Made available in DSpace on 2014-07-29T15:16:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao andrei.pdf: 2548450 bytes, checksum: dedf19335cba3686a528075fb5da8300 (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / Species of Trichoderma are commercially applied as biological control agents against plant fungal pathogens. Their action is based on a set of events, such as the production of antifungal metabolites, competition for space and nutrients and mycoparasitism. However the biocontrol mechanism of the interaction between Trichoderma harzianum and Fusarium solani is not yet understanded at the transcriptome level. This study aimed to initiate the preliminary development of an expressed sequence tag (EST) database for Trichoderma harzianum and thereby gain potentially useful information on Trichoderma gene sequences in order to elucidate the integrated biocontrol mechanism. Partial sequencing of anonymous cDNA clones is a widely used technique for gene identification. A directional cDNA library has been constructed from mycelium of Trichoderma harzianum grown on cell wall isolated from Fusarium solani. 3984 clones have been randomly selected, subjected to single-pass sequencing from the 5 end of the vector, and identified by sequence similarity searches against gene sequences in GenBank fungal database. Of the 3984 mycelium clones, 40.8% exhibit similarity to known genes. Analysis of the identified clones indicated sequence similarity to a broad diversity of genes encoding proteins such as enzymes, structural proteins, and regulatory factors. A significant proportion of genes identified were involved in processes related to mycoparasitism (3,81%), as would be expected in biocontrol fungus. These results present the successful application of EST analysis in the interaction of Trichoderma harzianum and Fusarium solani to provide a preliminary indication of gene expression. / Espécies do gênero Trichoderma são comercialmente aplicadas como agentes de controle biológico contra fungos patógenos de plantas. Sua ação é baseada em diferentes mecanismos como a produção de antibióticos voláteis e não-voláteis, competição por espaço e nutrientes e micoparasitismo. O mecanismo de biocontrole da interação entre Trichoderma harzianum e Fusarium solani ainda não foi explorado ao nível de transcriptoma. Este estudo buscou iniciar o desenvolvimento de uma base de dados de EST (Expressed Sequence Tags) para assim obter informações úteis nas sequências de Trichoderma harzianum e entender melhor as vias integradas do mecanismo de biocontrole. Uma biblioteca direcional de cDNA foi construída a partir do micélio de Trichoderma harzianum crescido em parede celular isolada de Fusarium solani. 3984 clones foram selecionados aleatoriamente, submetidos ao seqüenciamento da região 5 do vetor e identificados por similaridade contra a base de dados de seqüências de fungos GenBank. Dentre os 3984 clones, 40,8% mostraram similaridade com genes conhecidos e descritos na literatura. Análises dos genes identificados indicam similaridade com uma grande diversidade de genes que codificam para enzimas, proteínas estruturais e fatores de regulação. Uma proporção significante dos genes identificados está envolvida com processos relacionados ao icoparasitismo (3,81%), como esperado para um fungo envolvido no controle biológico. Estes resultados mostram uma aplicação bem sucedida da análise de ESTs na interação entre Trichoderma harzianum e Fusarium solani e dar uma sugetão da expressão gênica.

As hialuronidases de peçonhas animais são capazes de clivar o hialuronan presente na matriz extracelular, facilitando a difusão das toxinas no tecido da vítima. Essas enzimas têm sido negligenciadas, devido à instabilidade enzimática e à baixa concentração na peçonha. Assim, a expressão heteróloga das hialuronidases permite a sua obtenção em quantidades que viabilizam seu estudo estrutural e funcional. Associado a isso, o transcriptoma propicia a identificação de novas toxinas e componentes de baixa proporção na peçonha. Portanto, o presente trabalho realizou o transcriptoma da glândula de peçonha do escorpião Tityus serrulatus e a clonagem e expressão heteróloga da hialuronidase. No transcriptoma foram obtidos 558 ESTs, dos quais 61,8% correspondem às toxinas, dentre elas neurotoxinas com ação em canais iônicos, metaloproteinas, hipotensinas, peptídeos antimicrobianos, dentre outros. Foram também identificadas novas toxinas como o neuropeptídeo e Ts16.1, descritos pela primeira vez para o gênero Tityus. Dentre os transcritos obtidos, foi identificado apenas um clone correspondente ao C-terminal incompleto de uma hialuronidase de T. serrulatus. Consequentemente, foi produzido o gene sintético contendo a sequência da TsHyal-1, obtida em bancos de dados, no vetor de expressão pPICZ?A para expressão heteróloga em P. pastoris. A rTsHyal-1 foi expressa em escala laboratorial em meio não suplementado (BMM) em pH 7,0 durante 96 h da indução com alimentação diária de metanol a 0,75%. A rTsHyal-1 foi produzida na sua forma solúvel e ativa (838,31 UTR/mg) e resultou em um rendimento proteico de 250 mg/L de material expresso. O secretoma do meio de expressão mostrou que além da rTsHyal-1, a P. pastoris também secreta proteínas nativas associadas à ligação do ATP, metabolismo de carboidrato e resposta ao estresse oxidativo. A rTsHyal-1 foi parcialmente purificada em troca catiônica fraca e apresentou atividade específica de 1.097,45 UTR/mg. A rTsHyal-1 apresenta massa molecular de 49,5 kDa e o tratamento com PNGase F seguido da análise por espectrometria de massas (MALDI-TOF) indicou que uma possível N-glicosilação de 4,5 kDa. Adicionalmente, o sequenciamento dos digestos trípticos da enzima realizado no MALDI-TOF e pelo Q-Exactive resultaram em 46,8% de cobertura da sequencia da proteína. A rTsHyal-1 apresenta especificidade pelo substrato hialuronan, seguido da condroitina C, A e B e apresentou atividade ótima em pH 6,0 e a 40°C. Adicionalmente, o ensaio do MTT indicou que a enzima recombinante não apresenta citotoxicidade in vitro. Os resultados obtidos determinaram as melhores condições para a expressão heteróloga da rTsHyal-1, que corresponde à primeira hialuronidase recombinante de escorpião expressa em P. pastoris com atividade enzimática preservada / The venom hyaluronidases of animals are able to cleave hyaluronan present in the extracellular matrix, acting as a spreading factor for the toxins into the tissues of the victim. These enzymes have been neglected due to their instability and low concentration in the venom. Thus, heterologous expression of hyaluronidases permits the obtainment of sufficient amount for structural and functional studies. Moreover, the transcriptome allows the identification of new toxins or components with low proportion in the venom. In this way, this study aimed the construction of the transcriptome of Tityus serrulatus venom gland and cloning/heterologous expression of hyaluronidase. In the transcriptome, 558 ESTs were identified and 61.8% corresponded to toxins, such as neurotoxins with action on ion channels, metalloproteins, hypotensins, antimicrobial peptides, among others. In addition, new toxins were identified, comprising one neuropeptide and Ts16.1, described for the first time to the genus Tityus. Among the obtained transcripts, one identified clone corresponded to an incomplete C-terminal of a hyaluronidase. Consequently, a synthetic gene was synthesized containing the sequence of TsHyal-1 (obtained from databases) in the pPICZ?A vector for heterologous expression in P. pastoris. The rTsHyal-1 was expressed at laboratorial scale in unsupplemented medium (BMM) at pH 7.0 for 96 h, after induction time, with daily feeding of 0.75% methanol. The rTsHyal-1 was produced in soluble and active form (838.31 UTR/mg) and resulted in a protein yield of 0,266 mg/mL in final expressed material. Besides, the secretome of the medium showed that P. pastoris also secretes native proteins bound with ATP, proteins related to carbohydrate metabolism and oxidative stress response. The rTsHyal-1 was partially purified in a weak cation exchange and presented specific activity of 1097.45 UTR/mg. The rTsHyal-1 has molecular mass of 49.5 kDa and the treatment with PNGase F and analysis by mass spectrometry (MALDI-TOF) indicated a potential N-glycosylation of 4.5 kDa. Additionally, the sequencing of tryptic digests performed in the MALDI-TOF and Q-Exactive resulted in 46.8% of protein sequence coverage. The rTsHyal-1 presents substrate specificity for hyaluronan followed by chondroitin C, A and B and showed an optimum activity at pH 6.0 and 40°C. Furthermore, the MTT assay indicated that the recombinant enzyme does not display in vitro cytotoxicity. These results validate the biotechnological process of the heterologous expression of rTsHyal-1. This is the first recombinant hyaluronidase from scorpions expressed in P. pastoris system with enzymatic activity preserved.

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.

Ácaros Brevipalpus yothersi Baker (1949) são vetores do citrus leprosis virus C (CiLV-C), o mais comum causador da leprose dos citros. Esta é considerada, atualmente, a doença viral de maior importância na cultura dos citros no Brasil e ocorre também em países da América do Sul e Central, além do México, na América do Norte. A doença prejudica a vida útil da planta, devido à queda de folhas e frutos, e seca de ramos, podendo levá-la à morte quando o ataque é demasiadamente severo. O controle e manejo da leprose são basicamente atribuídos ao uso de acaricidas, demandando dos produtores um acréscimo significativo no orçamento por defensivos agrícolas e potencial risco ao ambiente. Nos últimos anos, análises de expressão gênica (transcriptoma), envolvendo ácaros praga da agricultura, resultaram em informações importantes como o envolvimento de genes específicos no processo de resistência a acaricidas e desenvolvimento biológico. No entanto, ainda pouco se sabe sobre a interação do ácaro B. yothersi com o CiLV-C, tornando o estudo de transcriptoma muito significativo para a obtenção de informações aprofundadas sobre o atípico padrão vírus-vetor do patossistema leprose. Assim, através do sequenciamento de RNA (RNAseq), foi investigado o perfil de expressão diferencial entre ácaros B. yothersi virulíferos e avirulíferos. O RNAseq foi realizado em sistema Illumina HiSeq 2500, e os dados analisados com base em linguagem R e ferramentas do software Bioconductor. Os reads sequenciados foram mapeados no genoma de B. yothersi e foi feita análise de expressão utilizando DESeq2. Foram observados 5.690 genes diferencialmente expressos (GDE), sendo 2.736 transcritos induzidos em ácaros virulíferos. Os GDE foram analisados em banco de dados do NCBI, buscando por proteínas similares em artrópodes. Dentre os transcritos induzidos em B. yothersi, potencialmente em resposta ao CiLV-C, foram encontrados genes relacionados ao processo de detoxificação de xenobióticos, metabolismo primário e imunidade, com possível envolvimento na interação vírus-vetor. A expressão de 23 genes foi verificada por RT-PCR quantitativo em tempo real (RT-qPCR). As análises indicaram que os genes envolvidos em detoxificação são induzidos durante a interação entre o ácaro da leprose e o CiLV-C. / The false spider mite Brevipalpus yothersi Baker (1949) is recognized as vector of citrus leprosis virus C (CiLV-C), the most common causal agent of citrus leprosis disease. Currently, it is considered the viral disease of major importance in citrus in Brazil and occurs in countries of South and Central America, as well as in Mexico, North America. It reduces the lifespam of the plants due to leaf and fruit drop, dried branches, and can lead to death when the attack is severe. The management of leprosis is based primarily on the chemical control of the mite vector, increasing significantly the cost of production and harming the environment. On the last years, gene expression (transcriptome) analyzes involving phytophagous mites resulted in important data, such as the involvement of specific genes in the process of resistance to acaricides and biological development. However, there is little information about B. yothersi-CiLV-C interaction, making the transcriptome a very interesting tool to obtaining data regarding the atypical virus-vector relationship of the leprosis pathosystem. RNA sequencing (RNAseq) was used to investigate the differential expression profiles between viruliferous and aviruliferous B. yothersi mites. The RNAseq was performed using the Illumina HiSeq 2500 system, the data were analyzed using the R language and Bioconductor software packages. The sequenced reads were mapped on the genome of B. yothersi and expression analysis was performed in DESeq2. We identified 5.690 differentially expressed genes (DEGs), of which 2.736 transcripts were induced in viruliferous mites. The DEGs were analyzed in NCBI database, searching for similar proteins in arthropods. Among the transcripts induced in response to CiLV-C, there are genes related to the detoxification of xenobiotics, primary metabolism, immunity and possible involvement in the virus-vector interaction. Expression of 23 genes was verified by quantitative real-time RT-PCR (RT-qPCR). The analyzes indicate that detoxification genes are induced during the interaction between the false spider mite and CiLV-C.

O dermatófito Trichophyton rubrum é um fungo filamentoso, antropofílico, que invade tecidos queratinizados causando infecções superficiais e cutâneas. Algumas drogas são usadas para o tratamento das dermatofitoses, sendo o ácido undecanóico (AUN) uma delas. O AUN é o mais tóxico dos ácidos graxos saturados de cadeia média, utilizado como medicamento de uso tópico. O estudo de expressão gênica e mecanismos regulatórios são fundamentais para ampliar o conhecimento dos mecanismos moleculares envolvidos na resposta à exposição a estes agentes citotóxicos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar os mecanismos moleculares envolvidos no processo adaptativo da exposição ao ácido undecanóico, através da análise global do transcriptoma e mecanismos regulatórios como o processamento alternativo. Para tanto o micélio de T.rubrum foi submetido ao ácido undecanóico por 3 e 12 h de exposição, em triplicata biológica, e o RNA resultante foi submetido ao sequenciamento por RNAseq. O sequenciamento gerou aproximadamente 58 milhões de reads por biblioteca, as quais foram filtradas e alinhadas com o genoma de referência utilizando-se os softwares FASTQC e bowtie2, respectivamente. A análise de expressão gênica diferencial foi feita por meio do pacote do Bioconductor DESeq e, para esta análise, foi utilizada a amostra de 0h como referência. Foram identificados 492 genes diferencialmente expressos em resposta ao AUN, sendo 385 e 210 genes modulados em resposta a 3 e 12 horas de exposição, respectivamente. Estes genes estão relacionados a vários processos celulares envolvendo transporte transmembrana, degradação de xenobióticos, metabolismo de lipídeos e aminoácidos, secreção de enzimas proteolíticas e patogênese, sugerindo que o AUN ativa duas principais vias de sobrevivência em resposta a este agente estressor, a degradação e o efluxo da droga. Posteriormente, foram realizadas as análises de processamento alternativo quanto ao uso diferencial de exons por meio do algoritmo HTSeq e DEXSeq e retenção de introns utilizando-se algoritmos construídos na linguagem Perl. Os genes envolvidos em algum tipo de processamento alternativo estão relacionados com funções metabólicas variadas como tradução, transporte vesicular, metabolismo lipídico, biogênese ribossomal, sequência de ligação ao DNA, regulação da transcrição e processamento do pré-mRNA. Estes resultados contribuem para uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na resposta de sobrevivência perante a exposição ao AUN. / The dermatophyte Trichophyton rubrum is a filamentous fungus, anthropophilic that invades keratinized tissue causing superficial infections on the skin. Some drugs are used for the treatment of dermatophytosis, being the undecanoic acid (AUN) one of them. The AUN the most toxic of the saturated medium chain fatty acids, is used as a topical medicine. The study of gene expression and the regulatory mechanisms are fundamental to understand the molecular mechanisms involved in response to exposure of these cytotoxic agents. So, the aim of this study was to characterize the molecular mechanisms involved in the adaptive process of the exposure to undecanoic acid, by the global analysis of the transcriptome and regulatory mechanisms such as alternative splicing. To this end, the mycelium of T. rubrum was exposed to undecanoic acid for 3 or 12 hours in biological triplicate, and the resulting RNA was sequenced by RNA-Seq. The sequencing generated approximately 58 million of reads per library, which were filtered and aligned with the reference genome using the softwares and Bowtie2 and FASTQC, respectively. The analysis of differential gene expression was performed through the Bioconductor package DESeq and, for this analysis, we used as reference sample the 0h time. We identified 492 differentially expressed genes in response to UDA, being 385 and 210 genes modulated in response to 3 and 12 hours of exposure, respectively. These genes are related to various cellular processes involving the transmembrane transport, xenobiotics degradation, lipids and amino acids metabolism, secretion of proteolytic enzymes and pathogenesis, suggesting the activation of two major survival pathways in response to this stressor, degradation and drug efflux, by UDA. Also, the alternative splicing analysis was performed through the differential use of exons using the algorithms HTSeq and DEXSeq and intron retention using algorithms built in Perl language. The genes involved in some kind of alternative splicing are associated with various metabolic functions such as translation, vesicular transport, lipid metabolism, ribosomal biogenesis, DNA binding sequence, transcription regulation and processing of pre-mRNA. These results contribute to increase the knowledge of the molecular mechanisms involved in the survival response upon exposure to the AUN.

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.

INTRODUCTION: Breast cancer is the most common cancer in women worldwide and metastatic dissemination is the principal factor related to death by this disease. Breast cancer stem cells (bCSC), defined in this work as the ALDH1high/LIN-/ESA+ population, are thought to be responsible for metastasis and chemoresistance. The objective of this work is to find gene master regulators, in particular transcription factors (TFs), which are controlling the bCSC phenotype. METHODS: We used in this work two groups of datasets with transcriptome data, the discovery dataset group contains one dataset obtained by ourselves containing three paired samples comparing the bCSC and the bulk of the tumor (My Data - bCSC/Bulk dataset), a dataset with eight paired samples comparing the bCSC and cancer cells (Wicha - bCSC/CC dataset) and a dataset with 115 samples of breast cancer tissue (clinical response dataset). The second group, validation datasets, contains the BRCA-TCGA dataset with information of 621 samples, 4142 breast cancer samples of the Kmplot tool, 17 primary samples of BasL subtype and their information of grafting in patient derived xenografts and analyzes of cell lines (MF10A and HMLE). For the analyzes we used the paired t-test in the Limma R package, the ARACNE algorithm for the inference of regulons in the clinical response dataset, MRA-FET to define the master regulators of the bCSC phenotype, and GSEA to identify the biological meaning of the findings in the different datasets. RESULTS: We identified 12 TFs as master regulators of the bCSC phenotype, with nine of them forming two highly interconnected networks, one positively related with the bCSC phenotype formed by SNAI2, TWIST, PRRX1, BNC2 and TBX5 with its regulons, defined here as the mesenchymal transcription network and one negative correlated to the phenotype formed by SCML4, ZNF831, SP140 and IKZF3, defined as the immune response transcription network, totally unknown in the context of breast cancer in the literature. Although still with weak evidence, ZEB1 seems to control the two networks and can be responsible for the expression of ALDH1 and of the three remaining TFs: ID4, HOXA5 and TEAD1. As their names portray, our data showed in the different datasets, and independently of the molecular subtype and of the platform used, that the mesenchymal transcription network seems to be responsible for the bCSC phenotype and the immune response transcription network to the adaptive immune response in the tumor and a better prognosis for the patients. We also defined 10 membrane proteins as new markers and/or therapeutic targets of the bCSC. CONCLUSION: We found and described two TF networks that seem to control the bCSC phenotype, one of them totally unknown until now and correlated to a good prognosis. Our findings have a clear potential for clinical use. / INTRODUÇÃO: O cancer de mama é no mundo o câncer mais comum em mulheres e a disseminação metastática é o principal fator relacionado com a morte pela doença. Acreditasse que as células tronco do câncer de mama - bCSC, na sigla em inglês e definida neste trabalho com a população ALDH1high/LIN-/ESA+ - é responsável pela metástase e pela quimioresistência. O objetivo deste trabalho é encontrar genes que são essenciais para o controle do fenótipo das bCSC, em particular fatores de transcrição. MATERIAIS E MÉTODOS: Nesse trabalho nós utlizamos dois grupos de datasets com dados do transcriptoma, o grupo de datasets de descoberta contém um dataset gerado por nós com 3 amostras pareadas comparando as bCSC com o tumor total (My Data - bCSC/Bulk dataset), um dataset com 8 amostras pareadas comparando as bCSC com as células cancerígenas (Wicha - bCSC/CC dataset) e um dataset com 115 amostras de tecido de câncer de mama (Clinical Response dataset). O segundo grupo, grupo de validação, contém o dataset BRCA-TCGA com 621 amostras, as 4142 amostras de câncer de mama da ferramenta Kmplot, as 17 amostras humanas primárias do subtipo BasL e sua informação sobre a geração, ou não, de tumores em camundongos imunosuprimidos e a análise de linhagens celulares (MF10A e HMLE). Para a análise dos dataset utilizamos o test-t pareado no pacote Limma da liguagem R, o algoritmo ARACNE para a inferência de regulons no dataset Clinical Response, a análise MRA-FET para definir os Reguladores Mestres para o fenótipo das bCSC e a análise GSEA para identificar o significado biológico de nosso achados nos diferentes datasets. RESULTADOS E DISCUSSÃO: Nós identificamos 12 TFs como reguladores mestres, com 9 deles formando duas redes altamente conectadas, uma positivamente relacionada ao fenótipo bCSC formada por SNAI2, TWIST, PRRX1, BNC2 e TBX5 com seus regulons, e definida aqui como a rede de transcrição mesenquimal, e uma rede correlacionada negativamente, formada por SCML4, ZNF831, SP140 e IKZF3, definida aqui como a rede de transcrição da resposta imune e totalmente desconhecida da literatura no contexto do câncer de mama. Embora ainda com fraca evidencia, ZEB1 para controlar as duas redes e ser responsável pela expressão de ALDH1 e dos 3 TFs restantes: ID4, HOXA5 e TEAD1. Como mostram seus nomes, e independente do dataset, do subtipo molecular ou da plataforma utilizada, a rede de transcrição mesenquimal, parece ser responsável pela manutenção do fenótipo de células tronco cancerígenas e a rede de transcrição da resposta imune pela resposta imune adaptativa ao tumor e a um bom prognóstico para as pacientes. CONCLUSÃO: Nós encontramos e descrevemos duas redes de fatores de transcrição que parecem controlar o fenótipo das bCSC, uma delas totalmente desconhecida até agora e relacionada a um bom prognóstico. Nosso achados possuem um claro potencial para uso clínico.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-02T18:29:34Z No. of bitstreams: 1 leticiastephantavares.pdf: 3190443 bytes, checksum: 26aa58db0ef5c5e3bfe0caaaf2d8671e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-06-03T15:35:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leticiastephantavares.pdf: 3190443 bytes, checksum: 26aa58db0ef5c5e3bfe0caaaf2d8671e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-03T15:35:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leticiastephantavares.pdf: 3190443 bytes, checksum: 26aa58db0ef5c5e3bfe0caaaf2d8671e (MD5) Previous issue date: 2015-04-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O uso incorreto de antibióticos vem se tornando, nos últimos anos, um grande problema de acordo Organização Mundial da Saúde, uma vez que tem aumentado o número de microrganismos resistentes aos medicamentos mais frequentemente utilizados. Em contrapartida a este problema de saúde pública, novos antibióticos com diferentes vias de ação têm sido pesquisados. Muitos destes antimicrobianos têm sido descobertos a partir da primeira linha de defesa de vegetais e de animais. Estas moléculas são denominadas Peptídeos Antimicrobianos (AMPs). No intuito de encontrar novos compostos com atividade antimicrobiana foram desenvolvidos 3 peptídeos com ação bactericida a partir do transcriptoma de Lippia rotundifolia e L. alba. O RNA normalizado foi sequenciado utilizando-se a plataforma 454 GS e a partir do mesmo foram gerados e modelados in silico peptídeos com estrutura e ação semelhantes a AMPs. Em seguida os peptídeos foram sintetizados e sua atividade validada por testes antimicrobianos. Os peptídeos Lalb1 e Lrot3 apresentaram resultados promissores e foram remodelados a partir de um desenho racional visando obter a melhor estrutura e atividade dos mesmos. Os peptídeos L.rot3.5 e L.rot3.6 apresentaram os resultados mais promissores contra os patógenos testados. Os resultados aqui demonstrados sugerem que o uso de transcriptomas é uma importante ferramenta para a descoberta de novos AMPs com ação contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. / Misuse of antibiotics has become, in recent years, worldwide problem according to the World Health Organization, since the number of resistant microorganisms for most commonly used drugs has increased. In contrast to this public health problem, new antibiotics with different courses of action have been researched. Many of these antibiotics have been discovered from the first line of plant and animal defense. This is a group of molecules called Antimicrobial Peptides (AMPs). In the present work three antimicrobial peptides showing bactericidal activity were developed from the transcriptome of Lippia rotundifolia and L. alba. The normalized RNA was sequenced in 454 GS platform and the RNA library was used for in silico searching and modeling peptides showing similar structure and action to AMP. The peptides were synthesized and their activity was validated by antimicrobial tests. The L.alb1 and L.rot3 peptides showed promising results and were modelled again by the use of rational design methodology to inbreed structure and activity. The L.rot3.5 and L.rot3.6 peptides showed the most promising results against the tested pathogens. The results reported here demonstrated that the discovery of new AMPs from transcriptome against Gram-positive and Gram-negative bacteria is an important tool for this purpose.

Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:53:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ReisJunior_Osvaldo_M.pdf: 4891818 bytes, checksum: f9d97822f44db63385219e9c927eaf29 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: As tecnologias de sequenciamento de segunda geração geram um grande número de sequências em um curto espaço de tempo e com baixo custo. O sequenciamento em larga escala de cDNA, conhecido como RNA-seq, tem permitido análises precisas de transcriptomas inteiros sem a necessidade de conhecimento prévio sobre sequências genômicas, conforme exigido pela tecnologia de microarranjos. No entanto, existem muitas discussões sobre os métodos utilizados para o alinhamento de reads, identificação de genes diferencialmente expressos e montagem de transcriptomas. Desde 2000, o Laboratório de Genômica e Expressão (LGE), tem estudado a doença da vassoura-de-bruxa do cacaueiro (Theobroma cacao), que é causada pelo fungo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa. Recentemente, 54 bibliotecas RNA-seq da interação planta-patógeno foram sequenciadas pelo nosso grupo, a fim de ajudar na elucidação da complexa biologia da doença. Desta forma, este trabalho tem como objetivo gerar informações sobre o perfil de transcrição do M. perniciosa e do T. cacao durante a doença vassoura-de-bruxa. Os resultados estão divididos em três seções principais, sendo que na primeira apresentamos uma análise de alinhamento e expressão gênica nas condições e tecidos amostrados. Na segunda, analisamos o estágio inicial da doença, conhecido como vassoura-verde, onde através da análise de expressão diferencial identificamos genes relacionados aos mecanismos de interação entre o cacaueiro e o fungo M. perniciosa. Na ultima seção, desenvolvemos uma estratégia para identificar sequências de possíveis RNAs não codificantes longos (lncRNA) e aplicamos esta estratégia no fungo M. perniciosa. De uma maneira geral estes dados apresentam um importante avanço no estudo desta doença e poderão ser utilizados em trabalhos futuro / Abstract: Next-generation sequencing technologies generate large numbers of sequences in a short time and at low cost. The high-throughput sequencing of cDNA, known as RNA-seq, has allowed precise analyses of entire transcriptomes without the need of previous knowledge on genomic sequences, as required by microarrays. However, there are many discussions about the methods used for read alignment, identification of differentially expressed genes and assembly of transcriptomes. Since 2000, the Genomics and Expression Laboratory (LGE), has been studying the Witches' Broom Disease (WBD) of cacao (Theobroma cacao), which is caused by the basidiomycete fungus Moniliophthora perniciosa. Recently, 54 RNA-seq libraries of this plant-pathogen interaction were sequenced by our group in order to help in the elucidation of the complex biology of the disease. Thus, this work aims to generate information about the transcription profile of M. perniciosa and T. cacao during the Witches' Broom Disease (WBD). The results are divided into three main sections, the first is an analysis of alignment and gene expression under the conditions and sampled tissues. In the second section, we analyze the initial stage of the disease, known as green broom, where through differential expression analysis we could identify genes related to mechanisms of interaction between cacao and the fungus M. perniciosa. In the last section, we developed a strategy to identify possible sequences of long noncoding RNAs (lncRNA) and applied this strategy in the fungus M. perniciosa. In general these data present an important advance in the study of this disease and may be used in future work / Mestrado / Bioinformatica / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Adriana Zerlotti Mercadante, Fabio Marcio Squina / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T13:26:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mandelli_Fernanda_D.pdf: 50728289 bytes, checksum: 659e38d75c97749e6177d608199540ba (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Espécies reativas de oxigênio (ERO) e nitrogênio (ERN) são geradas dentro das células pela exposição a agentes endógenos e exógenos, estas espécies, quando em níveis normais, encontram-se envolvidas na produção de energia, regulação do crescimento celular, sinalização intercelular e síntese de substâncias biológicas importantes. Por outro lado, se produzidas em excesso, podem provocar oxidação lípidica, de proteínas ou do DNA causando o que conhecemos por estresse oxidativo. Para combater o excesso de espécies reativas, os organimos produzem moléculas antioxidantes tais como os carotenoides e enzimas como superóxido dismutase e catalase. No entanto, é difícil apontar as estratégias de adaptação dos micro-organismos em resposta a diferentes condições de estresse através do estudo individual de moléculas produzidas. Diante do exposto, esta pesquisa teve por objetivo elucidar o genoma, proteoma e transcriptoma bem como a produção de carotenoides da bactéria termófila Thermus filiformis quando submetida à algumas condições de cultivo: presença e ausência de H2O2 e temperatura de crescimento abaixo (63 ?C) e acima (77 ?C) do seu ótimo (70 ?C). Para tanto, o genoma e transcriptoma foram analisados com o emprego de tecnologias de sequenciamento de última geração e ferramentas computacionais, e a proteômica e os carotenoides foram caracterizados por cromatografia líquida e espectrometria de massas. Além disso, devido à conhecida capacidade antioxidante e alto potencial de aplicabilidade na indústria farmacêutica, cosmética e de formulação de alimentos, foi feita a clonagem, expressão e caracterização da enzima superóxido dismutase de Thermus filiformis (TfSOD). A TfSOD apresentou atividade enzimática utilizando como cofator tanto manganês quanto ferro e termoestabilidade a até 80 ?C. O sequenciamento de DNA produziu um total de 9.680.471 reads pareados e uma montagem com n50 = 85,2Kb, n90 = 17,1kb, contig de maior tamanho com 275,5kb e um tamanho total de 2,46MB. A predição genética resultou em 2.403 genes codificadores de proteínas. Na análise de transcriptoma, 97,1% dos genes codificadores de proteínas preditos apresentaram expressão com valores detectáveis de RSEM (RNA-Seq by Expectation-Maximization). Através da análise do transcriptoma foram identificados 37% e 5,86% dos genes diferencialmente expressos (p-valor<0,05) nos ensaios com diferentes temperaturas e com e sem adição de H2O2, respectivamente. Através da análise do proteoma, no ensaio com diferentes temperaturas, foi encontrado um total de 27,7% proteínas diferencialmente expressas com um FDR (False Discovery Rate) < 0,05%, sendo 20% significativamente diferentes (p-valor<0,05, teste T) e, no ensaio com e sem adição de H2O2, um total de 28,3% com um FDR < 0,05%, sendo 6% significativamente diferentes (p-valor<0,05, teste T). Algumas diferenças foram observadas na produção de carotenoides de acordo com cada condição de cultivo. Quanto ao perfil de carotenoides, nas condições a 70 ?C e a 77 ?C os carotenoides majoritários foram termozeaxantina-15 e termozeaxantina-13, enquanto que para condição a 63 ?C foram termozeaxantina-15 e zeaxantina livre. A amostra cultivada a 70 ?C sem adição de H2O2 apresentou a maior quantidade de carotenoides totais (1.516 ?g/g), por outro lado o extrato rico em carotenoides que apresentou maior capacidade de desativação do radical peroxila (50,5) foi o da amostra com adição de H2O2. Os resultados do presente estudo mostram que os principais processos afetados pela mudança de temperatura e adição de peróxido de hidrogênio foram: catabolismo, transcrição e tradução de proteínas. Observou-se também que a alteração na temperatura teve uma maior influencia na expressão diferencial de genes e proteinas do que a adição de peróxido. Através das análises do trancriptoma e do proteoma de T. filiformis foram identificadas enzimas termo-estáveis com potencial de aplicação industrial, como por exemplo alfa-amilases, alfa-galactosidases e esterases. Além disso, o extrato rico em carotenoides dessa bactéria apresentou capacidade de desativar o radical peroxila superior à capacidade de extratos de frutas e até mesmo de padrões de carotenoides / Abstract: Reactive oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) species are produced in the cells by exposure to endogenous and exogenous agents, these species, when at normal levels, are involved in energy production, cell growth regulation, intercellular signaling and synthesis of important biological substances. On the other hand, if overproduced, can cause lipid, protein and DNA oxidation, leading to what is known as oxidative stress. To combat excessive reactive species, organisms produce antioxidant molecules such as carotenoids and enzymes such as superoxide dismutase and catalase. However, it is difficult to point out the adaptation strategies of microorganisms in response to different stress conditions through the study of individual molecules. Therefore the aim of this research was to elucidate the genome, proteome and transcriptome, as well as the carotenoid production of Thermus filiformis when submitted to the some cultivation conditions under stress: without and with hydrogen peroxide and temperature below (63 ?C) and above (77 ?C) the optimum (70 ?C). In order to achieve this aim, the genome and transcriptome were analyzed using next generation technology and computational tools, and proteome and carotenoids were characterized by liquid chromatography and mass spectrometry. Moreover, due to its known antioxidant capacity and potential application on pharmaceutical, cosmetics and food formulations, a superoxide dismutase from Thermus filiformis (TfSOD) was cloned, expressed and characterized. The TfSOD showed cambialistic characteristics, once it had enzymatic activity with either manganese or iron as cofactor and thermostability until 80 ?C. The DNA sequencing produced a total of 9,680,471 paired reads and the produced assembly had an n50 = 85.2Kb, n90 = 17.1kb, the largest contig size = 275.5kb and total size of 2.46MB. Gene prediction resulted in 2,403 protein coding genes. In the transcriptome analysis, 97.1% of predicted protein coding genes showed detectable expression with RSEM values (RNA-Seq by Expectation-Maximization). Through the computational analysis of T. filiformis transcriptome 37% and 5.86% of the genes significantly different (p-value < 0.05) in the assays with different temperatures and with and without H2O2 were identified, respectivelly. In the total proteome analysis a total of 27.7% proteins were differentially expressed with a FDR (False Discovery Rate) < 0.05%, being 20% significantly different (p-value < 0.05, T-test) in the temperature assay and 28.3% proteins with a FDR (False Discovery Rate) < 0.05%, being 6% significantly different (p-value < 0.05, T-test) in the H2O2 assay. Some changes were observed in the carotenoid production according to the cultivation condition. Regarding to the carotenoid profile, the major carotenoids under conditions at 70 ?C (without and with H2O2) and at 77 ?C were thermozeaxanthin-15 and thermozeaxanthin-13 while at 63 ?C were thermozeaxanthin-15 and free-zeaxanthin. The sample cultivated at 70 ?C without H2O2 showed the highest amount of total carotenoid (1516 ?g/g of dry mass), on the other hand the sample with the highest antioxidant capacity was the one cultivated at 70 ?C with H2O2. The carotenoid rich extract of all conditions studied showed a peroxyl scavenging capacity higher than those carotenoid rich extracts from some fruits and from some carotenoid standards, demonstrating the potential applicability of T. filiformis extracts in industry. The results of this study show that the main processes affected by temperature change and addition of H2O2 were: catabolism, transcription and protein translation. It was also observed that the change in temperature has greater influence on the differential expression of genes and proteins than the H2O2 addition. Through trancriptome and proteome analysis of T. filiformis thermostable enzymes have been identified with potential industrial applications, such as alpha-amylases, alpha-galactosidases and esterases. Moreover, the extract rich in carotenoids of this bacterium had a greater peroxyl radical scavenging capacity than the capacity of fruit extracts and even carotenoids standards / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutora em Ciência de Alimentos