Austropuccinia psidii, the causal agent of myrtle rust, is a biotrophic pathogen, and therefore its growth and development depend on the host tissues. The uredospores of A. psidii infect Eucalyptus by engaging in close contact with the host surface and interacting with the leaf cuticle that provides important chemical and physical signals to trigger the infection process. Due to the inherent characteristics of the Eucalyptus cuticle, it was hypothesized that the preformed mechanism, comprised mostly by cuticular waxes, plays a crucial role in Eucalyptus resistance against A. psidii and its ability to modulate the expression of genes associated to the pathogenicity of A. psidii during the early stage of infection. In chapter 2, the cuticular waxes of Eucalyptus spp. were analyzed to determine their composition or structure and then correlated to susceptibility/resistance to Austropuccinia psidii. Twenty-one Eucalyptus spp. in the field were classified as resistant or susceptible. From these, the resistance/susceptibility level of six Eucalyptus spp. was evaluated in controlled conditions using qPCR, revealing that the pathogen can germinate on the eucalyptus surface of some species without multiplying in the host. CG-TOF-MS analysis detected 26 compounds in the Eucalyptus spp. cuticle and led to the discovery of the role of hexadecanoic acid in the susceptibility of E. grandis and E. phaeotricha to A. psidii. The scanning electron microscopy check revealed differences in A. psidii germination during host infection. It was found a correlation between epicuticular morphology and the resistance to A. psidii. In chapter 3, we investigated gene expression of A. psidii through bioassays in vitro containing cuticular waxes from E. grandis (E. g), E. urograndis (E. ug) and E. urophylla (E. u). Mineral oil (MO) treatment was used to all comparative analysis (negative control). The presence of cuticular waxes from E. g induced the expression of genes encoding proteins related to growth and colonization of A. psidii such as binding proteins (peptidylprolyl isomerase and ribosomal) and cell wall degrading proteins (beta-xylanase). However, other pathogenic proteins were repressed in presence of cuticular wax of E. g, for instance, triosephosphate isomerase, family 18 glycoside hydrolase, mitochondrial ATP carrier, and glutamine-dependent NAD synthetase. The E. ug x MO analysis resulted in DEGs associated with proteins related to membrane transporters and receptors, DNA repair and glycine dehydrogenase. As to the cuticular wax of E. u, it up-regulated the expression of genes encoding proteins associated with pheromone, cutinases, and prefoldin. Thus, for the first time, it was demonstrated a considerable interspecific variation in Eucalyptus species on the susceptibility to A. psidii and its correlation with cuticular waxes chemical compounds that seem to play a synergistic role as a preformed defense mechanism. We also demonstrated that Eucalyptus spp. cuticular waxes may modulate the A. psidii gene expression, suggesting the importance of early plant-pathogen molecular interaction to the development of myrtle rust. / Austropuccinia psidii é o agente causal da ferrugem das mirtáceas com crescimento biotrófico, ou seja, o patógeno depende dos tecidos do hospedeiro para crescer e se desenvolver. Os uredósporos de A. psidii infectam Eucalyptus por meio do contato inicial com a superfície do hospedeiro e também pela interação com a cutícula da folha que por sua vez fornece importantes sinais químicos e físicos capaz de desencadear o processo de infecção. Devido às características inerentes à cutícula de Eucalyptus, consideramos as hipóteses de que o mecanismo pré-formado, composto principalmente pelas ceras cuticulares, desempenha um papel crucial na resistência de Eucalyptus spp. contra A. psidii, e, também, é capaz de modular a expressão fúngica de genes associados a patogenicidade durante o estágio inicial de infecção de A. psidii. No capítulo 2, as ceras cuticulares de Eucalyptus spp. foram analisadas para determinar a composição/estrutura e sua correlação com suscetibilidade/resistência de A. psidii. Vinte e uma espécies de Eucalyptus foram classificadas em campo como resistentes ou suscetíveis. A análise de qPCR de seis Eucalyptus spp. revelou que o patógeno pode germinar na superfície de algumas espécies de eucaliptos sem se multiplicar no tecido hospedeiro. Foram identificados 26 compostos presentes na cutícula de Eucalyptus spp. e descobrimos o papel do ácido hexadecanóico na suscetibilidade de E. grandis e E. phaeotricha à ferrugem. Por meio da microscopia eletrônica de varredura encontramos uma correlação entre a morfologia epicuticular e a resistência contra A. psidii. No capítulo 3 para compreender a expressão gênica de A. psidii realizamos bioensaios (in vitro) contendo as ceras cuticulares de E. grandis (E. g), E. urograndis (E. ug) e E. urophylla (E. u). O tratamento com óleo mineral (MO) foi utilizado em todas as análises comparativas como controle negativo. A presença de ceras cuticulares de E. g induziu a expressão de genes que codificam proteínas relacionadas ao crescimento e colonização de A. psidii, como proteínas de ligação (peptidylprolyl isomerase e ribosomal) e proteínas de degradação da parede celular (beta xilanase). No entanto, outras proteínas patogênicas foram reprimidas na presença da cera cuticular de E. g, por exemplo, triosephosphate isomerase, family 18 glycoside hydrolase, mitochondrial ATP carrier e glutamine-dependent NAD synthetase. A análise de E. ug x MO resultou na ativação de proteínas associadas a transportadores e receptores de membrana, reparo de DNA e glycine dehydrogenase. Já a cera cuticular de E. u induziu a expressão de genes que codificam proteínas associadas a feromônios, cutinases e prefoldin. Pela primeira vez, está sendo apresentado a considerável variação interespecífica em espécies de Eucalyptus quanto à suscetibilidade a ferrugem, e, sua correlação com os compostos químicos de ceras cuticulares, os quais parecem ser um importante mecanismo de defesa pré-formado. Também foi revelado que as ceras cuticulares de Eucalyptus spp. são capazes de modular a expressão gênica de A. psidii, evidenciando o papel da interação molecular planta-patógeno precoce no desenvolvimento da ferrugem das mirtáceas.

A síndrome aurículo-condilar (ACS) apresenta um modelo de herança autossômica dominante e é principalmente caracterizada por malformações auriculares, articulação temporomandibular anormal e hipoplasia do côndilo e da mandíbula. Devido às estruturas acometidas, é considerada uma patologia de primeiro e segundo arcos faríngeos. Com somente alguns casos clínicos descritos na literatura, o gene causador da ACS não é conhecido. Estudos recentes de nosso grupo mapearam o primeiro lócus associado à síndrome, 1p21.1-q23.3 (família ACS1), enquanto que na segunda família estudada por nós (ACS2), não houve evidência de ligação com os marcadores desta região, sugerindo heterogeneidade genética a esta doença. Nossos principais objetivos no presente trabalho foram: identificar o gene responsável por ACS1 e mapear o lócus associado à ACS2. Para o estudo de ACS1, dada a grande extensão da região candidata, com aproximadamente 1004 genes, utilizamos uma abordagem alternativa: análise de transcriptoma durante a diferenciação condrogênica a partir de células-tronco mesenquimais para seleção e subseqüente seqüenciamento de genes candidatos. Através do estudo de expressão gênica entre controle e paciente ACS1, selecionamos e realizamos o seqüenciamento de dois genes. Não detectamos nenhuma alteração patogênica nestes genes e, portanto, é pouco provável que um destes seja responsável pela ACS1. Já na família com ACS2, através de estudo de ligação com uso de microarrays de SNP e marcadores microssatélites, mapeamos o segundo lócus associado à ACS. Estudos complementares estão sendo realizados para a identificação dos alelos causadores de ACS1 e ACS2. Estes resultados, além de sua importância para o aconselhamento genético, poderão contribuir para a compreensão do desenvolvimento embrionário das estruturas acometidas nessa síndrome. / The auriculo-condylar syndrome is an autosomal dominant disease characterized by malformed ears, abnormal temporomandibular joint and condyle and mandible hypoplasia. It is considered a syndrome of the first and second pharyngeal arches. With only a few clinical cases reported in the literature, the gene that causes ACS is not known. Recent studies from our group mapped the first locus associated to the syndrome, 1p21.1-q23.3 (ACS1 family), while in the second family studied by us (ACS2), there was no evidence of linkage with this region, suggesting genetic heterogeneity of this disease. Our main objective in this study was to identify the gene responsible for ACS1 and map the locus associated to ACS2. In the study of ACS1, given the large extent of the candidate region, with approximately 1004 genes, we used an alternative approach: transcriptome analysis during chondrogenic differentiation of stem cells of a patient and a control for screening and subsequent sequencing of candidate genes. The two genes selected through this strategy were sequenced in ACS1 patients, however, not pathogenic mutation was identified. Therefore, it is very unlikely that mutations in these genes are causative of ACS1. In the family with ACS2, through linkage study using SNP microarray and microsatellite markers, we mapped the second locus associated to ACS. Additional studies are being conducted in order to identify the alleles causing ACS1 and ACS2. These results will not only contribute to a better genetic counseling for families with ACS but they will also contribute to the understanding of the embryonic development of the structures affected in this syndrome.

A velocidade de renovação das proteínas musculares define o crescimento muscular, e afetam a qualidade da carne, destacando-se a renovação de colágeno e taxa proteolítica que tem implicação no fenótipo de maciez. No entanto, existe pouca informação na literatura sobre mudanças no processo de remodelação de proteínas musculares em resposta à taxa de recuperação do ganho de peso, após um período de subnutrição em animais fisiologicamente maduros. Dessa forma, o uso de sequenciamento de RNA pode indicar mudanças no tecido muscular através de um perfil de expressão diferencial que explicam mudanças nos fenótipos associados ao crescimento muscular. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar as mudanças no transcriptoma associado a fenótipos de carne de vacas adultas Nelore submetidas a diferentes taxas de recuperação de peso. Neste experimento foram utilizadas 28 vacas adultas de 5 a 16 anos, sendo que 23 animais, por apresentarem baixo escore corporal no inicio do experimento como resultado de perda de peso durante uma estação seca, foram aleatoriamente distribuídas em 3 grupos baseados em ganho diário de peso vivo: GB - Base (abatidos com baixo escore corporal, n=4); GL - Lento (0,6 kg/dia, n=9); GR - Rápido (1,2 kg/dia, n=10). Um quarto grupo (GM - Manutenção, n=5), foi formado de animais com alto escore corporal do início ao final do experimento. Os animais foram abatidos em quatro pontos definidos por dias (d) de confinamento (A1(0d) = GB; A2(51d) = GL e GR; A3(74d) = GR; A4(104d) = GL e GM), e as amostras do musculo Longissimus thoracis foram coletadas para obtenção do RNA total. Após a obtenção do mRNA e a preparação das bibliotecas de cDNA, o sequenciamento das amostras foi feito em um equipamento HiScanSQ. Vinte e quatro horas após o abate, foram determinados o pH e a cor instrumental (L*, a*, b*) medidos no músculo Longissimus thoracis. Dois bifes foram amostrados para a análise de força de cisalhamento às 24h e 21 dias. Na comparação entre fenótipos e genes, os contrastes utilizaram o grupo GB como referência. As análises estatísticas foram realizadas no programa R, usando ANOVA e teste de Tukey. Menores força de cisalhamento aos 21 dias (P<=0,05) foram encontradas para o grupo GL (A4) e GM (A4) comparadas ao GB. Valores de L*, a*, b* no músculo do GR (A3) também foram maiores em relação ao GB. Somente o valor de b* na gordura foi diferente (P<=0,05) em GR (A2 e A3) em relação ao GB. Foram identificados o total de 578 genes diferencialmente expressos (DE; FDR 5%) nos cinco contrastes avaliados. A análise funcional de genes DE entre contrastes identificou uma via KEEG para o grupo GL (\"Ribosome\") e cinco para o grupo GR (\"ECM receptor interaction\", \"Focal Adhesion\", \"Protein digestion and absorption\", \"PI3K-Akt signaling pathway\"). Para o enriquecimento GO, foram obtidas quatro categorias, sendo \"Semaphorin receptor activity\" para o grupo GL, enquanto \"Cellular response to amino acid stimulus\", \"Collagen trimer\" e \"Extracellular matrix structural constituent\" foram identificadas para GR. As vias em geral estão associadas a alterações no tecido conjuntivo do músculo. As diferenças encontradas entre fenótipos e genes indicam que as taxas de crescimento afetam de forma diferente os fenótipos associados à qualidade da carne. A realimentação em animais adultos, ao alterar o transcriptoma com possíveis impactos no tecido conjuntivo, parece mostrar um cenário de fibrose muscular no ganho rápido de peso, diferentemente do ganho lento, que mostrou ser uma alternativa para melhorar a qualidade da carne. Todavia, os impactos na estrutura muscular e proteica que possam explicar incremento em aspectos de textura da carne precisam ser determinados. / The speed of renewal of muscle proteins defines muscle growth, and affect meat quality, especially the renewal the of collagen turnover and proteolytic rate that has implication in the tenderness phenotype. There is little information in the literature about changes in the muscle protein remodeling process in response to the rate of recovery of weight gain after malnutrition in physiologically mature animals. In this way, the use of RNA sequencing may indicate changes in muscle tissue through a differential expression profile that explains changes in phenotypes associated with muscle growth. Therefore, the objective of this study was to evaluate changes in the transcriptome associated with meat phenotypes of Nellore adult cows submitted to different rates of weight recovery. In this experiment, 28 adult cows from 5 to 16 years old were used, being that twenty-three animals were distributed randomly in 3 groups based on daily gain of live weight, since they presented low body score at the beginning of the experiment as a result of weight loss during a dry season: GB - Base (slaughtered with low body score, n=4); GL - Slow (0.6kg/day, n=9); GR - High (1.2 kg/day, n=10). A fourth group (GM - Maintenance, n = 5) was formed from animals with high body score from the beginning to the end of the experiment. The animals were slaughtered at four points defined by confinement days(d) (A1(0d) = GB; A2(51d) = GL and GR; A3(74d) = GR; A4(104d) = GL and GM), and Longissimus thoracis muscle samples were collected to obtain the total RNA. After obtaining the mRNA and preparation of the libraries, the sequencing of the samples was done in a HiScanSQ equipment. Twenty-four hours after slaughter, the pH and instrumental color (L*, a*, b*) were determined in the Longissimus thoracis muscle. Two steaks were collected for shear force analysis at 24h and 21 days. In the comparison of the phenotypes and genes, contrasts were used the GB group as reference. Statistical analysis were performed in R software, using ANOVA and Tukey test. Lower shear forces at 21 days (P<=0.05) were found for the GL (A4) and GM (A4) groups compared to GB. Values of L*, a*, b* in the GR (A3) muscle were also higher in relation to GB. Only the value of b* in fat was different (P<=0.05) in GR (A2 and A3) in relation to GB. A total of 578 differentially expressed genes (DE; false discovery rate 5%) in the five contrasts evaluated. Functional analysis of DE genes between contrasts identified a KEEG pathway for the GL group (\"Ribosome\") and five for the GR group (\"ECM receptor interaction\", \"Focal Adhesion\", \"Protein digestion and absorption\", \"PI3K-Akt signaling pathway\"). For GO enrichment, four categories were obtained, being \"Semaphorin receptor activity\" for GL, while \"Cellular response to amino acid stimulus\", \"Collagen trimer\" and \"Extracellular matrix structural constituent\" were identified for GR. Pathways in general are associated with changes in connective tissue of muscle. Re-feeding in adult animals by altering the transcriptome with possible impacts on connective tissue, seems to show a scenario of muscle fibrosis in the fast gain of weight, unlike the slow gain, which proved to be an alternative to improve meat quality. However, the impacts on muscle and protein structure that may explain the increase in meat texture aspects need to be determined.

Os genes eucarióticos, em sua maioria, são divididos em exons e introns, requerendo processamento do RNAm para remover as sequências intrônicas e juntar os exons (splicing). As bordas exon/intron são definidas por sítios de splice que normalmente são reconhecidos com alta fidelidade, gerando os mesmos RNAms processados a cada vez. Apesar desse reconhecimento preciso, tem sido observada a junção de exons de maneiras alternativas (splicing alternativo), foco de muitos estudos recentes devido à sua importância em vários processos biológicos. Este processamento alternativo do RNAm pode ser principalmente de três tipos: exclusão de exon, no qual um exon pode ser incluído ou não no RNAm maduro; uso alternativo de sítios de splice, resultando em exons mais longos ou mais curtos e retenção de intron, o tipo menos estudado, no qual uma sequência intrônica é mantida no RNAm maduro. Um dos aspectos cruciais no entendimento de splicing alternativo é conhecer os mecanismos que levam à geração de diferentes transcritos. Coerente com a importância dos sítios de splice no splicing de RNAms, a retenção de intron parece ser causada por falha no reconhecimento daqueles que são sub-ótimos. Como os sítios de splice são reconhecidos aos pares ao se estabelecer uma ponte através de exons ou introns, dependendo de qual é mais curto, uma falha no reconhecimento de um exon ou de um intron leva a diferentes tipos de splicing alternativo (exclusão de exon ou retenção de intron, respectivamente). Desta forma, acredita-se que a ocorrência de retenção de intron esteja também associada a uma falha no reconhecimento de introns curtos. Embora estudos de introns retidos individuais tenham abordado estas questões, poucas análises sistemáticas de grandes quantidades de dados foram conduzidas sobre as características gerais que levam à retenção de intron. Para este fim, realizamos uma análise de bioinformática de sequências do genoma e transcriptoma (RNAm) humanos armazenadas em formato de computador. Para realizar as análises computacionais, desenvolvemos um sistema de anotação de splicing alternativo completo. Particionamos os eventos de retenção de intron identificados em sequências expressas pelo nosso sistema de anotação em dois grupos, com base na abundância relativa das duas isoformas (um grupo de eventos com <50% e outro com >50% de transcritos retendo o intron) e comparamos características relevantes. Verificamos que uma maior frequência de retenção de intron em humano está associada a sítios de splice mais fracos, genes com introns mais curtos e maior nível de expressão gênica, e menor densidade de um conjunto de elementos inibitórios exônicos e do promotor de splicing intrônico GGG. Os dois grupos apresentaram eventos conservados em camundongo, nos quais os introns retidos também eram curtos e apresentavam sítios de splice mais fracos. Embora nossos resultados tenham confirmado que sítios de splice mais fracos estão associados à retenção de intron, eles mostram que uma fração não-desprezível dos eventos não pode ser explicada apenas por esta característica. Nossa análise sugere que elementos reguladores em cis provavelmente têm um papel na regulação da retenção de intron e também revelou características previamente desconhecidas que parecem influenciar sua ocorrência. Estes resultados salientam a importância de considerar o compromisso entre estas características na regulação da frequência relativa de retenção de intron. / Most eukaryotic genes are split in exons and introns, requiring mRNA processing to remove intervening sequences and join exons (splicing). Exon/intron borders are defined by splice sites that are normally recognized with high fidelity, yielding the same processed mRNA each time. Notwithstanding such precise recognition, alternative joining of exons has been observed (alternative splicing) and is the focus of many recent studies, due to its importance in several biological processes. This alternative mRNA processing can be mainly of three types: exon skipping, whereby an exon may be included or not in the mature mRNA; alternative use of splice sites, resulting in longer or shorter exons and intron retention, the least studied type whereby an intronic sequence is maintained in the mature mRNA. One of the key aspects in understanding alternative splicing is to know the mechanisms that lead to the generation of different transcripts. Coherent with the importance of splice sites in mRNA splicing, intron retention seems to be caused by failure in the recognition of those that are sub-optimal. As splice sites are recognized in pairs by bridging either exons or introns, depending on which is the shortest, failure to recognize an exon or an intron leads to different types of alternative splicing (exon skipping or intron retention, respectively). This way, the occurrence of intron retention is believed to be associated to failure in recognition of short introns also. Although studies on individual retained introns have addressed such issues, few systematic surveys of large amounts of data have been conducted on the general features leading to intron retention. To this end, we performed a bioinformatics analysis of human genome and transcriptome (mRNA) sequences stored in computer format. To perform the computational analyses we developed a complete alternative splicing annotation system. We partitioned intron retention events identified in expressed sequences by our annotation system in two groups based on the relative abundance of both isoforms (one group of events with <50% and another with >50% of transcripts retaining the intron) and compared relevant features. We found that a higher frequency of intron retention in human is associated to weaker splice sites, genes with shorter intron lengths and higher expression level, and lower density of a set of exonic inhibitory elements and the intronic splicing enhancer GGG. Both groups of events presented conserved events in mouse, in which the retained introns were also short and presented weaker splice sites. Although our results confirmed that weaker splice sites are associated to intron retention, they showed that a non-negligible fraction of events can not be explained by this feature alone. Our analysis suggests that cis-regulatory elements are likely to play a crucial role in regulating intron retention and also revealed previously unknown features that seem to influence its occurrence. These results highlight the importance of considering the interplay among these features in the regulation of the relative frequency of intron retention.

A soja é uma cultura de grande importância, movimentando aproximadamente 230 bilhões de dólares em todo o mundo, com produção anual estimada de 267,61 milhões de toneladas. Os percevejos sugadores de sementes são considerados uma das pragas de maior importância para a cultura da soja, sendo as espécies Euschistus heros (E.), Piezodorus guildinii (West.) e Nezara viridula (L.) as mais abundantes no Brasil. O ataque por percevejos causa diversos problemas como o atraso da maturação fisiológica, retenção foliar, perdas no rendimento e diminuição da qualidade e potencial germinativo das sementes. Esses insetos são responsáveis ainda pela transmissão de patógenos, e podem causar alterações na composição de óleos, proteínas e ácidos graxos das sementes. A obtenção de cultivares com resistência genética é indispensável, a fim de minimizar a necessidade de utilização de defensivos agrícolas. Dessa forma, este trabalho identificou genes possivelmente associados à resposta de resistência pela comparação da expressão gênica diferencial entre genótipos de soja resistente (IAC-100) e suscetível (CD-215), a partir da metodologia de sequenciamento de RNA (RNA-Seq). As vagens foram submetidas a dois tratamentos por 24 horas: infestação por percevejos Piezodorus guildinii (West.) e não infestação. Foi utilizado o alinhador STAR contra o genoma hardmasked do phytozome e o pacote cufflinks.Com os resultados das análises dos genes diferencialmente expressos e uma posterior filtragem foi possível identificar 128 genes candidatos, dentre estes: genes relacionados com defesa, metabolismo secundário de produção de terpenos e proteínas LRR de sinalização celular. / Soybeans are an important crop with a world-wide annual production of 267.61 tons, worth 230 billion dollars. Stink bugs are a major soybean pest. The most abundant species in Brazil are Euschistus heros (E.), Piezodorus guildinii (West.) and Nezara viridula (L.). Stink-bug attack causes several problems, including delayed physiological maturity, leaf retention, yield losses, decreased seed quality, and decreased germination potential. The bugs are responsible for transmitting pathogens, and they can cause changes in the oil, protein, and fatty acids composition in the seed. Producing genetically resistant cultivars is critical in order to minimize the need for agricultural pesticides. Our work aims to identify genes associated with the stink-bug resistance response in soybean by comparing differential gene expression between resistant (IAC-100) and susceptible (CD-215) genotypes by analyzing RNA sequencing (RNA-Seq) data. Data was from soybean pods that were subjected to two treatments for 24 hours: infestation by the stink bug Piezodorus guildinii (West.), and non-infestation. STAR aligner was used against the hard-masked genome sequence from Phytozome, followed by analysis using the Cufflinks package. Analysis of the results of the differentially expressed genes and a subsequent filtering identified 128 candidate defense-associated genes, among them, defense-related such as LRR-RLKs and production of secondary metabolites like terpenes.

A cana-de-açúcar é uma gramínea C4 da família das Poaceae. Sua principal característica é a capacidade de estocar altas concentrações de sacarose no colmo. Devido à sua alta atividade fotossintética, ela consegue converter uma boa parte da radiação solar em biomassa. Assim, ela pode ser considerada um dos melhores modelos para os estudos da relação fonte-dreno. O Brasil é um dos maiores produtores e exportadores de álcool do mundo, e por isso a cana-de-açúcar é considerada uma das principais culturas atuais. A ausência de informações sobre a sua sequência genômica levou à criação do programa SUCEST no final de 1990, onde foram disponibilizadas aproximadamente 240,000 sequências denominadas ESTs (Expression Sequence Tags), uma cobertura de quase 90% do genoma expresso da cana-de-açúcar. Desta forma, foi possível desenvolver uma plataforma de microarranjo Agilent de oligonucleotídeos com componentes do SUCEST. Por meio do programa de melhoramento da RIDESA e a análise por microarranjos, foi possível a identificação de vias metabólicas que podem estar relacionadas com a regulação do acúmulo de sacarose em cana-de-açúcar, principalmente aquelas que envolvem os fitormônios auxina e etileno. A obtenção de dados agrotecnológicos e de fisiologia permitiu a observação de um trade off metabólico, onde o acúmulo de sacarose parece ocorrer em detrimento do acúmulo de fibra. A obtenção de plantas silenciadas e superexpressando uma quinase da família da SnRK1 levou, através da análise de microrarranjos, a identificação de genes diferencialmente expressos envolvidos no estresse por seca como uma PP2C e deidrina. Nas plantas superexpressando uma SnRK1, há um aumento do conteúdo de sacarose na planta 88, que talvez indique que a superexpressão dessa quinase leve a um aumento do conteúdo de sacarose em cana. Com a obtenção de sequências genômicas acima do sítio de início da transcrição dessa mesma SnRK1, e de uma subunidade regulatória Akin&#946;&#947;, foi possível identificar por análise computacional sequências conservadas envolvidas na regulação hormonal, resposta à seca e reações de luz, indicando que a transcrição desse gene pode resultar de diferentes respostas da planta. Esse trabalho permitiu novas diretrizes no estudo do acúmulo de sacarose no colmo, indicando que vias de transdução de sinais conservadas, mediadas por hormônios e fosforilação, podem ser as principais responsáveis por esse fenômeno em cana-de-açúcar. / The sugarcane is a C4 grass of the Poaceae family. Its main feature is the ability to store high sucrose concentrations in the culm. Due to the elevated photosynthetic activity, it can convert a great portion of solar radiation into biomass. Thus, it can be considered one of the best models for studies of source-sink relationship. Brazil is one of the largest alcohol producers and exporters in the world, and sugarcane is considered one of the main current cultivars. The absence of information about its genome sequence led to the creation of the SUCEST program in late 1990, from which approximately 240,000 sequences called ESTs (Expression Sequence Tags) were made available, with a coverage of almost 90% of the sugarcane expressed genome. Thus, it was possible to develop a microarray platform with Agilent oligonucleotide with SUCEST components. Through the RIDESA improvement program and microarray analysis, it was possible to identify metabolic pathways that may be related to the regulation of sugarcane sucrose accumulation, especially those involving the plant hormones auxin and ethylene. The agro-technological and physiology data allowed the observation of a metabolic trade-off, where the sucrose accumulation appears to occur at the expense of fiber accumulation. The production of plants that are silenced or overexpressing a kinase from SnRK1 family, led by microrarray analysis, allowed the identification of differentially expressed genes that are involved in drought stress, such as a PP2C and dehydrin. In plants overexpressing a SnRK1, there is an increased sucrose content in the plant 88, which may indicate that overexpression of this kinase leads to an increase in leaf sucrose content. After obtaining the genomic sequence above the transcription start site of the same SnRK1, and a regulatory subunit Akin&#946;&#947;, it was possible to identify by computer analysis conserved sequences involved in regulating hormonal response to dry and light responses, indicating that the gene transcription may arise from different plant responses. This work allowed new guidelines in the study of sucrose accumulation in the culm, suggesting that conserved signal transduction pathways and hormone mediated phosphorylation may be the main reason for this phenomenon in sugarcane.

O Transtorno do Espectro Autista (TEA) é um transtorno neuropsiquiátrico grave caracterizado por comprometimento da capacidade de interação social e comunicação e pela presença de interesses, atividades e comportamentos repetitivos e restritos. O TEA apresenta alta heterogeneidade genética e pode ser enquadrado em diferentes modelos de herança, o que torna difícil apontar os fatores genéticos associados ao transtorno e compreender de que forma eles interagem e ocasionam, em última instância, sua manifestação clínica. Ainda, fenômenos como penetrância incompleta e discordância entre gêmeos monozigóticos são frequentemente observados em famílias com indivíduos afetados, tornando ainda mais complexo o entendimento do envolvimento de cada um dos fatores genéticos na etiologia do TEA. Uma forma de contornar esses problemas é a utilização de abordagens transcriptômicas no estudo desse transtorno. Nesse contexto, a busca por variantes patogênicas deixa de ser o principal foco do estudo e a atenção volta-se para a investigação de vias de sinalização e processos biológicos que estejam desregulados durante o processo de diferenciação neuronal e que sejam compartilhados pelos indivíduos afetados. Usando como principal ferramenta o sequenciamento do transcriptoma de células progenitoras neurais (NPC) e neurônios derivados de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC), identificamos uma série de alterações transcricionais importantes entre pacientes e controles, sugerindo que, a despeito da grande heterogeneidade genética associada ao transtorno, essas alterações se refletem em processos biológicos comuns. Nossos resultados são consistentes com os obtidos em trabalhos anteriores realizados com outros modelos de estudo e as linhagens celulares geradas a partir de nosso protocolo parecem refletir de forma fidedigna o perfil de expressão do cérebro fetal. Ainda, em um caso particular incluído neste estudo, investigamos as consequências transcricionais e funcionais de uma duplicação na região 17p13.3 - alteração previamente implicada em outros casos de autismo - nas células neuronais deste paciente, contribuindo para a compreensão do papel desta duplicação na patofisiologia do TEA. Dessa forma, nosso trabalho reforça a validade do uso de células neurais derivadas de iPSC e de abordagens transcricionais para o estudo de transtornos do neurodesenvolvimento / Autism Spectrum Disorder (ASD) is a severe neuropsychiatry disorder characterized by impaired social interaction and communication, restricted interests and repetitive behaviors. ASD is highly genetically heterogeneous and can be caused by different inheritance models, which hampers the identification of the genetic factors associated to the disorder. Incomplete penetrance and discordance between monozygotic twins are often observed in families of affected individuals, making it even more complex to understand the involvement of genetic factors in ASD. Applying transcriptomic approaches to study this disorder is an interesting way to overcome these problems. In this context, searching for pathogenic variants is no longer the study\'s main focus. Instead, one aims to investigate signaling pathways and biological process that are deregulated during neuronal differentiation and shared by affected individuals. Based on the transcriptome sequencing of neural progenitor cells (NPC) and neurons derived from induced pluripotent stem cells (iPSC), we were able to identify a series of important transcriptional alterations between patients and controls, which suggest that despite the great genetic heterogeneity associated to ASD, those alterations are reflected in common biological processes. Our results are consistent with those obtained in previous studies performed with other models and the lineages generated by our protocol seem to reliably reflect fetal brain expression profile. Moreover, in a particular case included in this study, we investigated transcriptional and functional consequences of a duplication located at 17p13.3 - an alteration previously found in other autism cases - in the neuronal cells of this patient, contributing towards a better comprehension of the role of this duplication in ASD pathophysiology. Hence, our work reinforces the validity of the use of neural cell derived from iPSC and transcriptional approaches in the studies of neurodevelopmental disorders

A cana-de-açúcar é uma gramínea com fotossíntese do tipo C4, com capacidade de acumular sacarose nos colmos em quantidades que excedem 50% de seu peso seco, característica única no reino vegetal (Moore, 1995). Sacarose e seu derivado mais importante, etanol, são dois produtos de grande importância mundial. Assim, o teor de sacarose em cana tem fundamental importância no aumento da produtividade dessas duas commodities. O melhoramento clássico parece ter alcançado seu limite, já que incrementos expressivos no teor de sacarose em novas variedades não têm sido observados e tudo aponta para a necessidade de estudos que levem a uma maior compreensão dos mecanismos moleculares associados à produção, transporte e acúmulo de sacarose em cana (Casu et al., 2005; Moore, 1995). Procurar seqüências promotoras de genes de interesse é importante para a obtenção de transgênicos, já que promotores constitutivos não apresentam resultados satisfatórios em cana (Lakshmanan et al., 2005). É também objetivo aqui hibridar mRNA de genótipos de cana-de-açúcar com segregação para acúmulo de sacarose, em uma plataforma customizada de oligos (Agilent), com aproximadamente 44k elementos, que compõe uma representatividade gênica não alcançada em esforços anteriores com microarranjos de cDNA. Genome walking foi a técnica utilizada na obtenção de regiões à montante do primeiro éxon, predito in silico, para três proteínas quinase de interesse, SASGMS11561, SASGMS16343 e SASGMS09047, que se mostraram moduladas em experimentos anteriores de hibridação com amostras segregantes para conteúdo de sacarose. Foi obtido sucesso nos três casos, tendo os fragmentos de DNA sido seqüenciados e oportunamente alinhados à montante dos correspondentes genes ortólogos em sorgo, bem como ao banco ainda em construção de contigs do genoma de cana-de-açúcar, obtidos por shotgun. A plataforma Agilent, com seus 43803 SAS únicos, mostrou-se uma ferramenta muito adequada para as hibridações de genótipos de mais alto Brix contra genótipos de mais baixo Brix. Um total de 569 genes diferencialmente expressos foram obtidos em pelo menos uma das três hibridações realizadas. Um grupo de genes, de diferentes categorias e perfis de modulação, foi validado por PCR em tempo real, obtendo uma taxa de aproximadamente 90%. Apesar do grande número de SAS diferencialmente expressos, por volta de 70% dos mesmos ainda se encontram não categorizados, seja por falta de similaridade de seqüência em bancos de dados de organismos próximos ou pela alta complexidade e esforço prático na cura desse processo de categorização manual. Assim, três fragmentos de seqüências promotoras para três proteínas quinase de interesse foram obtidos e seqüenciados, como parte dos esforços do grupo em formar um catálogo de promotores específicos para cana-de-açúcar. Um grupo de genes foi analisado dos resultados das hibridações por seus papéis relevantes nos processos que levam ao maior teor de sacarose em cana, devidamente corroborados por trabalhos do próprio grupo, bem como de outros / Sugarcane is a C4 plant with the unique characteristic of being capable of accumulating sucrose in its culms in quantities that exceed 50% of its dry weight (Moore, 1995). Sucrose and ethanol are highly valued products in the world of today. Sucrose content is a trait with fundamental importance in the on-going process of increasing productivity of these two sugarcane byproducts. Classic improvement of sugarcane seems to have reached its practical limits, given that it has become increasingly harder to obtain varieties with increased sugar content. This obstacle points towards the necessity of better comprehension of the molecular mechanisms associated to the production, transport and accumulation of sucrose in sugarcane (Casu et al., 2005; Moore, 1995). The search for promoter sequences of genes of interest is crucial for the production of transgenic lines, since the use of constitutive promoters in sugarcane has been highly problematic, leading to unsatisfactory results in most cases (Lakshmanan et al., 2005). Another objective was to hybridize sugarcane genotypes with contrasting sugar content in a customized Agilent oligo platform, containing approximately 44k elements, which signifies the best effort so far regarding gene representativeness. Genome walking was the chosen technique to obtain upstream regions of the first in silico predicted exon of three proteins kinases of interest, SASGMS11561, SASGMS16343 and SASGMS09047, all of them selected from previous hybridization experiments with contrasting sucrose content samples. Success was achieved in all three cases, and the obtained fragments were sequenced and aligned to their respective syntenic region on the sorghum genome as well as on contigs from an increasingly larger bank of genomic sugarcane sequences, from our group, which has been acquired using the shotgun sequencing method. The Agilent platform, with its 43803 unique sugarcane assembled sequences (SAS), has proven valuable as a powerful high scale tool for the hybridization of genotypes with contrasting Brix values (high versus low Brix). A total of 569 differentially expressed genes were obtained from at least one of the three experiments accomplished. A group of genes from different categories and modulation profiles was depicted and validated through real time PCR, with an approximate validation rate of 90%. Although the number of differentially expressed genes is high, around 70% of them is still uncategorized, mostly because of their unique identity and therefore lack of reference organisms to compare with and the high complexity and laboriousness of categorizing them manually. In summary, three promoter fragments from three different protein kinases of interest were obtained and sequenced, as a part of a greater effort to create a sugarcane promoter sequence catalogue. From the hybridization assays, a group of genes were analyzed, due to their putative importance in the processes that lead to a higher sucrose content in sugarcane, also corroborated by previous studies from our group as well as from others.

Escherichia coli enteropatogênica atípica (aEPEC) é considerada um dos principais agentes etiológicos da diarreia em várias regiões do mundo. O mecanismo central da patogenicidade de aEPEC é a capacidade de causar lesões attaching-effacing (A/E) no epitélio intestinal, uma propriedade desencadeada por proteínas codificadas pelo locus of enterocyte effacement (LEE). Enquanto algumas aEPEC utilizam a via de fosforilação de Tir (Y-P) para induzir a formação de pedestais, outras cepas podem empregar a proteína efetora EspFU (TccP/TccP2) para uma eficiente polimerização de actina. Neste estudo foi avaliada a prevalência e produção de EspFU, como também o papel desempenhado por esta proteína na interação com células epiteliais e colonização intestinal, aspectos essenciais da patogênese de aEPEC. O gene espFU foi detectado em 46% das cepas de aEPEC, com uma predominância do alelo tccP2. A maioria das cepas apresentou o tir fosforilado (Y-P), sugerindo que possam utilizar diferentes mecanismos redundantes para a polimerização de actina. As cepas positivas para tccP e tccP2 foram significativamente associadas com os filogrupos E, e B1, respectivamente. A produção de EspFU (TccP/TccP2) variou de cepa-a-cepa, independentemente dos genótipos e filogrupos. A deleção do gene espFU em uma cepa de aEPEC O55:H7 (BA320) resultou em menor aderência bacteriana e comprometeu a capacidade de induzir polimerização de actina em células HeLa após 6 h de infecção. Adicionalmente, o mutante em espFU apresentou uma menor eficiência na colonização intestinal em um modelo murino de infecção. A análise da cinética da formação de pedestais por aEPEC mostrou que, de modo geral, cepas expressando EspFU foram mais aderentes e induziram polimerização de actina mais rapidamente em comparação à via de TirY-P. A adesão bacteriana e formação de pedestais mediada por EspFU regulou negativamente a expressão de LEE, além de modular a resposta transcricional epitelial por meio da ativação de genes pró-inflamatórios, como NF-kB, IL-6, IL-8, entre outros. Em suma, a proteína EspFU é ampla e filogeneticamente distribuída em cepas de aEPEC, desempenha um importante papel na adesão bacteriana e colonização intestinal, e pode contribuir direta ou indiretamente para a indução de resposta inflamatória. / Atypical enteropathogenic Escherichia coli (aEPEC) is one of the most important pathogen causing diarrhea disease worldwide. The hallmark of aEPEC pathogenesis is the ability to cause attaching and effacing (A/E) lesions on intestinal epithelium, a property triggered by proteins encoded on a pathogenicity island called locus of enterocyte effacement (LEE). While some aEPEC require tyrosine phosphorylation (Y-P) of Tir to trigger actin assembling, certain strains whose Tir is not tyrosine phosphorylated utilize the T3SS effector Tir-cytoskeleton coupling protein (TccP/TccP2) for efficient actin polymerization. In the present study, we evaluated the prevalence, production, and functions played by the EspFU protein on important aspects of aEPEC pathogenesis, such as interaction with epithelial cells and intestinal colonization. The tccP and/or tccP2 genes were detected in 45.8% of the aEPEC strains, with a predominance of tccP2 allele. Most of these strains carried tirY-P, suggesting that can trigger actin polymerization using both Tir tyrosine phosphorylation and TccP/TccP2 pathways. aEPEC strains carrying tccP or tccP2 were significantly associated to phylogroups E and B1, respectively. We also observed a differential production of TccP/TccP2 among the strains, regardless genotypes and phylogeny. Deletion of espFU from aEPEC BA320 (serotype O55:H7) significantly decreased bacterial adherence and impaired the ability to induce actin rearrangement in HeLa cells after 6 h of infection. Also, the espFU mutant showed lower colonization levels compared to the wild-type strain in a murine infection model. Analysis of the kinetics of pedestal formation showed EspFU-expressing strains were more adherent and induced actin rearrangement more rapidly than Tir-phosphorylated (TirY-P) producing aEPEC. Importantly, bacterial adherence and pedestal formation driven by EspFU downregulated the LEE expression, and also induced changes in the epithelial transcriptional response, specifically by activating pro-inflammatory genes such as NKFB, IL6 and IL8. In summary, our data suggest that EspFU protein is widely and phylogenetically distributed among aEPEC strains, and play an important role on bacterial attachment and intestinal colonization. Moreover, aEPEC could induce inflammation in a EspFU-dependent manner.

O fungo endofítico Epicoccum nigrum atua no biocontrole de fitopatógenos e produz uma série de compostos com de interesse biotecnológico como antimicrobianos. Neste trabalho, foi utilizado um conjunto de sequências genômicas previamente montadas. As sequências foram anotadas para compreensão funcional utilizando a plataforma EGene2 incluindo alguns componentes específicos desenvolvido neste trabalho. Foram estimados 10.320 genes codificadores de proteínas, além de tRNAs, rRNAs e ncRNAs. As proteínas preditas foram comparadas aos proteomas de outros fungos e comparadas filogeneticamente. Além disso, foi desenvolvido Synteny Clusters, um programa que compara clusters de genes de metabólitos secundários aos de outros fungos. E. nigrum apresenta grande similaridade com outros fungos com estilo de vida distinto. Foram identificados três clusters de genes relacionados a doenças que estão presentes em fitopatógenos e ausentes em E. nigrum. Os resultados sugerem que as diferenças entre endófitos e fitopatógenos pode estar relacionada a um pequeno número de genes. / The endophytic fungus Epicoccum nigrum has been used for plant pathogen biocontrol in different host plants, since it produces a series of secondary metabolites of biotechnological interest, including antimicrobials. In this regard, we used assembled 454 sequencing dataset was used to perform a comprehensive functional annotation using the EGene2 platform, including some specific components developed in this work. We found 10,320 protein coding genes as well as tRNAs, rRNAs and ncRNAs. The predicted proteins were compared to proteomes of other fungi and used in phylogenetic analyses. In addition, we developed Synteny Clusters, a program that compares gene clusters with others fungi. E. nigrum presents a genome very similar to others fungi with distinct lifestyles. Finally, we identified three disease-related gene clusters that are absent in E. nigrum and present in most plant pathogenic fungi. This result suggests that the lifestyle differences observed between endophytic and pathogenic fungi may rely on a relatively low number of genes.