondrial function. Thus, this study proposes to investigate mitocondrial function in XP-C cell. Our results showed that XP-C cells had less mitochondrial function, although without changes in mtDNA copy number. Oxygen consumption through complex I was lower in XP-C cells compared to control cells, while respiration through complexes II, III and IV was higher in XP-C cells. Calcium uptake and retention by mitochondria was also decreased in XP-C cells, as these cells were unable to retain even physiological spikes in calcium concentration. Reactive oxygen species production was significantly higher in XPC cells compared to controls. In agreement to that, the activity of the antioxidant enzymes superoxide dismutase and glutathione peroxidase was significatly decreased in XP-C cells, indicating that these cells are under a severe redox signaling inbalance. The analysis of the expression of genes related to mitochondrial biogenesis revealed that the key transcriptional regulator PGC1? was significantly lower in both transformed and primary XP-C cells. The results of Western blotting and imunofluorescence revealed that the bioenergetic impairment observed in XP-C cells is likely the result of changes in expression and signaling pathwyas, since, under the experimental conditions used here, XPC is not present in mitochondria. Our results indicate, for the first time, that XPC plays an important role in mitochondrial maintenace, likely via its role in transcription regulation of mitochondrial biogenesis / Doutorado / Fisiopatologia Médica / Doutora em Ciências

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Orientadores: Anibal Eugênio Vercesi, Helena Coutinho Franco de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-24T11:59:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_AnaCarolina_M.pdf: 1109688 bytes, checksum: 76a66df390130e764ca54b415b0756b4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os camundongos hipercolesterolêmicos (LDLr-/-) provenientes do Jackson Laboratory são modelos experimentais valiosos para o estudo da aterosclerose. Estes animais apresentam elevadas taxas de lipogênese, processo que consome grandes quantidades de NADPH. Pesquisas recentes revelaram que esta linhagem possui, além da deleção do gene do receptor de LDL, uma mutação no gene da NADP- transidrogenase (NNT). A falta da NNT pode gerar estresse oxidativo devido ao fornecimento deficiente de NADPH mitocondrial. O objetivo deste trabalho foi investigar a participação da elevação da lipogênese e da deficiência de NNT sobre o estado redox mitocondrial e suscetibilidade à transição de permeabilidade mitocondrial (TPM). Para tanto foram comparadas três linhagens de camundongos: LDLr-/- (deficiente do receptor de LDL e da NNT), C57BL6/J (deficiente apenas da NNT) e C57BL6/JUnib (controle). Foram avaliados: o controle respiratório mitocondrial (consumo de oxigênio), o estado redox de NAD(P) (fluorimetria), a susceptibilidade à transição de permeabilidade mitocondrial induzida por cálcio (inchamento e dissipação do potencial elétrico de membrana (??) sensíveis à ciclosprina A e a geração de peróxido de hidrogênio (H2O2) (Amplex red®) em mitocôndrias isoladas de coração e fígado. Observamos que não houve diferenças significativas nos parâmetros respiratórios mitocondriais nos dois tecidos das três linhagens estudadas. Como esperado, as mitocôndrias dos camundongos LDLr-/- e C57BL6/J não podem sustentar o estado reduzido de NADPH in vitro, uma vez que são deficientes de NNT. Observamos que houve diferenças significativas entre as 3 linhagens quanto à TPM da seguinte maneira: LDLr-/- > C57BL6/J > C57BL6/JUnib (controle) em mitocôndrias isoladas de fígado (inchamento e dissipação de ??) e em mitocôndrias de coração (??). Além disso, a produção de H2O2 por mitocôndrias hepáticas seguiu o mesmo padrão, sendo LDLr-/- > C57BL6/J > C57BL6/JUnib (controle). Em conjunto, estes resultados indicam que a maior suscetibilidade à TPM das mitocôndrias de camundongos LDLr-/- está correlacionada com diminuição de NADPH, tanto por aumento de consumo (devido a elevada lipogênese) quanto por diminuição de sua produção (deficiência em NNT) / Abstract: Hypercholesterolemic