Orientadores : Christine Hackel, Silvana Bordin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-31T17:49:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cabral_DanielaFarias_D.pdf: 6803258 bytes, checksum: 5573dc43e42a10d1ed020bacb58e426b (MD5) Previous issue date: 2001 / Doutorado

Orientador: Solange Bento Farah / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-19T23:03:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sartorato_EdiLucia_M.pdf: 4685693 bytes, checksum: fda73fd184d9bf0a8e374de113c67c42 (MD5) Previous issue date: 1994 / Mestrado / Genetica Humana / Mestre em Ciências Biológicas

Orientador: Lucia Elvira Alvares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T02:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grade_CarlaVermeulenCarvalho_M.pdf: 54304678 bytes, checksum: 869f67d6a836e256bbd7ee9e15980659 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A proteina Miostatina (tambem conhecida como GDF8) e um membro da superfamilia de crescimento e diferenciacao ß (TGF- ß) e e expressa quase que exclusivamente em musculatura esqueletica, tanto no embriao em desenvolvimento quanto no individuo adulto, onde circula livre pela corrente sanguinea. A Miostatina foi inicialmente identificada em 1997 por MCPHERRON et al. e, desde entao, muitos estudos tem demonstrado seu papel essencial na regulacao do desenvolvimento de musculatura esqueletica de aves e mamiferos. O nocaute genico da Miostatina causa hiperplasia e hipertrofia das fibras musculares, resultando em musculos individuais ate duas vezes maiores do que em animais selvagens. Isso demonstra que a Miostatina e um regulador negativo da deposicao de musculatura esqueletica. A estrutura e a funcao desta proteina sao conservadas em diversas especies, incluindo humanos, onde os niveis de Miostatina circulante no sangue se encontram aumentados durante condicoes de distrofia e na caquexia que acompanha alguns tipos de cancer e a AIDS. Um melhor entendimento dos mecanismos que regem a expressao da Miostatina e essencial para o desenvolvimento de estrategias que possam regular sua atividade durante tais condicoes. No presente trabalho, nos identificamos, com o uso de ferramentas de Bioinformatica, elementos cisregulatorios putativos (promotor e enhancers) que possivelmente regulam a transcricao do gene da Miostatina. Inicialmente foi realizada uma comparacao dos loci do GDF8, incluindo as regioes intergenicas adjacentes, provenientes dos genomas de Humano, Camundongo e Galinha. Essa analise revelou a presenca de diferentes regioes evolutivamente conservadas (RECs) adjacentes a sequencia codificadora desta proteina, sete downstream e uma upstream ao gene. Por terem sido mantidas relativamente conservadas ao longo da evolucao, essas regioes supostamente possuem um papel funcional, possivelmente como elementos cis-regulatorios do gene da Miostatina. Em seguida, com o intuito de entender as funcoes que cada uma dessas regioes possa estar exercendo sobre a regulacao da atividade transcricional do gene da Miostatina, foi realizada uma busca por sitios de ligacao para fatores transcricionais que tenham sido conservados evolutivamente nessas RECs. Muitos sitios conservados foram observados nas sete RECs downstream ao gene da Miostatina, entre eles estao sitios para fatores relacionados ao desenvolvimento de musculatura esqueletica (MyoD, Myogenin, E47, EN1), membros (Pax3, Tbx5) e coracao (Nkx2.5, Pitx2). Juntos, esses dados sugerem uma regulacao modular do gene da Miostatina durante a embriogenese dos vertebrados. A unica REC localizada upstream ao GDF8 representa o promotor minimo putativo deste gene. Essa hipotese e reforcada pela presenca de um sitio de ligacao conservado para a Proteina de Ligacao ao sitio TATA. Com o intuito de validar as hipoteses formuladas com base nas analises de Bioinformatica, no presente trabalho buscamos caracterizar funcionalmente o promotor minimo do gene da Miostatina. Para tanto, a regiao do promotor minimo foi inicialmente clonada em um vetor que nao contem promotor e possui como gene reporter o GFP. Essa construcao de expressao foi entao testada atraves de experimentos de eletroporacao em embrioes de galinha in ovo. A analise dos embrioes eletroporados revelou que a regiao de DNA elegida para as analises funcionais e capaz de dirigir a transcricao do gene reporter, indicando que ela corresponde ao promotor minimo do gene da Miostatina. Alem do sitio TATA, ha, na regiao do promotor, diversos sitios conservados para a ligacao de proteinas envolvidas na via de sinalizacao mediada por cAMP (CREB, ATF, NFY). Esse achado esta de acordo com estudos recentes que demonstram o envolvimento do cAMP na regulacao dos fatores miogenicos Myf5 e MyoD, bem como de Pax3, sugerindo que a atividade do gene da Miostatina tambem possa estar sendo regulada por essa via de sinalizacao. Outras regioes do genoma humano que possuem arquitetura semelhante a observada no promotor da Miostatina foram identificadas, demonstrando que outros genes podem estar sob influencia da mesma via de sinalizacao que regula a atividade do promotor da Miostatina, dentre eles genes envolvidos na miogenese e neurogenese. / Abstract: The Myostatin protein (also known as GDF8) is a member of the transforming growth factor-ß (TGF-ß) superfamily and is expressed almost exclusively in skeletal muscle, both in the embryo and in the adult, where the protein circulates in the blood flow. It was initially identified in 1997 by MCPHERRON et al., and since then many studies have been demonstrating its essential role in the regulation of the development of skeletal muscle from birds and mammals. The knockout of the Myostatin gene causes both hyperplasia and hypertrophy of the skeletal muscle fibers, resulting in muscles twice as big as the wildtype ones, thus showing that Myostatin is a negative regulator of skeletal muscle deposition. The GDF8 structure and function is conserved in many species, including humans where the Myostatin levels are increased during dystrophy conditions and in the cachexia that accompanies some types of cancer and AIDS. A better understanding of the mechanisms that rule the Myostatin expression is essential for the development of strategies that might regulate its activity during such conditions. In this research, we have identified, with the use of bioinformatic tools, the cis-regulatory elements (promoter and enhancers) that regulate the Myostatin gene transcription. We compared the GDF8 loci from human, chicken and mouse and found different evolutionary conserved regions (ECRs), adjacent to the GDF8 coding sequence. Because these intergenic sequences remained relatively conserved throughout evolution, they supposedly have a functional role, possibly as cis-regulatory elements for the Myostatin gene. Our analyses revealed the presence of seven possible enhancers downstream of the GDF8 gene and one conserved region upstream of it. In order to understand the role these regions might have in the regulation of Myostatin's transcription activity, we searched for binding sites that were also evolutionary conserved. Many conserved binding sites were observed in the RECs downstream to the Myostatin gene, and among them are sites for factors related to the development of the skeletal muscle (MyoD, Myogenin, E47, EN1), limbs (Pax3, Tbx5) and heart (Nkx2.5, AREB6, Pitx2). Together, these data suggest a modular regulation of the Myostatin gene during vertebrates' embryogenesis. The only REC observed upstream of the Myostatin locus represents the putative basal gene promoter. This hypothesis is strengthened by the presence of a binding site for the Tata Binding Protein conserved for the studied species. In this research, we aimed at functionally characterizing the Myostatin gene basal promoter. For that purpose, we cloned the studied region in a promoterless vector, which contains GFP as a reporter gene. This expression construct was then tested through in ovo electroporation assays. The analysis of the electroporated embryos revealed that the cloned DNA region is capable of driving the transcription of the reporter gene, which indicates that it truly corresponds to the basal promoter of the Myostatin gene. Moreover, there are conserved binding sites for the CREB and ATF1 transcription factors in the basal promoter, which are activated by the cAMP signaling path. This finding is in agreement with recent studies that demonstrate the involvement of cAMP in the regulation of the myogenic factors Myf5 and MyoD, as well as Pax3, thus suggesting that the activity of the Myostatin gene might be under the influence of this signaling path. Other regions of the human genome that have a similar architecture to the one observed in the Myostatin promoter were identified. This demonstrates that other genes are possibly under the influence of the same signaling path regulating the activity of the Myostatin promoter, among them genes involved in myogenesis and neurogenesis. / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientadores: Marcelo Menossi Teixeira, Eugenio Cesar Ulian / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_SandraRodriguesde_D.pdf: 3039020 bytes, checksum: 14d2f6b74500161c7e839b7d6776dd47 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância social e econômica para o Brasil. Além da produção de açúcar, que coloca o país como o maior produtor mundial, a cana-de-açúcar tem alcançado grande destaque na produção de energia renovável e pouco poluente, o etanol. Devido ao rápido crescimento das áreas cultivadas e do aumento no número de indústrias processadoras da cana-de-açúcar, milhares de novos empregos têm sido gerados no Brasil. Por se tratar de uma cultura tão importante para a sociedade e economia brasileira, a cana-de-açúcar vem ganhando cada vez mais destaque e atenção das instituições de pesquisa públicas e privadas. Grande parte da pesquisa e experimentação desenvolvida atualmente para esta cultura visa o desenvolvimento de variedades mais adaptadas às condições edafoclimáticas do Brasil e mais resistentes e tolerantes contra pragas e doenças. Outro importante campo de estudo que tem sido bastante focado no momento é a compreensão dos mecanismos bioquímicos da síntese de sacarose com a finalidade de aumentar a produção deste açúcar e conseqüentemente de etanol. O desenvolvimento de um sistema genético capaz de modificar o metabolismo da planta, através de um estímulo artificial, pode ser muito útil no aumento da produtividade e qualidade ou na redução dos custos envolvidos com a produção de cana-de-açúcar. Esta tecnologia poderá contribuir significativamente para um avanço ainda maior da cana-de açúcar no país. A partir desta premissa, o presente estudo buscou identificar e caracterizar um sistema de indução de expressão gênica disparado pela aplicação externa de etanol em folhas de cana-de-açúcar. Para isso, fazendo uso da técnica de macroarranjos de cDNA, analisamos a expressão gênica de 3.575 ESTs, isolados de folhas de cana-de-açúcar, em resposta a aplicação de etanol. Setenta ESTs apresentaram padrão de expressão alterado pelo etanol. Dentre estes, foram identificados ESTs que codificavam para proteínas relacionadas ao processo de transcrição e tradução e estresse abiótico. Muitos genes cuja função ainda permanece desconhecida também foram identificados nesta análise. Dos 70 ESTs identificados, 48 tiveram expressão induzida pela aplicação de etanol. A partir dos ESTs selecionados como induzidos pelo tratamento com etanol, foi possível selecionar o gene ERD (early responsive dehydration) como candidato para identificação e caracterização da sua seqüência promotora. O EST do gene ERD apresentou um perfil de expressão interessante, com expressão basal baixa durante os tratamentos controle e indução da expressão após a primeira hora de tratamento com etanol. Estudos realizados com várias espécies de plantas demonstram que o sistema alc é um sistema eficiente de expressão gênica baseado na indução por etanol. A partir desta informação, desenvolvemos um vetor de expressão contendo o promotor alcA regulando a expressão do gene repórter da ß-glucuronidase e em seqüência, o promotor constitutivo Ubi-1 de milho controlando a expressão do gene alcR, um fator de transcrição indispensável para a ativação do sistema. Posteriormente, esta construção foi utilizada para transformação genética de plantas de cana-de-açúcar que no momento estão sendo selecionadas e analisadas quanto a introgressão estável do cassete gênico. Outra etapa do presente estudo foi realizada com o gene SsNAC23, já descrito como induzido por estresse de frio, estresse hídrico e herbivoria. Neste trabalho foi demonstrado que SsNAC23 também é induzido pela aplicação de etanol nas folhas de cana-de- açúcar logo após uma hora de exposição ao agente indutor. Concluindo, os resultados obtidos neste trabalho contribuem para elucidar questões importantes do processo de regulação da expressão gênica induzida por etanol, além da validação de um processo útil para aplicação na agricultura. A partir dos dados gerados nas análises de macroarranjos de cDNA foi possível ainda, validar um novo método de quantificação do erro estatístico resultante das análises realizadas no programa SOM (Self Organizing Maps) / Abstract: The sugarcane is a very important crop in Brazil, the biggest producer of the World. Besides sugar, the sugarcane is also used to produce ethanol, a very important renewable source of energy in Brazil. Nowadays this crop is responsible for generation of thousands of job positions directly and indirectly linked to the sugar and ethanol industry and market. Since the sugarcane is getting an important role in the Brazil economy, Brazilians researchers are focusing a lot of work in this crop to breed new varieties with improved traits and better adaptation to stressing environmental, such as cold, poor and acid soils, and attack of pests and diseases. Other important field of study is the improvement of sucrose content to increase the efficiency of ethanol production. The development of a genetic system triggered by an external stimulus and able to modify the plant metabolism may be very useful to improve productivity and quality, besides the cost reduction of sugarcane production. This technology might permit Brazil to increase the expansion of this crop without degrading the environmental. Therefore, the aim of this work was the identification of an efficient system of gene expression induced by ethanol. The technique of cDNA array was used to check the expression of 3,575 ESTs isolated from sugarcane leaves previously treated with ethanol. Seventy ESTs showed expression profile altered by ethanol. Among these ESTs with altered expression we have identified sequences encoding proteins involved with transcription and translation and genes previously reported as responsive to abiotic and biotic stresses. Forty eight of the 70 ESTs with altered expression were up-regulated by ethanol. The SsNAC23, a gene induced by cold, dry and insect attack, was also responsive to ethanol in this study. The expression of SsNAC23 in sugarcane leaves was increased after one hour of exposition to ethanol. The expression analysis of genes induced by ethanol in arrays filters allowed us select a candidate gene whose promoter region will be identified and studied. The gene chosen was the ERD, Early Responsive to Dehydration, whose expression profile was the absence of expression under control treatment and high induction after one hour of ethanol application. Previous works have showed that the genetic system based in ethanol induction, also known as alc system, can be very useful in crops. This system was tested in several plant species and the results were very promising. Therefore, one of the goals of this work was the production of genetic altered sugarcane plants with the alc system. For that, we have developed an expression cassette using the alcA promoter regulating the expression of the ß -glucuronidase, used as a reporter gene, and the constitutive promoter Ubi-1 from maize controlling the expression of the gene alcR, a transcriptor factor essential to ctivation of the alc system. The transformed sugarcanes are being analysed and selected to construct introgression. The results obtained in this work will contribute to understanding of gene expression regulation using an external and chemical inductor as well as provide new insights to the development of new approaches of gene expression control in sugarcane. Besides that, the array data was also used to validate a new statistical method of error estimation by using the SOM software / Doutorado / Genetica Vegetal e Melhoramento / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Orientador: Lucia Elvira Alvares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:28:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grade_CarlaVermeulenCarvalho_D.pdf: 3007033 bytes, checksum: 522d9d385305f8744861d38f7dabf5aa (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A Miostatina é um regulador negativo da deposição de musculatura esquelética e mutações no gene que codifica esta proteína têm sido associadas a um aumento marcante na massa muscular de organismos vertebrados, resultado de hiperplasia e hipertrofia das fibras musculares. Nosso grupo identificou previamente o promotor basal do gene da Miostatina e análises de bioinformática revelaram a presença de sítios evolutivamente conservados para a ligação de CREB, Meis, FXR e NFY, além de um sítio TATA. No presente trabalho nós utilizamos mutagênese sítio-dirigida para gerar diversas construções delecionais que possuem um ou mais sítios mutados, e testamos sua atividade in vitro usando mioblastos C2C12 de camundongo sob condições de proliferação e diferenciação, para analisar o papel destes sítios de ligação sobre a atividade do promotor. Os resultados mostraram que FXR aparentemente não confere efeito na atividade transcricional do promotor da Miostatina em ambos os momentos analisados, indicando que o papel regulador desta proteína pode estar relacionado ao controle da expressão da Miostatina em outro tipo celular, que não o mioblasto. O NFY apresentou um papel de ativador transcricional, enquanto CREB e Meis atuaram inicialmente como repressores durante a proliferação, passando a relaxar esta repressão durante a diferenciação dos mioblastos, permitindo que a atividade do promotor aumentasse significativamente. Trabalhando juntos, estes fatores de transcrição são capazes de manter a atividade do promotor em níveis mais baixos durante a proliferação dos mioblastos e, com o início da diferenciação, a repressão é liberada, e os níveis de atividade podem aumentar. Este padrão está de acordo com o padrão de expressão dinâmico observado para a proteína da Miostatina durante o desenvolvimento da musculatura esquelética em vertebrados / Abstract: Myostatin is a negative regulator of skeletal muscle deposition and mutations in the gene that encodes this protein have been associated to a remarkable increase in skeletal muscle mass, attributable to both hyperplasia and hypertrophy. We have previously identified Myostatin's basal promoter and bioinformatic analyses revealed the presence of evolutionarily conserved binding sites for CREB, Meis, FXR and NFY, besides a TATA box. In the present study we used site-directed mutagenesis to generate several expression constructs possessing one or more mutated sites, and tested their activity in vitro using mouse C2C12 myoblasts in proliferation and differentiation conditions, to analyze the role of these sites on the activity of the promoter. The results show that FXR appears not to confer any effect on the transcriptional activity of the promoter in both conditions, indicating that the regulatory role of this protein might be involved in the control of Myostatin expression in another cell type. NFY presents a role as transcriptional activator, while CREB and Meis act initially as repressors during proliferation, releasing this repression upon differentiation, which allows the activity of the promoter to significantly increase. Working together, these transcription factors are capable of maintaining the promoter activity at lower levels during the proliferation of myoblasts and, upon differentiation, the repression is released, and activity levels can be increased. This pattern is in agreement with the dynamic expression pattern observed for Myostatin during the skeletal muscle development in vertebrates / Doutorado / Histologia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural