An interdisciplinary approach integrating micro and macroevolution, genomic, morphometric and morphological variation, systematics, quantitative genetics, and biogeography was employed to investigate the evolutionary history of the genus Holochilus (Rodentia: Sigmodontinae). Holochilus presents poorly defined species, with nomenclatural problems and phylogenetic relationships on species level unknown. The current species number possibly does not reflect its real diversity, and no work combining genetic and morphometric evidences from all its geographic range was performed. This genus belongs to the tribe Oryzomyini, and along with other 14 genera constitute the Oryzomyini clade D, the most comprehensive generic diversity of the tribe, occupying distinct environments. The internal phylogenetic relationship within this clade is still unclear and variable. Due to its broad geographic distribution, Holochilus also represents a key piece on the study of the evolution of oryzomines of open formations of South America. Based on a comprehensive sampling, I analyzed patterns of morphometric and genomic variation within Holochilus, in order to delimit the species belonging to this genus, as well as access the phylogenetic relationship between these lineages. I investigated the sexual and ontogenetic variation in this group, comparing natural and captive populations, seeking for understand the effect of the environmental differences in the pattern of variation and ontogenetic trajectories (Chapter 1). I also evaluated and compared the genomic variation among three species of Holochilus to verify the influence of the biomes and the climatic changes in the genomic signatures (Chapter 2). I applied a model-based approach to delimit species (Chapter 3). And finally, additional investigations were made to propose the phylogenetic relationship between members of clade D, and provide date intervals for the main diversifications events, as well as the possible process responsible for the biogeographic pattern current observed related with the forest and open areas occupation (Chapter 4). Sexual dimorphism exhibited small degree of variation among populations. The greater ontogenetic variation is found in the younger age classes, but oldest individuals also show larger degree of differentiation. There are also great differences in the ontogenetic trajectories among samples, where individuals from the captive population exhibited the lower degree of variation between all age classes. The quantitative genetic analysis showed that genomic differences are observed across the taxa, and it was associated with geography. Ecological niche models revealed that biomes with larger areas of stability also presented more genomic structure, suggesting that historical dimension impacted population isolation/connectivity. Results also shows that biomes not only differ geographically and environmentally (based on past climatic conditions), but also show significant association between the environmental space and the genetic variation that is not related with geography. Eight independent lineages within Holochilus were recovered, and the phylogenetic arrangement partially corroborates previous studies. Finally, the phylogeny proposed for the clade D presented some differences in comparisons with other previously reported, and suggest that most of the cladogenetic events happened during the Pleistocene, being the expansion of open environments an important driver of diversification in this group. / Uma abordagem interdisciplinar integrando micro e macroevolução, variação genômica, morfométrica e morfológica, sistemática, genética quantitativa e biogeografia foi empregada para investigar a história evolutiva do gênero Holochilus (Rodentia: Sigmodontinae). O gênero Holochilus apresenta espécies mal definidas, com problemas nomenclaturais e relações desconhecida. O número atual de espécies possivelmente não reflete a sua diversidade real e, até o momento, não foi realizado nenhum trabalho combinando evidências genéticas e morfométricas englobando toda a distribuição geográfica desse grupo. Este gênero pertence à tribo Oryzomyini, e juntamente com outros 14 gêneros (a diversidade genérica mais abrangente da tribo) formam o clado D. A relação filogenética interna dentro deste clado ainda é variável. Devido à sua ampla distribuição geográfica, Holochilus também representa uma peça chave no estudo da evolução dos oryzomíneos de formações abertas da América do Sul. Com base em uma amostragem abrangente, analisei padrões de variação morfométrica e genômica dentro de Holochilus, a fim de delimitar as espécies pertencentes a este gênero, bem como acessar a relação filogenética entre essas linhagens. Investiguei a variação sexual e ontogenética deste grupo, comparando populações naturais e de cativeiro, buscando entender o efeito das diferenças ambientais no padrão de variação e nas trajetórias ontogenéticas (Capítulo 1). Eu também avaliei e comparei a variação genômica entre três espécies de Holochilus a fim de verificar a influência dos biomas e das mudanças climáticas nas assinaturas genômicas das espécies (Capítulo 2). Em seguida eu apliquei uma abordagem baseada em modelos para delimitar as espécies (Capítulo 3). Finalmente, investigações adicionais foram realizadas para propor as relações filogenéticas entre os membros do clade D, fornecendo datas para os principais eventos de diversificação, e inferências sobre possíveis processos responsáveis pelo padrão biogeográfico atual, relacionado os mesmos com a ocupação florestal e áreas abertas (Capítulo 4). O dimorfismo sexual apresentou pequeno grau de variação entre as populações. A maior variação ontogenética é encontrada nas classes etárias mais jovens e mais velhas. Há também grandes diferenças nas trajetórias ontogenéticas entre as amostras, onde indivíduos da população cativeiro exibiram o menor grau de variação entre todas as classes etárias. A análise genética quantitativa mostrou que diferenças genômicas são observadas em todos os táxons e essa diferença está associada à geografia. Modelos de nichos ecológicos revelaram que os biomas com maiores áreas de estabilidade também apresentaram maior estruturação genômica, sugerindo que uma dimensão histórica impactou o isolamento/conectividade entre as populações. Os resultados também mostram que os biomas não só diferem geograficamente e ambientalmente (baseado em condições climáticas passadas), mas também mostram associação significativa entre o espaço ambiental e a variação genética que não está relacionada com a geografia. Adicionalmente, foi recuperado oito linhagens independentes dentro de Holochilus, e o arranjo filogenético parcialmente corrobora estudos anteriores. Finalmente, a filogenia proposta para o clado D apresentou algumas diferenças em comparação com outros estudos, e sugeriu que a maioria dos eventos cladogenéticos ocorreram durante o Pleistoceno, sendo a expansão dos ambientes abertos um importante motor de diversificação neste grupo.

A cor da pele, olhos e cabelos são alguns dos traços fenotípicos mais aparentes quando nos referimos à identificação de características individuais. Essas características frequentemente são utilizadas na descrição de indivíduos em retratos falados usados em investigações policiais. Porém, em muitos casos as vítimas ou testemunhas não reconhecem o agressor, tornando inviável a produção desses retratos. Contudo, os vestígios biológicos deixados pelo criminoso poderiam ser utilizados na predição de suas características físicas, suprindo a falta ou complementando o retrato falado. Para que isso seja possível, é preciso conhecer as variáveis responsáveis pela formação desses fenótipos. No caso dos fenótipos de pigmentação há tanto um fator genético, quanto ambiental. Diversos genes participam da formação desses fenótipos, dentre eles está o gene MITF (Melanogenesis-associated transcription factor), um dos principais regulador da biossíntese de melanina nos melanócitos. Esse gene está fortemente associado às síndromes de Waadenburg e Tietz, as quais causam pigmentação anormal, principalmente na pele, e ao melanoma. No entanto, apesar do claro envolvimento do gene MITF na melanogênese, ainda não são conhecidas associações significativas de polimorfismos nesse gene com fenótipos de pigmentação. À vista disso, esse trabalho avaliou a relação da variabilidade do gene MITF com os fenótipos de pigmentação encontrados em uma amostra populacional do estado de São Paulo, por meio de sequenciamento de nova geração. Foram identificados 133 pontos de variação em toda a extensão do gene e sua região promotora, dos quais 21 estão associadas a pelo menos um fenótipo de pigmentação de pele, olhos ou cabelo. Adicionalmente foram encontradas associações com ao menos um fenótipo de pigmentação para 3 dos 17 haplótipos da região promotora, 7 dos 50 haplótipos da extensão que engloba a região 5UTR e codificante, e um dos 18 haplótipos encontrados na região 3UTR. Considerando os haplótipos encontrados para a extensão total do gene MITF e sua promotora, 20 dos 132 haplótipos encontrados estão associados a algum fenótipo de pigmentação. A maior parte das associações encontradas, tanto para alelos e genótipos quanto para haplótipos, são referentes a fenótipos mais escuros como cabelos castanhos escuros e pretos e pele escura. Associações com fenótipos mais claros, tais como olhos azuis e verdes e cabelos loiros e ruivos, também foram encontradas, porém envolvendo variantes e haplótipos de frequência baixa na população amostrada; tais associações, entretanto, representam achados falsos positivos. Os resultados confirmam a hipótese de que a variabilidade do gene MITF pode contribuir para a formação dos fenótipos de pigmentação de pele, olhos e cabelos dos indivíduos da população brasileira / Skin, eye and hair colors are some of the most noticeable phenotypes when referring to the identification of individual characteristics. These characteristics are often used to describe individuals in police sketches used in investigations. However, in many cases the victims or witnesses are unable to recognize the assaulter, making this sketches unfeasible. Nonetheless, biological traces left by the assaulter could be used to predict their physical characteristics, compensating or complementing these sketches. To make this possible, its necessary to know the variables responsible for the development of these traits. Pigmentation phenotype development relies on genetic and environmental aspects. A variety of genes contribute to the development of these phenotypes, among them MITF (Melanogenesis-associated transcription factor), one of the main regulators of melanin synthesis in melanocytes. This gene is strongly associated with Waardenburg and Tietz syndrome, which cause abnormal pigmentation, mostly in skin, and melanoma. Although MITFs clear involvement in melanogenesis, significant associations between this genes polymorphisms and pigmentation phenotypes are still unknown. Thus, this study evaluated the relation between MITF genetic variability and pigmentation phenotypes found in a population sample from the state of São Paulo, through next generation sequencing. There were identified 133 variation points through the whole gene and its promoter, from which 21 were associated with at least one skin, eye or hair pigmentation phenotype. Additionally, 3 of the 17 promoter haplotypes, 7 of the 50 haplotypes comprising the 5UTR and coding regions and one of the 18 3UTR haplotypes were associated with at least one pigmentation phenotype. Considering the haplotypes found for the whole gene and its promoter, 20 of the 132 haplotypes found were associated with at least one phenotype. The majority of the associations found for alleles, genotypes and haplotypes were related to darker phenotypes, like dark brown and black hair and dark skin. Associations with lighter phenotypes, like blue and green eyes and blonde and red hair, were also found, although involving variants and haplotypes with low frequencies in the studied population; these associations, however, represent false positives. The results corroborate the hypothesis that the MITF variability can contribute to the formation of pigmentation phenotypes in skin, eye and hair in the Brazilian population

O Transtorno do Espectro Autista (TEA) é uma doença do neurodesenvolvimento. É caracterizado por déficits significativos e persistentes na comunicação e na interação social e por padrões restritos e repetitivos de comportamento, interesses ou atividades. O TEA é considerado uma doença comum, afetando 1 a cada 68 crianças e com uma proporção de 4,2 meninos afetados para cada menina (.A etiologia do autismo apresenta um forte componente genético. Neste contexto, as metodologias genômicas de larga escala (Sequenciamento de nova geração, microarray) contribuíram para o conhecimento sobre a genética do TEA. No entanto, em aproximadamente 70% dos pacientes, o transtorno permanece com etiologia não identificada. Com base nisso, para o presente trabalho, elaborou-se a hipótese de que pequenas CNVs (entre 1 e 50 Kb), que se encontram abaixo da resolução da maioria dos microarrays comerciais, e cuja detecção ainda apresenta limitações para a sua detecção através de sequenciamento de nova geração, poderiam contribuir para o fenótipo em uma proporção significativa dos casos. Como primeira etapa para abordar essa questão, realizou-se a metodologia de aCGH customizado 60K cobrindo um total de 269 genes candidatos ao TEA, a fim de selecionar CNVs potencialmente patogênicas entre 98 pacientes brasileiros com TEA idiopático. Com esta triagem inicial, a prevalência de CNVs potencialmente patogênicas obtida foi de 9%, com 20% delas caracterizadas como pequenas. A análise subsequente foi realizada com a metodologia de aCGH customizado 180K, o qual cobriu um total de 1527 genes candidatos ao TEA. Um total de 63 pacientes com autismo foram analisados com este novo array. A partir destas hibridações, a prevalência de CNVs potencialmente patogênicas obtida foi de 12,7%, com 62,5 % delas classificadas como pequenas. Esta taxa de detecção é bastante expressiva, particularmente se considerarmos que a amostra de pacientes utilizada foi submetida a uma pré-triagem, com a finalidade de excluir os pacientes com as CNVs mais prevalentes no TEA, nas regiões 15q11-q13, 16p11.2 e 22q13.3. A última abordagem utilizada neste trabalho foi comparar a detecção de CNVs pela metodologia de aCGH, referência padrão ouro para detecção de CNVs, com a de sequenciamento de nova geração (NGS). Os dados de 9 pacientes obtidos por NGS foram analisados através dos softwares NextGene e XHMM. Os softwares, no entanto, apresentaram resultados discrepantes entre si e pouca sobreposição com os dados de aCGH 180K, de 38,9% e 50%, considerando o NextGene e o XHMM respectivamente. Os resultados obtidos sugerem que o aCGH customizado é promissor para a detecção de CNVs pequenas e que essas, por sua vez, podem contribuir para o risco de TEA em pelo menos 6,3 %, dos casos / Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder. It is characterized by significant and persistent deficits in communication and social interaction, and by restricted and repetitive patterns of behavior, interests or activities. ASD is considered a common disease, affecting 1 in 68 children and a proportion of 4.2 boys affected for each girl.The etiology of autism has a strong genetic component. In this context, genomic methodologies of high-throughput (new generation sequencing, microarray) contributed to the knowledge about the genetics of ASD. However, in approximately 70% of patients with ASD, the disorder remains with unidentified etiology. Therefore, foi this work, it was hypothesized that small CNVs (between 1 and 50 Kb), which are below the resolution of most commercial microarrays and and whose detection still has limitations for its detection detection through NGS, could contribute to the phenotype in a proportion of cases. As a first step to address this hypothesis, it was performed the methodology of custom aCGH 60K, covering a total of 269 ASD candidate genes, in order to select potentially pathogenic CNVs among 98 Brazilian patients with idiopathic ASD. With this initial screening, the prevalence of potentially pathogenic CNVs obtained was 9%, with 20% of them characterized as small. The subsequent analysis was performed using the 180K custom aCGH methodology, which covered a total of 1527 TEA candidate genes. A total of 63 patients with autism were analyzed with this new array. From these hybridizations, the prevalence of potentially pathogenic CNVs obtained was 12.7%, with 62.5% of them classified as small. This detection rate is quite significant, particularly considering that the sample of patients used was pre-screened, in order to exclude patients with the most prevalent CNVs in ASD in the regions 15q11-q13, 16p11.2 and 22q13.3. The last approach used in this work was to compare the detection of CNVs by the methodology of aCGH, gold standard reference for CNVs detection, with the next generation sequencing (NGS).Data from 9 patients obtained by NGS were analyzed using NextGene and XHMM software. The softwares, however, presented discrepant results among themselves and little overlap with the data of aCGH 180K, of 38.9% and 50%, considering NextGene and XHMM respectively. These results suggest that the customized aCGH represents a promising approach for the detection of small CNVs and that these, in turn, can contribute to the risk of ASD in at least 6,3 % of cases

A pigmentação dos olhos, cabelos e pele, bem como presença ou ausência de sardas, está entre os exemplos mais visíveis da variação fenotípica humana. O estudo da diversidade genética em genes de pigmentação tem beneficiado diferentes áreas do conhecimento, como a área da genética e antropologia forense, bem como a área relacionada a saúde e bemestar. Adicionalmente, a presença de estruturas secundárias na íris tem sido reportada como importante fator na percepção de cor de olho observada que um indivíduo pode ter referente a íris e também a fatores de risco para algumas doenças oculares, ainda que as bases genéticas envolvidas nestas características sejam pouco conhecidas. Os genes OCA2 e HERC2 representam dois genes associados à variação normal da pigmentação. Este trabalho avaliou a relação de polimorfismos nas regiões regulatórias e codificantes destes dois genes com os fenótipos de pigmentação e estruturas secundárias presentes na íris encontrados em uma amostra populacional de 340 indivíduos do estado de São Paulo, por meio de sequenciamento de nova geração. Análises de regressão logística e linear para as variáveis qualitativas e quantitativas da cor dos olhos e estruturas secundárias presentes na íris foram realizadas. 170 pontos de variação ao longo das regiões estudadas foram identificados, dos quais 18 estão associadas a pelo menos um fenótipo de pigmentação e estruturas secundárias presentes na íris. Destaca-se a existência de muitos polimorfismos que não se mostrara-se associados quando avaliados independentemente, porém foram associados quando analisados sob a ótica de interações epistáticas, considerada uma possível explicação para a variabilidade encontrada nestes fenótipos, principalmente aqueles intermediários, como a cor dos olhos verdes e mel. O uso de variáveis quantitativas para os olhos revelou pela primeira vez a associação do polimorfismo não sinônimo rs201872292 no gene HERC2 com olhos claros, independente do efeito do polimorfismo rs12913832. Ainda, a associação do polimorfismo rs58358300 localizado em um íntron do gene HERC2 com pigmentação da esclera, o que representa a primeira vez que um polimorfismo é associado a esta característica. Este foi o primeiro estudo no Brasil que se propôs a analisar polimorfismos genéticos em genes candidatos à variação normal da pigmentação humana com estruturas secundárias presentes na íris. Os resultados confirmam a hipótese de que polimorfismos dos genes OCA2 e HERC2 podem contribuir para a formação dos fenótipos clássicos de pigmentação de olhos, pele, cabelos e estruturas secundárias presentes na íris humana dos indivíduos da população brasileira. / The pigmentation of the eyes, hair and skin, as well as the presence or absence of freckles, are amongst the most visible examples of human phenotypic variation. The study of genetic diversity in pigmentation genes has contributed greatly to the fields of forensics genetics, anthropological genetics and public health. In addition, the presence of iris features has been reported to influence the perception of overall iris color and also consists in risk factors for ocular diseases, although very little is known about the genetic basis of these traits. The OCA2 and HERC2 genes have been associated with normal variation of pigmentation in diverse populations. The present study evaluated the relationship of polymorphisms in the regulatory and coding regions of these two genes with the pigmentation phenotypes and iris features found in a population sample of 340 individuals from the state of São Paulo, Brazil, through next-generation sequencing. Logistic and linear regression analyzes for the qualitative and quantitative variables were performed. A total of 170 points of variation throughout the studied regions were identified, of which 18 were associated with at least one pigmentation phenotype when analyzed as qualitative and/or quantitative variables and iris features. It is worth mentioning that many associations that were not observed when evaluated independently, were indeed associated when analyzed from the perspective of epistatic effects, which is considered a possible explanation for the variability found in these phenotypes, especially those presented as intermediate, such as green and hazel eye colors. The use of quantitative variables to evaluate the eye color, acquired from photographs, revealed for the first time the association of the nonsynonymous mutation rs201872292 in the HERC2 gene with light eyes, independently of the effect of the rs12913832 polymorphism. We highlight the association of the polymorphism rs58358300 located in an intron of the HERC2 gene with sclera pigmentation, which was the first time that a polymorphism is associated with this feature. This was the first study in Brazil to analyze genetic polymorphisms in candidate genes related to normal variation of human pigmentation and iris features by next-generation sequencing. The results confirm the hypothesis that OCA2 and HERC2 genes may contribute to classic pigmentation phenotypes of eyes, skin, hair, freckles and iris features in the Brazilian population.

A utilização de toxinas Cry de Bacillus thuringiensis (Bt) no controle de lepidópteros-praga, principalmente em áreas onde a estratégia de refúgio não é regulamentada, facilita a evolução da resistência em populações de pragas-alvo. Há três relatos de resistência à campo para Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), dois para a toxina Cry1F e um para Cry1Ab. No Brasil, ocorrem populações resistentes à Cry1F e Cry1Ab. Esse trabalho foi voltado à identificação do mecanismo de resistência de uma população de S. frugiperda à toxina Cry1F, baseando-se nas hipóteses existentes para explicar o modo de ação de toxinas Cry. Uma dessas hipóteses é baseada na formação de poros na membrana do epitélio intestinal, enquanto a outra na transdução de sinal intracelular e ativação do processo de morte celular. Para a identificação do mecanismo de resistência de S. frugiperda à toxina Cry1F, o receptor caderina de linhagens suscetível (SUS) e resistente (RES) foi caracterizado, bem como realizado estudos de expressão gênica diferencial comparativa pela análise do transcritoma dessas linhagens. Estudos de expressão gênica diferencial comparativa também foram realizados pela análise do transcritoma do intestino de lagartas de linhagens SUS e resistente isogênica (RESiso), para a identificação do mecanismo molecular de resistência à toxina Cry1F. A caracterização do transcrito do gene caderina das linhagens suscetível, resistente e resistente isogênica revelou diferenças na composição de aminoácidos da proteína caderina predita entre as linhagens suscetível e resistente à toxina Cry1F nos domínios de repetição CR5, CR6 e CR10 e no domínio C-terminal. Também foi verificado que das mutações encontradas na linhagem RES, apenas as mutações da região C-terminal foram fixadas na linhagem RESiso. A análise comparativa do transcritoma de linhagens SUS e RES indicou a maior expressão de genes relacionados à metabolização de xenobióticos, como as monoxigenases do citocromo P450, glutationa-S-transferases e carboxilcolinesterases, em lagartas resistentes, mas não foram encontradas diferenças na expressão de receptores Cry, como aminopeptidase N e fosfatase alcalina. Porém, caderina foi superexpressa e o transportador ABCg5 teve expressão reduzida na linhagem RES. O ABCg5 foi indicado como o provável mecanismo de resistência dessa linhagem à toxina Cry1F, juntamente com o aumento da capacidade de detoxificação relatada. A análise comparativa do transcritoma de linhagens SUS e RESiso produziu resultados semelhantes à análise anterior quanto ao padrão de expressão de enzimas de detoxificação, mas nesse caso foi observada redução da transcrição de caderina na linhagem RESiso em relação à SUS. A análise da linhagem isogênica também indicou alteração na expressão de transportadores ABC na linhagem RESiso; porém, para o transportador ABCb1. A análise comparativa do transcritoma de linhagens SUS e RESiso corroborou a participação do sistema de detoxificação e acrescentou a redução na expressão do receptor caderina como mecanismo de resistência dessa população à toxina Cry1F, assim como a de transportadores ABC, apesar do transportador ABCg5 não ter sido identificado nessa análise comparativa. / The broad use of Cry toxins from Bacillus thuringiensis (Bt) to control lepidopteran pests, particularly where refuge strategies are not legalized or implemented, has facilitated the evolution of resistance of pest populations. There are three records of resistance of Spodoptera frugiperda (J.E Smith) in field condition to Bt toxins so far, two of them to Cry1F and one to Cry1Ab toxins. In Brazil, field-evolved resistance of S. frugiperda has been recorded for both toxins. Thus, we aimed to identify the mechanisms associated to the resistance of S. frugiperda to Cry1F toxin based on the two concurrent hypotheses on the mode of action of Cry toxins. One of such hypotheses is based on the potential of Cry toxins to form pores in the membrane of the gut epithelium, while the other is based on the production of an intracellular transduction signal and the activation of the process of cell death. To identify the resistance mechanisms of S. frugiperda to Cry1F toxin, we characterized the transcript of the cadherin receptor of susceptible (SUS) and resistant (RES) strains of S. frugiperda to search for mutations and performed a comparative analysis of the transcriptome from SUS and RES strains. We also analyzed the transcriptome from the gut of SUS and isogenic resistant strains (RESiso) in order to identify the molecular mechanisms associated to the resistance of S. frugiperda to Cry1F. The characterization of cadherin receptor in SUS, Res and REsiso strains showed differences in the amino acid composition of the repeated domains CR5, CR6 and CR10 and in the C-terminal domain. Only mutations occurring on C-terminal of the RES strain were maintained in the RESiso strain. The comparative transcriptome between SUS and RES strains indicated a higher expression of genes related to the detoxification process, such as cytochrome P450s, glutathione-S-transferases and carboxylcholinesterases in the RES strain, while no differences in the expression of Cry receptors, such aminopeptidade N and alkaline phosphatase, were observed. However, transcriptomic analysis indicated up-regulation of cadherin and down-regulation of the ABCg5 transporter was down-regulated in the RES strain. We propose that ABCg5 is one of the mechanisms involved in S. frugiperda resistance to Cry1F, together with the increased detoxification activity observed. Analysis of the gut transcriptome from SUS and RESiso yielded similar results regarding the differential expression of detoxifying enzymes, but on this case cadherin was down-regulated in RESiso as compared to the SUS strain. Down-regulation of ABC transporters in the RESiso strain was also observed, but for the ABCb1 transporter. Analyses of the transcriptome of SUS and RESiso strains also indicated the resistance of S. frugiperda to Cry1F is related to an increased transcription of detoxifying enzymes and a reduced transcription of the cadherin receptor. Our data also demonstrates the resistance is due to the existence of adequate constitutive levels of transcription of genes that respond to the intoxication with Cry1F.

Compreender a ecologia microbiana durante a ensilagem é fundamental para neutralizar pontos críticos relacionados à produção de silagens de qualidade por meio da prevenção do crescimento de bactérias oportunistas que possam comprometer a segurança da cadeia alimentar animal e o rendimento da forragem ensilada. Ensilar GSR de milho possibilita a compra estratégica em momentos de baixa nos preços do grão. O objetivo deste estudo foi avaliar por meio de sequenciamento massivo do gene 16S rRNA o efeito da reconstituição da umidade do grão de milho na dinâmica da comunidade bacteriana para confecção dessa silagem. Foram amostrados milhos plantados em dois distintos locais. As plantas usadas no estudo incluíram dois híbridos contrastantes, \"dent\" (AG 1051) e outro \"flint\" (IAC 8390) ensilados de duas maneiras: grão úmido (GU), com a umidade original e grãos secos reconstituídos (GSR) à 30 % U, ambos ensilados por 0 ou 120 dias. Utilizando a plataforma de sequenciamento Ion Torrent, foi possível observar uma redução significativa (P < 0,05) no número de OTUs ao se comparar silagens GSR aos 0 dias em relação aos 120 dias em ambos os híbridos e locais de cultivo do milho. As PCoAs evidenciaram variação na estrutura da comunidade bacteriana em função do período de estocagem do grão com separação nítida das comunidades provenientes de amostras recém colhidas daquelas provenientes de silagens estocadas por 120 dias. Também foi revelado que Proteobacteria (41,8 %), Firmicutes (41,6 %) e Actinobacteria (13,2 %) foram os filos mais abundantes nas silagens, tendo sido evidenciado a ocorrência de sucessão de um microbioma dominado por Proteobacteria e Actinobacteria (aos 0 dias) para um microbioma dominado por Firmicutes, representado principalmente pela ordem Lactobacillales nas silagens terminais (120 dias). Observamos o mesmo efeito ao considerar a amostra local, híbrido e maturidade fisiológica. Os fatores que apresentaram maior influência na distribuição da comunidade bacteriana foram o período de estocagem (36,16 %) e o estágio de maturação do milho (13,3 %). A ordem Lactobacillales foi diferencialmente abundante no milho estocado por 120 dias (70 % da variação) e Enterobacteriales (45 % da variação) aos 0 dias. Em relação ao estágio de maturação do grão observamos variação significativa na abundância relativa de Enterobacteriales em GU (25 % da variação) e Actinomycetales em GSR (21 % da variação). Houve correlação (P = 0,002) do pH com a estrutura da comunidade das silagens, sendo que as maiores variações de pH se deram comparando as amostras no tempo 0 - 120 dias de estocagem. A ordem Lactobacillales foi negativamente correlacionada com o pH (r = - 0,85), enquanto que Enterobacteriales (r = 0,58) e Actinomycetales (r = 0,46) foram positivamente correlacionadas com o pH. A reconstituição do grão de milho não exerceu efeito negativo sobre a população bacteriana das silagens terminais, destacando a viabilidade desta técnica. Até o momento, não há trabalhos publicados apresentando a estrutura e composição da comunidade bacteriana de silagens de GSR por meio de sequenciamento massivo do gene 16S rRNA, confirmando a importância e o ineditismo deste trabalho. / Understanding microbial ecology during ensiling is critical to neutralize critical points related to optimal silage making by preventing the growth of opportunistic bacteria that may compromise the safety of the animal food chain and the yield of silage fodder. Ensiling GSR makes it possible to buy strategically at times of low grain prices. The objective of this study was to evaluate the effect of reconstitution of corn grain on the dynamics of the bacterial community aiming high moisture corn silage processing by means of a massive sequencing of the 16S rRNA gene. Harvest was performed in two different locations. The plants used in the study included two contrasting hybrids, dent (AG 1051) and another flint (IAC 8390) hybrids, ensiled in two ways: wet grain (GU), ensiled with the original moisture or rehydrated dry grains (GSR) ensiled with 30 % of moisture, both ensiled for 0 or 120 days. Using the Ion Torrent sequencing platform, a significant reduction (P <0.05) in the number of OTUs was observed when comparing GSR silages at day 0 versus 120 days in both hybrids and maize growing sites. The PCoAs evidenced variation in the structure of the bacterial community as a function of the storage period of the grain with clear separation of the communities coming from freshly harvested samples from silage stored for 120 days. It was also revealed that Proteobacteria (41,8 %), Firmicutes (41,6 %) and Actinobacteria (13,2 %) were the most abundant phyla in the silages, evidencing the occurrence of succession of a microbiome dominated by Proteobacteria and Actinobacteria (at 0 day) for a microbiome dominated by Firmicutes, represented mainly by the order Lactobacillales in the terminal silages (120 days). We observed the same effect when considering the local sample, hybrid and physiological maturity. The factors that had the greatest influence on the distribution of the bacterial community were the storage period (36,16 %) and the stage of maturity of the plant (13,3 %). The Lactobacillales order was differentially abundant in the corn stored for 120 days (70% of the variation) and Enterobacteriales (45 % of the variation) at day 0. In relation to the stage of maturity we observed a significant variation in the relative abundance of Enterobacteriales in GU (25 % of the variation) and Actinomycetales in GSR (21 % of the variation). There was a correlation (P = 0.002) of the pH with the community structure of the silages, and the highest pH variations were obtained by comparing the samples in the 0 - 120 days of storage. The order Lactobacillales was negatively correlated with pH (r = -0.85), while Enterobacteriales (r = 0.58) and Actinomycetales (r = 0.46) were positively correlated with pH. The reconstitution of the corn grain did not have a negative effect on the bacterial population of the terminal silages, highlighting the viability of this technique. To date, there are no published papers presenting the structure and composition of the bacterial community of GSR silages by means of massive sequencing of the 16S rRNA gene, confirming the importance and novelty of this work.

INTRODUÇÃO: A doença de Chagas é causada pelo protozoário flagelado Trypanosoma cruzi (T. cruzi) e ainda hoje representa um grande problema de saúde pública tendo infectado mais de oito milhões de pessoas. A patogênese da cardiomiopatia chagásica ainda não é completamente compreendida. A inflamação no miocárdio é intensa em relação ao número de parasitos presentes e também se observa um dano progressivo em outros órgãos como esôfago e cólon em 30% a 40% dos casos em que se diagnosticou a doença. Alguns estudos começaram a mostrar que a resposta imunológica a um parasita pode depender da microbiota intestinal; porém, ainda não existem estudos com a tecnologia de sequenciamento de nova geração (NGS) que descrevam a microbiota intestinal em doença de Chagas. É possível que uma pequena alteração do peristaltismo intestinal, decorrente da infecção por T. cruzi possa alterar a colonização de algumas bactérias as quais podem causar mudanças na reatividade do sistema imune como aumentar a resposta autoimune, gerando maior dano ao coração. OBJETIVO: Este trabalho objetivou descrever a microbiota intestinal de acordo com a forma clínica da doença de Chagas, através da amplificação do gene 16s RNA ribossomal e avaliar seu papel na patogênese da doença. MÉTODO: Foram selecionados 114 indivíduos, sendo 30 portadores da forma cardíaca da doença, 11 com a forma digestiva (megacólon), 32 com a indeterminada e 31 indivíduos saudáveis (controles). De cada um deles, foram coletadas amostras de fezes para a análise da microbiota por meio de técnicas de sequenciamento de nova geração Ion Torrent. Os resultados obtidos foram analisados pelo software QIIME para determinar a população de bactérias presentes nas amostras. A análise estatística foi realizada utilizando-se os testes não paramétricos de Kruskal-Wallis e Mann-Whitney U-test. RESULTADOS: A frequência relativa do filo Verucomicrobia foi significantemente menor no grupo cardíaco em comparação ao grupo controle e as outras formas clínicas: indeterminada e digestiva. Apesar da abundância relativa desse filo ser menor do que 1%, a diferença observada se manteve significante, mesmo após a correção de Bonferroni. CONCLUSÕES: Nosso estudo sugere que uma menor proporção do filo Verrucomicrobia possa estar relacionada ao processo inflamatório na forma cardíaca; porém, ainda pouco se conhece sobre este grupo de bactérias e seus componentes, que nos permita afirmar o seu efetivo papel na forma cardíaca da doença de Chagas / INTRODUCTION: Chagas disease is caused by the flagellate protozoan Trypanosoma cruzi (T.cruzi) and still represents a major public health problem with more than eight million people infected. Chagas cardiomyopathy pathogenesis is still not completely understood. Inflammation in the myocardium is intense in relation to the number of parasites present and progressive damage is also observed in other organs such as the esophagus and colon in 30% to 40% of the cases. Some studies are beginning to show that the immune response to a parasite may depend on the intestinal microbiota. However, there are no studies using NGS technology that describes the intestinal microbiota of Chagas disease. It is possible that a small change in intestinal peristalsis due to T cruzi infection may alter the colonization of some bacteria. These changes could cause changes in the reactivity of the immune system such as increasing the autoimmune response causing greater damage to the heart. OBJECTIVE: This study aimed to describe the intestinal microbiota according to the clinical form of Chagas disease, through amplification of the 16s ribosomal RNA gene and to evaluate its role in the pathogenesis of the disease. METHODS: A total of 114 individuals were selected, 30 of cardiac form of the disease, 11 with the digestive form (megacolon), 32 with indeterminate form and 31 healthy individuals (controls). Stool samples were collected and analysed for the microbiota using Ion Torrent sequencing technique. The results were analyzed by the QIIME software to determine the population of bacteria present in the samples. Statistical was performed using Kruskal-Wallis non-parametric test and Mann-Whitney U-test. RESULTS: The relative frequency of the Verrucomicrobia phylum was significantly lower among the cardiac group when compared to control, indeterminate and digestive form. Our study suggest that the phylum Verrucomicrobia may play a role in the miocardio inflammation process in Chagas disease, however little is known about these bacteria to infer the mechanism

O zika é um arbovírus emergente. Há evidências para a relação entre o zika e a microcefalia congênita e também com a síndrome de Guillain-Barre. Várias características do vírus são importantes, como a persistência do vírus no sêmen por vários meses, transmissão sexual e evidência de transmissão pré-natal. As mães grávidas infectadas com zika podem dar à luz crianças aparentemente saudáveis que podem apresentar manifestações e complicações tardias. Existe uma clara necessidade de diagnosticar e sequenciar amostras clínicas do ZIKV que circulam na América do Sul, especificamente no Brasil. No entanto, as baixas cargas virais observadas que são observadas comumente em amostras humanas constituem um fator complicador para detecção, amplificação e sequenciamento. Neste projeto, propor projetar um fluxo de trabalho otimizado para o sequenciamento completo do genoma com base no pré-enriquecimento por PCR (reação em cadeia da polimerase) e pools de amplicons. / Zika is an emerging arbovirus. There is enough evidence for the relation between Zika and congenital microcephaly and also with the Guillain-Barre syndrome. Several characteristics of the virus are important, such as persistence of the virus in semen for several months, sexual transmission and evidence of prenatal transmission. Zika infected pregnant mothers may give birth to apparently healthy children that may show late manifestations and complications. There is a clear necessity of diagnosing and sequencing clinical samples of ZIKV circulating in South America, specifically in Brazil. Nevertheless, the observed low viral loads that are commonly in human samples constitute a complicating factor for detection, amplification and sequencing. In this project, we aim to design an optimized workflow for full genome sequencing based on pre-enrichment by PCR (polymerase chain reaction) and amplicon pools.

O ferro é um importante elemento em reações catalíticas no meio ambiente, pois possui a capacidade de ser reduzido ou oxidado. Duas espécies de ferro solúvel podem estar presentes em amostras ambientais, o Fe (II) e o Fe (III). Métodos analíticos capazes de diferenciar e quantificar estas duas espécies de ferro são muito importantes para a compreensão dos processos metabólicos dos diversos microrganismos, e também para entender a atuação destes microrganismos na remobilização do coagulante utilizado em estações de tratamento de esgotos (ETEs), nas quais é possível utilizar como coagulante o FeCl3. Porém não há trabalhos publicados que recuperam o ferro coagulado utilizando bactérias redutoras de ferro. Os objetivos deste trabalho são: 1) avaliar o método colorimétrico de fenantrolina para quantificação de Fe (II) e os principais interferentes nessas análises; e 2) avaliar o potencial do Fe (II) gerado via metabolismo das bactérias redutoras de ferro como coagulante de matéria orgânica e inorgânica de águas residuárias. Os resultados para o método colorimétrico de fenantrolina são confiáveis somente para leituras de amostras que contenham Fe (II), mas não diferencia e quantifica corretamente espécies de Fe (III) em todos os valores de pH. A separação das diferentes espécies de ferro foi feita utilizando membrana de acetato de celulose com porosidade de 0,2 m e ajustando o valor do pH para valores entre 4 e 5. Para obtenção das concentrações de Fe (II) e Fe (III), é necessário realizar a leitura em amostras filtradas e não filtradas, pois o Fe (II) passa pela membrana e o Fe (III) fica retido. Desta forma, é possível realizar a distinção das espécies de ferro, e em seguida realizar a quantificação com testes colorimétricos, seja em campo ou em laboratório. A diferenciação das espécies de ferro se mostrou importante para quantificar corretamente o Fe (III) e o Fe (II) durante o tratamento de águas residuárias utilizando Fe (III) como coagulante na forma de FeCl3. Na comparação com a recuperação ácida, a biológica se mostrou mais eficiente por não apresentar metais pesados remobilizados na fração líquida, recuperando 58% do ferro quando adicionado o glicerol como fonte de carbono. Durante a remobilização do ferro houve a produção do metano, gás de interesse econômico. A escolha do coagulante e da concentração foi determinada pela remoção da turbidez, sendo o melhor coagulante para água residuária do CRUSP o FeCl3 na concentração de 60 mg/ L de Fe, pois removeu 99% da turbidez, 98% do fosfato, 85% dos carboidratos e 100% de proteínas presentes na água residuária. Aplicando-se o coagulante remobilizado (400 mg/L), foi possível remover 85% da turbidez. O ferro recuperado servirá novamente como coagulante, favorecendo a redução dos custos com o tratamento de água residuária. / Iron is an important element in catalytical action in the environment as it has an ability to be filtered or oxidized. Soluble iron species may be present in environmental samples, Fe (II) and Fe (III). Analytical methods capable of differentiating and quantifying these two iron species are very important for the remobilization of coagulation in sewage treatment plants (ETEs), in which FeCl3 can be used as a coagulant. It is not a job that recovers coagulated iron with iron reducing units. The objectives of this work are: 1) to evaluate the colorimetric method of phenanthroline for quantification of Fe (II) and the main interferents in these analyzes; and 2) to evaluate the potential of Fe (II) through the metabolism of iron-reducing bacteria as a coagulant of organic and inorganic wastewater. The results for the colorimetric method of phenanthroline are only for the readings of samples containing Fe (II), but do not differentiate and quantify the Fe (III) species at all pH values. The separation of the fish fiber species was left to the cellulose acetate test with the porosity of 0.2 m and adjusting the pH value to values between 4 and 5. For the concentration of Fe (II) and Fe (III), it is necessary to read in filtered and unfiltered samples, as Fe (II) passes through the membrane and Fe (III) is retained. In this way, it is possible to perform an analysis of the iron species, and then perform quantification with colorimetric tests, either in the field or in the laboratory. Differentiation of iron species has become important in correctly quantifying Fe (III) and Fe (II) during wastewater treatment using Fe (III) as a coagulant in the form of FeCl3. In comparison with an acid replica, a biological recovery is done through large amounts of remobilized in the liquid fraction, recovering 58% of the iron when the glycerol as carbon source. During the remobilization of the iron there was a production of methane, gas of economic interest. The choice of the coagulant and the capacity was determined by the removal of the turbidity, being the best coagulant for the residual water of the CRUSP the FeCl3 in the concentration of 60 mg/L of Fe, since it removed 99% of the turbidity, 98% of the phosphate, 85% of carbohydrates and 100% of proteins present in the wastewater. Applying the remobilized coagulant (400 mg/L), it was 85% turbidity remover. The recovered iron will again serve as a coagulant, favoring the reduction of costs with the treatment of wastewater.

A genética forense vem se desenvolvendo cada vez mais, com novas tecnologias e implementação de novos conjuntos de marcadores de DNA com maiores níveis de informatividade. Os marcadores genéticos são amplamente usados na identificação humana, pois permitem distinguir indivíduos com alta acurácia. Duas classes de marcadores muito utilizadas atualmente são os STRs (Short Tandem Repeats) e os SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). Os STRs são altamente informativos e, portanto, úteis para a prática forense. Kits mais novos como GlobalFiler (Thermo Fisher Scientific) e PowerPlex Fusion System (Promega) apresentam a análise de mais de 20 loci STRs de uma só vez. Já os SNPs, por possuírem sua informatividade mais reduzida (necessita de mais loci analisados), são menos utilizados, porém apresentam vantagem em amostras degradadas de DNA; assim, conjuntos de identificação como o 52-plex desenvolvido pelo consórcio SNPforID e o conjunto IISNPs, vêm sendo estudados em várias populações do mundo. Com o desenvolvimento de técnicas de sequenciamento de nova geração (NGS Next Generation Sequencing) para análise de DNA, a obtenção de perfis de DNA se tornou mais acurada. Algumas plataformas permitem gerar perfis de até 96 indivíduos simultaneamente. Este estudo tem por objetivo principal analisar 171 marcadores genéticos (Amelogenina, Y-INDEL, 30 STRSs e 139 SNPs) em 340 indivíduos miscigenados da região da cidade de Ribeirão Preto (SP) utilizando a plataforma de sequenciamento de nova geração MiSeq Personal Sequencer (Illumina Inc.), bem como calcular as frequências alélicas e genotípicas, verificar a aderência ao equilíbrio de HardyWeinberg e estimar parâmetros forenses para os diferentes conjuntos de marcadores. Análises de ancestralidade foram realizadas para os conjuntos de SNPs. Para o preparo das bibliotecas de amostras a serem sequenciadas, foi utilizado o kit HaloPlex (Agilent Technologies, Inc), onde foram incluídos os marcadores dos kits GlobalFiler e PowerPlex Fusion System, e os SNPs existentes no conjunto do consórcio SNPforID (52-plex) e IISNPs (92 SNPs). De todos os marcadores incluídos no ensaio, apenas um SNP (rs763869) presente no conjunto SNPforID não pôde ser analisado devido a questões técnicas. Dos 139 SNPs analisados apenas seis apresentaram desvios significativos em relação ao equilíbrio de Hardy-Weinberg,número este esperado devido ao acaso. Os conjuntos de SNPs apresentam elevada informatividade com Probabilidade de Match de 6,48 x 10-21 (52-plex) a 4,91 x 10-38 (IISNP), e Poder de Exclusão de 0,9997 (52-plex) e 0,99999997 (IISNP). De modo geral, as inferências de ancestralidade obtida utilizando estes conjuntos, indicaram elevada contribuição europeia (superior a 70%) e baixa contribuição ameríndia (inferior a 10%) na população, enquanto que as análises de mistura individual se mostraram consistentes, com a maioria dos indivíduos apresentando elevada ancestralidade europeia. Os resultados dos marcadores relativos ao sexo (Amelogenina, Y-INDEL e DYS391) foram consistentes com o sexo dos doadores das amostras. As frequências alélicas e parâmetros forenses foram calculados para os STRs, revelando uma alta informatividade. A Probabilidade de Match combinada e o Poder de Exclusão combinado foram de 1,19 x 10-36 e 0,999999999997 respectivamente. Dos 29 STRs autossômicos presentes, seis apresentaram desvios ao equilíbrio de Hardy-Weinberg, refletindo possíveis falhas no sequenciamento e genotipagem destes marcadores / The field of forensic genetics has developed increasingly with the implementation of new sets of DNA markers with higher levels of informativeness. The genetic markers are widely used in human identification as they allow distinguishing individuals with high accuracy. Two of the most commonly used markers are the Short Tandem Repeats (STRs) and the Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). Newer kits such as GlobalFiler (Thermo Fisher Scientific) and PowerPlex Fusion System (Promega) can analyze more than 20 STRs loci at once. When comparing with STRs, the SNPs are less informative and many more loci are needed to reach the same informativeness of STR kits. However, they are advantageous when using degraded DNA samples. The identification sets such as the 52-plex developed by the SNPforID Consortium and the IISNPs have been analyzed in many worldwide populations. With the development of next generation sequencing techniques (NGS Next Generation Sequencing), obtaining DNA profiles has become more accurate and some platforms allow generating profiles of up to 96 individuals simultaneously. The main goal of this study is to analyze 171 markers (Amelogenin, Y-INDEL, 30 STRs and 139 SNPs) in 340 admixed individuals from Ribeirão Preto, SP, using the NGS platform MiSeq Personal Sequencer (Illumina Inc.). This will allow the calculation of allele and genotype frequencies, the verification of adherence to Hardy-Weinbergs equilibrium and the estimation of forensic parameters for each set of marker. Ancestry analysis was performed for the sets of SNPs. The HaloPlex kit (Agilent Technologies, Inc) was used for library preparation including the STRs from the kits GlobalFiler and PowerPlex Fusion System and the SNPs from the SNPforID consortium (52-plex) and IISNPs (92 SNPs) identification sets. A single SNP (rs763869) from the SNPforID set was not analyzed due to technical issues. Only six of the 139 analyzed SNPs presented significant deviation from the Hardy-Weinberg equilibrium expectations, which is expected by chance alone. The SNPs sets exhibited high informativeness, with matchprobability ranging from 6.48 x 10-21 (52-plex) to 4.91 x 10-38 (IISNPs) and exclusion power of 0.9997 (52-plex) and 0.99999997 (IISNPs). In general, ancestry estimates obtained using these sets indicated a high European contribution (higher than 70%) and low Amerindian contribution (less than 10%) in the population sample, while the individual admixture analyses exhibited were highly consistent, with the majority of individuals presenting high European ancestry. The results of the sex markers (Amelogenin, Y-INDEL and DYS391) were in agreement with the reported sexes from sample donors. The allele frequencies and forensic parameters calculated for the STRs revealed high informativeness. The combined match probability and the combined exclusion power were 1.19 x 10-36 and 0.999999999997 respectively. Six of the 29 autosomal STRs presented significant deviations from the HardyWeinberg equilibrium expectations, reflecting possible failures in sequencing and genotyping of these markers