LDL receptor knockout mice (LDLr-/-) from Jackson Laboratory are valuable experimental models to study atherosclerosis development. These mice exhibit high rates of lipogenesis, a process that consumes large amounts of NADPH. It was recently discovered that the mice strain used to produce the LDLr-/- also carries a homozygous NADP-transhydrogenase (NNT) mutation. Loss of NNT may cause oxidative stress due to a poor supply of mitochondrial NADPH. The objective of this study was to investigate the role of elevated lipogenesis and NNT deficiency on the mitochondrial redox status and susceptibility to mitochondrial permeability transition (MPT). Three mice strains were compared: LDLr-/- mice (deficient of both LDL receptor and NTT), C57BL6/J (deficient in NNT only) and the wild type control mice C57BL6/JUnib. We evaluated the mitochondrial respiratory control (oxygen consumption), the NAD(P) redox status (fluorimetry), the susceptibility to calcium induced mitochondrial permeability transition (swelling and dissipation of membrane potential (??) sensitive to cyclosporin A) and the generation of H2O2 (Amplex red®) in isolated heart and liver mitochondria. We observed no significant differences in mitochondrial respiratory parameters in both tissues of the three mice strains studied. As expected, the mitochondria of LDLr-/- and C57BL6/J mice cannot maintain the NADP in the reduced state in vitro, since they are deficient in NNT. Regarding the susceptibility to MPT, we observed significant differences among mitochondria from the 3 strains, as follows: LDLr-/- > C57BL6/J > C57BL6/JUnib (control) in isolated liver mitochondria (swelling and potential dissipation) and in heart mitochondria potential dissipation). Furthermore, the production of H2O2 by the liver mitochondria followed the same MPT pattern: LDLr-/- > C57BL6/J > C57BL6/JUnib (control). Together, these results indicated that the greater susceptibility of LDLr-/- mitochondria to MPT is correlated with decreased NADPH which is explained by both increased consumption (due to high lipogenesis) and decreased production (deficiency NNT) / Mestrado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Mestra em Ciências

As abelhas da tribo Meliponini apresentam distribuição pantropical. São encontradas mais de 400 espécies pertencentes a 50 gêneros, sendo que mais de 300 estão presentes nas Américas. Os meliponíneos são responsáveis por grande parte da polinização das plantas nativas. A destruição das florestas tem ameaçado seriamente as abelhas sem ferrão, isolando-as em fragmentos e expondo-as ao endocruzamento e aos efeitos de perda de variabilidade genética. No presente estudo, foram empregadas análises moleculares (PCR-RFLP, análise de locos de microssatélites e o sequenciamento de um trecho do gene COI) e morfométrica (Análise da Morfometria Geométrica das asas) no intuito de se verificar a variabilidade em uma pequena população de Frieseomelitta varia residente no campus da USP de Ribeirão Preto (n=33). Para comparação, foram coletados e analisados indivíduos de áreas externas ao campus, ao longo da distribuição natural da espécie (n=36) e também de duas outras espécies F. trichocerata (n=30) e F. doederleini (n=3). Os resultados mostraram maior variabilidade mitocondrial e nuclear para o campus da USP em relação às amostras externas. Pelo menos nove matrilinhagens originaram a população do campus. O grande número de alelos encontrados nas amostras do campus pode ser explicado pela introdução de ninhos, por alta variabilidade já existente nos ninhos fundadores e/ou fluxo gênico via machos. Os resultados moleculares e morfológicos mostram grande similaridade entre F. varia e F. trichocerata, e em contraste, grande distância entre F. varia e F. doederleini, indicando que F. trichocerata deve ser considerada como uma variação geográfica (ecótipo) de F. varia. / The stingless bees present a pantropical distribution. There are more than 400 species belonging to 50 genera. More than 300 are present in the Americas. These bees have a remarkable role in the pollination of native plants. Forest destruction has threatened stingless bees populations by isolating them in forest fragments and exposing