Orientador: Cesar Martins / Banca: Luiz Antônio Carlos Bertollo / Banca: Andrea Pedrosa-Harand / Banca: Gustavo Kulh / Banca: Luciana Bolsoni Lourenço / Resumo: Os ciclídeos representam um dos exemplos mais marcantes de evolução entre os vertebrados. Por isso, muitos estudos genômicos vêm sendo desenvolvidos para este grupo, incluindo mapas genéticos de ligação, mapas físicos com base em bibliotecas de cromossomos artificiais bacterianos (BAC) e, mais recentemente, o sequenciamento completo de genomas. Bibliotecas de BACs podem ainda ser exploradas no sentido de obtenção de sondas para mapeamento citogenético, fornecendo importantes informações sobre a estrutura e evolução cromossômica das espécies e grupos. Ainda, a análise das sequências nucleotídicas dos BACs em conjunto com mapeamento in silico podem ser utilizadas para integrar dados físicos cromossômicos, sequências gênicas, mapas genéticos e sequências de genomas completos. Esse trabalho teve por objetivo inferir sobre a diversificação cromossômica durante a evolução dos ciclídeos utilizando BACs de bibliotecas genômicas de Oreochromis niloticus para o mapeamento físico citogenético e análises comparativas entre os diversos genomas disponíveis de peixes e outros vertebrados. Os resultados mostram uma forte conservação cromossômica dos marcadores/genes analisados entre as espécies de ciclídeos estudadas. Além disso, análises in silico de citogenética e genômica comparativa mostram grandes segmentos cromossômicos conservados não somente entre os ciclídeos, mas também entre diferentes espécies/grupos de peixes e entre espécies de vertebrados demonstrando evidências de sintenia de grandes segmentos genômicos mesmo entre grupos taxonomicamente distantes em vertebrados. Esses resultados fornecem uma excelente base para futuros estudos de caracterização citogenética e integração de mapas para estudos evolutivos em peixes, em especial na família Cichlidae / Abstract: Cichlids represent one of the most striking examples of rapid and convergent evolutionary radiation among vertebrates. Several genomic resources have been developed for cichlid fish, including genetic linkage maps, physical mapping based on bacterial artificial chromosome (BAC) libraries and more recently and whole sequencing genomes. These BACs libraries can be explored to obtain probes for cytogenetic mapping providing important informations about chromosome structure and evolution. Additionally BAC-end sequencing analyzes in combination with in silico mapping can be used to integrate chromosomes, local (gene) sequences, genetic maps, and whole genome sequencing. The present study aimed to infer about the chromosomal diversification during cichlid evolution using BAC clones from Oreochromis niloticus libraries for cytogenetic mapping and a comparative analyzes using fish and other complete genomes available. The results show a strong conservation of number and location of hybridization signals between cichlids species. Furthermore, in silico comparative genomics and cytogenetic analysis showed that large chromosomal segments are conserved not only in cichlids but also among non-related fish groups and either between some vertebrates, providing evidence for large syntenic genomic segments. These results provide an excellent foundation for further cytogenetic characterization and comparative maps for chromosome evolution studies in fishes, especially in the Cichlidae family / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-03Bitstream added on 2014-06-13T19:21:39Z : No. of bitstreams: 1 mazzuchelli_j_dr_botib.pdf: 1087544 bytes, checksum: 4b5f970a1c70323d6a2504cb2b7fcc04 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os ciclídeos representam um dos exemplos mais marcantes de evolução entre os vertebrados. Por isso, muitos estudos genômicos vêm sendo desenvolvidos para este grupo, incluindo mapas genéticos de ligação, mapas físicos com base em bibliotecas de cromossomos artificiais bacterianos (BAC) e, mais recentemente, o sequenciamento completo de genomas. Bibliotecas de BACs podem ainda ser exploradas no sentido de obtenção de sondas para mapeamento citogenético, fornecendo importantes informações sobre a estrutura e evolução cromossômica das espécies e grupos. Ainda, a análise das sequências nucleotídicas dos BACs em conjunto com mapeamento in silico podem ser utilizadas para integrar dados físicos cromossômicos, sequências gênicas, mapas genéticos e sequências de genomas completos. Esse trabalho teve por objetivo inferir sobre a diversificação cromossômica durante a evolução dos ciclídeos utilizando BACs de bibliotecas genômicas de Oreochromis niloticus para o mapeamento físico citogenético e análises comparativas entre os diversos genomas disponíveis de peixes e outros vertebrados. Os resultados mostram uma forte conservação cromossômica dos marcadores/genes analisados entre as espécies de ciclídeos estudadas. Além disso, análises in silico de citogenética e genômica comparativa mostram