Orientador: Mary Massumi Itoyama / Banca: Maria Aparecida Marin Morales / Banca: Carlos Eduardo Almeida / Banca: Carlos Eugênio Cavasini / Banca: Maria Tercilia Vilela de Azeredo Oliveira / Resumo: Os Heteroptera possuem grande número de espécies descritas, aproximadamente, 40.000, além de habitat diversificado e hábitos alimentares bem variáveis, pois, podem viver como parasitas de aves ou mamíferos, se alimentarem de estruturas de plantas, micélios de alguns fungos ou outros artrópodes. Apesar destes insetos possuírem importância econômica seus estudos ainda são poucos explorados, principalmente, com relação aos lobos tetsiculares e suas relações filogenéticas. Assim, o presente estudo teve por objetivo inferir e entender as relações filogenéticas de espécies de Heteroptera pertencentes às famílias Coreidae e Pentatomidae, a partir dos fragmentos dos genes mitocondriais (COI, Cyt b e 16S) e nucleares (28S e 18S) e de dados moleculares associados com dados morfológicos e citogenéticos. A partir das análises foi possível identificar algumas relações entre as famílias, tribos e gêneros, demonstrando a eficiência dos genes e metodologias escolhidas. As famílias formam dois clados e esses formam grupo irmão, na maioria das análises. Analisando a família Coreidae observamos na maioria das análises, que formam agrupamentos monofiléticos. Quanto à família Pentatomidae, em todas as análises confirmaram sua monofilia. Observamos o agrupamento constante de espécies da mesma tribo e também agrupamentos congenéricos, com altos valores de bootstrap. Porém, agrupamentos entre espécies de mesma família, porém de tribos diferentes ainda merecem ser melhor estudados e explorados. Foi observado que com a inserção de dados morfológicos e citogenéticos houve uma melhor resolução dos resultados, principalmente, entre as tribos Pentatomini, Chlorocorini e Carpocorini (Pentatomidae). Com a análise evolutiva foi observado que algumas espécies agrupadas possuem características morfológicas mais semelhantes com espécies de outras tribos do que com seu grupo. Com esta análise foi possível identificar as ... / Abstract: The Heteroptera have large number of described species, about 40,000, and diverse habitat and alimentary habits variables and therefore can live as parasites of birds and mammals, feeding on plant structures, mycelia of fungi or other arthropods. Despite these insects possess economic importance their studies are still few explored mainly in relation to testicular lobes and their phylogenetic relationships. Thus, this study aimed to understand and infer the phylogenetic relationships of species of Heteroptera belonging to the families Coreidae and Pentatomidae, from the fragments of mitochondrial genes (COI, Cyt b and 16S) and nuclear (28S and 18S) and molecular data associated morphological data and cytogenetic data. From the analysis it was possible to identify some relationships between families, tribes and genera, demonstrating the efficiency of genes and methodologies chosen. Families form two clades and these form brother group, most analyzes. Analyzing family Coreidae observed in most analyzes that form monophyletic groups. As the family Pentatomidae in all analyzes confirmed its monophyly. Observed clustering constant species of the same tribe and also congeneric groups with high bootstrap values. However, groupings among species of the same family, but different tribes still deserve to be better studied and explored. It was observed that with the inclusion of morphological and cytogenetic there was a better resolution of the results, especially among the tribes Pentatomini, Chlorocorini and Carpocorini (Pentatomidae). With the evolutionary analysis it was observed that some species grouped morphological characteristics more similar to species of other tribes than with your group. With this analysis it is possible to identify the relationships between families, tribes and genera and some similarities between species of different tribes grouped, however, there is need for a greater number of species and characters involved, because ... / Doutor

Orientador: Adriana Coletto Morales Corrêa e Castro / Banca: Marcos Túlio de Oliveira / Banca: Maurício Martins da Rocha / Resumo: Cupins são insetos eussociais da infraordem Isoptera, que, atualmente, é composta por nove famílias com representantes vivos. Ecologicamente, os cupins desempenham um importante papel na ciclagem de nutrientes do solo, e são conhecidos como "super decompositores". A região Neotropical é a terceira em número de espécies de cupins conhecidas, com aproximadamente 600 descritas, que são divididas em cinco famílias, incluindo Termitidae, que abriga a espécie deste trabalho, Nasutitermes corniger. O presente trabalho se propôs a estudar as populações de N. corniger sob a perspectiva da genética de populações e da filogeografia. Essas duas áreas de estudo, aliadas, permitem que se trace a história evolutiva dos processos