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Genômica comparativa de Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria: Chroococcales), com ênfase em genes envolvidos com síntese de produtos naturais / Comparative genomics of Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria: Chroococales), with emphasis on genes related to natural product synthesis

Weiss, Bruno 04 April 2017 (has links)
A ampla diversidade metabólica das cianobactérias é associada não somente a sua importância nos ciclos biogeoquímicos, mas também a sua distribuição global. Tal característica também é responsável pela capacidade destes organismos em produzir uma ampla variedade de substâncias de estruturas incomuns e atividades de interesse para o homem. Microcystis é um gênero cianobacteriano reconhecido como produtor de mais de duas centenas de produtos naturais, incluindo cianotoxinas. Microcystis aeruginosa é uma espécie frequentemente encontrada em florações, portanto causando preocupações sobre sua influência ecológica, especialmente em corpos d\'água doce utilizados para consumo humano. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o levantamento da diversidade e quantidade de metabólitos secundários que podem ser produzidos pela espécie, através de análises genômicas, além de variáveis que podem potencialmente interferir nas análises computacionais, procurando-se por padrões na espécie, e comparando-se 18 linhagens de todos os continentes. Foi encontrado o total de 235 agrupamentos relacionados ao metabolismo secundário, categorizados em 12 classes segundo as estruturas de seus produtos, nas 18 linhagens, evidenciando a riqueza de agrupamentos relacionados ao metabolismo secundário encontrados nesta espécie. Destes agrupamentos, os mais abundantes pertencem às categorias dos Terpenos, Híbridos, Bacteriocinas e NRPS. Entre as NRPS, nenhuma foi comum a todas as linhagens. Ainda, a quantidade de agrupamentos variou entre 6 e 21, e a quantidade de categorias de produtos variou entre 4 e 10, mostrando uma distribuição heterogênea de agrupamentos e tipos de metabólitos preditos. Esta distribuição heterogênea foi detalhada para melhor compreensão deste padrão encontrado na espécie. Dos agrupamentos de NRPS, os três mais frequentes foram selecionados para uma análise pormenorizada de sua estrutura e sequência: aeruginosina (15 linhagens), microcistina (11 linhagens), e micropeptina (15 linhagens). O agrupamento de micropeptina encontrado nas linhagens SPC777, TAIHU98 e PCC 9806 se mostrou amplamente dissimilar com relação à referência utilizada, potencialmente indicando um erro de identificação causado pela plataforma antiSMASH utilizada para a localização dos agrupamentos. Análises de colinearidade genômica mostram uma baixíssima sintenia entre os genomas das linhagens em análise, sugerindo frequentes eventos de reorganização genômica. Ainda, análises de pangenoma mostram um cenário em que mais genomas desta espécie são necessários para a estimativa da quantidade total de genes diferentes que a espécie pode possuir, o que é interessante para futuros estudos de procura de metabólitos secundários. Análises do genoma cerne apontam para uma estimativa segura de 1.944 genes comuns a todos os genomas desta espécie, o que corresponde entre 35% e 50% dos genes em cada linhagem. Análises estatísticas apontam para diferentes graus de interferência não linear da quantidade de sequências contíguas na observação de diferentes padrões de outras características genômicas, sugerindo precaução nas expectativas com relação ao metabolismo secundário em caso de linhagens em que a montagem gênica ultrapasse o limite superior aproximado de 100 sequências contíguas. / The wide metabolic diversity of cyanobacteria is associated not only with their importance in biogeochemical cycles, but also with their global distribution. Such a feature is also responsible for the ability of these organisms to produce a wide variety of substances with unusual structures and activities of interest to man. Microcystis is a cyanobacterial genus recognized as a producer of more than two hundred natural products, including cyanotoxins. Microcystis aeruginosa is a species frequently found in cyanobacterial blooms, thus causing concerns about its ecological influence, especially in freshwater bodies used for human consumption. In this way, the objective of this work was the survey of the diversity and quantity of secondary metabolites that can be produced by the species, through genomic analyzes, besides variables that can potentially interfere in the computational analyzes, searching for patterns in the species, and comparing 18 strains from all the continents. A total of 235 clusters, categorized in 12 classes according to the structure of their products, were found in the 18 strains, evidencing the richness of clusters related to the secondary metabolism found in this species. Of these clusters, the most abundant belong to the categories of Terpenes, Hybrids, Bacteriocins and NRPS. Among NRPS, none were common to all strains. Also, the number of groups ranged from 6 to 21, and the number of product categories ranged from 4 to 10, showing a heterogeneous distribution of predicted groupings and types of metabolites. Such a heterogeneous distribution was detailed for a better understanding of this pattern found in the species. Of the NRPS clusters, the three most frequent were selected for a detailed analysis of their structure and sequence: aeruginosin (15 strains), microcystin (11 strains), and micropeptin (15 strains). The micropeptide cluster found in the SPC777, TAIHU98 and PCC 9806 strains was widely dissimilar to the reference, só potentially indicating an identification error caused by the antiSMASH platform used to locate the clusters. Genomic collinearity analyzes showed a very low synteny among the genomes of the strains under analysis, suggesting frequent events of genomic reorganization. Also, pangenome analyzes show a scenario in which more genomes of this species are needed for the estimation of the total amount of different genes the species may possess, which is interesting for future studies conserning secondary metabolites. Coregenome analyzes point to a reliable estimate of 1,944 genes common to all genomes of this species, which corresponds to 30% up to 50% of the genes in each strain. Statistical analyzes point to different degrees of non-linear interference of the number of contiguous sequences on the observation of different patterns of other genomic characteristics, suggesting necessary caution about expectations regarding the secondary metabolism in case of strains in which the gene assembly exceeds the approximate upper limit of 100 contiguous sequences.