them to the effects of inbreeding and loss of genetic variability. In the present study we applied molecular (PCR-RFLP, microsatellite loci analysis and COI sequencing) and morphometric (Geometric Morphometry of Wings) analysis to verify the genetic variability of a small population of Frieseomelitta varia (n=33) resident in the campus of USP - Ribeirão Preto. For comparison, individuals collected across the species natural geographic range and also samples of two other species, F. trichocerata(n=30) and F. doederleini (n=3), were analyzed. The results showed greater mitochondrial and nuclear variability for the samples from the campus in relation to the species overall. Nine matrilines, at least, gave rise to the current campus colonies. The large microsatellite allele number can be explained by recurrent nests introduction, or by high variability already present in the founder nests and/or current gene flow mediated by males. The molecular and morphometric data show high similarity between F. varia and F. trichocerata, and in contrast, high distance between F. varia and F. doederleini, indicating that F. trichocerata should be considered as a geographic variation (ecotype) of F. varia.

O Brasil é o país mais rico do mundo em espécies de psitacídeos (cerca de 74), sendo 17 delas ameaçadas de extinção. Entre elas está a arara-azul (Anodorhynchus hyacinthinus) que é considerada vulnerável e pode se tornar ameaçada num futuro próximo, em conseqüência do intenso tráfico ilegal e perda do seu habitat. No presente estudo estimamos os níveis de variabilidade e caracterizamos a estrutura genética de populações naturais de A. hyacinthinus. Analisamos 10 locos de microssatélites de 98 indivíduos e seqüências concatenadas de genes mitocondriais (ND5, citocromo-b e ND2; 2123 pb total) de 80 indivíduos. O índice de diversidade genética foi considerado baixo em relação a outras espécies de psitacídeos. Além disso, os índices RST e a análise bayesiana dos dados de microssatélites indicaram moderada estruturação genética entre indivíduos de quatro regiões geográficas (Pantanal norte, Pantanal sul, norte e nordeste), mas os índices de FST indicaram diferenciação somente entre três regiões (norte e nordeste sem diferenciação). A estruturação entre essas três regiões foi congruente com a forte estruturação genética apontada pelos índices de FST e pela rede de haplótipos das seqüências mitocondriais. Baseado nos dados mitocondriais o tempo de divergência entre os grupos genéticos de A. hyacinthinus foi estimado em 16 a 42 mil anos atrás, o que corresponde ao final do Pleistoceno. Ainda, os resultados apontaram para uma população demograficamente estável ao longo do tempo, o que pode indicar que a baixa variabilidade pode ser uma característica da espécie. Entretanto, a rede de haplótipos apresenta forma em estrela com alguns haplótipos de baixa freqüência, o que pode indicar expansão recente, principalmente para região nordeste. Baseado nos dados de estruturação genética populacional, foi possivel indicar a possível origem de indivíduos apreendidos e sem procedência conhecida, o que é importante para realizar ações preventivas de repressão e fiscalização. Adicionalmente, foram analisados sete locos de microssatélites de filhotes amostrados no mesmo ninho (mesma estação reprodutiva, estações reprodutivas consecutivas e estações alternadas) em duas regiões do Pantanal. Os resultados sugerem que a espécie é predominantemente monogâmica estrita, mas há pelo menos 12,5% de paternidade extra-par e 6,5% de parasitismo de ninho. Além disso, foram confirmados dados obtidos em campo de que muitos casais utilizam o mesmo ninho em anos consecutivos e alternados. Finalmente, padronizamos a sexagem molecular de amostras de penas de muda. Concluindo, os resultados genéticos obtidos nesse trabalho trazem informações sobre os processos envolvidos na história evolutiva dessa espécie, além de contribuir com informações sobre o comportamento reprodutivo das araras-azuis proporcionando mais subsídios para elaboração de programas de conservação. / Brazil has the highest number of parrot species in the world (about 74), 17 of them endangered. Among them is the hyacinth macaw (Anodorhynchus hyacinthinus), which is considered vulnerable and could become endangered in the near future, due to the intense illegal traffic and loss of habitat. In this study we estimated levels of variability and characterized the genetic structure of natural populations of hyacinth macaws. We analyzed 10 microsatellite loci from 98 individuals and concatenated sequences of mitochondrial genes (ND5, cytochrome b and ND2, 2,123 bp total) from 80 individuals. The genetic diversity index was low compared to those from other species of parrots. In addition, RST indeces and Bayesian analysis of microsatellite data showed moderate genetic structure among individuals of four regions in Brazil (north Pantanal, south Pantanal, north and northeast), but FST indeces indicate differentiation only between three regions (north and northeast without differentiation). This is in accordance with the strong genetic structure indicated by FST indeces and haplotype network based on mitochondrial sequences. Based on the mitochondrial data, the time of divergence of the genetic groups of hyacinth macaws was estimated to have occurred 16 to 42 thousand years ago, which corresponds to the late Pleistocene. Still, the results suggest that the population has been demographically stable over time, which may indicate that the low variability levels may be a characteristic of the species. However, the haplotype network presents a star shape, which indicate recent expansion, specially in the northeast. Additionally, given the population genetic structure data, it was possible to identify the most probable region of origin of apprehended individuals, this information is important to plan preventive and repressive control. Additionally, we analyzed seven microsatellite loci of chicks sampled in the same nest (same breeding season, alternate breeding seasons and consecutive seasons) in two regions of the Pantanal. The results suggest that the species is predominantly monogamous, but there is at least 12.5% of extra-pair paternity and 6.5% of brood parasitism. Furthermore, the genetic data is congruent with field observations that suggest that many couples return to the same nest in consecutive and alternative breeding seasons. Finally, we standardized for a molecular sexing protocol for molten feathers. In conclusion, the genetic results obtained in this study provide information about the processes involved in the evolutionary history and the reproductive behavior of hyacinth macaws that may help plan conservation actions.

O Vale do Ribeira é uma área que ocupa cerca de 10% da região sul do estado de São Paulo e abriga pelo menos 30 remanescentes de quilombos. Dessas, 24 já foram oficialmente reconhecidos ou estão em fase de reconhecimento. Com a finalidade de contribuir para o conhecimento da estrutura populacional e da história de formação dessas comunidades afro-descendentes, estudamos o DNA mitocondrial de 939 indivíduos adultos de doze populações de quilombos: Abobral Margem Esquerda (100), Abobral Margem Direita (41), Galvão (59), São Pedro (65), Pedro Cubas (100), Pilões (49), Maria Rosa (19), André Lópes (110), Nhunguara (123), Sapatu (95), Ivaporunduva (133), Poça (51), além de uma amostra de 104 indivíduos da cidade de São Paulo. As estratégias empregadas para a determinação dos haplogrupos de DNA mitocondrial se basearam em PCR-RFLP (sítio 3592 com a enzima Hpa I), estudo da deleção de 9pb (entre os genes da COII e RNAtLys) e sequenciamento da região hipervariável I do DNA mitocondrial (HVS-I). Nas doze populações de quilombos, importante contribuição ameríndia (com 49,3% de linhagens) e africana (49,2% das linhagens) foram detectadas e poucas linhagens européias foram observadas. Resultados de estudos sobre a origem dos cromossomo Y, realizados nas mesmas comunidades do Vale do Ribeira por nossa equipe contrastam com as análises de DNA mitocondrial, pois indicaram reduzida contribuição ameríndia. Essa assimetria sugere pouca importância do homem indígena e muita importância da mulher indígena na origem dessas comunidades. Os resultados de sequenciamento da HVS-I indicaram a provável origem na região centro-oeste africana (Bantos) para as linhagens africanas, com destaque para o atual território de Angola. Uma possível contribuiçãodas populações indígenas Guarani e Kaigang na origem das linhagens ameríndias foi detectada. Foi possível identificar em quase todas as populações afro-descendentes haplótipos predominantes, tanto de origem africana como ameríndia, candidatos a fundadores, com exceção feita a Maria Rosa, André Lópes, Nhunguara e Poça. Galvão foi a comunidade de quilombo que evidenciou maior efeito de fundador e, consequentemente, onde se observou o menor índice de diversidade haplotípica. Na análise dos dendrogramas, os remanescentes de quilombos de Galvão, São Pedro, Sapatu e Ivaporunduva mostram-se mais próximos das populações ameríndias do que das demais populações da literatura. As demais comunidades remanescentes de quilombos (André Lópes, Poça, Pedro Cubas, Abobral, Nhunguara, Pilões e Maria Rosa) estão geneticamente mais próximas de populações da etnia Banto. A comunidade da Poça se manteve próxima a São Paulo e separada das demais comunidades quilombolas, provavelmente devido à maior presença de material genético europeu nessa comunidade. As proximidades genéticas observadas entre os grupos de populações Galvão e São Pedro; Abobral Margem Esquerda e Margem Direita; São Pedro, Galvão, Sapatu e Ivapotunduva e, finalmente, entre Nhunguara e André Lopes, é confirmada pelos registros históricos, que atestam para proximidade genealógica e geográfica desses grupos. Pilões e Maria Rosa não se apresentaram tão próximas entre si, como esperado, provavelmente devido à redução do tamanho populacional. Finalmente, como esperado pelos registros históricos, os demais afro-descendentes do Brasil e populações africanas da etnia banto formaram um clado, assim como os brasileiros brancos e as populações de origem portuguesa que também formaram um clado. Os nossos resultados apontam para uma formação genética e histórica muito rica e diversa nos remanescentes de quilombos. Especialmente relevante foi a constatação de importante contribuição genética indígena preservada nos quilombos. Essas populações, paradoxalmente, podem fornecer um excelente material para investigar a diversidade genética dos ameríndios. Este fato é é importante, se considerarmos o processo contínuo de depopulação indígena provocada pela entrada de grupos europeus no continente americano. / At least 30 quilombo remnants are supposed to exist in the Vale do Ribeira region, located in the southern part of São Paulo State. Twenty-four of those African-derived have already been identified and officially recognized as quilombo remnants. In order to shed light on the structure and history of the foundation of these quilombo remnants we investigated the mitochondrial DNA of 939 individuals from twelve populations: Abobral Left Margin (100), Abobral Right Margin (41), Galvão (59), São Pedro (65), Pedro Cubas (100), Pilões (49), Maria Rosa (19), André Lópes (110), Nhunguara (123), Sapatu (95), Ivaporunduva (133), Poça (51). In addition, we investigated 104 individuals sampled from the city of São Paulo. The mitochondrial DNA haplogroups were identified by PCR-RFLP (site 3592 with the Hpa I enzyme), a 9pb deletion (between COII e RNAtLys genes) and sequencing of the first mitochondrial DNA hipervariable region (HVS-I). The twelve African-derived populations investigated showed high frequencies of Amerindian (49,3%) and African (49,2%) lineages and a small European contribution (1,5%). Studies based on Y chromosome haplotypes carried out with the same quilombo populations in our laboratory presented contrasting results with the analyses of mtDNA and showed reduced amerindian contribution. This asymmetry suggests reduced genetic contribution of Amerindian men and an important role of Amerindian women during the foundation process of these populations. The sequencing data indicated a probable geographic origin in Central and Western Africa (Bantu) for the African lineages, especially in the current territory of Angola. A possible Guarani and Kaigang origin for the amerindian lineages was indicated. It was possible to identified in almost all the afro-derived populations, frequent haplotypes considered as candidates to