responsáveis pelo surgimento de padrões encontrados atualmente. De modo geral, esse foi o objetivo deste trabalho: encontrar e compreender os padrões e os processos que permitem traçar a história evolutiva da espécie N. corniger, distribuída ao longo da região Neotropical, utilizando-se o marcador molecular mitocondrial 16S rDNA. Foram utilizados 230 espécimes de N. corniger, provenientes de mais de 15 estados brasileiros, de países da América do Sul, América Central e Ilhas do Caribe. Após sequenciamento dos fragmentos de 16S rDNA, obteve-se 45 haplótipos, que puderam ser divididos em 6 agrupamentos. Com exceção de alguns haplótipos do agrupamento 1, considerado o mais antigo, os agrupamentos estão distribuídos de modo a relacionar áreas geográficas proximamente localizadas. A observação desse padrão, junto aos resultados da Análise de Variância Molecular (AMOVA), permitiu que se inferisse que as populações analisadas estão estruturadas ao longo da área amostrada. Os resultados da Nested Clade Phylogeografic Analysis (NCPA) frequentemente indicaram isolamento por distância como causa do padrão de distribuição de... / Abstract: Termites are eusocial insects of the infraorder Isoptera, which is currently composed of nine families with living representatives. Ecologically, termites have an important role in nutrient cycling of the soil, and are known as "super decomposers". The Neotropical region is the third in number of known species, with about 600 described species, that are divided in five families, including Termitidae, which involving the specie of this work, Nasutitermes corniger. This work proposed to study the populations of N. corniger by the approach of Populations Genetics and Phylogeography. Both study areas, together, allow to trace the evolutionary history of the processes responsible for the origin of currently found patterns. Overall, this was the aim of this work: to find and understand the patterns and processes which allow to trace the evolutionary history of the specie N. corniger, distributed along the Neotropics, using the mitochondrial molecular marker 16S rDNA. Have been used 230 specimens of N. corniger, from more than 15 Brazilian states, South and Central America countries and Caribbean Islands. After sequencing of 16S rDNA fragments, 45 haplotypes were obtained, which could be divided into six groupings. Except some haplotypes of grouping 1, considered oldest, the groupings are distributed to relate geographical areas most closely located. The observation of this pattern, together with the results of Analysis of Molecular Variance (AMOVA), allowed it to be deduced that populations are structured along sampled area. The results of Nested Clade Phylogeografic Analysis (NCPA) indicate, frequently, isolation by distance as cause of distribution pattern found, inference supported by Mantel's test. From the groupings which were observed at haplotypic network and the haplotype distribution pattern throughout the sampled region, it was still possible to infer a probable ... / Mestre

O método da análise de flutuações destendenciadas (Detrended Fluctuation Analysis - DFA), proposto por Peng et al. (1994), é um exemplo de metodologia recente, sendo utilizada em um crescente número de aplicações, para identificar longa dependência em séries temporais. Como não existe uma regra específica para a escolha dos números de regressores no método de DFA, apresentamos aqui uma escolha ótima assintótica. Para um ruído Gaussiano fracionário, provamos que o estimador bHDFA tem distribuição Gaussiana exata e assintótica. O parâmetro mais importante para ser estimado em dados com caudas pesadas é a sua taxa de decaimento α que determina a probabilidade de ocorrência dos valores extremos da distribuição subjacente. Propomos, neste trabalho, um novo estimador para o parâmetro α, baseado na função característica empírica e no procedimento de encolhimento de wavelets. Estamos interessados em analisar a longa dependência em sequência de DNA utilizando a metodologia de mudança de regimes, proposta por Liu (2000). Nesta metodologia, se a duração dos regimes de uma série temporal tem uma distribuição de caudas pesadas com parâmetro α ∈ (1, 2), então a série temporal apresenta a característica de longa dependência. Além disso, aplicando-se qualquer transformação linear que preserva a propriedade de variância finita na série temporal, igualmente preservará a propriedade de longa dependência. Por fim, estudamos as distribuições de distâncias das regiões codantes e não codantes em sequências de DNA. Concluímos que todas as técnicas apresentadas neste trabalho, para analisar longa dependência em série temporais, envolvendo conceitos de análise de flutuações destendenciadas, distribuições com caudas pesadas e encolhimento de wavelets, mostram a existência de longa dependência em todas sequências de DNA aqui estudadas. / The method of detrended fluctuation analysis (DFA), proposed by Peng et