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Mécanismes moléculaires impliqués dans le transfert horizontal de l'îlot génomique de multi-résistance aux antibiotiques Salmonella Genomic Island 1 / Molecular mechanisms involved in the horizontal transfer of the multidrug resistance genomic island Salmonella Genomic Island 1

Douard, Grégory 01 June 2011 (has links)
L’îlot génomique SGI1 est un élément intégratif mobilisable identifié initialement chez le clone épidémique penta-résistant de Salmonella enterica Typhimurium DT104. La présence de SGI1 chez différents sérotypes de Salmonella et chez Proteus mirabilis a conduit à démontrer son transfert conjugatif. SGI1 s’excise du chromosome pour former un intermédiaire circulaire capable d’être mobilisé en trans par un élément conjugatif corésident. Dans la bactérie réceptrice, SGI1 s’intègre de manière site-spécifique grâce à l’intégrase codée par l’îlot. L’objectif de ce travail était d’étudier les mécanismes impliqués dans la mobilisation de l’îlot génomique. Des expériences de mobilisation de SGI1 avec des plasmides de différents groupes d’incompatibilités ont montré que seuls les plasmides de résistance du groupe IncA/C étaient capables de mobiliser l’îlot génomique. L’origine de transfert (oriT) de SGI1 a été identifiée sur un fragment de 135 pb capable de rendre mobilisable un plasmide non mobile. La diminution du transfert de SGI1 dépourvu de ce fragment a permis de confirmer la localisation de l’oriT. L’implication de l’ORF S020 dans le transfert de l’îlot a aussi été démontrée. Une autre région comprise entre les ORF S013 et S019 contient un élément indispensable au transfert de l’îlot. L’identification des différents composants moléculaires impliqués dans la mobilisation de SGI1 est une étape importante pour comprendre la dissémination de l’îlot génomique. / The Salmonella genomic island 1 is an integrative mobilizable element (IME) originally identified in epidemic multidrug-resistant Salmonella enterica Typhimurium DT104. The occurrence of SGI1 in several S. enterica serovars and recently in Proteus mirabilis has led to demonstrate its horizontal transfer. SGI1 excises from the donor chromosome to form a circular extrachromosomal intermediate that can be mobilized in trans to the recipient. SGI1 integrates site-specifically into the chromosome at the 3’ end of the trmE gene. Here, we have studied the mechanism of conjugative transfer of SGI1. First, we have shown by SGI1 mobilization assays with different plasmid incompatibility groups that only multidrug-resistance IncA/C plasmids were able to mobilize SGI1. The transfer origin of SGI1 has been located on a 135 bp DNA region by mobilization assays of a non mobile plasmid containing this region. The decrease in transfer frequency of a SGI1 lacking this putative oriT region confirmed this location. The involvement in the SGI1 transfer of the S020 ORF coding for a putative integrase was also demonstrated. One other region located between S013-S019 ORFs contained an element required for SGI1 mobilization. The identification of the different molecular components involved in SGI1 mobilization is an important step for understanding the dissemination of the genomic island.
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Rôle du gène H19 dans les cellules souches musculaires / Role of the H19 gene in muscle stem cells

Martinet-Corbineau, Clémence 18 January 2016 (has links)
Le gène H19, soumis à l’empreinte parentale, est fortement exprimé durant le développement embryonnaire, cependant, son expression est réprimée après la naissance dans l’ensemble des tissus à l’exception du muscle squelettique, et plus particulièrement des cellules souches musculaires : les cellules satellites. L’objectif de ma thèse a été de déterminer le rôle du gène H19 dans la mise en place et dans la fonction de ces cellules souches durant la myogénèse adulte. En utilisant un modèle murin présentant une délétion du gène H19, les souris H19∆3, notre laboratoire avait montré que le gène H19 est capable de moduler, dans le muscle embryonnaire, l’expression de neuf gènes appartenant à un réseau de gènes soumis à l’empreinte parentale (IGN) impliqué dans la croissance. Au cours de ma thèse, j’ai étudié le phénotype des muscles de ces souris mutantes qui présentent une hyperplasie et une hypertrophie des fibres musculaires. Ce phénotype est accompagné d’une diminution du nombre de cellules satellites qui apparait lors de l’entrée en quiescence de ces cellules. De façon étonnante, nous avons observé une meilleure capacité de régénération, malgré le nombre réduit de cellules satellites, dans les muscles H19∆3 comparée à celle des muscles wt. Cela indique que la capacité d’auto-renouvellement des cellules satellites n’est pas influencée par l’absence du gène H19. De même, nous avons observé une surexpression de plusieurs gènes appartenant à l’IGN lors de la régénération musculaire des muscles mutants comparés aux muscles wt. Ces résultats indiquent que le gène H19 module l’expression des gènes de l’IGN durant l’embryogénèse et par la suite, durant les étapes de régénération de la myogénèse adulte. / The imprinted H19 gene is highly expressed during embryonic development. H19 is fully repressed after birth in all tissues, with the exception of skeletal muscle, and especially of the muscle stem cells: the satellite cells. The aim of my thesis was to define the function of the H19 gene in the satellite cells establishment and function during adult myogenesis. Using loss-of-function H19∆3 mice, the laboratory had shown that the H19 gene was able to modulate the expression of several genes belonging to an imprinted gene network (IGN) in the embryonic muscle. During my thesis, I studied the muscle phenotype of these adult mice, which present both fiber hyperplasia and hypertrophy. This phenotype is accompanied by an important reduction of the satellite cell number, probably due to a delay in their entry into quiescence. Unexpectedly, despite the reduction in the number of satellite cells in mutant mice, the self-renewal capacity of the satellite cells is fully retained. In addition, we observe a better regeneration potential of the mutant muscles compared with wt muscles. This is accompanied by the enhanced expression of several genes from the IGN. These results indicate that H19 gene can modulate IGN gene expression both during embryogenesis and after birth, in adult myogenesis.
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Influência do ambiente marinho no padrão de distribuição e na estrutura genética de mamíferos marinhos predadores de topo de cadeia

Amaral, Karina Bohrer do January 2018 (has links)
Duas espécies de cetáceos apresentam padrões de distribuição peculiares ao longo da costa brasileira, muito provavelmente em resposta às condições hidrográficas e topográficas que ocorrem entre 20 e 33°S. A primeira espécie, a franciscana ou toninha (Pontoporia blainvillei), é um golfinho de distribuição restrita do Brasil até a Argentina, que ocorre primariamente na plataforma continental interna, raramente ultrapassando os 50 m de profundidade. Já a segunda espécie, o golfinho-pintado-do-Atlântico (Stenella frontalis), é um golfinho de distribuição restrita ao Oceano Atlântico, que ocupa principalmente a plataforma continental. Estas duas espécies apresentam hiatos ao longo da sua distribuição no Brasil que tem consequências na morfologia e estrutura genética das espécies. Através da aplicação de diferentes métodos, o principal objetivo deste estudo foi investigar a influência do ambiente marinho no padrão de distribuição e na estrutura genética destas duas espécies com ênfase na costa brasileira. No primeiro capítulo, investigou-se a relação do ambiente marinho com o padrão de distribuição da franciscana. Para tanto, uma revisão e atualização da distribuição das áreas de manejo da franciscana (FMA), e dos limites dos hiatos, ao longo do Brasil foram realizadas. Análises de nicho ecológico sugerem que os hiatos fazem parte do nicho fundamental da franciscana que seriam, portanto, relativamente adequados para a espécie.No entanto, o estreitamento da plataforma continental parece ser o principal fator que explica a ausência da espécie nos hiatos e, inclusive poderia explicar a diferenciação genética entre algumas FMAs No segundo e terceiro capítulos, a relação entre similaridade genética e distâncias geográficas e ambientais foram investigadas para o golfinho-pintado-do- Atlântico em duas escalas: ao longo de praticamente toda distribuição e em uma escala mais restrita com ênfase no Brasil. Populações geneticamente distintas ao longo de toda distribuição da espécie foram identificadas com base em um marcador mitocondrial, que podem ser resultado Isolamento por Distância e Isolamento por Resistência, relacionados tanto com condições ambientais contemporâneas quanto do passado (Último Glacial Máximo). As análises de estrutura populacional do golfinho-pintado-do-Atlântico no Brasil, investigada mais profundamente com marcadores genômicos, indicam ao menos a existência de três populações (Brasil, Colômbia e Oceânica) suportanto, portanto, a hipótese de uma população isolada no sudeste do Brasil. De forma geral, conclui-se que o ambiente marinho e, principalmente, fatores como extensão da plataforma continental, batimetria e temperatura tem um papel fundamental para explicar o padrão de distribuição destas espécies no Brasil. Além disso, outros processos podem estar envolvidos na estruturação genética do golfinho-pintado-do-Atlântico e também da franciscana como, por exemplo, estrutura social, filopatria e a história evolutiva destas espécies. O maior desafio para conservação da franciscana é seu status de Criticamente Ameaçada no Brasil e, em relação ao golfinho-pintado-do-Atlântico é a deficiência de dados. Uma vez que ambas espécies ocorrem na porção mais desenvolvida do país, os resultados aqui obtidos têm impacto direto na conservação destas espécies, porque trazem informações que podem ser utilizadas em planos futuros de conservação e manejo. / Along Brazilian coastal waters, either franciscana and Atlantic spotted dolphins exhibited distributional gaps, which is most likely resulting from changes in the environmental features between 20 and 33°S. The former species, franciscana (Pontoporia blainvillei), is a river dolphin with restricted distribution from Brazil to Argentina, recorded mainly up to 50 m deep over the inner shelf. The second species, Atlantic spotted dolphin (Stenella frontalis), is a delphinine dolphin distributed across the Atlantic Ocean, being mainly recorded over the continental shelf. The distribution patterns that these species showed in Brazil have a direct influence on the morphology/ecology and genetic struture of both species. Different approaches were applied to address the main goal of this study, which was investigating the influence of marine environment in shaping the distribution pattern, as well as genetic strcuture of franciscana and Atlantic spotted dolphin with emphasis in the Brazilian coastal waters. In the first chapter, I investigated the franciscana distribution in Brazil using an ecological niche modeling approach. In order to do that, I performed a review of records of the species along Brazial and, updated the limits of franciscana management areas (FMAs) and distributional gaps. The results suggested that gaps are within franciscana fundamental niche and, therefore, both gaps would be suitable for franciscana. However, the narrow of continental shelf seems to be the main factor inhibiting the presence of franciscana in these areas. Furthermore, the narrowing of continental shelf play a role to explain the genetic differentiation among FMAs. In the second and third chapters, the relationship between genetic distances and geographic and environmental distances were investigated both in a restrict and a broad scale. I found genetically distinct populations 12 across Atlantic spotted dolphin distribution based on mtDNA, that are probably resulting of Isolation-by-Distance and Isolation-by-Resistance related both with contemporary and past conditions (e.g. Last Glacial Maximum). Furthermore, I investigated population struture using genomic markers (Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs) across Western South Atlantic, Caribbean and Eastern Atlantic. The results suggested at least three different populations, and therefore, confirmed previous hypothesis of an isolated population in the southeastern Brazil. Overall, I concluded that marine envinronment, especially the extension of continental shelf, bathymetry and sea surface temperature, are the main factors that explaning the distribution pattern of franciscana and Atlantic spotted dolphin in Brazil. Besides that, other process such as, social structure and phylopatry, as well as biogeographical process might be investigated in further studies. Franciscana is considered “Critically endangered” in Brazil, and Atlantic spotted dolphin has not enough data to determine its conservation status. Since both species are recorded in the most developed region of the country with high anthropic pressure, my results could help in future management and conservation plans for both species in a regional scale.
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Genômica comparativa de Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria: Chroococcales), com ênfase em genes envolvidos com síntese de produtos naturais / Comparative genomics of Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria: Chroococales), with emphasis on genes related to natural product synthesis

Bruno Weiss 04 April 2017 (has links)
A ampla diversidade metabólica das cianobactérias é associada não somente a sua importância nos ciclos biogeoquímicos, mas também a sua distribuição global. Tal característica também é responsável pela capacidade destes organismos em produzir uma ampla variedade de substâncias de estruturas incomuns e atividades de interesse para o homem. Microcystis é um gênero cianobacteriano reconhecido como produtor de mais de duas centenas de produtos naturais, incluindo cianotoxinas. Microcystis aeruginosa é uma espécie frequentemente encontrada em florações, portanto causando preocupações sobre sua influência ecológica, especialmente em corpos d\'água doce utilizados para consumo humano. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o levantamento da diversidade e quantidade de metabólitos secundários que podem ser produzidos pela espécie, através de análises genômicas, além de variáveis que podem potencialmente interferir nas análises computacionais, procurando-se por padrões na espécie, e comparando-se 18 linhagens de todos os continentes. Foi encontrado o total de 235 agrupamentos relacionados ao metabolismo secundário, categorizados em 12 classes segundo as estruturas de seus produtos, nas 18 linhagens, evidenciando a riqueza de agrupamentos relacionados ao metabolismo secundário encontrados nesta espécie. Destes agrupamentos, os mais abundantes pertencem às categorias dos Terpenos, Híbridos, Bacteriocinas e NRPS. Entre as NRPS, nenhuma foi comum a todas as linhagens. Ainda, a quantidade de agrupamentos variou entre 6 e 21, e a quantidade de categorias de produtos variou entre 4 e 10, mostrando uma distribuição heterogênea de agrupamentos e tipos de metabólitos preditos. Esta distribuição heterogênea foi detalhada para melhor compreensão deste padrão encontrado na espécie. Dos agrupamentos de NRPS, os três mais frequentes foram selecionados para uma análise pormenorizada de sua estrutura e sequência: aeruginosina (15 linhagens), microcistina (11 linhagens), e micropeptina (15 linhagens). O agrupamento de micropeptina encontrado nas linhagens SPC777, TAIHU98 e PCC 9806 se mostrou amplamente dissimilar com relação à referência utilizada, potencialmente indicando um erro de identificação causado pela plataforma antiSMASH utilizada para a localização dos agrupamentos. Análises de colinearidade genômica mostram uma baixíssima sintenia entre os genomas das linhagens em análise, sugerindo frequentes eventos de reorganização genômica. Ainda, análises de pangenoma mostram um cenário em que mais genomas desta espécie são necessários para a estimativa da quantidade total de genes diferentes que a espécie pode possuir, o que é interessante para futuros estudos de procura de metabólitos secundários. Análises do genoma cerne apontam para uma estimativa segura de 1.944 genes comuns a todos os genomas desta espécie, o que corresponde entre 35% e 50% dos genes em cada linhagem. Análises estatísticas apontam para diferentes graus de interferência não linear da quantidade de sequências contíguas na observação de diferentes padrões de outras características genômicas, sugerindo precaução nas expectativas com relação ao metabolismo secundário em caso de linhagens em que a montagem gênica ultrapasse o limite superior aproximado de 100 sequências contíguas. / The wide metabolic diversity of cyanobacteria is associated not only with their importance in biogeochemical cycles, but also with their global distribution. Such a feature is also responsible for the ability of these organisms to produce a wide variety of substances with unusual structures and activities of interest to man. Microcystis is a cyanobacterial genus recognized as a producer of more than two hundred natural products, including cyanotoxins. Microcystis aeruginosa is a species frequently found in cyanobacterial blooms, thus causing concerns about its ecological influence, especially in freshwater bodies used for human consumption. In this way, the objective of this work was the survey of the diversity and quantity of secondary metabolites that can be produced by the species, through genomic analyzes, besides variables that can potentially interfere in the computational analyzes, searching for patterns in the species, and comparing 18 strains from all the continents. A total of 235 clusters, categorized in 12 classes according to the structure of their products, were found in the 18 strains, evidencing the richness of clusters related to the secondary metabolism found in this species. Of these clusters, the most abundant belong to the categories of Terpenes, Hybrids, Bacteriocins and NRPS. Among NRPS, none were common to all strains. Also, the number of groups ranged from 6 to 21, and the number of product categories ranged from 4 to 10, showing a heterogeneous distribution of predicted groupings and types of metabolites. Such a heterogeneous distribution was detailed for a better understanding of this pattern found in the species. Of the NRPS clusters, the three most frequent were selected for a detailed analysis of their structure and sequence: aeruginosin (15 strains), microcystin (11 strains), and micropeptin (15 strains). The micropeptide cluster found in the SPC777, TAIHU98 and PCC 9806 strains was widely dissimilar to the reference, só potentially indicating an identification error caused by the antiSMASH platform used to locate the clusters. Genomic collinearity analyzes showed a very low synteny among the genomes of the strains under analysis, suggesting frequent events of genomic reorganization. Also, pangenome analyzes show a scenario in which more genomes of this species are needed for the estimation of the total amount of different genes the species may possess, which is interesting for future studies conserning secondary metabolites. Coregenome analyzes point to a reliable estimate of 1,944 genes common to all genomes of this species, which corresponds to 30% up to 50% of the genes in each strain. Statistical analyzes point to different degrees of non-linear interference of the number of contiguous sequences on the observation of different patterns of other genomic characteristics, suggesting necessary caution about expectations regarding the secondary metabolism in case of strains in which the gene assembly exceeds the approximate upper limit of 100 contiguous sequences.
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Análise cromossômica por microarranjos em probandos com indicação clínica de Síndrome de Down sem alterações cariotípicas.

Cunha, Damiana Mírian da Cruz e 16 March 2015 (has links)
Made available in DSpace on 2016-08-10T10:39:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Damiana Mirian da Cruz e Cunha.pdf: 2264368 bytes, checksum: 62f85b5e1f20e0397e3b33bbbe7b4f00 (MD5) Previous issue date: 2015-03-16 / Genetically determined conditions affect millions of families worldwide. More than 40% of cases of severe Intellectual Disability (ID) are caused by monogenic diseases or chromosomal abnormalities. In Brazil, a country with 185 million people, some disability is expected to affect about 25 million (14%) people, and of these, approximately 17 million (68%) would have ID. Downs Syndrome (DS) was recognized and first described by John Langdon Down in 1866. DS is the most common autosomal genetic abnormality, contributing with approximately 18% of all cases of DI. The average prevalence rate is 1:650 live births, which increases with advancing maternal age. DS aetiology is related to the excess of genetic material from an extra chromosome 21. DS could also results from chromosomal translocation resulting in trisomy 21 and post-zygotic mosaicism. The phenotype associated with DS varies in signs and intensity. However, ID is a highly conserved feature on those who are affected by the trisomy 21 and has a major impact on public health and individual quality of life. Despite the phenotypic pathognomonic characteristics of DS, there is still a challenge in the clinical diagnosis. The current study reported the laboratory investigation of 6 probands with complex phenotypes, which had features in common with the SD. However, while the physical examination generated the clinical hypothesis, the cytogenetic laboratory tests were not useful for diagnostic resolution. In this context, Chromosomal Microarray Analysis (CMA) was used to support the laboratory diagnosis of cases with clinical indication of SD whose karyotypes showed up without apparent numerical or structural chromosome changes. In our study, laboratory diagnosis using CMA was not possible for 83.3% (5-6) of the cases. For those, higher-resolution methods such as exon sequencing or new generation sequencing must be used to assist elucidating the underlying genomic alteration behind the observed the rare variant phenotypes. As discussed by Howell et al (2013), despite major advances in diagnosis using neuroimaging, molecular, and metabolic strategies a significant proportion of children with global developmental delay, with or without dysmorphic signs will remain without a conclusive diagnosis of the underlying cause clinically recognized phenotype. In our study, although there were no genomic changes suggestive of DS, the analyzed cases showed a gain and losses of genomic material identified by the CMA that have potential to explain the phenotype of probands and guide decision-making on the part of families and the health care providers. The results presented and discussed in this dissertation showed a detection rate of ~17%. However, no patient had DS, as suggested by the clinical hypothesis, as there was no involvement of the critical region of Down Syndrome on chromosome 21 in any case. The laboratory diagnosis rate for the DS was 78.5% in line with expectations and trends in the diagnosis of this syndrome worldwide. The CMA allowed establishing the genotype-phenotype correlation for one case, for which it was observed a proximal deletion of SHANK3 gene whose haploinsufficiency is responsible for Phelan- McDermid Syndrome. In this study we identified four genes that could be contribute to the phenotypes of probands, namely: AGL12, MAGEA8, IL1RAPL1, and CNTNAP2, located in 22p13, Xq28, Xp21 and 7q35, respectively. This set of genes should be highlighted in structural and functional genomic studies to pinpoint candidate genes correlated to rare phenotypes. / Condições geneticamente determinadas acometem milhões de famílias no mundo. Mais de 40% dos casos de Deficiência Intelectual (DI) grave são causados por doenças monogênicas ou anomalias cromossômicas. Com relação à DI, no Brasil, com 185 milhões de habitantes, cerca de 25 milhões (14%) apresentam alguma deficiência. Desses, aproximadamente 17 milhões (68%) apresentam DI. A Síndrome de Down (SD) foi reconhecida e descrita pela primeira vez por John Langdon Down em 1866, sendo a mais frequente anomalia genética autossômica, contribuindo por aproximadamente 18% de todos os casos de DI. A incidência média é de 1 em cada 650 nascimentos, que aumenta com avanço da idade materna. Sua etiologia está relacionada ao excesso de material genético proveniente do cromossomo 21. Em geral, há ainda possibilidade de ocorrer trissomia 21 por translocação cromossômica e casos de mosaicismo pós-zigóticos. O fenótipo associado à SD seja variável em sinais e em intensidade. Porém, a DI é a característica altamente conservada ente os afetados e tem um grande impacto na saúde pública e na qualidade de vida individual. Apesar das características fenotípicas da SD ser patognomónicas, ainda persiste na comunidade médica o desafio do diagnóstico clínico. O presente estudo relatou a experiência da avaliação de 6 probandos com fenótipos complexos, que apresentavam características em comum com a SD. No entanto, embora o exame físico tenha gerado a hipótese clínica, os testes laboratoriais de citogenéticas não foram úteis para a resolução diagnóstica. Neste contexto, foi aplicada a Análise Cromossômica por Microarranjos (CMA) para a elucidação diagnóstica dos casos com indicação clínica para SD cujos cariótipos apresentaram-se sem alterações cromossômicas numéricas ou estruturais aparentes. Para cerca de 83,3% (5-6) dos casos apresentados no presente estudo, ainda se faz necessário o uso de metodologias de maior resolução como o sequenciamento de exomas ou o sequenciamento e nova geração para tentar elucidar a alteração genômica subjacente aos achados fenótipos dos pacientes, que devem ser, subsequentemente, confirmados com estudos funcionais e epidemiológicos para estes fenótipos variantes raros. Conforme discutido por Howell e colaboradores (2013), apesar dos grandes avanços no diagnóstico usando estratégias de neuroimagem, moleculares e metabólicas, uma proporção significante de crianças com atraso global do desenvolvimento, com ou sem sinais dismórficos, permanecerão sem um diagnóstico conclusivo da causa subjacente ao fenótipo clinicamente reconhecido. No presente estudo, mesmo não apresentando alterações sugestivas para SD, os casos analisados apresentaram diversas alterações identificadas pelo CMA que em conjunto possuem potencial para explicar os fenótipos dos probandos e orientar as tomadas de decisões por parte famílias e dos profissionais de saúde que as assistem. Os resultados apresentados e discutidos nesta dissertação permitiram concluir que a taxa de detecção de alterações genômicas para o diagnóstico dos casos apresentados foi de ~17%. No entanto, nenhum paciente apresentou a SD, conforme sugerido pela indicação clínica, pois em nenhum caso houve o envolvimento da região crítica da Síndrome de Down no cromossomo 21. A taxa de diagnóstico laboratorial para a SD foi de 78,5%, em consonância com o esperado para as tendências de diagnóstico desta síndrome no mundo. A CMA permitiu estabelecer a correlação genótipo-fenótipo para um caso, para o qual foi observado deleção proximal do gene SHANK3, cuja haploinsuficiência é responsável pela Síndrome de Phelan-McDermid. No presente estudo foram identificados 4 genes que poderiam estar contribuindo com os fenótipos dos probandos, a saber: AGL12, MAGEA8, IL1RAPL1 e CNTNAP2, localizados em 22p13, Xq28, Xp21 e 7q35, respectivamente. Este conjunto de genes merecem destaque em estudos detalhados de genômica estrutural e funcional para apontar genes candidatos corelacionados aos fenótipos raros.
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Caracterização e análise comparativa de genomas de estirpes de Leptospira isoladas no Brasil / Characterization and comparative genomic analysis of Leptospira strains isolated in Brazil

Moreno, Luisa Zanolli 20 April 2017 (has links)
O presente estudo teve como objetivo caracterizar o genoma de estirpes de Leptospira isoladas no Brasil e realizar a análise comparativa destes com os genomas disponíveis no banco de dados GenBank. Foram caracterizadas 17 estirpes isoladas de distintas espécies animais, em diferentes regiões do Brasil, no período de 1998 a 2012. Estas foram previamente tipificadas por sequenciamento do gene 16S rRNA e soroaglutinção microscópica em seis espécies (L. interrogans, L. santarosai, L. inadai, L. kirschneri, L. borgpetersenii e L. noguchii) e mais de oito sorogrupos. Foi realizado o sequenciamento em plataforma Illumina™ MiSeq e montagem dos genomas com algoritmo ab initio. Para ordenação e anotação foram utilizados genomas de referência das respectivas espécies estudadas. Foi realizada a análise in silico da Tipagem por Sequenciamento de Multilocus (MLST) para os três protocolos vigentes de Leptospira. A análise comparativa dos genomas, incluindo wgSNP, foi realizada intra-espécie avaliando as variações existentes entre os sorogrupos das espécies de Leptospira estudadas. As estirpes de L. interrogans apresentaram resultados na MLST congruentes com a sua identificação prévia. No caso de L. kirschneri, apenas uma estirpe apresentou novos alelos nos três protocolos de MLST e se distancia das demais estirpes brasileiras de L. kirschneri. As estirpes de L. santarosai, assim como as de L. borgpetersenii e L. noguchii, possuem novos alelos e/ou perfis alélicos para pelo menos dois dos protocolos vigentes de MLST, sendo que ainda se destacam em um agrupamento próprio de origem brasileira. Os genomas de L. interrogans apesar de apresentarem alta identidade e sintenia com a referência sorovar Copenhageni, também apresentaram regiões de diferença entre os respectivos sorogrupos. Os genomas dos sorogrupos Australis e Serjoe se destacaram por apresentarem inserções e deleções, respectivamente, principalmente no cromossomo 2. O genoma de L. borgpetersenii também apresentou grande variação de composição, como esperado para espécie, sendo esta proporcionada por sequências de inserção e transposição de elementos móveis. Os sorogrupos Canicola e Pomona apresentaram maior proximidade entre si na análise wgSNP. Também foram identificados dois plasmídeos nos genomas do sorogrupo Canicola com alta identidade aos plasmídeos descritos na estirpe chinesa do mesmo sorovar. Na espécie L. kirschneri, a estirpe 47 (M36/05) apresentou alta identidade e sintenia com os genomas do sorovar Mozdok, como esperado, incluindo a estirpe brasileira de origem humana. Já a estirpe 55 (M110/06) se diferenciou dos demais genomas de L. kirschneri tanto no MLST quanto no wgSNP. O genoma brasileiro de L. inadai apresentou alta identidade à referência americana de origem humana, incluindo a presença de um bacteriófago próprio da espécie. A distinção das estirpes brasileiras de L. santarosai na MLST, também foi evidenciada na análise comparativa e no wgSNP, sendo que a estirpe 68 (M52/8-19), que não apresentou reatividade aos sorogrupos testados, ainda se diferencia das demais reafirmando a possibilidade de novo sorogrupo/sorovar. Dessa forma, o estudo genômico possibilitou a identificação de particularidades das estirpes brasileiras de Leptospira, incluindo a existência de elementos extra-cromossomais, proximidade com estirpes de origem humana indicando maior risco para saúde pública, além da possibilidade de novo sorogrupo de L. santarosai. / The present study aimed to characterize the genome of Leptospira strains isolated in Brazil and to perform their comparative analysis with GenBank available genomes. 17 strains isolated from distinct species, in different regions of Brazil, from 1998 to 2012 were characterized. These were previously typified through 16S rRNA sequencing and microscopic agglutination into six species (L. interrogans, L. santarosai, L. inadai, L. kirschneri, L. borgpetersenii and L. noguchii) and over eight serogroups. Illumina™ MiSeq sequencing and genome assembly with ab initio algorithm were performed. For ordering and annotation, reference genomes of the respective species were used. The in silico analysis of Multilocus Sequencing Typing (MLST) was performed for the three current Leptospira protocols. The comparative genomic analysis, including wgSNP, was performed intra-species evaluating the existing variations between the serogroups of the studied Leptospira species. The L. interrogans strains presented MLST results congruent with their previous identification. In the case of L. kirschneri, only one strain presented new alleles in the three MLST protocols and distanced itself from the other Brazilian L. kirschneri strains. The L. santarosai strains, as well as L. borgpetersenii and L. noguchii, presented new alleles and/or allelic profiles for at least two of the current MLST protocols, and still stand out in a separate group of Brazilian origin. Even though the L. interrogans genomes presented high identity and synteny with serovar Copenhageni reference, they also presented regions of difference between the respective serogroups. Serogroups Australis and Serjoe genomes stood out for having insertions and deletions, respectively, mainly in chromosome 2. The L. borgpetersenii genome also presented great variation of composition, as expected for the species, which is provided by insertion sequences and transposition of mobile elements. The serogroups Canicola and Pomona presented higher proximity in the wgSNP analysis. Two plasmids were also identified in the serogroup Canicola genomes with high identity to the plasmids described in the Chinese strain of the same serovar. In the L. kirschneri species, the strain 47 (M36/05) presented high identity and synteny with the serovar Mozdok genomes, as expected, including the Brazilian strain of human origin. The strain 55 (M110/06) differed from other L. kirschneri genomes in both MLST and wgSNP. The Brazilian L. inadai genome presented high identity to the American reference of human origin including the presence of bacteriophage specific for the species. The distinction of the Brazilian L. santarosai strains in the MLST was also evidenced in the comparative analysis and in the wgSNP, and the strain 68 (M52 / 8-19), which showed no reactivity to the tested serogroups, also differs from the others reaffirming the possibility of a new serogroup/serovar. Therefore, the genomic study allowed the identification of particularities of Brazilian Leptospira strains, including the existence of extrachromosomal elements, proximity to strains of human origin indicating a greater risk for public health, in addition to the possibility of a new L. santarosai serogroup.
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Caracterização in silico e análise epigenética em bovinos produzidos in vivo e por transferência nuclear da região homóloga à 11p15.5 envolvida com a síndrome de Beckwith-Wiedemann em humanos / In silico characterization and epigenetic analysis of in vivo and cloned cattle of the homologue region 11p15.5 involved with Beckwith-Wiedemann syndrome in humans

Rios, Alvaro Fabricio Lopes 24 August 2007 (has links)
Epigenética é o ramo da biologia que estuda as características herdáveis não associadas a alterações na seqüência de nucleotídeos do DNA. Um dos principais processos epigenético estudados é a metilação do DNA, a qual está associada a diversos mecanismos de regulação gênica, entre eles o imprinting (marcação) genômico. Esse tipo de regulação caracteriza-se pela expressão parental específica dos loci associados e à metilação diferencial em regiões regulatórias conhecidas como centros de imprinting (ICs). Alterações desse mecanismo estão relacionadas com síndromes de hipo e hipercrescimento em humanos e animais domésticos, desenvolvimento de tumores, doenças associadas com alterações de comportamento e já foram detectadas em indivíduos concebidos por técnicas de reprodução assistida e em células-tronco embrionárias derivadas de diferentes espécies. Essas duas últimas evidenciam que genes marcados são particularmente lábeis ao estresse induzido por manipulação celular in vitro. As possíveis causas dessas epimutações não estão completamente esclarecidas. Os bovinos parecem ser um melhor modelo comparativo no estudo dessas alterações, evitando a utilização de embriões humanos. No entanto, existem poucas seqüências descritas de genes marcados nessa espécie. No presente estudo, duas regiões diferencialmente metiladas (H19DMR e KvDMR1) foram caracterizadas em bovinos em termos de elementos conservados (EC), enriquecimento de elementos repetitivos (ERs) e padrões de metilação. A análise de ECs e ERs foi realizada utilizandose os programas VISTA e RepeatMasker, respectivamente. Os padrões de metilação para ambas as DMRs foram analisados utilizando-se o ensaio de COBRA (do inglês COmbined Bisulfite Restriction Analysis) em DNA de sangue periférico e espermatozóides em amostras de animais concebidos in vivo. Também foi pesquisada a possível ocorrência de perda de imprinting em uma amostra de quatro animais clonados. A análise dos resultados indicou que os padrões de imprinting observados nas DMRs bovinas estudadas são semelhantes aos descritos para regiões homólogas em outras espécies de mamíferos. As características genômicas mostraram uma maior similaridade nas regiões analisadas entre bovinos e humanos do que entre humanos e camundongos. Não foram encontradas diferenças entre o padrão de imprinting de animais gerados naturalmente ou por transferência nuclear. Os resultados desse trabalho poderão auxiliar em futuras pesquisas de genes marcados em bovinos, além de contribuir para o melhoramento na utilização dessa espécie como modelo de comparação para desenvolvimento humano. / Epigenetics is the branch of biology which studies heritable changes in genome function that occur without a change in nucleotide sequence within the DNA. One of the most studied epigenetic process is the DNA methylation, which is associated with several gene regulation mechanisms such as genomic imprinting. This type of regulation is characterized by parental specific gene expression and differential methylation of the associated loci in regulatory sequences named imprinting centers (ICs). Alterations of this mechanism has been related to hypo and hypergrowth syndromes in humans and domestic animals, tumor development, behavior disorders, and it has also been associated with epimutations in individuals conceived by assisted reproduction (AR) techniques and stem cells derived from different species. These last two evidences are indicatives of the imprinted genes lability to in vitro cell manipulation. The possible causes of these epimutations are not completely clear. Cattle seem to be a better comparative model in the study of this epigenetic alterations, and it can avoid the use of human embryos. However, there is few description of imprinted gene sequences this species. In the present work, two differently methylated regions (H19DMR and KvDMR1) were characterized in terms of conserved elements (CEs), enrichment of repetitive elements (RE) and methylation patterns. The CEs and REs analysis was carried out using the VISTA and RepeatMasker softwares, respectively. The methylation patterns for both DMRs were analyzed by COBRA (COmbined Bisulfite Restriction Analysis) assay in DNA from peripherical blood and sperm samples of in vivo conceived animals. It also was investigated the loss of imprinting in samples of four cloned animals. The results indicated that the imprinting patterns of the studied bovine DMRs are similar to the other homologue regions in mammals. The genomic features demonstrated a bigger similarity of the analyzed regions between cattle and humans than between humans and mice. Differences between the imprinting patterns of in vivo conceived versus cloned animals were not found. The results of this work can help future studies of imprinted genes in cattle, and, in addition, can contribute for the improvements of this animal model as a comparative to the human development.
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Investigação de mecanismos genéticos e epigenéticos em distúrbios do crescimento humano / Investigation of genetic and epigenetic mechanisms in human growth disorders

Bonaldi, Adriano 02 February 2016 (has links)
Parcela considerável de pacientes com distúrbios de crescimento não têm a causa de seus quadros clínicos estabelecida, incluindo aproximadamente 50% dos pacientes com diagnóstico clínico de síndrome de Silver−Russell (SRS) e 10-20% dos pacientes com síndrome de Beckwith-Wiedemann (BWS). O objetivo deste estudo foi investigar as causas genéticas e epigenéticas de distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida, numa contribuição para o entendimento de mecanismos que regulam o crescimento. O estudo compreendeu: (1) a investigação de microdesequilíbrios cromossômicos, por aCGH; (2) a análise do perfil de expressão alelo-específica de genes sujeitos a imprinting (IG), por pirossequenciamento (PSQ) ou sequenciamento de Sanger; (3) a investigação do padrão de metilação global em pacientes com restrição de crescimento, utilizando microarray de metilação. A casuística constituiu-se de 41 pacientes não aparentados, com distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida: (1) 25, com hipótese diagnóstica de SRS; (2) seis, com restrição de crescimento intrauterino e peso ao nascimento abaixo do 10º percentil, associados a outros sinais clínicos; (3) sete, com hipótese diagnóstica de BWS; e (4) três, com macrossomia pré-natal ou pós-natal, associada a outros sinais. A investigação de microdesequilíbrios cromossômicos foi realizada em 40 pacientes. Foram detectadas 58 variantes raras em 30/40 pacientes (75%): 40 foram consideradas provavelmente benignas (18 pacientes, 45%), 12, com efeito patogênico desconhecido (11 pacientes, 27,5%), duas, provavelmente patogênicas (um paciente, 2,5%) e quatro, patogênicas (três pacientes, 7,5%). Essas frequências são comparáveis àquelas descritas em estudos que investigaram CNV em grupos de pacientes com distúrbios de crescimento e outras alterações congênitas, incluindo SRS, e mostram a importância da investigação de microdesequilíbrios cromossômicos nesses pacientes. A diversidade dos microdesequilíbrios cromossômicos identificados é reflexo da heterogeneidade clínica das casuísticas. Neste estudo, muitos dos pacientes com hipótese diagnóstica de SRS e BWS apresentavam sinais clínicos atípicos, explicando a ausência neles das alterações (epi)genéticas que causam essas síndromes. A identificação de CNV características de outras síndromes reflete a sobreposição de sinais clínicos com BWS e SRS. A análise do perfil de expressão alelo-específica de IG foi realizada em um subgrupo de 18 pacientes com restrição de crescimento. Trinta IG com função em proliferação celular, crescimento fetal ou neurodesenvolvimento foram inicialmente selecionados. Após seleção de SNP transcritos com alta frequência na população, genotipagem de pacientes, genitores e indivíduos controle, determinação da expressão dos IG em sangue periférico e seu padrão de expressão (mono ou bialélico), 13 IG, expressos no sangue, tiveram a expressão alelo-específica avaliada, sete deles por PSQ e seis por sequenciamento de Sanger. Alterações no perfil de expressão de dois genes, de expressão normalmente paterna, foram detectadas em 4/18 pacientes (22%). Este estudo é o primeiro a utilizar pirossequenciamento e sequenciamento de Sanger na avaliação do perfil de expressão alelo-específica de IG, em pacientes com restrição de crescimento. Apesar de terem limitações, ambas as técnicas mostraram-se robustas e revelaram alterações de expressão alélica interessantes; entretanto, a relação dessas alterações com o quadro clínico dos pacientes permanece por esclarecer. A investigação da metilação global do DNA foi realizada em subgrupo de 21 pacientes com restrição de crescimento e em 24 indivíduos controle. Dois tipos de análise foram realizados: (1) análise diferencial de grupo e (2) análise diferencial individual. Na primeira análise, em que foi comparado o padrão de metilação do grupo de pacientes com quadro clínico sugestivo de SRS (n=16) com o do grupo controle (n=24), não houve indicação de hipo ou hipermetilação global no grupo SRS. Na segunda análise, foi comparado o padrão de metilação de cada um dos 21 pacientes com restrição de crescimento e dos 24 indivíduos controle, com o padrão de metilação do grupo controle. O número médio de CpG hipermetilados e de segmentos diferencialmente metilados (SDM) foi significativamente maior nos pacientes. Foram identificados 82 SDM hipermetilados, estando 57 associados a gene(s) (69,5%), em 16 pacientes, e 51 SDM hipometilados, 41 deles associados a gene(s) (80,4%), em 10 pacientes. A análise de ontologia genética dos 61 genes associados aos SDM hipo ou hipermetilados nos pacientes destacou genes que atuam no desenvolvimento e na morfogênese do sistema esquelético e de órgãos fetais, e na regulação da transcrição gênica e de processos metabólicos. Alterações de metilação em genes que atuam em processos de proliferação e diferenciação celulares e crescimento foram identificadas em 9/20 dos pacientes (45%), sugerindo implicação clínica. Não foi detectada alteração epigenética comum aos pacientes com diagnóstico clínico de SRS, explicável provavelmente pela heterogeneidade clínica. A investigação de metilação global, utilizando microarray, produziu novos dados que podem contribuir para a compreensão de mecanismos moleculares que influenciam o crescimento pré- e pós-natal. Na translocação aparentemente equilibrada - t(5;6)(q35.2;p22.3)dn, detectada em paciente com suspeita clínica de SRS, a interrupção de um gene, pela quebra no cromossomo 6, pode ser a causa do quadro clínico; alternativamente, a translocação pode ter impactado a regulação de genes de desenvolvimento localizados próximos aos pontos de quebra. A análise de expressão em sangue periférico mostrou que os níveis de cDNA do gene, interrompido pelo ponto de quebra da translocação, estavam reduzidos à metade. Além de sinais típicos da SRS, a paciente apresentava algumas características clínicas sugestivas de displasia cleidocraniana. Assim, a translocação t(5;6) pode ter alterado a interação de genes de desenvolvimento e seus elementos reguladores, levando à desregulação de sua expressão espaço-temporal, e resultando num fenótipo atípico, com características sobrepostas de mais de uma síndrome genética / A large number of patients with growth disorders do not have the cause of their clinical phenotype established, including about 50% of patients with Silver-Russell syndrome (SRS), and 10-20% of patients with Beckwith-Wiedemann syndrome (BWS). The aim of this study was to investigate the (epi)genetic causes of growth disorders of unknown etiology, in a contribution to the understanding of growth regulation. The study included: (1) the investigation of submicroscopic chromosomal imbalances, by aCGH, (2) the analysis of the allele-specific expression profile of imprinted genes (IG), by pyrosequencing (PSQ) or Sanger sequencing, in patients with growth restriction; (3) the investigation of global methylation pattern in patients with growth restriction, using methylation microarray. The cohort consisted of 41 unrelated patients with growth disorders: (1) 25, with the diagnostic hypothesis of SRS; (2) six, with intrauterine growth restriction and birth weight below the 10th centile, associated with other clinical signs; (3) seven, with the diagnostic hypothesis of BWS; and (4) three, with prenatal or postnatal macrosomia, associated with other clinical signs. Chromosomal microdeletions and microduplications were investigated in 40 patients. Fifty-eight rare variants were detected in 30/40 patients (75%): 40 were considered likely benign (18 patients, 45%), 12, of unknown pathogenic significance (11 patients, 27.5%), two, likely pathogenic (one patient, 2.5%), and four, pathogenic (three patients, 7.5%). These frequencies are similar to those described in studies investigating CNVs in groups of patients with growth disorders and other congenital abnormalities, including SRS, and show the importance of investigating chromosomal microimbalances in these patients. The diversity of CNVs identified can be attributed to the clinical heterogeneity of these cohorts. In this study, many of the patients, with the diagnostic hypothesis of SRS or BWS, had atypical clinical signs, thus explaining the absence of specific SRS/BWS (epi)genetic mutations. The identification of CNVs, known to be causative of other syndromes, reflected the overlapping of some of their clinical features with those of SRS and BWS. The analysis of IG allele-specific expression profile was performed in a subgroup of 18 patients with growth restriction. Thirty IGs were initially selected, based on their association with cell proliferation, fetal growth or neurodevelopment. Transcribed SNPs with high frequency in the general population were selected for the genotyping of patients, parents and control subjects, determination of IG expression in peripheral blood, and of the monoallelic or biallelic expression pattern. The allele-specific expression of 13 IGs expressed in blood was then investigated in patients (seven of them by PSQ and six by Sanger sequencing). Expression alterations of two normally paternally expressed genes were detected in 4/18 patients (22%). This study is the first to use pyrosequencing and Sanger sequencing in the evaluation of IG allele-specific expression profile, in patients with growth restriction. Despite the limitations, both techniques have proved to be robust, and revealed interesting alterations in allelic expression; however, the causal relationship of these alterations with the clinical phenotypes remained unclear. The investigation of the global DNA methylation was performed in a subgroup of 21 patients with growth restriction, and in 24 control subjects. Two types of analysis were performed: (1) group differential analysis, and (2) individual differential analysis. In the first analysis, the methylation pattern obtained for the group of patients with the diagnostic hypothesis of SRS (n=16) was compared to that of the control group (n=24); no bias towards DNA hypo or hypermethylation was detected in the SRS group. In the second analysis, the methylation patterns of each of the 21 patients with growth restriction, and each of the 24 control subjects were compared to the methylation pattern of the control group. The average numbers of hypermethylated CpGs and of differentially methylated segments (DMSs) were significantly higher in the patients. In total, 82 hypermethylated DMSs - 57 associated with gene(s) (69.5%), in 16 patients, and 51 hypomethylated DMSs - 41 associated with gene(s) (80.4%), in 10 patients, were identified. Gene ontology analysis of the 61 DMS-associated genes highlighted genes involved in development and morphogenesis of the skeletal system and fetal organs, and also in the regulation of gene transcription and metabolic processes. Methylation changes in genes involved with cellular proliferation and differentiation, and growth were identified in 9/20 patients (45%), suggesting clinical implications; an epigenetic mutation common to SRS patients was not detected, likely due to the clinical heterogeneity of the cohort. The data generated by this global methylation analysis, using microarray, might contribute to the understanding of molecular mechanisms in growth restriction. In an apparently balanced translocation -t(5;6)(q35.2;p22.3)dn, detected in a patient with the diagnostic hypothesis of SRS, a gene found to be disrupted by the chromosome 6 breakpoint might explain the phenotype; alternatively, the translocation might have impacted the regulation of developmental genes in the vicinity of breakpoints. Expression analysis showed a significant decrease in the disrupted gene cDNA levels in the patient\'s blood cells, as expected. In addition to the SRS typical signs, the patient presented clinical features suggestive of cleidocranial dysplasia. Thus, the translocation t(5;6) might have altered the interaction of developmental genes and regulatory elements, leading to misregulation of spatiotemporal gene expression, thus resulting in an atypical phenotype, with overlapping features of more than one genetic syndrome
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Estabilidade do controle epigenético em células humanas normais e transformadas / Stability of epigenetic control in normal and transformed human cells

Araújo, Érica Sara Souza de 20 March 2012 (has links)
A epigenética aborda o controle da expressão gênica através de diversos fatores que agem sob a cromatina, os melhor estudados são a metilação do DNA e a acetilação em histonas, relacionadas à repressão e ativação gênica, respectivamente. Em mamíferos, existem dois fenômenos epigenéticos interessantes: a inativação do cromossomo X (ICX) em fêmeas, que garante o equilíbrio transcricional gênico entre os sexos, e o imprinting genômico, caracterizado pela expressão monoalélica dependente da origem parental. No presente estudo, propusemos verificar a manutenção do controle epigenético em células humanas normais e transformadas em condições semelhantes de hipometilação do DNA e hiperacetilação em histonas (após uso das drogas 5-aza-2-\'deoxicitidina (5-aza-dC) e ácido valproico, respectivamente), através do monitoramento da expressão alelo-específica pelo uso de polimorfismos de única base presentes em regiões codificadoras. Em células normais houve manutenção da ICX e do imprinting genômico, enquanto que em células transformadas hipometiladas foram observadas indução de XIST, e perda de imprinting dos genes IGF2, H19 e PEG10. Observamos que ambas as drogas podem diminuir a expressão de DNMT1, e 5-aza-dC altera o equilíbrio entre acetilação e desacetilação da histona H4. Ainda, a ordem de adição dos reagentes ocasionou diferenças no nível de acetilação da histona H4 e na expressão gênica de XIST e PEG10. Nossos dados sugerem que: células humanas normais apresentam maior estabilidade do controle epigenético comparadas às células humanas transformadas, genes submetidos à ICX e \"imprintados\" não apresentam diferenças na rigidez do controle de expressão, e a cascata de reação seguida após perturbação de marcas epigenéticas pode ser alterada dependendo da modificação inicial. / Epigenetics refers to mechanisms related to gene activity through conformational modifications in DNA without changes in the nucleotide sequence. Key players in the epigenetic control are DNA methylation and histone acetylation, which are related to gene activation and repression, respectively. Two striking epigenetic phenomena in mammalians are X chromosome inactivation (XCI) and genomic imprinting. XCI triggers the transcriptional silencing of all but one X chromosome in each female cell, while genomic imprinting is a process that leads to mono-allelic gene expression based on parental origin. In the present study, we intended to verify the maintenance of epigenetic control in normal and transformed human cells under the same conditions of epigenetic disturbance. For this purpose, 5-aza-2\'-deoxycytidine (5-aza-dC) and valproic acid (VPA) were used to cause DNA hypomethylation and histone hyperacetylation, respectively. By monitoring allelic-specific expression using single nucleotide polymorphisms present in coding regions, we were able to check the effects of the modifications in the expression pattern of imprinted or subjected to XCI genes. While in female normal cells XCI and genomic imprinting were not affected by VPA or 5-aza-dC treatments, transformed male cells showed XIST activation and loss of imprinting of PEG10, IGF2 and H19 genes in the hypomethylation scenario. In addition, both drugs can decrease the expression of DNMT1, and 5-aza-dC alters the balance between acetylation and deacethylation of histone H4. Furthermore, we could see different degrees of histone H4 acetylation levels and of XIST and PEG10 expression, depending on which of the drugs was added first. Our data suggest that the epigenetic control in normal human cells is more stable when compared to transformed human cells. In addition, both XCI and genomic imprinting are epigenetic features equally hard to disturb. Finally, depending on the initial epigenetic modification (global demethylation or acethylation), it will induce different epigenetic control networks, with consequence to the final status of gene expression.

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