founders, some African and some Amerindian. Exceptions to this rule occurred in Maria Rosa, André Lopes, Nhunguara e Poça populations. Galvão showed the lowest genetic diversity, indicating that this population was the most influenced by founder effect. In the neighbor-joining tree, built with haplotypic frequencies found in the quilombos, São Paulo and other previously reported populations, the quilombos of Galvão, São Pedro, Sapatu and Ivaporunduva were closer to the Amerindian populations. The remaining populations (André Lopes, Poça, Pedro Cubas, Abobral Left Margin, Abobral Right Margin, Nhunguara, Pilões and Maria Rosa) were closer to African Bantu populations. The genetic similarities observed between the population groups of Galvão and São Pedro, Abobral Left Margin and Abobral Right Margin; Nhunguara and André Lopes, and São Pedro, Galvão, Sapatu and Ivaporunduva, were confirmed by historical records that support their geographic and genealogical proximity. Pilões and Maria Rosa, also geographically close, did not cluster together as expected, probably due to a recent population bottleneck. Poça clustered with São Paulo, but kept distant from the remaining quilombo remnants, probably due to the highest relative European ancestral contribution. As expected based on historical records, other Brazilian African-derived populations and African Bantu populations grouped. The same was observed with white Brazilian and Portuguese populations. Our results indicated a diverse genetic background in the foundation of the quilombo populations. Interestingly, these studies have revealed a high matrilineal genetic contribution of Amerindians. The quilombo remnant populations, paradoxically, seem to be an excellent source of material to investigate the genetic diversity of Amerindian populations. This is of great relevance, taking into account the depopulation of Brazilian native populations which happened after the beginning of the occupation process by European colonizers.

O objetivo geral da presente Tese foi estudar a evolução de organismos da Floresta Atlântica (FA), utilizando aves florestais como modelos e sob uma perspectiva filogenética filogeográfica. As espécies estudadas foram três passeriformes: Xiphorhynchus fuscus (Dendrocolaptidae), Dendrocolaptes platyrostris (Dendrocolaptidae) e Schiffornis virescens (Tytyridae). Os marcadores utilizados foram seqüências do DNA mitocondrial e/ou um marcador nuclear. O trabalho foi dividido em seis capítulos. No primeiro é apresentado o problema geral e as principais hipóteses (basicamente refúgios, rios e geotectonismo) que foram exploradas nos capítulos dois a cinco. No segundo capítulo foi utilizado DNAmt para avaliar a estrutura genética populacional de Xiphorhynchus fuscus no sul da FA e testar algumas hipóteses de evolução das populações dessa ave. Os resultados principais do trabalho não sustentaram um modelo geotectônico como explicação para a origem da estrutura genética dessa ave, mas seriam compatíveis com o modelo de refúgios florestais. No terceiro capítulo X. fuscus foi novamente estudado, mas avaliamos a estrutura filogeográfica da espécie em toda sua distribuição e com dois marcadores genéticos independentes (DNAmt e o intron 5 do beta fibrinogênio). Alguns dos objetivos principais do estudo foram testar uma hipótese paleofitogeográfica da FA para a última glaciação e avaliar as implicações dos resultados genéticos para o status taxonômico das quatro subespécies e de X. fuscus. Os resultados genéticos sustentaram parcialmente o modelo paleofitogeográfico testado e mostraram que unicamente X. fuscus atlanticus poderia ser considerada uma espécie plena. O quarto capítulo descreve a variação da plumagem e a estrutura genética populacional (DNAmt) de D. platyrostris. Os resultados sugeriram que não existe uma continuidade recente entre as populações do domínio central da FA e as populações da diagonal aberta (Cerrado, Caatinga e Chaco). Além disso, foi estudada a relação entre a plumagem de D. platyrostris com a história das populações e encontramos que a coloração da plumagem não tem relação com a história das populações. O quinto capítulo apresenta um estudo preliminar da estrutura filogeográfica (DNAmt) de S. virescens. O estudo indicou que não há estruturação filogeográfica profunda S. virescens como encontrada em outros organismos da FA. Uma possível origem deste padrão poderia ser um gargalo populacional e expansão demográfica recente, além de altas taxas de fluxo gênico. Nossos resultados com as três espécies estudadas, assim como os de outros autores, sugerem a existência de um padrão filogeográfico comun para alguns organismos da FA. Além disso, foi sugerido um modelo da FA no qual a distribuição temporal e espacial das florestas é muito dinâmica. O norte e sul da FA seriam as regiões mais instáveis devido à influência de mudanças climáticas locais e globais. Esta dinâmica florestal pode ter contribuído na evolução dos padrões filogeográficos observados, com a evolução independente de linhagens em diferentes regiões ou refúgios. Além disso, nossos resultados e os de outros autores sugerem que a atividade geotectônica não teria sido importante na evolução recente de organismos da FA, e que alguns rios do bioma (ex. rio Doce) atuariam como barreiras secundárias e não como barreiras primárias. / This dissertation explores the evolution of Atlantic Forest (AF) organisms. Specifically, we used endemic forest birds as models and a phylogenetic phylogeographic perspective. Studied bird species are all passerines: Xiphorhynchus fuscus (Dendrocolaptidae), Dendrocolaptes platyrostris (Dendrocolaptidae) and Schiffornis virescens (Tytyridae). We used mitochondrial and nuclear DNA (mtDNA and ncDNA, resepectivelly) sequences. The dissertation was divided in six chapters. The first one explained objectives of the dissertation and presented hypotheses and problems that were addressed in the following chapters two to five. The sixth chapter presents a general discussion. We used in the second chapter mtDNA to evaluate the phylogeographic pattern of X. fuscus in southern AF. The main results indicated that a geotectonic model for the evolution of local populations was not supported and that the observed genetic pattern was compatible with the theory of refuges. In the third chapter we studied again X. fuscus, but using samples from all the species´ distribution and sequences of two independent markers (mtDNA and the the intron 5 of the beta-fibrinogen gene). Some of the main objectives of the chapter were to test a published model about the distribution of AF in the last 20,000 years and to use genetic data to address the taxonomic status of the four subspecies of X. fuscus, particularly of the endangered X. fuscus atlanticus. Results supported partially the model of forest distribution in the past and to consider X. fuscus atlanticus as a good species. In the fourth chapter we analyzed plumage and genetic (mtDNA) variation in the woodcreeper D. platyrostris. Results suggested a lack of recent genetic continuity between the Atlantic Forest central domain and the open vegetation biomes Cerrado and Caatinga. Besides, we found that plumage color variation in D. platyrostris was not related to population history, as evaluated by neutral markers. In the fifth chapter we studied the phylogeographic pattern (mtDNA) of S. virescens. Results indicated that S. virescens lack a significant phylogeographic pattern, contrarily to what was observed in several other AF organisms. Possible explanations for this pattern may be a population bottleneck followed by a demographic expansion and current high gene flow rates. Our results, in combination with results of others, permitted to describe a common phylogeographic pattern for several AF organisms. Also, we suggested a model of the AF where forest distribution is very dynamic. Specifically, the northern and southern AF regions were proposed to be the regions with the most unstable area and continuity of forests. Perhaps, this forest dynamism contributed to the evolution of the observed common phylogeographic pattern. Furthermore, our results, in combination with other similar studies, suggested for the studied birds that geotectonic activity at southeastern AF did not affect population evolution, and that some AF rivers (i.e., Doce river) act as secondary barriers instead of primary barriers.