al. (1994), is useful in revealing the extent of long-range dependence in time series. Since there is not a specific rule for the choice of the numbers of regressors in DFA method, we present here an asymptotic optimal choice. For a fractional Gaussian noise, we prove the exact and the asymptotic Gaussian distributions for the bHDFA estimator. The most important parameter to estimate in a heavy-tailed data is the tail rate of decay α which determines the probability of occurrence of extreme values of the underlying distribution. Here we propose a novel estimator for α based on the empirical characteristic function and on the principal of wavelet shrinkage. Here we are interested in analyzing the long-range dependence in several DNA sequences, under the heavy-tail regime switching mechanism, proposed by Liu (2000). In this mechanism, if the duration of the regimes of a given time series has a heavy tail distribution with index parameter α ∈ (1, 2), then there is long-range dependence in this time series, and any functional transformation of the original time series preserving the property of finite variance, also preserves the property of long-range dependence. We also study the length distribution of coding and noncoding regions in DNA sequences. We conclude that all techniques presented in this paper to analyze longrange dependence in time series, involving concepts of detrended fluctuation analysis, heavy tail distributions and wavelet shrinkage, show the existence of long-range dependence in all DNA sequences studied here.

As abelhas da tribo Meliponini (abelhas sem ferrão) estão amplamente distribuídas pelas regiões tropicais do planeta, tendo um importante papel na polinização, sendo o gênero Melipona o que contém o maior número de espécies. A espécie Melipona marginata é uma das menores e mais ancestrais do grupo, e a exemplo de outras espécies nidifica em ocos de árvore. M. marginata, assim como outras espécies do gênero Melipona, vêm sofrendo com a destruição do seu ambiente natural, pelo desmatamento, sendo, aparentemente mais exigente que outras espécies quanto ao tamanho do fragmento florestal para se manter, devido a isso é encontrada apenas em fragmentos maiores, mais antigos e menos perturbados. Tendo em vista a perda de hábitat e o pouco conhecimento da biologia dessa espécie, este trabalho pretende analisar populações de M. marginata, através da técnica PCR+RFLP do DNA mitocondrial e marcadores microssatélites, visando contribuir para entendimento da estrutura populacional de M. marginata. Foram analisados 54 ninhos, provenientes dos estados de MG, SP, PR, SC e RS. Oito regiões do DNA mitocondrial foram amplificadas, e posteriormente digeridas com 12 enzimas de restrição. Foram detectados 14 haplótipos, sendo apenas um compartilhado. A população de SP apresentou o maior número de haplótipos. Os testes estatísticos demonstraram que as populações estão estruturadas e isoladas, não havendo fluxo gênico entre as populações. Já nas análises dos microssatélites foram analisados 4 locos, apresentando alta variabilidade genética, onde também foi verificado que as populações se encontram estruturadas. Os resultados obtidos podem ser explicados principalmente pela redução da área de floresta, mas, podem se dever a eventos antigos em conseqüência de mudanças climáticas ocorridas durante as últimas glaciações. / The tribe Meliponini (stingless bees) is present in all tropical regions of the world and has an important role in pollination. The genus Melipona has the highest number of species in the tribe. The specie Melipona marginata is considered the most ancestral within the genus, and like other species builds the nests in hollow of trees. Unfortunately several bee species have suffered with the devastation of their natural environment. M. marginata seems to be very dependent on the size of the forest fragment, being found only in the biggest, oldest and consequently more preserved ones. In view of the habitat loss and few biological knowledge about this specie, this research intended to analyse M. marginata populations molecularly, through mitochondrial DNA PCR-RFLP and microsatellite data., Fifty four colonies were analyzed, from MG, SP, PR, SC and RS states. Eight mitochondrial DNA regions were amplified and screened with 12 restriction enzymes. Fourteen haplotypes were verified and among them just one was shared. SP population showed the highest number of haplotypes. Statistic tests showed that the 5 populations were genetic structured and isolated, therefore not presenting gene flow. The 4 microsatellites loci analyzed showed high genetic variability. The statistics analysis indicated that the 5 populations are structure and isolated. These results can be explained mainly because the decrease of forest leading to population isolation, however we can not discard the hypothesis that this current scenario is a consequence of climatic changes occurred during the last glaciations.

Resumo não disponível

Os lagartos do gênero Liolaemus WIEGMANN, 1834 pertencem à família Liolaemidae FROST et al., 2001. O gênero Liolaemus, com cerca de 200 espécies, inclui lagartos de moderado tamanho, principalmente lagartos pequenos, restritos à região austral da América do Sul. As regiões de ocorrência de Liolaemus incluem extensas áreas de areia eólica: as praias arenosas do Chile, Argentina, Uruguai e o sul do Brasil, assim como areias planas e sistemas de dunas dispersos por todo o interior da Argentina e Chile. No Brasil, o gênero é representado por três espécies: Liolaemus lutzae MERTENS, 1938; Liolaemus occipitalis BOULENGER, 1885 e Liolaemus arambarensis VERRASTRO et al., 2003. A espécie alvo deste estudo é Liolaemus occipitalis, que ocorre ao longo de todo o litoral do Rio Grande do Sul e litoral sul de Santa Catarina (até a ilha de Florianópolis). O objetivo do presente trabalho é apresentar um estudo filogeográfico e de diversidade morfológica desta espécie, com o intuito de aprofundar os conhecimentos sobre L. occipitalis e acerca da problemática de sua conservação, empregando uma análise molecular baseada em DNA mitocondrial, além de análises merística e morfométrica. Com esta finalidade, foram coletados exemplares de L. occipitalis (n = 78) em dez populações ao longo do gradiente geográfico da espécie. Os resultados demostraram que alguns caracteres merísticos e morfométricos apresentaram uma certa tendência de diferenciação entre populações do centro e do norte da distribuição geográfica da espécie; também um padrão mais abrangente de diferenciação entre populações do norte e do sul foi levemente indicado por alguns destes caracteres. Outros caracteres, porém, demonstraram-se variáveis de um modo geral não indicando nenhum padrão geográfico de diferenciação; e outros, ainda, apresentaram-se invariáveis ou com variabilidade não-significativa entre as populações analisadas. As análises moleculares indicaram uma estruturação entre as populações de L. occipitalis de Santa Catarina, o que não ocorreu nas populações do Rio Grande do Sul. Além disso, indicaram como provável centro de origem e dispersão da espécie a região do centro e/ou do sul de sua distribuição no Estado do Rio Grande do Sul. Verificou-se, também, a existência de fluxo gênico livre entre as populações estudadas, e a neutralidade das mutações apresentadas pelas seqüências analisadas.

Ctenomys flamarioni, comumente chamado tuco-tuco-das-dunas, é um roedor subterrâneo que habita a primeira linha de dunas costeiras do Estado do Rio Grande do Sul. Devido à pouca informação sobre este roedor e ao fato de ser uma espécie endêmica e ameaçada de extinção (principalmente pela redução e modificações antrópicas a que é submetido o ecossistema costeiro) o principal esforço desta tese foi centralizado na caracterização genética da variabilidade (e em como esta se encontra distribuída) em populações ao longo de toda a área de distribuição da espécie. Para isto foram utilizados dois tipos de marcadores moleculares, loci nucleares (nove loci de microssatélites) e seqüências de DNA mitocondrial (389 pares de bases da região controladora e 665 pares de bases do citocromo-b).Para três das dez populações amostradas foram incorporadas análises demográficas tanto a partir de dados de campo quanto a partir de dados genéticos através da utilização de loci de microssatélites. Para estas populações foram observadas diferenças significativas na proporção de machos e fêmeas (1:2, para os indivíduos adultos) e nas medidas utilizadas como estimativa de dimorfismo sexual (machos com maior peso e comprimento do corpo). Estas evidências sugerem um padrão de poliginia para C. flamarioni. As análises de estrutura genética indicaram forte diferenciação entre as populações, mas não a nível intrapopulacional. As estimativas de dispersão a partir dos dados genéticos utilizando índices de assignement (FST, FIS, mAIc, vAIc) e teste de AMOVA, mostraram diferenças não significativas entre machos e fêmeas, sugerindo dispersão de ambos os sexos. Todavia, a partir de estimativas de FST entre as populações mais próximas, foi inferida uma maior mobilidade dos