grandes segmentos cromossômicos conservados não somente entre os ciclídeos, mas também entre diferentes espécies/grupos de peixes e entre espécies de vertebrados demonstrando evidências de sintenia de grandes segmentos genômicos mesmo entre grupos taxonomicamente distantes em vertebrados. Esses resultados fornecem uma excelente base para futuros estudos de caracterização citogenética e integração de mapas para estudos evolutivos em peixes, em especial na família Cichlidae / Cichlids represent one of the most striking examples of rapid and convergent evolutionary radiation among vertebrates. Several genomic resources have been developed for cichlid fish, including genetic linkage maps, physical mapping based on bacterial artificial chromosome (BAC) libraries and more recently and whole sequencing genomes. These BACs libraries can be explored to obtain probes for cytogenetic mapping providing important informations about chromosome structure and evolution. Additionally BAC-end sequencing analyzes in combination with in silico mapping can be used to integrate chromosomes, local (gene) sequences, genetic maps, and whole genome sequencing. The present study aimed to infer about the chromosomal diversification during cichlid evolution using BAC clones from Oreochromis niloticus libraries for cytogenetic mapping and a comparative analyzes using fish and other complete genomes available. The results show a strong conservation of number and location of hybridization signals between cichlids species. Furthermore, in silico comparative genomics and cytogenetic analysis showed that large chromosomal segments are conserved not only in cichlids but also among non-related fish groups and either between some vertebrates, providing evidence for large syntenic genomic segments. These results provide an excellent foundation for further cytogenetic characterization and comparative maps for chromosome evolution studies in fishes, especially in the Cichlidae family

Orientador: Cesar Martins / Coorientador: Ney Lemke / Banca: Antonio Sérgio Kimus Braz / Banca: José Luiz Rybarczyk Filho / Banca: Reinaldo Otávio Alvarenga Alves de Brito / Banca: Pedro Manuel Galetti Junior / Resumo: Atualmente os sistemas biológicos vem sendo abordados por diversas áreas de pesquisas, dentre elas a biologia de sistemas. Essa área tem centrado esforços para descrever e compreender as relações entre os componentes bióticos e abióticos desses sistemas, utilizando para isso a teoria de grafos. Uma forma de estudar esses sistemas, é avaliar as interações entre proteínas, que são as interações biomoleculares mais abundantes nas células. Nesse contexto, a presente tese focou no desenvolvimento de um algoritmo computacional capaz de predizer interações entre proteínas de qualquer espécie ou conjunto protéico. Para isso, foram utilizadas técnicas de aprendizado de máquina (sub-área da inteligência artificial) para a construção e aplicação desse preditor, o qual mostrou-se eficaz em predizer interações entre proteínas de mais de 80 espécies diferentes, incluindo interações entre proteínas de parasita e hospedeiro. Esse novo preditor foi aplicado no proteoma de zebrafish (Danio rerio) e humanos (Homo sapiens), gerando assim redes de interações proteicas para ambas as espécies. As interações obtidas foram avaliadas em um contexto geral e o foco das análises foi direcionado para a sub-rede relacionada com as vias de determinação e diferenciação sexual em vertebrados. Os resultados demonstraram uma relativa baixa conservação desses grafos ao longo da evolução dos vertebrados, tanto do ponto de vista global quanto da sub-rede relacionada com a determinação e diferenciação sexual em vertebrados. Além disso, foi possível observar ao menos um hub conservado entre as duas sub-redes, o qual representa um novo alvo a ser avaliado por pesquisas experimentais. Contudo, os dados demonstram que o preditor gerado possui um grande potencial para diversas áreas de estudos e é bastante útil para predição de interações em larga-escala. Além disso, os aspectos evolutivos aqui ... / Abstract: Nowadays the biological systems have been analyzed under several research foci, including the system biology. This area focus to describe and understand the relationship between biotic and abiotic factors using the graph theory. The protein interactions are target interactions to the system biology because they are the most abundant biomolecular interactions within a cell. Thus, this thesis reported the development of a computational algorithm to predict proteinprotein interactions for all species or protein sets. The machine learning technique (sub-area of artificial intelligence) were used to develop and apply this method, giving effective results to predict protein-protein interaction for more than 80 different species, including parasitehost associations. This new predictor was applied to the proteome set of zebrafish (Danio rerio) and humans (Homo sapiens), generating the protein-protein interactions for both species. Evolutionary aspects of the protein interactions were studied in a broad context and the focus was directed to the sub-network involved in the vertebrate sex determination and differentiation. The results reported a low conservation of those graphs across the evolution in a general view or for the sub-network related to the vertebrate sex determination and differentiation. Moreover, it was reported at least one conserved hub between both subnetworks, to be further evaluated by experimental procedures. Anyway, the data showed that the predictor here reported may be very useful for several research areas and it is desirable for large-scale prediction procedures. Furthermore, the evolutionary aspects discussed in this thesis open new perspectives concerning system biology and evolutionary pathways of vertebrate sex determination and differentiation / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-21Bitstream added on 2014-06-13T21:03:46Z : No. of bitstreams: 1 000741895.pdf: 15459081 bytes, checksum: d63bdd273032427c5d062ded87237abe (MD5) / Atualmente os sistemas biológicos vem sendo abordados por diversas áreas de pesquisas, dentre elas a biologia de sistemas. Essa área tem centrado esforços para descrever e compreender as relações entre os componentes bióticos e abióticos desses sistemas, utilizando para isso a teoria de grafos. Uma forma de estudar esses sistemas, é avaliar as interações entre proteínas, que são as interações biomoleculares mais abundantes nas células. Nesse contexto, a presente tese focou no desenvolvimento de um algoritmo computacional capaz de predizer interações entre proteínas de qualquer espécie ou conjunto protéico. Para isso, foram utilizadas técnicas de aprendizado de máquina (sub-área da inteligência artificial) para a construção e aplicação desse preditor, o qual mostrou-se eficaz em predizer interações entre proteínas de mais de 80 espécies diferentes, incluindo interações entre proteínas de parasita e hospedeiro. Esse novo preditor foi aplicado no proteoma de zebrafish (Danio rerio) e humanos (Homo sapiens), gerando assim redes de interações proteicas para ambas as espécies. As interações obtidas foram avaliadas em um contexto geral e o foco das análises foi direcionado para a sub-rede relacionada com as vias de determinação e diferenciação sexual em vertebrados. Os resultados demonstraram uma relativa baixa conservação desses grafos ao longo da evolução dos vertebrados, tanto do ponto de vista global quanto da sub-rede relacionada com a determinação e diferenciação sexual em vertebrados. Além disso, foi possível observar ao menos um hub conservado entre as duas sub-redes, o qual representa um novo alvo a ser avaliado por pesquisas experimentais. Contudo, os dados demonstram que o preditor gerado possui um grande potencial para diversas áreas de estudos e é bastante útil para predição de interações em larga-escala. Além disso, os aspectos evolutivos aqui... / Nowadays the biological systems have been analyzed under several research foci, including the system biology. This area focus to describe and understand the relationship between biotic and abiotic factors using the graph theory. The protein interactions are target interactions to the system biology because they are the most abundant biomolecular interactions within a cell. Thus, this thesis reported the development of a computational algorithm to predict proteinprotein interactions for all species or protein sets. The machine learning technique (sub-area of artificial intelligence) were used to develop and apply this method, giving effective results to predict protein-protein interaction for more than 80 different species, including parasitehost associations. This new predictor was applied to the proteome set of zebrafish (Danio rerio) and humans (Homo sapiens), generating the protein-protein interactions for both species. Evolutionary aspects of the protein interactions were studied in a broad context and the focus was directed to the sub-network involved in the vertebrate sex determination and differentiation. The results reported a low conservation of those graphs across the evolution in a general view or for the sub-network related to the vertebrate sex determination and differentiation. Moreover, it was reported at least one conserved hub between both subnetworks, to be further evaluated by experimental procedures. Anyway, the data showed that the predictor here reported may be very useful for several research areas and it is desirable for large-scale prediction procedures. Furthermore, the evolutionary aspects discussed in this thesis open new perspectives concerning system biology and evolutionary pathways of vertebrate sex determination and differentiation

Orientadores: Lucia Elvira Alvares, Jose Xavier Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:17:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sobreira_DeboraRodrigues_M.pdf: 2481929 bytes, checksum: 2cb1105ccc78322b5f11f4528108d2fc (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Splicing Alternativo é um mecanismo importante para expandir a diversidade protéica em eucariotos. Este processo permite a produção de diferentes mRNAs a partir de uma mesma molécula de pré-RNA e é freqüentemente utilizado pelos genes envolvidos no desenvolvimento embrionário. O gene Oapper1 (Opr1) é um importante modulador da via de sinalização Wnt, atuando em diversos processos como especificação do tecido neural, morfogênese cefálica e desenvolvimento do coração e olho. Entre seus parceiros estão as '1lOléculas Dishevelled, o fator de transcrição TCF-3 (ambas as moléculas envolvidas na sinalização Wnt) e Dbf-4 (regulador do ciclo celular). Considerando que Dpr1 possui uma estrutura modular e interage com diferentes parceiros moleculares através de diferentes domínios estruturais, esta molécula poderia utilizar a maquinaria de Splicing Alternativo para combinar diferentes domínios e conseqüentemente ampliar suas funções biológicas. Neste estudo, descrevemos uma nova Variante do gene Opr1, identificada inicialmente no transcriptoma de camundongo utilizando ferramentas de Bioinformática. Esta nova Variante é maior em 111 pb em relação à codificada pela seqüência referência de RNAm para Dpr1 RefSeq, as quais são denominadas, respectivamente, como Variante A e Variante B. Estes transcritos variantes são gerados por dois sítios aceptores de Splicing distintos presentes no início do exon 4. O segmento exclusivo da Variante A codifica 37 aminoácidos localizados na região onde Opr1 se associa ao fator transcricional TCF-3. Uma análise comparativa do lócus de Opr1 entre diversos vertebrados (peixe, anfíbio, galinha, camundongo e humano) revelou que ambos os sítios aceptores de Splicing são conservados nos tetrápodas, enquanto que em peixe apenas um sítio é encontrado. Ensaios de RT-PCR confirmaram nossos resultados obtidos em Bioinformática. Além disso, demonstramos que ambas as Variantes são co-expressas ao longo do desenvolvimento de galinha, sugerindo que a concentração relativa dessas moléculas pode ser importante para a sua função. Finalmente, análises de pressão seletiva foram realizadas para a molécula de Dpr1. Apesar de não se confirmar a presença de seleção positiva ao longo da proteína Dpr1, o exon 4 parece estar sob pressão seletiva mais relaxada quando comparado aos outros exons. Nossos resultados são consistentes com a hipótese de que o mecanismo de Splicing Alternativo atua acelerando a evolução, reduzindo a seleção negativa. / Abstract: Alternative splicing is an important mechanism to expand protein diversity in eukaryotes. This process allows the production of different mRNAs from a single coding sequence and is frequentfy used by genes involved in development. Oapper 1 (Opr1) is an important rnodulator of Wnt signalling, working in several developmental processes, such as neural tissue specification, head morphogenesis, heart and eye development. While its interaction with Oishevelled is known to modulate Wnt signalling both in vivo and in vitre, the interaction wrth other molecules is required to mediate its multiple biological functions. Considering that Dpr1 has a modular structure that mediates its interaction with different partners through different structural domains, this molecule could greatly benefit from alternative splicing in order to combine different domains and consequently amplify its biological functions. In the present study we describe a new Opr1 isoform that was initially identified in the mouse transcriptome using bioinformatic tools. This isoform is 111 pb longer than the one encoded by the RefSeq mRNA for Opr1, here named O and E isoforms, respectively. The variant transcripts are generated through two distinct acceptor splice sites in exon 4. The segment exclusive of the O isoform is in frame and encodes 37 residues located in a variable region of Oprl exon 4, known to be necessary for the interaction with the transcriptional factor Tcf3. comparative analysis of the Opr1 locus among fish, frog, chicken, mouse and human revealed that in tetrapods two acceptor splice sites are conserved in the beginning of the exon 4, while in fish a single acceptor splice site is found. RT-PCR using species-specific primers confirmed the expression of the O and E isoforms in tetrapods while in fish only the O isoform was detected. In addition, we showed that the Opr1 isoforms are coexpressed throughout chicken development, suggesting that the relative concentration of these molecules may be important for their functionality. Finally, even though no evidence of positive selection was detected for the entire Dpr1 protein, exon 4 seems to be under more relaxed selective pressure than the other exons. These results are consistent with the notion that alternative splicing can act as a mechanism for opening accelerated paths of evolution by reducing negative selection pressure. / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural