A inativação do cromossomo X (ICX) em fêmeas é um exemplo de regulação epigenética. O silenciamento de um dos cromossomos X leva à formação estável da heterocromatina facultativa através da aquisição de múltiplas modificações na cromatina que são mantidas nas subsequentes divisões celulares. Atualmente, algumas características epigenéticas associadas à manutenção da ICX têm sido descritas, contudo os mecanismos de ação e a identidade dos diferentes fatores envolvidos na manutenção da ICX ainda são desconhecidos ou pouco compreendidos. Nosso laboratório realizou uma triagem funcional genômica por bibliotecas de shRNAs (short harpin RNAs) para encontrar genes envolvidos na manutenção da ICX em humanos. A partir deste estudo foram identificados 20 novos genes candidatos a estarem envolvidos na manutenção da ICX. Assim, o objetivo deste trabalho foi validar o grau de envolvimento de dois destes genes candidatos (H3F3B e ASF1A) no processo de controle epigenético do cromossomo X. Para isto, foi realizado o silenciamento dos genes candidatos através da utilização de partículas lentivirais portando shRNAs específicos em fibroblastos primários femininos heterozigotos para uma mutação no gene HPRT e com desvio total de ICX, onde o único alelo normal do gene HPRT está no Xi. A reativação do Xi nestas células foi avaliada por cultivo das mesmas em meio HAT, que seleciona células HPRT+. Só sobreviveram os fibroblastos que foram silenciados para o gene H3F3B. Nestes, as células transduzidas com o shH3F3B.2 expressam o alelo selvagem do gene, presente no Xi, além do gene mutante. Ensaios de RNA-FISH e trimetilação de histonas foram feitos nessas células para avaliar a perda das marcas de cromatina inativa. Foi observada uma perda da nuvem de XIST nas células transduzidas com o shH3F3B.2 e selecionadas em HAT em passagens altas. Por último, análises de expressão alelo-específica de genes ligados ao X comprovaram que dois genes que são submetidos à ICX apresentaram expressão do alelo inativado (FLNA e FHL1). Porém, também foi observada uma mudança no padrão de expressão alelo-específica em genes autossômicos. Finalmente, as análises de expressão geral do cromossomo X mostraram que as células transduzidas com o shH3F3B.2 e selecionada em HAT tinham uma expressão gênica aumentada em relação ao controle. Em conclusão, nossos resultados sugerem uma descondensação da cromatina no cromossomo Xi e portanto um provável envolvimento do gene H3F3B na manutenção da ICX. / The X chromosome Inactivation (XCI) in females is an example of epigenetic regulation. Silencing of one of the X chromosomes leads to the stable formation of the facultative heterochromatin through the acquisition of multiple modifications in the chromatin that are maintained in the subsequent cell divisions. Currently, some epigenetic features associated with the maintenance of XCI have been described. Nonetheless, the mechanisms of action and the identity of the different factors involved in the maintenance of XCI are still unknown or poorly understood. Our laboratory performed a genomic functional screening by shRNA (short harpin RNAs) libraries to find genes involved in the maintenance of XCI in humans. From this study, we identified 20 new candidate genes to be involved in the maintenance of XCI. Thus, the objective of this work was to validate the degree of involvement of two of these candidate genes (H3F3B and ASF1A) in the epigenetic process control of the X chromosome. For this, the silencing of the candidate genes was performed in female heterozygous primary fibroblasts for a mutation of the HPRT gene and with a total XCI shift through the use of lentiviral particles carrying specific shRNAs, where the only normal allele of the HPRT gene is in the Xi (inactivated X). Xi reactivation was evaluated in these cells by culturing them in HAT medium, which selects HPRT + cells. Only the fibroblasts that were silenced for the H3F3B gene survived. Furthermore, the cells transduced with shH3F3B.2 express the HPRT wild gene allele, present in Xi, in addition to the mutant gene. RNA-FISH and histone trimethylation assays were performed on these cells to evaluate the loss of inactive chromatin marks. A loss of the XIST cloud was observed in cells transduced with shH3F3B.2 and selected in HAT at high passages. Finally, allele-specific expression analyzes of X-linked genes showed that two genes that undergo XCI showed expression of the inactivated allele (FLNA and FHL1). However, a change in allele-specific expression pattern was also observed in autosomal genes. Finally, the X chromosome general expression analyses showed that cells transduced with shH3F3B.2 and selected on HAT had increased gene expression relative to the control. In conclusion, our results suggest a decondensation of the chromatin in the Xi chromosome and therefore a probable involvement of the H3F3B gene in the maintenance of ICX.

Linhagens mutantes foram obtidas para os fatores sigma <font face=\"symbol\">sE (RpoE) e <font face=\"symbol\">sN (RpoN) da bactéria Xylella fastidiosa. O mutante rpoE mostrou-se sensível a etanol e a choque térmico. Análises de microarranjo de DNA, de RT-PCR quantitativo e mapeamento de sítios de início de transcrição permitiram definir o regulon <font face=\"symbol\">sE em resposta ao choque térmico. Verificou-se co-transcrição entre os genes que codificam para <font face=\"symbol\">sE, seu anti-sigma e uma protease, e <font face=\"symbol\">sE não se mostrou auto-regulado, mas regulou o gene do anti-sigma. Análises similares às acima indicaram que o gene pilA, codificando a pilina da fímbria tipo IV, é positivamente regulado por <font face=\"symbol\">sN, enquanto o operon codificando proteínas da fímbria tipo I é regulado negativamente, explicando a maior formação de biofilme e auto-agregação no mutante rpoN. O perfil temporal de expressão da linhagem selvagem J1a12 em carência de nitrogênio foi determinado, além de genes induzidos por carência de nitrogênio via <font face=\"symbol\">sN. Assim, <font face=\"symbol\">sN regula genes de fímbrias e de resposta à carência de nitrogênio em Xylella fastidiosa. / Mutant strains were obtained for the sigma factors <font face=\"symbol\">sE (RpoE) and <font face=\"symbol\">sN (RpoN) in Xylella fastidiosa. The rpoE mutant showed to be sensitive to ethanol and heat shock. Microarray and quantitative RT-PCR analyses and determination of transcription start sites permitted to define the <font face=\"symbol\">sE regulon under heat shock. Co-transcription of the genes encoding <font face=\"symbol\">sE , its anti-sigma factor and a protease was observed, and <font face=\"symbol\">sE did not present auto-regulation, but it regulated the gene encoding the anti-sigma. Similar analyses indicated that the pilA gene, encoding the pilin of the type IV fimbriae, is positively regulated by <font face=\"symbol\">sN, while the operon encoding proteins of the type I fimbriae is negatively regulated, what explains the increased biofilm formation and auto-aggregation in the rpoN strain. Temporal expression profile of wild type strain J1a12 under nitrogen starvation was determined, as well as genes induced by nitrogen starvation via <font face=\"symbol\">sN. Thus, <font face=\"symbol\">sN regulates genes encoding fimbriae and genes for nitrogen starvation response in Xylella fastidiosa.

Pseudomonas aeruginosa é uma proteobactéria do grupo gama, que pode se comportar como um patógeno oportunista. A linhagem PA14 apresenta duas ilhas de patogenicidade. A maior delas, PAPI-1, contém dois grupos de genes envolvidos com virulência, transcritos de maneira oposta e que estão entre duas seqüências repetidas diretas. O primeiro grupo compreende quatro genes dispostos em dois operons, que codificam para proteínas de sistemas de dois componentes (PvrS, PvrR, RcsC e RcsB). PvrS e RcsC são proteínas sensoras híbridas, que apresentam domínios de histidina-quinase e de reguladores de resposta. PvrR é um regulador de resposta com um domínio EAL com atividade de fosfodiesterase de diGMP cíclico e RcsB apresenta um domínio de ligação a DNA, além de um domínio fosfoaceptor. O outro grupo é composto de cinco genes, cupD1 a cupD5, que codificam para uma fímbria do tipo chaperone-usher e que apresenta alta similaridade com cupA, envolvido na formação de biofilme em outras linhagens de P. aeruginosa. Trabalhos anteriores mostraram que pvrS, pvrR, rcsC, rcsB e cupD2 estão relacionados com a virulência de PA14. Como estes grupos de genes parecem ter sido inseridos na ilha em um único evento de recombinação, este trabalho investigou se os sistemas de dois componentes estão relacionados com a regulação da expressão de cupD. Foi observado que a expressão de cupD é maior a 28ºC do que que a 37ºC e é influenciada positivamente pelo regulador global de expressão, MvaT, uma proteína tipo H-NS. Ensaios de &#946;-galactosidase a partir de uma fusão de transcrição mostraram que a atividade promotora de cupD é cerca de 50% menor numa linhagem com deleção em rcsB em relação à linhagem selvagem. Nenhuma diferença consistente foi observada entre as linhagens com deleções em pvrS, pvrR, rcsC e rcsB e PA14 em relação a motilidade dos tipos swarming, swimming ou twitching ou à formação de biofilme. A linhagem de P. aeruginosa PA14 superexpressando RcsB mostrou níveis exacerbados de mRNA de cupD1, sendo a atuação de RcsB específica em cupD, já que os outros grupos de genes cup presentes em PA14 não mostraram a mesma variação na expressão, conforme analisado por RT-PCR quantitativo. Essa linhagem mostrou também um aumento na formação de biofilme, sem que a motilidade fosse alterada. Ainda visando elucidar os mecanismos de regulação de cupD, linhagens que superexpressam pvrR também foram analisadas quanto a estes fenótipos. Nesse caso, a superexpressão de pvrR diminuiu a formação de biofilme, conforme esperado, aumentou a motilidade do tipo swarming, porém não alterou a expressão de cupD. Os dados do presente trabalho demonstraram que a cupD é regulado pelos genes do sistemas de dois componentes adjacentes a ele e que o ativador de transcrição RcsB está relacionado com a formação de biofilme em tubos de vidro, provavelmente via a fímbria CupD. / Pseudomonas aeruginosa is a &#947;-proteobacteria that can behave as an opportunistic pathogen. The strain PA14 carries two pathogenicity islands, the largest of them, PAPI-1, contains two gene clusters between two direct repeat sequences that are transcribed in opposite directions and are involved in virulence. The first group consists of four genes arranged in two operons encoding two-component system proteins (PvrS, PvrR, RcsC and RcsB). PvrS and RcsC are hybrid sensor proteins, which contain domains of histidine kinase and response regulator domains. PvrR is a response regulator with a phosphodiesterase EAL domain and RcsB presents a C- terminal HTH DNA biding domain, in addition to a phosphoaceptor domain. The other group is composed of five genes, cupD1-5, that encodes components and assembly factors of a putative fimbrial CupD, which has high similarity with CupA, involved in the biofilm formation in other P. aeruginosa strains. Earlier work showed that pvrS, pvrR, rcsC, rcsB and cupD2 are related to the virulence of PA14. As these groups of genes appear to have been inserted on the island in a single event of recombination, this study investigated whether the two-component systems are related to the regulation of cupD expression. It was observed that cupD promoter activity is higher at 28oC than at 37oC and it is positively influenced by the global regulator, MvaT, a H-NS like protein. A lacZ transcriptional fusion showed about 50% less promoter activity of cupD from a strain with deletion in rcsB as compared to PA14. No consistent differences were found among the strains with deletions in pvrS, pvrR, rcsC and rcsB and PA14 on swarming, swimming and twitching motilities or biofilmsformation. A strain overexpressing overexpression showed heigher levels of cupD1mRNA of, and the role of RcsB as an activator is specific to cupD, as the other groups of cup genes present in PA14 did not show the same variation in the expression, as analyzed by quantitative RT-PCR. This strain also showed an increase in biofilm formation. In further assays aiming to elucidate the mechanisms of regulation of cupD, a strains overexpressing pvrR was also analyzed. Overexpression of pvrR decreased the formation of biofilm, as expected, and increased swarming motility, but did not alter the expression of cupD. The data from this study demonstrated that cupD is regulated by RcsB, and that this transcriptional activator is involved in the formation of biofilm in glass tubes, probably via CupD fimbriae.

As mutações pontuais nos dois domínios de CspC proporcionam fenótipos mais severos que a falta de cspC. Nenhuma CSP de C. crescentus é capaz de complementar o fenótipo de sensibilidade ao frio de E. coli BX04. Entretanto, os domínios de choque frio de CspC de C. crescentus individualmente são capazes de complementar este fenótipo. Uma análise transcricional global mostrou que a ausência de cspC afeta a transcrição de 11 genes na fase exponencial e 60 genes na fase estacionária. A meia vida dos genes sciP, aceA e CC0682 se mostrou menor no mutante cspC, sugerindo que é possível que CspC desempenhe uma regulação pós-transcricional. / Point mutations in the CspC CSDs caused a more severe phenotype than that of the null strain. None of the C. crescentus CSPs complemented the cold sensitivity of E. coli BX04 mutant. However, the individual CSDs of C. crescentus CspC complemented this phenotype. A microarray global transcriptional profiling showed the absence of cspC affected the transcription of 11 genes at exponential phase and 60 genes at stationary phase. mRNA decay experiments showed that the sciP, aceA e CC0682 mRNAs were less stable in the cspC mutant, indicating that its effect could be at least partially due to posttranscriptional regulation.

Neste trabalho realizamos a análise das variações na expressão gênica global durante a fase de esporulação do fungo aquático Blastocladiella emersonii utilizando a tecnologia dos microarranjos de cDNA em lâminas contendo 3.773 genes distintos. Ao todo 615 genes foram classificados como induzidos enquanto 645 foram classificados como reprimidos ao longo da esporulação. As categorias funcionais mais representadas entre os genes induzidos foram: microtúbulo e citoesqueleto, transmissão de sinal, atividade de ligação ao íon Ca2+, proteólise (apenas no início da esporulação) e biogênese e organização do cromossomo (apenas no final da esporulação). Dentre os genes reprimidos, as categorias funcionais mais representadas foram: biossíntese de proteína, transporte de carboidratos e metabolismo energético. A comparação dos dados de expressão gênica da esporulação com aqueles obtidos recentemente em nosso laboratório para a germinação mostrou um grande número de genes regulados inversamente ao longo das duas fases de diferenciação do ciclo de vida de B. emersonii. Muitos genes induzidos na esporulação são reprimidos na germinação e vice versa. Analisamos também o efeito de glicose e triptofano sobre a expressão gênica durante a formação dos zoósporos, tendo em vista que tais nutrientes são capazes de inibir a esporulação de B. emersonii. Nossos resultados mostraram que na presença de glicose (1%) genes envolvidos na composição e atividade do citoesqueleto foram superexpressos, enquanto na presença do aminoácido triptofano houve um aumento na expressão de genes envolvidos no processo de enovelamento de proteínas e proteólise, e na resposta ao estresse oxidativo. Além disso, genes envolvidos no processo de esporulação propriamente dito foram reprimidos durante o tratamento com triptofano. Investigamos também a via de sinalização por GMP cíclico (cGMP), cujos níveis aumentam consideravelmente durante a esporulação de B. emersonii. Iniciamos o estudo com uma busca no banco de ESTs de B. emersonii (http://blasto.iq.usp.br) por seqüências que codificassem enzimas envolvidas na síntese e degradação de cGMP. Foram encontradas três ESTs que codificam domínios catalíticos que parecem pertencer a três diferentes guanilato ciclases e uma EST codificando uma fosfodiesterase com alta similaridade com fosfodiesterases que possuem alta afinidade por cGMP. Experimentos de microarranjos de cDNA validados por RT-PCR quantitativo em tempo real mostraram que os quatro transcritos são expressos durante esporulação, com picos de indução durante a fase tardia da esporulação, momento em que ocorre a biogênese dos zoósporos. Além disso, dados obtidos a partir de experimentos in vivo e in vitro utilizando inibidores das enzimas guanilato ciclase e óxido nítrico sintase, sugeriram a participação do íon Ca2+ e do radical livre óxido nítrico (&#8226;NO) na atividade de guanilato ciclase, em uma via do tipo Ca2+-&#8226;NO-cGMP. / In the present work, we analyzed global gene expression changes during the sporulation phase of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii using cDNA microarray technology with chips containing 3773 distinct genes. A total of 615 genes were upregulated and 645 were down-regulated along the sporulation of the fungus. The overrepresented functional categories among the induced genes were: microtubule and cytoskeleton, signal transduction, Ca2+ binding activity, proteolysis (only at the beginning of sporulation), and chromosome biogenesis and organization (only at the end of sporulation). Among the down-regulated genes, the over-represented functional categories were: protein biosynthesis, carbohydrate transport, and energetic metabolism. Sporulation gene expression data were compared with those obtained recently in our laboratory for the germination phase, showing that a great number of genes are inversely regulated along the two differentiation stages of B. emersonii life cycle. We also analyzed the effects of glucose and tryptophan on gene expression during biogenesis of the zoospores, as such nutrients are able to inhibit B. emersonii sporulation. Our results showed that in the presence of glucose (1%) genes related to activity and composition of cytoskeleton were over-expressed, while in the presence of tryptophan genes involved in protein folding, proteolysis and oxidative stress were induced. In addition, genes involved in the sporulation process per se were downregulated by tryptophan treatment. We also investigated the cyclic GMP signaling pathway, as the levels of this cyclic nucleotide increase considerably during B. emersonii sporulation. Firstly, we searched for sequences encoding enzymes involved in cGMP synthesis and degradation using the B. emersonii EST databank (http://blasto.iq.usp.br). Three sequences were found encoding distinct guanylate cyclase catalytic domains, and one showed high similarity with phosphodiesterases that exhibit high affinity for cGMP. Microarray experiments, validated by real time quantitative RT-PCR, showed that the four transcripts are induced during sporulation, reaching maximum levels at the late stages of sporulation, when zoospore biogenesis occurs. In addition, data obtained from in vivo and in vitro experiments using inhibitors for the enzymes guanylate cyclase and nitric oxide synthase indicated the involvement of the ion Ca2+ and the free radical nitric oxide (&#8226;NO) in guanylate cyclase activity, suggesting the existence of a Ca2+-&#8226; NO-cGMP signaling pathway.

Os fatores de transcrição da família MarR atuam como sensores diretos de sinais intracelulares e regulam vários processos em bactérias, incluindo virulência e degradação de compostos aromáticos. Neste trabalho, identificamos de modo global os fatores de transcrição da família MarR envolvidos na virulência do patógeno oportunista de humanos Chromobacterium violaceum. Usando mutagênese por troca alélica, geramos mutantes nulos não polares para doze dos quinze reguladores da família MarR encontrados no genoma de C. violaceum. Em ensaios de virulência, quando injetados por via intraperitoneal em camundongos BALB/c, os mutantes ?CV_0210 (?ohrR), ?CV_0577 e ?CV_2726 foram menos virulentos, enquanto o mutante ?CV_1776 foi mais virulento, quando comparados à linhagem selvagem. Para os demais nove mutantes MarR não houve diferença na virulência. Para definir o regulon de alguns destes reguladores da família MarR, os perfis de expressão gênica foram determinados por ensaios de microarranjo de DNA e Northern blot para as linhagens mutantes ?CV_0210 (?ohrR), ?CV_1776, ?CV_1810 e ?CV_2726, para a linhagem selvagem superexpressando CV_2726 e para a linhagem selvagem em estresse oxidativo com hidroperóxido de cumeno (CHP). O regulon do repressor CV_1810 compreendeu dois operons divergentes, que codificam enzimas que possivelmente metabolizam compostos aromáticos, mas produtos do catabolismo destes compostos não funcionaram como ligantes capazes de antagonizar a repressão de CV_1810 no gene CV_1801. O regulon do ativador CV_2726, definido como quatorze genes comuns diferencialmente expressos em ensaios na ausência e na condição de superexpressão do gene CV_2726, revelou poucos genes (cstA) com potencial de estar envolvidos no fenótipo de menor virulência do mutante ?CV_2726. Os reguladores CV_0577 e CV_1776 foram alocados na subfamília UrtR de resposta a urato e provavelmente influenciam a virulência de C. violaceum com regulons sobrepostos. O regulon de CV_1776 abrangeu dezenas de genes, muitos deles relacionados ao catabolismo de aminoácidos, mas há poucos candidatos a fatores de 10 virulência clássicos (pecM, escU). Alguns genes do catabolismo/utilização de purinas (CV_0578 e CV_3771) foram regulados tanto por CV_1776 quanto por CV_0577 e responderam a presença de urato. O perfil transcricional da resposta adaptativa de C. violaceum a CHP, um ligante que oxida o regulador OhrR, revelou aumento na expressão de genes relacionados à detoxificação de peróxidos (enzimas antioxidantes e sistemas redutores de tiol), degradação da porção aromática do CHP (oxigenases) e proteção contra estresses secundários (reparo de DNA, choque térmico, limitação de ferro e nitrogênio). O regulon de OhrR revelou-se pequeno, incluindo dois genes com expressão aumentada, CV_0209 (ohrA) e CV_0208 (possível diguanilato ciclase), e três genes com expressão diminuída (hemolisina, quitinase e colagenase) no mutante ?ohrR. Assim, a virulência atenuada do mutante ?ohrR deve estar relacionada ao aumento da produção do segundo mensageiro cíclico di-GMP (c-diGMP) e à diminuição da expressão de enzimas degradativas extracelulares. Em conclusão, definimos a resposta transcricional à CHP, identificamos potenciais fatores de virulência, como a diguanilato ciclase, no regulon OhrR, e mostramos que C. violaceum utiliza os fatores de transcrição da família MarR CV_0577, CV_1776, CV_2726 e OhrR para modular sua virulência. / Transcription factors belonging to the MarR family act as direct intracellular sensors of signals and control many processes in bacteria, including virulence and degradation of aromatic compounds. In this work, we identify and characterize MarR family transcription factors controlling virulence in Chromobacterium violaceum, an opportunistic pathogen of humans. Using allelic exchange mutagenesis, we generate non-polar null mutants for twelve of the fifteen MarR family regulators found in the C. violaceum genome. In virulence tests, when introduced by intraperitoneal injection in BALB/c mice, the ?CV_0210 (?ohrR), ?CV_0577 and ?CV_2726 mutant strains were less virulent, while the ?CV_1776 was more virulent, when compared to the wild-type strain. The other nine MarR mutants showed no difference in virulence tests. To define the regulon of some MarR family transcription factors, the gene expression profiles were determined by DNA microarray analysis and Northern blot assays for the ?CV_0210 (?ohrR), ?CV_1776, ?CV_1810 and ?CV_2726 mutant strains, for the wild-type strain overexpressing CV_2726 and for the wild-type strain exposed to oxidative stress generated by cumene hydroperoxide (CHP). The CV_1810 is a repressor of a regulon that comprised two divergent operons encoding enzymes that possibly metabolize aromatic compounds, but catabolic products of these compounds did not function as ligands capable of antagonizing the repression of CV_1810 on the CV_1801 gene. The regulon of the activator CV_2726, defined as fourteen differentially expressed genes commonly found in assays in the absence and overexpression of the CV_2726 gene, revealed few genes (cstA) with potential to be involved in the phenotype of lower virulence of the ?CV_2726 mutant strain. Regulators CV_0577 and CV_1776 were allocated in the urate-responsive UrtR subfamily and probably afect the virulence of C. violaceum with overlapping regulons. The CV_1776 regulon contains dozens of genes, many of them related to amino acid catabolism, but there are few candidates for classical virulence factors (pecM, escU). Some genes related to catabolism/utilization of purine (CV_0578 and CV_3771) were 12 regulated by both CV_1776 and CV_0577 and responded to the presence of urate. The transcriptional profile of the adaptive response of C. violaceum to CHP, a ligand that oxidizes the OhrR regulator, revealed the upregulation of genes related to the detoxification of peroxides (antioxidant enzymes and thiol-reducing systems), degradation of the aromatic moiety of CHP (oxygenases), and protection against other secondary stresses (DNA repair, heat shock, iron limitation, and nitrogen starvation responses). The OhrR regulon was shown to be small, including two upregulated genes, CV_0209 (ohrA) and CV_0208 (putative diguanylate cyclase), and three downregulated genes (hemolysin, chitinase, and collagenase) in the ?ohrR mutant. Thus, the attenuated virulence of the ?ohrR mutant might be related to the increased production of the second messenger cyclic di-GMP (c-di-GMP) and the decreased expression of extracellular enzymes required for tissue dissemination, in this mutant strain. In conclusion, we have defined the transcriptional response to CHP, identified potential virulence factors such as diguanylate cyclase as members of the OhrR regulon, and shown that C. violaceum uses the transcription factors of the MarR family CV_0577, CV_1776, CV_2726 and OhrR to modulate its virulence.

Fatores sigma de carência de ferro, representados por FecI de E. coli, direcionam a transcrição de genes de transporte de sideróforos (quelantes de ferro), e são geralmente regulados por fatores antissigma (FecR), que liberam o fator sigma após ligação do sideróforo no receptor de membrana externa (FecA). Caulobacter crescentus possui quatro genes para fatores sigma desta família. Ensaios de expressão gênica e crescimento indicaram que estes genes não respondem à disponibilidade de ferro. Em microarranjos de cDNA, apenas o gene fecA2 foi induzido em DfecR2 comparado à linhagem parental, sugerindo que este é o único gene alvo do fator sigma FecI2. Já DfecR4 mostrou indução em mais de 50 genes, alguns envolvidos na utilização de fontes alternativas de carbono. Ensaios fenotípicos com DfecI4 sugeriram que este gene é importante para o crescimento em g-ciclodextrina ou ácido caproico. Os resultados sugerem que o fator sigma FecI2 é bem específico, enquanto FecI4 parece regular uma resposta geral relacionada a compostos carbônicos, e não à homeostase de ferro. / Iron starvation sigma factors, whose prototype is E. coli FecI, direct transcription of genes involved in siderophore (iron chelators) transport, being usually regulated by anti-sigma factors (FecR), which release the sigma factor after siderophore binding to the outer membrane receptor (FecA). Caulobacter crescentus possesses four genes encoding FecI-like sigma factors. Gene expression and growth assays indicated that these genes do not respond to iron availability. In cDNA microarrays, only the fecA2 gene was induced in DfecR2 relative to the wild-type strain, suggesting that this is the only target gene of the FecI2 sigma factor. However, in DfecR4 there was induction of over 50 genes, some of them involved in utilization of alternative carbon sources. Phenotypic microarrays with the DfecI4 strain showed that this gene is important for growth in g-cyclodextrin or caproic acid. The results suggest that the FecI2 sigma factor is very specific, whereas FecI4 seems to regulate a more general response, related to carbon compounds rather than iron homeostasis.

O ciclo de divisão celular compreende uma seqüência de fenômenos controlados por una complexa rede de regulação gênica muito estável e robusta. Aplicamos as Redes Genéticas Probabilísticas (PGNs) para construir um modelo cuja dinâmica e robustez se assemelham às observadas no ciclo celular biológico. A estrutura de nosso modelo PGN foi inspirada em fatos biológicos bem estabelecidos tais como a existência de subsistemas integradores, realimentação negativa e positiva e caminhos de sinalização redundantes. Nosso modelo representa as interações entre genes como processos estocásticos e apresenta uma forte robustez na presença de ruido e variações moderadas dos parâmetros. Um modelo determinístico recentemente publicado do ciclo celular da levedura não resiste a condições de ruido que nosso modelo suporta bem. A adição de mecanismos de auto excitação, permite a nosso modelo apresentar uma atividade oscilatória similar à observada no ciclo celular embrionário. Nossa abordagem de modelar e simular o comportamento observado usando mecanismos de controle biológico conhecidos fornece hipóteses plausíveis de como a regulação subjacente pode ser realizada na célula. A pesquisa atualmente em curso procura identificar tais mecanismos de regulação no ciclo celular da levedura, usando dados de expressão gênica provenientes de medições seqüenciais de microarray. / The cell division cycle comprises a sequence of phenomena controlled by a stable and robust genetic network. We applied a Probabilistic Genetic Network (PGN) to construct an hypothetical model with dynamical behaviour and robustness typical of the biological cell-cycle. The structure of our PGN model was inspired in well established biological facts such as the existence of integrator subsystems, negative and positive feedback loops and redundant signaling pathways. Our model represents genes\' interactions as stochastic processes and presents strong robustness in the presence of moderate noise and parameters fluctuations. A recently published deterministic yeast cell-cycle model collapses upon noise conditions that our PGN model supports well. In addition, self stimulatory mechanisms can give our PGN model the possibility of having a pacemaker activity similar to the observed in the oscillatory embryonic cell cycle. Our approach of modeling and simulating the observed behavior by known biological control mechanisms provides plausible hypotheses of how the underlying regulation may be performed in the cell. The ongoing research is lead to identify such regulation mechanisms in the yeast cell-cycle from time-series microarray gene expression data.

Após o seqüenciamento completo do genoma humano, a busca e caracterização do conjunto completo de genes humanos constitui-se no principal desafio nesta área de investigação, sendo o passo limitante para o progresso na exploração dos dados contidos no seqüenciamento deste genoma. O projeto de transcriptoma denominado \"Transcript Finishing Initiative\" (TFI) surgiu neste contexto, com o objetivo principal de gerar fragmentos parciais de transcritos humanos, que não haviam sido descritos previamente e determinar sua seqüência, para iniciar a caracterização de novos genes humanos. A estratégia utilizada foi q alinhamento de todas as seqüências ORESTES e ESTs disponíveis com a seqüência pública do genoma humano e o agrupamento j c1usterização destas com base nas coordenadas deste genoma. Algumas das regiões que não eram cobertas por estas seqüências foram, então, completadas, por RT-PCR, utilizando-se primers ancorados nos clusters vizinhos. Cada par de clusters de ESTs selecionado para validação experimental foi designado como uma Unidade do \"Transcript Finishing\" (TFU), tendo sido validadas experimentalmente, pelo grupo TFI, Um total de 211 TFUs foram validadas, sendo que 197 seqüências consenso foram submetidas ao Genbank (CF272536-CF272733). Atualmente, apenas um pequeno número destas seqüências ainda são considerados genes novos, sem que haja um cDNA depositado em banco de dados; contudo para um número considerável destas TFUs não existe qualquer caracterização sobre sua função. Na tentativa de contribuir para melhor caracterização dos genes identificados no projeto TFI, e tendo, como base, a linha de pesquisa do laboratório, que busca genes diferencialmente expressos envolvidos em transformação maligna/tumorigênese, o presente trabalho propôs a utilização das seqüências TFUs para estudar sua possível associação com tumores de glia humanos e outros tipos de tumores (de próstata e de mama). Para tanto, as TFUs foram analisadas \"in silico\" para estabelecer seu grau de ineditismo como um novo gene ou um gene sem função conhecida, e, para análise de sua expressão diferencial entre tecidos normais e tumorais de cérebro, próstata e mama. Para validar estas análises computacionais na bancada, foram gerados macro- e microarranjos de DNA utilizando-se as TFUs disponíveis como clones físicos ou amplicons, para o rastreamento com sondas das linhagens celulares A172 e T98G de glioblastomas. Os resultados das análises destes dados foram confirmados por PCR quantitativo tanto nas linhagens como em amostras clínicas de astrocitomas que apresentam diversos graus de malignidade. Como resultado, foi possível organizar um Banco de Clones Físicos de TFUs, além de identificar e selecionar uma TFU (168), cuja expressão correlaciona diretamente com o grau de malignidade dos tumores de glia. Esta seqüência corresponde a um novo gene, já que não existe a seqüência de cDNA completo nos bancos de dados. Em vista disto, a TFU168 foi selecionada para estudos funcionais posteriores, que já estão em andamento, através da obtenção de suaseqüência completa de cDNA para ensaios de superexpressão e do silenciamento gênico através de RNAi. / Upon complete sequencing of the human genome, identification and characterization of the complete set of human genes constitutes the major challenge in this research field, constituting the limiting step for progress in exploration of the informations contained in the genome sequencing data. The Transcript Finishing Initiative (TFI) transcriptome project arose in this context, aiming at the generation, sequencing and characterization of partial new human transcripts and genes. The strategy adopted was the alignment of the alI the available ORESTES and EST sequences data with the public human genome sequence and their clusterization based on the coordinates of this genome. Thus, some of the regions which were not cover by ESTs and ORESTES (gaps) were then completed by RT-PCR using primers anchored in the neighboring clusters. Each pair of EST clusters selected for experimental validation was named Transcript Finishing Unit (TFU). A large number (211) of TFU s were validated and 197 -consensus sequences were submitted to the Genbank (CF272536-CF272733). At present, only a few of these sequences are considered as new genes without a full-Iength cDNA sequence deposited in the data bank, however, no functional characterization is yet available for a large number of these sequences. In an attempt to contribute to further characterization of these genes identified in the TFI project and keeping in mind the main interest of our laboratory, which is the identification of differentially expressed genes in tumor versus normal tissue, the present work aims at utilizing these TFUs to find differentially expressed genes associated with human glial tumors and with other kinds of tumors. To this end, these sequences were first subjected to in silico analysis in order to establish their degree of ineditism (new sequences and/or sequences with unknown function) and their expression profile between normal and tumoral tissues of brain, mammary gland and prostate. To validate this computational analysis, DNA macro- and microarrays were generated with the TFU sequences and screened with cDNA probes obtained from the A172 and T98G glioblastomas cell lines. The results of these screenings were confirmed by quantitative PCR both in cell lines and in tumor samples of different degrees of malignancy. The results obtained in this work allowed the organization of a TFUs Physical Clones Bank and the identification and selection of one sequence (TFU 168), whose expression is directly re1ated to the degree of tumor malignancy. This sequence constitutes a new gene, since no complete cDNA sequence is available in the data banks. Therefore, TFU168 was selected for further functional studies by obtaining its full-Iength cDNA sequence to be used for over expression by silencing this gene using RNAi.

O câncer de mama é a principal causa de morte por neoplasias em mulheres no mundo. Nutrientes, como vitamina A (VA) e ácido butírico (AB) podem modular a carcinogênese por meio de mecanismos epigenéticos, como acetilação de histonas e metilação do DNA. A associação de agentes desmetilantes do DNA e inibidores de desacetilases de histonas representa estratégia promissora para controle do câncer, inclusive de mama. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da administração de vitamina A e ácido butírico, isolados ou em associação, em células de adenocarcinoma mamário humano da linhagem MCF-7. Para tanto, em células MCF-7, tratadas com VA (10 &#181;M) e/ou AB (1mM) durante diferentes períodos, foram avaliados: crescimento celular, padrão de acetilação de histonas e de metilação global do DNA; expressão dos genes RAR&#946; e CRBP-I, padrão de metilação da região promotora do gene RAR&#946; e concentração celular de retinóides. Em comparação ao controle, representado por células MCF-7 não tratadas com as substâncias, o tratamento com VA e AB associados, mas não isolados, resultou em inibição significativa do crescimento de células MCF-7 (p>0,05) após período de 120hs. Nesse caso, observaram-se inibições do crescimento de 10%, 34% e 46% para os tratamentos com VA, AB e VA+AB, respectivamente. Em comparação ao controle, AB e associação de VA+AB, mas não VA isolada, aumentaram (p<0,05) o nível de acetilação de H3K9, mas não de H4K16, após 96hs de tratamento, não se verificando diferenças (p>0,05) entre os tratamentos com AB e VA+AB. VA e AB, isolados ou em associação, não alteraram (p>0,05) o padrão de metilação global do DNA e nem a expressão do gene CRBP-I, em comparação ao controle. AB e associação de VA+AB, mas não VA isolada, aumentaram (p<0,05) a expressão do gene RAR&#946; após 120hs de tratamento, em comparação ao controle, não se verificando diferenças (p>0,05) entre os tratamentos com AB e VA+AB. Células MCF-7 tratadas ou não com VA e AB, isolados ou em associação, apresentaram promotor do gene RAR&#946; predominantemente metilado e níveis não detectáveis de palmitato de retinila. Em comparação ao controle, apenas o tratamento com VA isolada aumentou (p<0,05) da concentração de retinol após 120hs. Com base nos resultados, a associação de VA e AB resultou em efeito inibitório aditivo do crescimento de células MCF-7. Acetilação de histonas H3K9, mas não de H4K16 e metilação do DNA, parece representar alvo epigenético do AB. Aumento da expressão do gene supressor de tumor RAR&#946; parece estar envolvido na inibição do crescimento de células MCF-7 pelo AB. O gene CRBP-I não parece estar envolvido na inibição do crescimento de células MCF-7 pela VA e AB, isolados ou em associação. Ausência de esterificação do retinol em células MCF-7 tratadas ou não com VA e AB, isolados ou em associação, parece se relacionar à expressão reduzida do gene CRBP-1. / Breast cancer is the leading cause of deaths among women diagnosed with neoplasia worldwide. Nutrients such as vitamin A (VA) and butyric acid (BA) may modulate carcinogenesis through epigenetic mechanisms, such as histone acetylation and DNA methylation. The combination of DNA demethylating agents and histone deacetylase inhibitors represent a promising strategy for cancer control, including breast cancer. This study aimed to evaluate the effects of administration of vitamin A and butyric acid, isolated or combined, on MCF-7 human breast adenocarcinoma cell line. For this, the following parameters were evaluated in MCF-7 cells treated for different periods with VA (10 &#181;M) and/or BA (1 mM): cell growth, histone acetylation status, global DNA methylation pattern, RAR&#946; and CRBP-I gene expression, RAR&#946; promoter methylation status, and cellular concentration of retinoids. Compared to controls, represented by untreated MCF-7 cells, treatment with VA and BA combined, but not isolated, significantly (p<0.05) inhibited the growth of MCF-7 cells after 120hs. In this case, 10%, 34% and 46% growth inhibitions were observed after treatment with VA, BA and VA+BA, respectively. Compared to controls, BA and its association with VA, but not VA isolated, increased (p<0.05) acetylation level of H3K9, but not of H4K16, after 96hs; no differences were observed between treatments with BA and VA+BA. VA and BA, isolated or combined, did not alter (p>0.05) global DNA methylation pattern and CRBP-I gene expression, compared to controls. BA and its association with VA, but not VA isolated, increased RAR&#946; gene expression after 120hs, compared to controls; no differences were observed between treatments with BA and VA+BA. MCF-7 cells, treated or not with VA and BA, isolated or combined, presented RAR&#946; promoter predominantly methylated and undetectable levels of retinyl palmitate. Compared to controls, only treatment with VA isolated increased (p<0.05) cellular retinol concentration after 120hs. Based on these data, association between VA and BA resulted in additive inhibitory effect on MCF-7 cell growth. Acetylation of H3K9, but not of H4K16, seems to represent a BA epigenetic target. Increased expression of tumor suppressor gene RAR&#946; seems to be involved in BA inhibitory action on MCF-7 cell growth. Neither CRBP-I gene nor global DNA methylation seem to be involved in VA and/or BA inhibitory actions on MCF-7 cell growth. Lack of retinol esterification in MCF-7 cells treated or not with VA and BA, isolated or combined, could be related to reduced CRBP-I gene expression.