machos. Quando a dispersão foi comparada entre aspopulações, esta foi significativamente maior para fêmeas, na população que habita a área mais preservada, e com menor densidade de indivíduos, em relação às outras duas. Para o total de populações, ambos os marcadores mostraram baixa variabilidade genética intrapopulacional, embora esta fosse mais crítica para o mtDNA. Para o conjunto de seqüências da região controladora mitocondrial (n = 89) analisadas foram obtidos sete haplótipos, enquanto que para as do citocromo-b (n = 45), cinco. Para os loci de microssatélites foi observado um número baixo de alelos por loci (entre três e oito). A variabilidade genética obtida foi divergente entre as nove populações estudadas, com valores de diversidade alélica que variaram de 1,1 a 3,6 e valores de heterozigosidade média de 0,21 a 0,70.As populações do sul da distribuição apresentaram os menores valores de variabilidade: a maioria dos loci nucleares em estado monomórfico e baixo número de haplotipos para os loci mitocondriais. O baixo polimorfismo obtido para os microssatélites não tem permitido o uso de testes estatísticos para detectar gargalos de garrafa. Todavia, para três das seis populações analisadas foi verificada a existência de reduções recentes do tamanho populacional. Os níveis de diferenciação genética entre populações foram maiores para os loci de microssatélites que para os de mtDNA, sugerindo assim baixo fluxo gênico atual e maior conectividade histórica entre as populações. Através dos testes de AMOVA, para os dois tipos de marcadores genéticos utilizados, foi observada correlação positiva entre a estruturação da variabilidade e a presença de duas das três possíveis barreiras geográficas ao fluxo gênico testadas. Os testes de Mantel evidenciaram um padrão de isolamento pela distância quando todas as populações foram consideradas na análise, mas não a nível regional.As árvores filogenéticas obtidas a partir dos diferentes métodos empregados evidenciaram relações pouco profundas entre os haplótipos, também sugeridas através das análises de Network. Estas últimas indicaram os haplótipos do norte da distribuição como os ancestrais, a partir dos quais teriam se originado os demais. A partir das diferentes abordagens utilizadas para testar a expansão demográfica (mismatch distribution, teste de Tajima, Fu, e modelo de crescimento exponencial), foi evidenciado sinal positivo, embora fraco, de expansão. O baixo poder dos testes empregados pode estar evidenciando, para a espécie, um padrão mais complexo de ocupação de sua atual área de distribuição, no qual flutuações do tamanho populacional, tanto históricas como contemporâneas, teriam um papel fundamental na redução da variabilidade genética. A partir de métodos semi e não-paramétricos foi estimado o tempo de divergência das principais linhagens filogenéticas de C. flamarioni (aproximadamente 90.000 anos) assim como uma taxa de mutação para o citocromo-b (μ = 0,019⁄ sítio ⁄ milhão de anos). Baseado nesta taxa de mutação, o tempo de ocorrência da principal expansão demográfica foi estimado em 60.000 anos. A partir dos resultados obtidos para os marcadores moleculares utilizados, e com o aporte de informação dos polimorfismos cariotípicos e protéicos reportados para a espécie, foi proposto: (1) duas Unidades Evolutivamente Significativas (ESUs) para C. flamarioni, a primeira formada pelas populações das regiões I, II e III, e a segunda incluindo as populações pertencentes à região IV; e (2) que cada uma das populações estudadas se constitua em uma unidade de manejo independente. / The tuco-tuco-das-dunas, Ctenomys flamarioni, is a subterranean rodent that inhabits the first line of the coastal dunes in State of Rio Grande do Sul. Due to the lack of information about this endemic rodent, and the threatened situation of the species (mainly as result of the anthropogenic changes over native coastal ecosystem), the effort of this thesis was focalized on the genetic variability characterization, and its distribution, over the total range of the species. With this aim two kinds of molecular markers were used: nine nuclear microsatellites loci and mitochondrial DNA sequences (389 base pairs of the control region and 665 base pairs of the cytochrome-b). In three of the ten populations sampled demographical analyses were done both from field and genetical data. For adult individuals significant differences were observed toward a female-biased sex-ratio (1 male:2 female) and sexual dimorphism (males heavier and larger than females). These evidences support a hypothesis of polygyny in C. flamarioni.Analysis of genetic structure revealed strong differentiation among populations, but no significant structure at the intrapopulation level. Non-significant values were obtained for the tested indexes, from assignment tests (FST, FIS, mAIc, vAIc) as well as from AMOVA, showing no evidence of sex-biased dispersal over populations. Nevertheless, for the nearest populations, non significant pairwise FST for males suggested a slightly male-biased dispersal pattern. In regard to inter-population differences, significant differences were clearer in the dispersal patterns among females with more dispersal for the population at the most preserved habitat than the two others. For all populations both microsatellites and mtDNA datasets showed low withinpopulation genetic variation but, it was more critical for mtDNA. For the mitochondrialcontrol-region set of sequences (n = 89) a total of seven haplotypes were obtained, and for the cytochrome-b dataset (n = 45) five haplotypes. The nine microsatellite loci surveyed were polymorphic with variable number of alleles by locus, ranging from three to seven. The same was observed with the genetic variability: the population mean diversity for varied between 1.1 to 3.6 alleles, and the mean observed heterozygosity across all loci ranged from 0.21 to 0.70. The three populations from the southern region of the range showed the lowest values of diversity: most of nuclear loci in monomorphic state and low number of haplotypes for the mtDNA datasets. The low number of polymorphic loci in these populations precluded the use of statistical test for bottleneck detection. However, for three of the six populations examined, a genetic signature of recent population size reduction was observed. Levels of genetic differentiation among populations were higher for microsatellites than mitochondrial loci, suggesting lower gene flow at the present than in the past. For both kinds of markers, the AMOVA analyses showed a substantial relationship between the genetic variation partitioning and two of the three hypothesized historical barriers to gene flow. Positive correlation between the genetic and geographic distances (isolation-by-distance pattern) was found when the total sampled range was considered but not at regional level. Phylogenetic tree analyses showed a shallow relationship between haplotypes, also suggested by the network approach. The northern haplotypes were suggested as the most ancient. Weak evidences of recent population expansion were obtained from the mismatch distribution, Tajima and Fu’s tests and using an exponential grow model. The lack ofpower of the applied tests may indicate by a complex pattern of the species occupation in its distribution range, in which historical and current reductions in population size possibly had a primary role in the reduction of genetic variability. Further analyses from nonparametric and semiparametric methods estimated a divergence time of haplotypic lineages of 90,000 years ago, in the Late Pleistocene, and a rate of cytochrome-b evolution μ = 1.9% per million years. Using this rate and assuming a stepwise scenario, the major increase in effective population size was estimated as occurring 60,000 years ago. Despite the lack of phylogeographic information to define Evolutionarily Significant Units (ESUs), based on the patterns of variation and divergence from the two kinds of markers and the previous allozyme and karyotype studies we propose, (1) two ESU,the first including north (I) and central (II and III) regions, and the second including all populations at the south of the distribution (IV); and (2) that each of the populations sampled should constitute an independent management unit.

O método da análise de flutuações destendenciadas (Detrended Fluctuation Analysis - DFA), proposto por Peng et al. (1994), é um exemplo de metodologia recente, sendo utilizada em um crescente número de aplicações, para identificar longa dependência em séries temporais. Como não existe uma regra específica para a escolha dos números de regressores no método de DFA, apresentamos aqui uma escolha ótima assintótica. Para um ruído Gaussiano fracionário, provamos que o estimador bHDFA tem distribuição Gaussiana exata e assintótica. O parâmetro mais importante para ser estimado em dados com caudas pesadas é a sua taxa de decaimento α que determina a probabilidade de ocorrência dos valores extremos da distribuição subjacente. Propomos, neste trabalho, um novo estimador para o parâmetro α, baseado na função característica empírica e no procedimento de encolhimento de wavelets. Estamos interessados em analisar a longa dependência em sequência de DNA utilizando a metodologia de mudança de regimes, proposta por Liu (2000). Nesta metodologia, se a duração dos regimes de uma série temporal tem uma distribuição de caudas pesadas com parâmetro α ∈ (1, 2), então a série temporal apresenta a característica de longa dependência. Além disso, aplicando-se qualquer transformação linear que preserva a propriedade de variância finita na série temporal, igualmente preservará a propriedade de longa dependência. Por fim, estudamos as distribuições de distâncias das regiões codantes e não codantes em sequências de DNA. Concluímos que todas as técnicas apresentadas neste trabalho, para analisar longa dependência em série temporais, envolvendo conceitos de análise de flutuações destendenciadas, distribuições com caudas pesadas e encolhimento de wavelets, mostram a existência de longa dependência em todas sequências de DNA aqui estudadas. / The method of detrended fluctuation analysis (DFA), proposed by Peng et al. (1994), is useful in revealing the extent of long-range dependence in time series. Since there is not a specific rule for the choice of the numbers of regressors in DFA method, we present here an asymptotic optimal choice. For a fractional Gaussian noise, we prove the exact and the asymptotic Gaussian distributions for the bHDFA estimator. The most important parameter to estimate in a heavy-tailed data is the tail rate of decay α which determines the probability of occurrence of extreme values of the underlying distribution. Here we propose a novel estimator for α based on the empirical characteristic function and on the principal of wavelet shrinkage. Here we are interested in analyzing the long-range dependence in several DNA sequences, under the heavy-tail regime switching mechanism, proposed by Liu (2000). In this mechanism, if the duration of the regimes of a given time series has a heavy tail distribution with index parameter α ∈ (1, 2), then there is long-range dependence in this time series, and any functional transformation of the original time series preserving the property of finite variance, also preserves the property of long-range dependence. We also study the length distribution of coding and noncoding regions in DNA sequences. We conclude that all techniques presented in this paper to analyze longrange dependence in time series, involving concepts of detrended fluctuation analysis, heavy tail distributions and wavelet shrinkage, show the existence of long-range dependence in all DNA sequences studied here.

Orientador: Edi Lucia Sartorato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:42:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeMoraes_VanessaCristineSousa_M.pdf: 3761242 bytes, checksum: 82ef24aca3f38d5f5533f00365873b09 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A perda auditiva é a mais comum das deficiências sensoriais da população em geral. A surdez congênita ocorre em cerca de 1 em cada 1000 nascidos vivos, dos quais aproximadamente 50% têm origem hereditária nos países desenvolvidos. A perda auditiva não-sindrômica pode ser causada por mutações em genes nucleares e genes mitocondriais (mtDNA). Mutações no mtDNA foram associadas ao uso de aminoglicosídicos e à surdez não-sindrômica em muitas famílias no mundo todo. No entanto, o background genético do indivíduo influencia a expressão fenotípica destas mutações patogênicas. Dessa forma, foi proposto que os genes nucleares modificadores modulam a manifestação fenotípica da mutação mitocondrial A1555G no gene MTRNR1. Ambos os genes nucleares modificadores TRMU e MTO1 codificam uma proteína mitocondrial altamente conservada, a qual acredita-se estar envolvida na modificação do tRNA. Estudos propuseram que o TRMU humano, assim como o gene nuclear MTO1 poderiam modular a manifestação fenotípica da surdez associada a mutações mitocondriais. O objetivo deste trabalho foi elucidar a contribuição de mutações mitocondriais, de mutações em genes nucleares modificadores e a exposição aos aminoglicosídeos no fenótipo da perda auditiva. Nossos achados sugerem que o background genético dos indivíduos pode desempenhar um papel importante na patogênese da surdez associada à mutação mitocondrial e ao uso de aminoglicosídeos. / Abstract: Hearing loss is the most prevalent sensorial deficit in the general population. Congenital deafness occurs in about 1 in 1000 live births, of which approximately 50% has hereditary cause in development countries. Non-syndromic deafness can be caused by mutations in both nuclear and mitochondrial genes. Mutations in mtDNA have been associated with aminoglycoside-induced and non- yndromic deafness in many families worldwide. However, the nuclear background influences the phenotypic expression of these pathogenic mutations. Indeed, it has been proposed that nuclear modifier genes modulate the phenotypic manifestation of the mitochondrial A1555G mutation in the MTRNR1 gene. The both putative nuclear modifiers genes TRMU and MTO1 encoding a highly conserved mitochondrial related to tRNA modification. It has been hypothesizes that human TRMU and also MTO1 nuclear genes may modulate the phenotypic manifestation of deafnessassociated mitochondrial mutations. The aim of this work was to elucidate the contribution of mitochondrial mutations, nuclear modifier genes mutations and aminoglycoside exposure in the deafness phenotype. Our findings suggest that the genetic background of individuals may play an important role in the pathogenesis of deafness-associated with mitochondrial mutation and aminoglycoside-induced. / Mestrado / Genetica Animal e Evolução / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Uma das razões que fazem de Saccharomyces cerevisiae um organismo modelo é o grau de conservação dos mecanismos celulares que existe entre esta levedura e eucariotos superiores. Porém, mesmo após 21 anos do seqüenciamento do seu genoma, ainda existem mais de 600 ORFs com função desconhecida. Neste trabalho, selecionamos quatro delas para o estudo detalhado. MRPL34 (YDR115w) está presente na subunidade maior do ribossomo mitocondrial de levedura e apresenta similaridade com o gene L34 de E. coli e MRP-L34 de humanos. O mutante Δmrpl34 apresenta DNA mitocondrial (mtDNA) instável e para estudá-lo foram gerados alelos sensíveis à temperatura (ts). Com os ensaios de síntese protéica mitocondrial in vivo foi possível identificar clara diminuição da síntese de proteínas do mutante condicional. Mrpl34p foi identificada no extrato ribossomal, conforme esperado. A desestruturação da subunidade maior do ribossomo mitocondrial, utilizando os mutantes ts, nos forneceu indícios sobre intermediários existentes no seu processo de montagem. Verificamos que a porção N-terminal da proteína é responsável pelo endereçamento à mitocôndria. YPR116w também apresenta alta instabilidade do DNA mitocondrial, desta forma, mutantes termossensíveis foram utilizados nos experimentos. Uma das estratégias utilizadas visou a busca de parceiros genéticos. Verificamos que ylr091wp aumenta a estabilidade do mtDNA de ts- ypr116w, sugerindo atividade supressora. Também averiguamos que o alelo ts-ypr16w apresenta menor quantidade de tRNA mitocondrial, através de ensaios de Northen blot. Duas das ORFs escolhidas (YDL119c e YOR022c) tiveram sua caracterização inicial publicada em 2016, refletindo a importância deste tipo de pesquisa. Vimos que a proteína codificada por YDL119c está localizada na membrana interna da mitocôndria e que o mutante Δyor022c apresenta quantidades reduzidas de cardiolipina, quando crescido à 37ºC. / One of the reasons that turn Saccharomyces cerevisiae a model organism is the degree of conservation of cellular mechanisms that exist between this yeast and higher eukaryotes. However, even after 21 years of sequencing their genome, there are still more than 600 ORFs with unknown function. In this work, we selected four of them for the detailed study. MRPL34 (YDR115w) is present in the major subunit of the yeast mitochondrial ribosome and bears similarity to the L34 gene of E. coli and MRP-L34 from humans. The Δ mrpl34 mutant shows unstable mitochondrial DNA (mtDNA) and to study it, temperature sensitive alleles (ts) were generated. With the mitochondrial protein synthesis assays in vivo, it was possible to identify a clear decrease in the protein synthesis of the conditional mutant. Mrpl34p was identified in the ribosomal extract as expected. The disassembly of the major subunit of the mitochondrial ribosome, using the ts mutants, provided us some clues about intermediates in its assembly process. We have verified that the N-terminal portion of the protein is responsible for addressing the mitochondria. YPR116w also shows high mitochondrial DNA instability, in this way, thermosensitive mutants were used in the experiments. One of the strategies used was the search for genetic partners. We verified that ylr091wp increases the stability of ts-ypr116w mtDNA, suggesting suppressor activity. We also found that the ts-ypr16w allele has a smaller amount of mitochondrial tRNA, through Northen blot assays. Two of the chosen ORFs (YDL119c and YOR022c) had their initial characterization published in 2016, reflecting the importance of this type of research. We have seen that the protein encoded by YDL119c is located on the inner membrane of the mitochondria and that the Δyor022c mutant presents reduced amounts of cardiolipin when grown at 37 ºC.