Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis.pdf: 4253837 bytes, checksum: 15abaa1d981d9b5cd585cfb3e8da60c9 (MD5) Previous issue date: 2010-07-22 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The discovery of the non-coding RNA (ncRNA) has been primarily focused on the genomes of eukaryotes and pathogenic bacteria. In vibrios, all that is known up to now regarding ncRNAs involves V. cholerae N16961 e V. campbellii ATCC BAA-1116. In this study, ncRNA candidate genes were identified in the genomes of V. campbellii ATCC BAA-1116, V. alginolyticus 40B, V. communis 1DA3 e V. mimicus VM573. V. alginolyticus 40B and V. campbellii ATCC BAA-1116 are abundant in brazilian corals, whereas V. mimicus VM573 is a toxic strain (carrying the Vibrio pathogenicity island) atypical to this species. In order to identify the ncRNAs in silico, the tools Infernal and Rfam database were used. Perl programs were developed in the present work. The Infernal tool and the Rfam database are based on the Covariance Model (CM), a special case of Stochastic Context Free Grammars (SCFG). Up to 38 ncRNAs were identified per species. They were classified into seven classes according to their regulatory function and/or structural (1. riboswitches, 2. modulators of protein activity, 3. RNA's antisensus of trans action, 4. RNA's antisensus of cis action, 5. ribonucleoproteins, 6. regulation by transcription termination and 7. unknown classification). The most abundant group was the riboswitch, whereas the less abundant group was the ribonucleoprotein. This work demonstrated that the ncRNAs show a great diversity in functional classes, possibly associated with the regulation of different cellular processes in vibrios, including regulation of pathogenicity. / A descoberta de RNA não-codificante (ncRNA) tem focado principalmente nos genomas de eucariontes e de bactérias patogênicas. Em vibrios, o que se conhece até o momento sobre ncRNAs envolve V. cholerae N16961 e V. campbellii ATCC BAA-1116. Neste estudo, são identificados genes candidatos de ncRNAs no genoma de V. campbellii ATCC BAA-1116, V. alginolyticus 40B, V. communis 1DA3 e V. mimicus VM573. V. alginolyticus 40B e V. campbellii ATCC BAA-1116 são abundantes em corais brasileiros, enquanto que V. mimicus VM573 é uma linhagem toxigênica (CT e TCP positiva) atípica desta espécie. Para identificar os ncRNAs através de análise in silico foram utilizadas ferramentas já disponíveis (Infernal e a base de dados Rfam) e programas em Perl desenvolvidos no presente trabalho. A ferramenta Infernal e a base de dados Rfam são baseados em modelo de covariância (CM), um caso especial de gramáticas estocásticas livres de contexto (SCFG). Foram identificados até 38 ncRNAs por espécie, os quais foram classificados em sete classes de acordo com sua função regulatória e /ou estrutural (riboswitches, moduladores da atividade de proteínas, RNAs antisenso de ação trans, RNAs antisenso de ação cis, ribonucleoproteinas, regulação por término de transcrição e classificação desconhecida). O grupo mais abundante foi o riboswitch, enquanto que o grupo menos abundante foi o ribonucleoproteina. Este trabalho demonstrou que os ncRNAs apresentam uma ampla diversidade de classes funcionais, estando possivelmente associados com a regulação de diferentes processos celulares em vibrio, incluindo a regulação da patogenicidade.

CspD é uma das quatro proteínas de choque frio de Caulobacter crescentus, sendo maior que as outras CSPs por possuir dois domínios de choque frio, e tem seu papel na célula ainda desconhecido. O objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar os fatores in cis e in trans envolvidos na regulação da expressão do gene cspD em C. crescentus. Neste trabalho foi visto que a expressão de cspD é induzida pela carência de glicose no meio, mas não pela carência de nitrogênio. Esta indução é dependente do sinalizador ppGpp, indicando que ppGpp está envolvido na sinalização de carência de carbono. Um regulador de resposta de um sistema de dois componentes (SpdR) foi identificado como responsável pela indução em fase estacionária, sendo fosforilado pela histidina quinase cognata SpdS. Através de ensaios de EMSA e DNAseI footprinting pudemos verificar que a proteína SpdR se liga em uma sequência repetida invertida no promotor de cspD, e que essa ligação é dependente da fosforilação no resíduo de aspartato na posição 64 da proteína. Foi construído um mutante nulo do gene SpdR e este foi testado quanto à resistência a estresse oxidativo causado por H2O2 e viabilidade em fase estacionária; o mutante não apresentou diferença na resposta em relação à linhagem selvagem. / CspD is one of the four cold shock proteins of Caulobacter crescentus being larger than the other ones by possessing two cold shock domains, and its cellular role is still unknown. The aim of this work was to identify and characterize factors in cis and in trans involved in regulation of cspD expression in C. crescentus. In this work we determined that cspD expression is induced by glucose starvation but not by nitrogen starvation. This induction is dependent on the signalling molecule ppGpp, indicating that it is involved in carbon starvation signaling. A response regulator of a two-component system (SpdR) was identified as responsible for stationary phase induction, being phosphorylated by the cognate histidine kinase SpdS. EMSA and DNAseI footprinting assays showed that the SpdR protein binds to an inverted repeat at the cspD promoter, and that this binding is dependent on phosphorylation at the aspartate residue at position 64. A null spdR mutant strain was constructed and its resistance to H2O2 and stationary phase viability were determined, however the mutant showed no difference in response when compared to the wild type.

Visando a construção de três biossensores bacterianos para os metais mercúrio, arsênio e chumbo, Cupriavidus metallidurans CH34 foi escolhida para obtenção dos fragmentos de DNA (por PCR) correspondentes aos operons mer, ars e pbr. Os fragmentos foram inseridos à montante do gene EGFP, no plasmídeo pBB-EGFP, obtendo três novos plasmídeos: pGHg, pGAs e pGPb. Estes foram clonados em C. metallidurans CH34 e Escherichia coli DH5<font face=\"Symbol\">&#945;. As linhagens recombinantes foram submetidas a várias situações de cultivo e diferentes intensidades de fluorescência, detectadas em microscopia e quantificadas por citometria de fluxo. As linhagens recombinantes C. metallidurans CH34 / pGHg, E. coli DH5<font face=\"Symbol\">&#945; / pGHg, C. metallidurans CH34 / pGAs e C. metallidurans CH34 / pGPb mostraram-se eficazes e, consequentemente, poderão ser utilizadas em rápidos diagnósticos de amostras contaminadas por mercúrio, arsênio e chumbo. / Aiming at the construction of three bacterial biosensors for metals mercury, arsenic and lead, Cupriavidus metallidurans CH34 was chosen to obtain the DNA fragments (by PCR) corresponding to operons mer, ars and pbr. The fragments were inserted upstream of the EGFP gene, in plasmid pBB-EGFP, getting three new plasmids: pGHg, pGAs and pGPb. They were cloned in C. metallidurans CH34 and Escherichia coli DH5<font face=\"Symbol\">&#945;. The recombinant strains were subjected to various conditions of cultivation. Different intensities of fluorescence were detected microscopy and quantified by flow cytometry. The recombinant strains C. metallidurans CH34 / pGHg, E. coli DH5<font face=\"Symbol\">&#945; / pGHg, C. metallidurans CH34 / pGAs and C. metallidurans CH34 / pGPb were effective and therefore may be used in rapid diagnosis of samples contaminated by mercury, arsenic and lead.

A principal fonte de proteínas para alimentação humana e animal é fornecida pelas sementes de cereais e leguminosas. O conteúdo de aminoácidos solúveis em endospermas de milho normal e mutantes opaco-2 e floury foram determinadas por HPLC. A análise indicou que a concentração total de aminoácidos solúveis variou entre os mutantes e seus tipos selvagens. Nos mutantes o10, o11 e o13, as concentrações foram aumentadas significativamente quando comparadas ao tipo selvagem W22, enquanto os mutantes o1, o2, o13, fl1 e fl2 exibiram baixas concentrações em relação ao seu respectivo tipo selvagem Oh43. Resultados similares foram obtidos para os mutantes o5, o7 e fl3 em relação aos seus tipos selvagens (B79, B37 e WT3, respectivamente). Para metionina, o mutante o2 e o tipo selvagem Oh43 apresentaram as mais altas concentrações deste aminoácido. Diferenças significativas não foram observadas para os outros aminoácidos analisados, tais como lisina e treonina. Os resultados sugerem que as altas concentrações sugeridas originalmente para estes mutantes devem ser devidas aos níveis destes aminoácidos incorporados nas proteínas de reserva, mas não na forma solúvel. / For human nutrition the main source of vegetable proteins are cereal and legume seeds. The content of total soluble amino acids in mature endosperms of wildtype and maize opaque and floury mutants have been determined by HPLC. The total absolute concentration of soluble amino acids among the mutants and their wild-type counterparts varied depending on the mutant. In the o10, o11 and o13 mutants the concentrations were significantly increased when compared to their wild-type counterpart W22, whereas the mutants o1, o2, o13, fl1 and fl2 exhibited lower concentrations when compared to the wild-type Oh43, Similar results were observed for o5, o7 and fl3 in relation to their specific wild-type counterparts (B79, B37 and WT3, respectively). For soluble methionine content, o2 and Oh43 exhibited the highest concentrations. Significant differences were not observed for other amino acids such as lysine and threonine. The results suggest that the high-lysine concentrations indicated originally for these mutants must be due to the amino acids incorporated into storage proteins, but not in the soluble form.

Usando incorporação \"in vivo\" de 35S metionina tradução \"in vitro\" de RNA e eletroforese bidimensional, iniciamos um estudo do controle da síntese de proteínas durante duas fases distintas de diferenciação celular, a esporulação e a germinação, do fungo Blastocladiella emersonii. Durante a esporulação ocorre uma intensa variação no padrão de síntese proteica. Foi analisada a síntese de 108 proteínas, sendo verificado que o aumento na síntese de várias proteínas está associado com estágios definidos da esporulação. Um grande número de proteínas básicas é sintetizado exclusivamente no final da esporulação, que corresponde à fase de diferenciação dos zoósporos. Também foram detectadas drásticas variações na população de mRNAs ao longo de toda a esporulação. A síntese de várias proteínas típicas da esporulação parece ser controlada ao nível da transcrição. Além disso a maioria dos RNAs mensageiros específicos da esporulação não é conservada nos zoósporos maduros; o zoósporos contém mRNAs armazenados que provavelmente são sintetizados nos últimos 30 minutos da esporulação. Durante a transição dos zoósporos a células redondas, que ocorre nos primeiros 25 minutos após a indução da germinação em meio inorgânico, não foram verificadas diferenças qualitativas no padrão de síntese proteica, tanto na ausência como na presença de actinomicina D, indicando que os eventos precoces da germinação são inteiramente pré-programados pelo mRNA que está armazenado nos zoósporos. Contudo, na germinação tardia são verificadas profundas variações no padrão de síntese proteica. A síntese de algumas dessas proteínas (seis polipeptídios), provavelmente corresponde a uma tradução seletiva de mensagens armazenadas nos zoósporos, enquanto que a maioria das novas proteínas expressas (vinte e dois polipeptídios) corresponde a tradução de novos mRNAs. Assim, durante a germinação dos zoósporos, ocorrem múltiplos níveis de regulação da síntese proteica, envolvendo controles ao nível da tradução e transcrição. Durante o início da germinação também foi observado um controle ao nível de pós-traduçãoo, com várias proteínas dos zoósporos sendo especificamente degradadas ou modificadas. Também analisamos o padrão das proteínas sintetizadas durante a germinação em meio nutriente sendo observada a síntese de polipeptídios específicos desta condição de germinação e crescimento. Algumas proteínas cuja síntese é controlada pelo desenvolvimento foram identificadas. Utilizando anticorpos monoclonais comerciais contra actina, &#945; e &#946;-turbulinas foip-tubulinas foi possível identificar estas proteínas no perfil eletroforético de proteínas sintetizadas durante a esporulação. Comparando a cinética da síntese \"oin vitro\" destas proteínas com o acúmulo de seus respectivos mRNAs traduzidos \"in vitro\", o, foi possível demonstrar que o intenso aumento na síntese de actina, &#945; e &#946;-tubulinas que ocorre durante a esporulação apresenta uma correlação temporal com o aumento dos mRNAs correspondentes. Em paralelo ao aumento da síntese destas três proteínas citoesqueLéticas pôde ser detectado um aumento dos seus conteúdos em massa. Durante a germinação e crescimento ocorre uma sensível diminuição no conteúdo destas proteínas. Além disso, verificamos que as proteínas identificadas como &#945; e &#946;-tubulinas estão presentes no flagelo dos zoósporos. Muito interessante foi a observação de que três proteínas sintetizadas durante a esporulação correspondiam aparentemente a três proteínas, Hsp70, Hsp76 e Hsp39a, cuja síntese é induzida pelo choque térmico. Esta verificação decorreu do fato de estarmos investigando se em Blastocladiella a resposta ao choque térmico teria algum controle do desenvolvimento, uma vez que alguns dados da literatura sugeriam o envolvimento de certas proteínas de choque térmico (Hsps) no desenvolvimento normal de alguns organismos. Em Blastocladiella a resposta ao choque térmico é dependente do estágio do desenvolvimento. Células expostas a temperaturas elevadas nos diferentes estágios do desenvolvimento (esporulação, germinação e crescimento) mostram uma síntese diferencial de proteínas de choque térmico. Conjuntos específicos de Hsps (de um total de 22 Hsps) são induzidos em cada fase, demonstrando uma expressão não coordenada dos genes de choque térmico. A proteína de 70 kDa, sintetizada espontaneamente durante um certo intervalo da esporulação, apresenta mobilidade eletroforética em géis bidimensionais idêntica à Hsp70. A confirmação da identidade entre estas proteínas foi obtida através de análise dos seus peptídios resultantes de digestão enzimática parcial bem como pelo reconhecimento de ambas as proteínas por anticorpos contra a proteína DnaK (homóloga à Hsp70> de E. coli e contra a proteína Hsp70 de Drosophila. Utilizando tradução o\"in vitro\"o de RNA e hibridização de RNA com uma sonda do gene hsp70 de Drosophila, demonstramos que o aumento de síntese da Hsp70 que ocorre durante o choque térmico e espontaneamente durante a esporulação, está associado com a acumulação do mRNA desta proteína. Embora a síntese de Hsps seja controlada pelo desenvolvimento em Blastocladiella, a aquisição de termotolerância pode ser induzida em qualquer estágio do seu ciclo de vida. A indução da termotolerância em Blastocladiella é dependente da síntese de proteínas e está correlacionada com o aumento da síntese de algumas Hsps: Hsp82a, Hsp82b, Hsp76, Hsp70, Hsp60,Hsp25 e Hsp17b. As outras Hsps parecem não estar envolvidas especificamente com a termotolerância. As observações anteriores de que o estado de fosforilação da proteína ribossômica 56, em Blastocladiella, varia durante o desenvolvimento e em resposta a alterações do meio ambiente (Bonato et al., 1984, Eur. J. Biochem. 144:597-606) e a verificação de que a resposta ao choque térmico, em Blastocladiella, também está sob o controle do desenvolvimento proporcionou a oportunidade de verificar se os diferentes níveis de fosforilação de 56 poderiam ser correlacionados com a tradução de mensageiros específicos isto é, mRNAs normais ou de choque térmico durante o choque térmico, recuperação do choque térmico e indução de termotolerância nos diferentes estágios do ciclo de vida deste fungo. Assim foi observado que, independente do estado inicial de fosforilação de 56 (máximo ou intermediário>, ocorre uma rápida e completa desfosforilação de 56 durante o choque térmico, sendo que a 56 permanece desfosforilada durante a termotolerância. Durante a recuperação do choque térmico, ocorre a refosforilação de 56 para os níveis característicos de cada estágio do desenvolvimento, coincidentemente com a interrupção da síntese de proteínas de choque térmico. / Using 35S methionine pulse labeling in vitro translation and two-dimensional gel electrophoresis, we investigated the regulation of protein synthesis during two distinct phases of cell differentiation, sporulation and germination, in the aquatic fungus Blastocladiella emersonii. We have found dramatic changes in the spectrum of proteins synthesized during sporulation. Synthesis of 108 polypeptides was analyzed and a large increase in the synthesis of several proteins is associated with particular stages. A large number of basic proteins are synthesized exclusively during late sporulation. Changes in translatable mRNA species were also detected by in vitro translation of RNA prepared at different stages of sporulation. The synthesis of several proteins during sporulation seems to be transcriptionally controlled. Most of the sporulationspecific messages are not present in the mature zoospores; the zoospores contain stored mRNA, which is apparently synthesized in the last 30 min of sporulation.We analyzed the pattern of proteins synthesized during zoospore germination in an inorganic solution, in both the presence and absence of actinomycin D. During the transition from zoospore to round cells (the first 25 min), essentially no qualitative differences were noticeable, indicating that the earliest stages of germination are entirely preprogrammed with stored RNA. Later in germination (after 25 min), however, changes in the pattern of protein synthesis were found. Some of these proteins (a total of 6 polypeptides) correspond possibly to a selective translation of stored messages, whereas the majority of the changed proteins (22 polypeptides) corresponds to newly synthesized mRNA. Thus, multiple levels of protein synthesis regulation seem to occur during zoospore germination, involving both transcriptional and translational controls. We also analyzed the pattern of protein synthesis during germination in a nutrient medium; synthesis of specific polypeptides occurred during late germination. During early germination posttranslational control was also observed, several labeled proteins from zoospores being specifically degraded or charge modified. Some proteins whose expression is developmentally regulated were identified. Actin, &#945;- and &#946;-tubulin have been identified in the two-dimensional pattern of proteins synthesized during sporulation by using well characterized monoclonal antibodies and western blotting. We compared the kinetics of synthesis of these proteins, by pulse-labeling experiments with &#8204;35S&#8204;methionine, with the accumulation of their corresponding mRNAs, translated in a cell-free system. Large increases occur in the rates of actin and &#945;- and &#946;-tubulin biosynthesis during sporulation and there is an accumulation of the corresponding mRNAs. In parallel to the increased synthesis, these cytoskeletal proteins accumulate during the late stage of sporulation. During germination and early growth there is a strong decrease in the level of these proteins. We also verified that &#945;- and &#946;-tubulin are present in flagellar axonemes of zoopores. Very interesting was the observation that three proteins spontaneously expressed during sporulation correspond possibly to three heat shock-induced proteins CHsp70, Hsp76, Hsp39a). This fact was noticed when we were investigating the heat shock-response during the development of Blastocladiella. The heat-shock response in Blastocladiella is dependent on the developmental stage. Cells exposed to elevated temperatures at different stages of life cycle (sporulation, germination or growth) show a differential synthesis of heat-shock proteins (Hsps). Of a total af 22 polypeptides induced, particular subsets of Hsps appear in each phase, demonstrating a non-coordinate heat-shock gene expression. By the criteria of two-dimensional gel electrophoresis and partial proteolysis mapping, the 70-kDa protein, whose synthesis is induced spontaneously during sporulation, is indistinguishable from the heat-inducible hsp70. Additional evidence in support of the identity between the 70-kDa protein and Hsp70 was provided by immunological cross-reaction of both proteins with antibodies against DnaK protein from E.coli and Hsp70 from Drosophila. The techniques of in vitro translation, and Northern analysis using a Drosophila hsp70 probe, demonstrated that enhanced synthesis of hsp70, which occurs during heat-shock treatment and spontaneously during sporulation, is associated with an accumulation of Hsp70 mRNA. Although the Hsps synthesis is developmentally regulated in Blastocladiella, the acquisition of thermotolerance can be induced at any stage of the life cycle. lhe development of thermotolerance is correlated with the enhanced synthesis of some heat-shock proteins: Hsp82a, Hsp82b, Hsp76, Hsp70, Hsp60, Hsp25, Hsp17b. Other Hsps are not specifically involved in thermotolerance. In B. emersonii the state of 56 phosphorylation changes depending on the developmental stage and environmental conditions (Bonato et al., 1984, Eur. J. Biochem. 144, 597-606). On the other hand, we verified that the heat-shock response is developmentally regulated. Then, we examined the changes in 56 phosphorylation during heat shock, thermotolerance, and recovery from heat shock at different stages of life cycle in order to investigate whether the different levels of 56 phosphorylation might be correlated with the translation of specific message subsets. We observed that independently of the initial state of 56 phosphorylation (maximal or intermediate), a rapid and complete dephosphorylation of 56 is induced by heat shock and 56 remains unphosphorylated during the acquired thermotolerance. During recovery from heat shock rephosphorylation of 56 occurs always to the levels characteristic of that particular stage, coincidently with the turn off of heat shock protein synthesis.

A representação do Sistema de Regulação Gênica por meio de uma Rede de Regulação Gênica (GRN) pode facilitar a compreensão dos processos biológicos no nível molecular, auxiliando no entendimento do comportamento dos genes, a descoberta da causa de doenças e o desenvolvimento de novas drogas. Através das GRNs pode-se avaliar quais genes estão ativos e quais são suas influências no sistema. Nos últimos anos, vários métodos computacionais foram desenvolvidos para realizar a inferência de redes a partir de dados de expressão gênica. Esta pesquisa apresenta uma análise comparativa de métodos de inferência de GRNs, realizando uma revisão do modelo experimental descrito na literatura atual aplicados a conjuntos de dados contendo poucas amostras. Apresenta também o uso comitês de especialistas (ensemble) para agregar o resultado dos métodos a fim de melhorar a qualidade da inferência. Como resultado obteve-se que o uso de poucas amostras de dados (abaixo de 50) não fornecem resultados interessantes para a inferência de redes. Demonstrou-se também que o uso de comitês de especialistas melhoram os resultados de inferência. Os resultados desta pesquisa podem auxiliar em pesquisas futuras baseadas em GRNs. / The representation of the gene regulation system by means of a Gene Regulatory Network (GRN) can help the understanding of biological processes at the molecular level, elucidating the behavior of genes and leading to the discovery of disease causes and the development of new drugs. GRNs allow to evaluate which genes are active and how they influence the system. In recent years, many computational methods have been developed for networks inference from gene expression data. This study presents a comparative analysis of GRN inference methods, reviewing the experimental modeling present in the state-of-art scientific publications applied to datasets with small data samples. The use of ensembles was proposed to improve the quality of the network inference. As results, we show that the use of small data samples (less than 50 samples) do not show a good result in the network inference problem. We also show that the use of ensemble improve the network inference.

Na busca por soluções que maximizem a produção de etanol, o melhoramento genético de diferentes linhagens de levedura tornou-se foco de investigação em diversos centros de pesquisa. Com o recente sequenciamento de uma linhagem selvagem utilizada nas usinas sucroalcooleiras brasileiras, a linhagem PE-2 da espécie Saccharomyces cerevisiae, surgiu o interesse em estudar sua dinâmica durante o processo de fermentação a fim de encontrar aspectos que possam explicar como estas se tornaram mais adaptadas às dornas de fermentação mantendo a alta produtividade de bioetanol. A partir da análise transcricional da linhagem PE-2, Buscamos por métodos de inferência de redes que possam representar a dinâmica dessa levedura. Propomos nesse trabalho a modelagem de dados experimentais temporais das linhagens PE-2 e S288c (utilizada como referência) baseado em um modelo de Redes Booleanas. Trata-se de um modelo onde convertemos dados contínuos em dados discretos (0 or 1) no qual, de acordo com restrições ditadas pelo modelo, são inferidas redes que representem interações gênicas ao longo do tempo baseados nas amostras temporais. Conseguimos modelar, com sucesso, algumas redes utilizando conjuntos com 11 e 12 genes relacionados a genes pertencentes à via da glicólise e fermentação da levedura. / Ethanol production improvements give rise to the breeding of yeast strains, that became the investigation focus in several research centers. Recently, a wild strain used in Brazilian sugarcane industry was sequenced, the PE-2 strain of Saccharomyces cerevisiae, and this event brought an interest in studying the dynamics of the fermentation of this strain in order to understand which aspects this strain become more adapted to the fermentation conditions, maintaining a high capacity to produce bioethanol. From the analysis of transcriptional strain PE-2, we seek for inference networks methods that can represent the dynamics of this yeast.In this work, we model an experimental temporal data of strain PE-2 and strain S288c (used as a reference) based on Boolean networks model. In this model, the data are converted from continuous into discrete data (0 or 1) and, based on constraints rules of Boolean Network model, networks are inferred to represent gene interactions over time based on temporal data. We successfully model networks using a set with 11 and 12 genes related to yeast glycolysis and fermentation pathways.

Este trabalho teve como objetivo principal modelar a Rede de Regulação Gênica do organismo modelo Halobacterium salinarum NRC-1, estabelecendo interações entre as entidades da rede por intermédio de experimentos inéditos de interação física: ChIP- *, RIP-* e dRNA-seq. Em contraponto com as abordagens clássicas de construção de redes, que estimam interações através de medições de expressão gênica, este trabalho as estabeleceu exclusivamente de interações físicas, permitindo que a estrutura final seja uma representação mais fiel ao fenômeno físico de regulação gênica, baseando-se nos fundamentos da Biologia Sistêmica. Em vista da abundância de dados públicos de expressão gênica para o organismo e do objetivo primário, um objetivo secundário foi traçado: identificar, computacionalmente, genes de fato controlados pelas interações fornecidas pela nova rede. Para isso, a estrutura estabelecida foi transformada numa Rede Bayesiana, e a identificação de genes foi efetuada através da análise de suas Tabelas de Probabilidade Condicionais. Finalmente, como os resultados obtidos para o objetivo secundário foram desfavoráveis a utilização de Redes Bayesianas, os resultados efetivos deste trabalho foram a criação de uma nova Rede de Regulação Gênica para a H. salinarum e uma análise em torno da efetividade de Redes Bayesianas neste contexto. / The main goal of this work was modeling the gene regulatory network of the model organism Halobacterium salinarum NRC-1, establishing new interactions between networks entities through unpublished physical interaction experiments: ChIP-*, RIP-* e dRNA-seq. Instead of using classical approaches to build network structures that estimates interactions using gene expression data, this work established them exclusively from physical interactions. Therefore, the final structure is a more reliable representation of the physical phenomenon of gene expression, built using the principles of systems biology. Considering the amount of public available gene expression data and the primary goal, another objective was proposed: a computational analysis to detect genes actually controlled by the interactions of the new network. To achieve this goal the established network was transformed in a Bayesian network, detecting genes through the analysis of their conditional probability tables. Lastly, as the results of the secondary goal went against the use of Bayesian networks, the effective results of this thesis were the creation of a new genetic regulatory network for H. salinarum and an analysis around Bayesian networks in this context.

Os hormônios tireoidianos (HTs) promovem suas ações através de mecanismos genômicos, porém, há inúmeras evidências de que o HT também promove efeitos que ocorrem em curto espaço de tempo (poucos minutos), e que independem de, as quais são conhecidas como ações não genômicas ou extranucleares. É sabido que, na insuficiência cardíaca ocorre uma menor expressão dos receptores nucleares de T3, o que reduz em muito os efeitos cardioestimulantes deste hormônio, sendo muito vantajoso numa situação de contenção energética. Assim, o presente estudo visa avaliar o efeito agudo (não genômico) da administração de T3 sobre a translocação e expressão do GLUT4, e de proteínas-chave da atividade cardíaca, como GLUT1, Mb, SERCa2a, <font face=\"Symbol\">&#945; e <font face=\"Symbol\">b miosina, em: (1) ratos submetidos ou não à insuficiência cardíaca através de cirurgia de estenose aórtica, bem como em (2) cultura primária de cardiomiócitos neonatos e adultos. Nos modelos in vivo, observamos que, após 30 min da administração do T3 no grupo portador de ICC, há um aumento da expressão do mRNA do GLUT1, GLUT4 e Mb e da proteina GLUT1 e GLUT4. Quanto aos genes relacionados à função cardíaca, Atp2a2, Myh6 e Myh7, o tratamento com T3 por 30 min nos ratos portadores de ICC promoveu redução do conteúdo de mRNA dos três genes, bem como da proteína da beta MHC. O conteúdo de SERCa2a e da alfa MHC não se alterou em 30 min, mas aumentou após o tratamento com T3 por 60 min. No modelo in vitro de cardiomiócitos de neonatos, tivemos evidências de modulação do conteúdo de mRNA e proteínas, após 30 e 45 min, após a adição de T3 em diferentes doses (10-9 a 10-6 M). Quando avaliamos o efeito do T3 sobre o conteúdo de mRNA nos cardiomiócitos de adultos em cultura, também observamos uma resposta aleatória, não dependente de dose. O conjunto desses resultados aponta para a existência de um controle pós-transcricional do T3 sobre a expressão dos genes alvo desse estudo, podendo induzir uma melhora na função cardíaca na vigência de uma ICC, uma vez que essas ações são rapidamente desencadeadas e são fugazes, impedindo que os efeitos cardioestimulantes persistam, o que poderia ser deletério. / Through nuclear actions, thyroid hormones (TH) control the expression of several cardiac genes, but there are several evidences that TH also promotes effects that occur in a short time (few minutes), and which are independent of its interaction with specific nuclear receptors attached to the TH-responsive elements, known as non-genomic or extranuclear actions. In heart failure, there are a lower expression of nuclear T3 receptors, which reduce the cardiostimulating effects of the hormone, which is extremely advantageous in an energy contention. Thus, this study aims to evaluate the acute (nongenomic) administration of T3 on the expression and translocation of GLUT4, and key proteins of the cardiac activity, such as GLUT1, Mb, SERCa2a, <font face=\"Symbol\">&#945; and <font face=\"Symbol\">b myosin in: ( 1) rats with or without heart failure after aortic stenosis surgery, as well as (2) primary cultured cardiomyocytes neonates and adults. In the vivo model, after 30 min of the administration of T3 in the group with CHF, there is an increased in the mRNA expression in GLUT1, GLUT4 and Mb. Their proteins had an increase after 30 min (GLUT1 and GLUT4) and after 60 min (Mb). As for genes related to cardiac function, Atp2a2, Myh6 and MYH7, we observed that, the treatment with T3 for 30 min in rats with CHF promoted a decrease of the mRNA of three genes as well as the beta MHC protein. The content of alpha-MHC and SERCa2a did not change in 30 min, but increased after T3 treatment for 60 min. In the in vitro model of neonatal cardiomyocytes, we had evidence of modulation of mRNA and protein content after 30 and 45 min after the addition of T3 in different doses (from 10-9 to 10-6 M). When evaluating the effect of T3 on the mRNA content in adult cardiomyocytes in culture, we also observed a random response, not dependent on dose. All the data obtained so far points to the existence of a post-transcriptional control of T3 on the expression of target genes of this study, which could induce an improvement in cardiac function in the presence of an CHF, since these actions are elicited and fleeting, preventing cardiostimulating effects persist, which could be deleterious.

Pendrina é um transportador de ânions inserido na membrana apical de células foliculares. Estudos subseqüentes demonstraram que a proteína pode mediar o efluxo apical do iodeto nos tirócitos. Sendo o iodo fundamental para a síntese de hormônios tiroidianos foi objetivo deste estudo avaliar o efeito da administração aguda de iodo na expressão do mRNA da proteína pendrina, em curtos períodos de tempo (30min à 24h).Ratos Wistar foram divididos em: controle e iodo, que receberam injeção de salina ou NaI, sendo decapitados após 30, 1 e 24h dessa administração.O RNA da tiróide foi extraído para a análise da expressão do mRNA da Pendrina por Real Time PCR e Northern Blot. Para o estudo in vitro utilizou-se a linhagem celular de tiróide de rato PCCl3, que foi tratada ou não com 10-3M de NaI. As células permaneceram sob tratamento por 30´, 1 e 24h, quando então o RNA foi extraído para análise da expressão por Real Time PCR.Houve aumento significativo do mRNA da Pendrina em todos os grupos, indicando que mecanismos foram desencadeados visando o efluxo do iodeto da célula. / Pendrin is a chloride/iodide exchange located at the apical membrane of thyrocytes. Mutations in its gene lead to a defect in iodide organification. This suggested that pendrin could function as an apical iodide transporter in this cells. Since iodine is essential for thyroid hormone synthesis, this study attempted to investigate that possibility by evaluating whether the acute iodide administration, from 30min up to 24h, could regulate the Pendrin mRNA expression. Rats received NaI or saline, and were sacrificed 30´, 1 and 24h later.Thyroid total RNA was extracted and Pendrin mRNA content was evaluated by Northern Blotting and Real-Time PCR. For in vitro study,PCCl3 rat thyroid cells were cultured and treated or no with 103M NaI. After 30´, 1 and 24h, the cells were harvested and total RNA was extracted. The mRNA content was evaluated by Real-Time PCR. The mRNA increased in all groups of study, indicating that excess of iodide leads to an activation of Pendrin gene transcription and as consequence increased efflux of this element.