Las CRISPR son unas repeticiones agrupadas regularmente espaciadas presentes en numerosos y diversos grupos de procariotas. Junto con unos genes asociados a las repeticiones (genes cas) forman los sistemas CRISPR-Cas. En trabajos incluidos en esta tesis se predijo que los sistemas CRISPR-Cas podrían proporcionar inmunidad adaptativa específica guiada por las secuencias espaciadoras, lo que tras comprobarse ha conllevado una revolución en aplicaciones biotecnológicas y en el modo de entender la microbiología. Se analizan en mayor detalle la funcionalidad del sistema CRISPR-Cas I-E de Escherichia coli, su diversidad, evolución y posible uso para el tipado de cepas. En relación con la adquisición de espaciadores se incluye un método patentado para detectarlas y la propuesta de un mecanismo de acción. Dado que el sistema CRISPR-Cas I-E se encuentra presente pero reprimido en la mayoría de cepas silvestres de E. coli, se discute qué papel ha podido desarrollar en la especie.

Hipopituitarismo congênito é caracterizado por deficiência hormonal múltipla devido a mutações de fatores de transcrição envolvidos na embriogênese hipofisária. As células-tronco estão presentes na hipófise e são caracterizadas por dar origem a uma célula progenitora e uma célula indiferenciada por divisão assimétrica. Estão envolvidas na hipófise em processos de alta demanda metabólica em diferentes fases da vida. Em estudos prévios, observou-se o acúmulo dos marcadores de células-tronco Sox2 e Nr2e1 no camundongo Ames, que apresenta mutação no gene Prop1. O Sox2 é o marcador consenso de células-tronco na hipófise enquanto que o Nr2e1, nunca antes caracterizado na hipófise, é essencial para a manutenção de células-tronco e neogenese no cérebro. A perda de função deste gene pode causar agressão e falta de instinto materno em camundongos. Com isso, o objetivo desse projeto foi utilizar o animal modelo zebrafish para avaliar o papel repressor do gene prop1 e caracterizar o gene nr2e1 bem como, confirmar se o mesmo está envolvido com a diferenciação terminal na hipófise, e sua interferência no comportamento do animal mutado. O zebrafish se encaixa adequadamente nesse projeto pois é de fácil manutenção, econômico e com rápido desenvolvimento. No presente estudo criou-se 2 modelos de zebrafish utilizando-se a técnica de edição genômica conhecida como CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) para nocautear os genes prop1 e nr2e1. Esta técnica permite uma interrupção específica e substituição de bases no genoma, resultando em uma alta especificidade, baixa toxicidade celular e é herdável. O zebrafish homozigoto com mutação no gene nr2e1 se desenvolve e reproduz como o animal controle, porém apresenta um comportamento mais exploratório quando comparado com o animal selvagem e o heterozigoto. A imunofluorescência para o anticorpo Sox2 no animal mutado mostrou se diferente do selvagem, pois apresenta um aumento da expressão temporal e o mesmo não se colocaliza com o Nr2e1. A imunofluorescência feita com os hormônios não se mostrou diferente entre o mutado e o selvagem. Conclui-se diante dos achados de normalidade do desenvolvimento, fertilidade, ausência de co-localização com o gene Sox2 e presença de hormônios como Tsh, Fsh e Gh, que o gene nr2e1 não é crucial na diferenciação terminal na hipófise porém o animal mutado apresenta um comportamento diferente do animal selvagem. Os resultados da caracterização do zebrafish com mutação no gene prop1 ainda estão em andamento devido a dificuldade de se estabelecer essa linhagem / Congenital hypopituitarism is characterized by multiple hormone deficiencies due to mutations in transcription factors involved in pituitary embryogenesis. Stem cells, which by definition can each give rise to a progenitor and an undifferentiated cell by asymmetric division, are present in the pituitary gland and are important during periods of high metabolic demand in different phases of life. In previous studies, the accumulation of the stem cell markers Sox2 and Nr2e1 was observed in the Ames mouse, which harbors a mutation in Prop1. Sox2 is the consensus stem cell marker in the pituitary gland, while the role of Nr2e1 in the pituitary development has not been characterized although it is essential for neural stem cell maintenance and neogenesis in the brain and its loss of function causes pathological aggression and lack of maternal instinct in mice. In this project, the zebrafish animal model was used to characterize the role of nr2e1, to confirm whether this gene can be involved in the pituitary terminal differentiation, and to determine the effects of this gene on animal behavior. The zebrafish is a particularly appropriate model for use in this project because it is easy to maintain, is economical, and has a rapid metabolism and growth rate. In the present study, we created 2 zebrafish models by knocking out prop1 and nr2e1 using the CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) genome-editing technique. This technique enables highly specific gene/reading frame interruption and/or base substitution in the genome, with low cellular toxicity and high heritability. Zebrafish with homozygous nr2e1 mutations develop and reproduce similarly to wild-type zebrafish, but present a more exploratory behavioral pattern compared to wild-type and heterozygous zebrafish. Based on immunofluorescence, Sox2 expression was higher in the mutant zebrafish than in the wild type and was not co-localized with Nr2e1 expression. Hormone expression did not differ between wild-type and mutant zebrafish. We conclude that nr2e1 is not crucial in the terminal differentiation of the hormone-forming pituitary gland; however, it induces a distinct behavioral phenotype at the larval stage. Analyses of zebrafish harboring a prop1 mutation are ongoing owing to issues with the establishment of the lineage

Hipopituitarismo congênito é caracterizado por deficiência hormonal múltipla devido a mutações de fatores de transcrição envolvidos na embriogênese hipofisária. As células-tronco estão presentes na hipófise e são caracterizadas por dar origem a uma célula progenitora e uma célula indiferenciada por divisão assimétrica. Estão envolvidas na hipófise em processos de alta demanda metabólica em diferentes fases da vida. Em estudos prévios, observou-se o acúmulo dos marcadores de células-tronco Sox2 e Nr2e1 no camundongo Ames, que apresenta mutação no gene Prop1. O Sox2 é o marcador consenso de células-tronco na hipófise enquanto que o Nr2e1, nunca antes caracterizado na hipófise, é essencial para a manutenção de células-tronco e neogenese no cérebro. A perda de função deste gene pode causar agressão e falta de instinto materno em camundongos. Com isso, o objetivo desse projeto foi utilizar o animal modelo zebrafish para avaliar o papel repressor do gene prop1 e caracterizar o gene nr2e1 bem como, confirmar se o mesmo está envolvido com a diferenciação terminal na hipófise, e sua interferência no comportamento do animal mutado. O zebrafish se encaixa adequadamente nesse projeto pois é de fácil manutenção, econômico e com rápido desenvolvimento. No presente estudo criou-se 2 modelos de zebrafish utilizando-se a técnica de edição genômica conhecida como CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) para nocautear os genes prop1 e nr2e1. Esta técnica permite uma interrupção específica e substituição de bases no genoma, resultando em uma alta especificidade, baixa toxicidade celular e é herdável. O zebrafish homozigoto com mutação no gene nr2e1 se desenvolve e reproduz como o animal controle, porém apresenta um comportamento mais exploratório quando comparado com o animal selvagem e o heterozigoto. A imunofluorescência para o anticorpo Sox2 no animal mutado mostrou se diferente do selvagem, pois apresenta um aumento da expressão temporal e o mesmo não se colocaliza com o Nr2e1. A imunofluorescência feita com os hormônios não se mostrou diferente entre o mutado e o selvagem. Conclui-se diante dos achados de normalidade do desenvolvimento, fertilidade, ausência de co-localização com o gene Sox2 e presença de hormônios como Tsh, Fsh e Gh, que o gene nr2e1 não é crucial na diferenciação terminal na hipófise porém o animal mutado apresenta um comportamento diferente do animal selvagem. Os resultados da caracterização do zebrafish com mutação no gene prop1 ainda estão em andamento devido a dificuldade de se estabelecer essa linhagem / Congenital hypopituitarism is characterized by multiple hormone deficiencies due to mutations in transcription factors involved in pituitary embryogenesis. Stem cells, which by definition can each give rise to a progenitor and an undifferentiated cell by asymmetric division, are present in the pituitary gland and are important during periods of high metabolic demand in different phases of life. In previous studies, the accumulation of the stem cell markers Sox2 and Nr2e1 was observed in the Ames mouse, which harbors a mutation in Prop1. Sox2 is the consensus stem cell marker in the pituitary gland, while the role of Nr2e1 in the pituitary development has not been characterized although it is essential for neural stem cell maintenance and neogenesis in the brain and its loss of function causes pathological aggression and lack of maternal instinct in mice. In this project, the zebrafish animal model was used to characterize the role of nr2e1, to confirm whether this gene can be involved in the pituitary terminal differentiation, and to determine the effects of this gene on animal behavior. The zebrafish is a particularly appropriate model for use in this project because it is easy to maintain, is economical, and has a rapid metabolism and growth rate. In the present study, we created 2 zebrafish models by knocking out prop1 and nr2e1 using the CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) genome-editing technique. This technique enables highly specific gene/reading frame interruption and/or base substitution in the genome, with low cellular toxicity and high heritability. Zebrafish with homozygous nr2e1 mutations develop and reproduce similarly to wild-type zebrafish, but present a more exploratory behavioral pattern compared to wild-type and heterozygous zebrafish. Based on immunofluorescence, Sox2 expression was higher in the mutant zebrafish than in the wild type and was not co-localized with Nr2e1 expression. Hormone expression did not differ between wild-type and mutant zebrafish. We conclude that nr2e1 is not crucial in the terminal differentiation of the hormone-forming pituitary gland; however, it induces a distinct behavioral phenotype at the larval stage. Analyses of zebrafish harboring a prop1 mutation are ongoing owing to issues with the establishment of the lineage

Introdução. As Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas (CRISPRs) são DNAs que consistem de repetições de nucleotídeos. Existem 3 tipos: CRISPR1-CAS, CRISPR3-CAS e CRISPR2. Os bacteriófagos são partículas virais que infectam bactérias. Os bacteriófagos SAP6, IME-EF1, BC-611, VD-13 e F4 são encontrados em E. faecalis assim como FL1ABC, FL2AB, FL3AB e FL4A. Objetivo. Identificar e caracterizar as classes de CRISPRs e bacteriófagos de E. faecalis e E. faecium isoaldos de amostras alimentares, clínicas e fezes de animais. Materiais e métodos. Foram usadas DNA de 153 isolados, sendo 98 de E. faecalis e 55 de E. faecium. A técnica de detecção foi a PCR utilizando iniciadores para os genes CRISPR1-Cas, CRISPR2, CRISPR3-cas e bacteriófagos, seguido por electroforese em gel de agarose. Resultados. Para E. faecalis foram detectadas 58 isolados que amplifacaram para o gene CRISPR1-Cas; 87 para CRISPR2 e 13 para CRISPR3-Cas. Para E. faecium foram detectadas 4 isolados positivos para o gene CRISPR1-Cas; 18 para CRISPR2 e 1 para CRISPR3-CAS. O bacteriófago FL2ABfoi detectado em 13 isolados de E. faecalis; o bacteriófago FL3AB em 13 isolados de E. faecalis e o FL4A em 28 isolados de E. faecalis. Conclusão. Neste estudo nos encontramos diferentes proporções e distribuições dos genes CRISPRs em E. faecalis e E. faecium. O bacteriófago FL4A apresentou-se como o mais frequente entre os bacteriófagos avalados. / Introduction. The CRISPR are small portions of DNA consisting of nucleotide repeats. There are three types of CRISPRs recognized: CRISPR-associated genes cas: CRISPR1-CAS and CRISPR3-CAS and a orphan locus lacking cas genes: CRISPR2. Bacteriophages are viral particles that infect bacterial. The bacteriophages SAP6, IME-EF1, BC-611 and F4 are found in E. faecalis as well as FL1ABC, FL2AB, FL3AB, FL4A. Objectivy: To Identify and to characterize CRISPRs genes and bacteriophage genes in E. faecalis and E. faecium isolated from food, clinical and animal fecal samples. Materials and methods. A total of 153 DNA samples were used, 98 from E. faecalis and 55 from E. faecium. The PCR technique using primers was used to detect the genes CRISPR1-Cas, CRISPR2, CRISPR3-cas and bacteriophages, followed the agarose gel electrophoresis. Results. To E. faecalis was detected 58 isolates that amplified the CRISPR1-Cas genes, 87 to CRISPR2 and 13 to CRISPR3-Cas. To E. faecium was detected 4 isolates positive to CRISPR1-Cas gene, 18 to CRISPR2 e 1 to CRISPR3-CAS. The FL2AB bacteriophage was detected in 13 isolates of E. faecalis; the FL3AB bacteriophage in 13 isolates of E. faecalis and the FL4A in 28 isolates of E. faecalis. Conclusion. In this work, we found out different proportions and distributions of CRISPRs genes in E. faecalis e E. faecium. The FL4A bacteriophage showed a high frequency among the bacteriophages tested.

Introdução. As Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas (CRISPRs) são DNAs que consistem de repetições de nucleotídeos. Existem 3 tipos: CRISPR1-CAS, CRISPR3-CAS e CRISPR2. Os bacteriófagos são partículas virais que infectam bactérias. Os bacteriófagos SAP6, IME-EF1, BC-611, VD-13 e F4 são encontrados em E. faecalis assim como FL1ABC, FL2AB, FL3AB e FL4A. Objetivo. Identificar e caracterizar as classes de CRISPRs e bacteriófagos de E. faecalis e E. faecium isoaldos de amostras alimentares, clínicas e fezes de animais. Materiais e métodos. Foram usadas DNA de 153 isolados, sendo 98 de E. faecalis e 55 de E. faecium. A técnica de detecção foi a PCR utilizando iniciadores para os genes CRISPR1-Cas, CRISPR2, CRISPR3-cas e bacteriófagos, seguido por electroforese em gel de agarose. Resultados. Para E. faecalis foram detectadas 58 isolados que amplifacaram para o gene CRISPR1-Cas; 87 para CRISPR2 e 13 para CRISPR3-Cas. Para E. faecium foram detectadas 4 isolados positivos para o gene CRISPR1-Cas; 18 para CRISPR2 e 1 para CRISPR3-CAS. O bacteriófago FL2ABfoi detectado em 13 isolados de E. faecalis; o bacteriófago FL3AB em 13 isolados de E. faecalis e o FL4A em 28 isolados de E. faecalis. Conclusão. Neste estudo nos encontramos diferentes proporções e distribuições dos genes CRISPRs em E. faecalis e E. faecium. O bacteriófago FL4A apresentou-se como o mais frequente entre os bacteriófagos avalados. / Introduction. The CRISPR are small portions of DNA consisting of nucleotide repeats. There are three types of CRISPRs recognized: CRISPR-associated genes cas: CRISPR1-CAS and CRISPR3-CAS and a orphan locus lacking cas genes: CRISPR2. Bacteriophages are viral particles that infect bacterial. The bacteriophages SAP6, IME-EF1, BC-611 and F4 are found in E. faecalis as well as FL1ABC, FL2AB, FL3AB, FL4A. Objectivy: To Identify and to characterize CRISPRs genes and bacteriophage genes in E. faecalis and E. faecium isolated from food, clinical and animal fecal samples. Materials and methods. A total of 153 DNA samples were used, 98 from E. faecalis and 55 from E. faecium. The PCR technique using primers was used to detect the genes CRISPR1-Cas, CRISPR2, CRISPR3-cas and bacteriophages, followed the agarose gel electrophoresis. Results. To E. faecalis was detected 58 isolates that amplified the CRISPR1-Cas genes, 87 to CRISPR2 and 13 to CRISPR3-Cas. To E. faecium was detected 4 isolates positive to CRISPR1-Cas gene, 18 to CRISPR2 e 1 to CRISPR3-CAS. The FL2AB bacteriophage was detected in 13 isolates of E. faecalis; the FL3AB bacteriophage in 13 isolates of E. faecalis and the FL4A in 28 isolates of E. faecalis. Conclusion. In this work, we found out different proportions and distributions of CRISPRs genes in E. faecalis e E. faecium. The FL4A bacteriophage showed a high frequency among the bacteriophages tested.

Introdução. As Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas (CRISPRs) são DNAs que consistem de repetições de nucleotídeos. Existem 3 tipos: CRISPR1-CAS, CRISPR3-CAS e CRISPR2. Os bacteriófagos são partículas virais que infectam bactérias. Os bacteriófagos SAP6, IME-EF1, BC-611, VD-13 e F4 são encontrados em E. faecalis assim como FL1ABC, FL2AB, FL3AB e FL4A. Objetivo. Identificar e caracterizar as classes de CRISPRs e bacteriófagos de E. faecalis e E. faecium isoaldos de amostras alimentares, clínicas e fezes de animais. Materiais e métodos. Foram usadas DNA de 153 isolados, sendo 98 de E. faecalis e 55 de E. faecium. A técnica de detecção foi a PCR utilizando iniciadores para os genes CRISPR1-Cas, CRISPR2, CRISPR3-cas e bacteriófagos, seguido por electroforese em gel de agarose. Resultados. Para E. faecalis foram detectadas 58 isolados que amplifacaram para o gene CRISPR1-Cas; 87 para CRISPR2 e 13 para CRISPR3-Cas. Para E. faecium foram detectadas 4 isolados positivos para o gene CRISPR1-Cas; 18 para CRISPR2 e 1 para CRISPR3-CAS. O bacteriófago FL2ABfoi detectado em 13 isolados de E. faecalis; o bacteriófago FL3AB em 13 isolados de E. faecalis e o FL4A em 28 isolados de E. faecalis. Conclusão. Neste estudo nos encontramos diferentes proporções e distribuições dos genes CRISPRs em E. faecalis e E. faecium. O bacteriófago FL4A apresentou-se como o mais frequente entre os bacteriófagos avalados. / Introduction. The CRISPR are small portions of DNA consisting of nucleotide repeats. There are three types of CRISPRs recognized: CRISPR-associated genes cas: CRISPR1-CAS and CRISPR3-CAS and a orphan locus lacking cas genes: CRISPR2. Bacteriophages are viral particles that infect bacterial. The bacteriophages SAP6, IME-EF1, BC-611 and F4 are found in E. faecalis as well as FL1ABC, FL2AB, FL3AB, FL4A. Objectivy: To Identify and to characterize CRISPRs genes and bacteriophage genes in E. faecalis and E. faecium isolated from food, clinical and animal fecal samples. Materials and methods. A total of 153 DNA samples were used, 98 from E. faecalis and 55 from E. faecium. The PCR technique using primers was used to detect the genes CRISPR1-Cas, CRISPR2, CRISPR3-cas and bacteriophages, followed the agarose gel electrophoresis. Results. To E. faecalis was detected 58 isolates that amplified the CRISPR1-Cas genes, 87 to CRISPR2 and 13 to CRISPR3-Cas. To E. faecium was detected 4 isolates positive to CRISPR1-Cas gene, 18 to CRISPR2 e 1 to CRISPR3-CAS. The FL2AB bacteriophage was detected in 13 isolates of E. faecalis; the FL3AB bacteriophage in 13 isolates of E. faecalis and the FL4A in 28 isolates of E. faecalis. Conclusion. In this work, we found out different proportions and distributions of CRISPRs genes in E. faecalis e E. faecium. The FL4A bacteriophage showed a high frequency among the bacteriophages tested.