The aim of the present study was to evaluate the power of discrimination and genetic(diversity) parameters in the Y chromosome extended haploytpe markers in populations of Tanzania for forensic and populations studies. Eleven Y chromosome extended haplotype markers were selected for this study, these includes Minimal haplotypes markers i.e. DYS19, DYS390, DYS391, DYS392, DYS393, DYS385a/b, DYS389I/II and two additional markers DYS438 and DYS439. Six populations of Tanzania were investigated under this study. These populations were selected based on the language family categories; Niger Congo (Kuria and Sukuma), Nilo Saharan (Luo and Maasai) and Afro Asiatic (Iraqw and Alagwa).Buccal swabs were collected from unrelated males from Mwanza province (Sukuma),Mara (Kuria and Luo), Arusha (Maasai and Iraqw) and Dodoma province (Alagwa).Samples were typed using ABI 377 Genetic Analyser (Applied Biosystem) followed by analysis using softwares Gelprocessor, GeneScan 3.0.0 (Applied Biosystems) and Genotyper 3.7 (Applied Biosystems). The data obtained were analysed by GenePop 4.0,Arlequin 3.11 and Genetix v.4.05.2 software packages. Analyses such as AMOVA, Fst population pairwise comparison, Factorial component Analysis were used to obtain Allele frequency, haplotype frequency, gene diversities among various loci and levels of gene flow between populations.For the overall individuals, the highest Gene Diversity value was 0.8251 (DYS385) and the lowest was 0.2723 (DYS392). The overall Haplotype Diversity was 0.9984 and Discrimination capacity resulted 84.27%. A total of 225 distinct haplotypes were identified in 267 individuals, 28 were shared, the most frequent haplotype was present in 5 individuals. The levels of genetic diversity for the haplotypes per group as revealed by haplotype diversities confirmed that the most diverse group being Sukuma, Kuria,Iraqw, Maasai, Luo and Alagwa being the least diverse. The Discrimination capacity of these set of markers showed the highest value in Sukuma population (100%) subsequently followed by Iraqw, Luo, Maasai, Kuria and Alagwa (78.38%) being the lowest. Analysis of Molecular Variance showed a significant differentiation among populations, 93.96% of variance was found within population and 6.04% among population. Population pairwise results between all population pairs (except Sukuma and kuria and Alagwa and Luo) showed significant results (P < 0.05). Genetic heterogeneity that was found among Tanzanian populations could not be attributed to language barriers but was largely being contributed by a limited level of gene flow between these populations due to different ethnical, social, cultural and historical backgrounds between them. All Y chromosome extended haplotype loci used in this study (except DYS392 and DYS391 which showed the lowest level of polymorphism) were found to be likely useful for forensic application in Tanzania. Furthermore the extended haplotype markers used in this study may be useful in the establishment of the National DNA database following the enactment of the Human DNA Legislation in Tanzania (http://www.parliament.go.tz). / Magister Scientiae - MSc

The evolutionary history of the human species has generated complex patterns of population structure and linkage disequilibrium (non-random associations of alleles at different loci or LD). The understanding of these patterns is crucial to two of the most important challenges facing biomedical science today: the identification of disease predisposing genes and prediction of variable drug reactions. The genetic variation revealed by these endeavours can also illuminate the underlying population historical processes. Here, I illustrate each of these applications: first, by assessing the demographic context of cultural change in the British Isles. Y chromosome variation indicates that the Viking age invasions left a significant paternal legacy (at least in Orkney), while the Neolithic and Iron Age cultural transitions did not. In contrast, mitochondrial DNA and X chromosome variation indicate that one or more of these pre-Anglo-Saxon revolutions had a major effect on the maternal genetic heritage of the British Isles. Second, I provide conclusive evidence that diverse demographic histories produce strikingly different patterns of association. Elevated LD extends an order of magnitude further in the Lemba, a Bantu-Semitic hybrid population, than in the putative parental populations. A significant relationship between allele-frequency differentials in the parental populations and the Lemba LD demonstrates that it is admixture-generated. Third, I demonstrate that the genetic structure inferred in a heterogeneous sample using neutral markers (a) shows ethnic labels to be inaccurate descriptions of human population structure, and (b) predicts drug metabolising profiles, defined by the distribution of drug metabolising enzyme variants. Thus the trade-off between therapeutic response and adverse drug reactions will differ between different sub-clusters. Assessment of genetic structure during drug trials is therefore, like the empirical evaluation of each population’s pattern of LD, a necessity.

Several approaches using molecular biology techniques and the social sciences has been employed in order to clarify the involvement of Africans and their descendants in the history of Brazil. The African presence in America dates back to the sixteenth century when men and women were sold as slaves to serve as manpower in the colonies of Europe. It is estimated that since that time more than 15 million people have been brought forcibly to the Americas, 40% had Brazil as a destination. These Africans and their descendants started swapping genes with Europeans and Indians who inhabited the region. However, is not yet known in detail the participation of Africans in shaping history and genetics of population. Difficult access to detailed history of Africans and their descendants in Brazil is due largely to lack of documents and other historical data and geography, and only recently modern techniques of molecular biology have allowed a detailed analysis of the origin and migration of peoples. Quilombo communities are remnants of Quilombo, which were groups of runaway slaves and freedmen, located in remote and inaccessible. Quilombo is a Bantu word which means warrior camp in the forest. This study aimed to determine the polymorphism of 11 microsatellite markers on the Y chromosome in the maroon communities of the State of Alagoas. We analyzed 11 microsatellite loci of 211 men in nine maroon communities of the State of Alagoas, identified 108 haplotypes. The haplotype diversity varied from 0.7464 ± 0.0907 (Muquém) to 0.9794 ± 0.0594 (Carrasco), suggesting that there is significant founder effect in these communities. Analysis of molecular variance (AMOVA) revealed that populations have maroon marked heterogeneity, with 25.4% of the variation due to differences among the 74.6% and intrapopulation differences. The ancient African lineages, Amerindian and European is quite varied, noting that some populations are genetically closer to European and other populations of African populations. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Diversas abordagens utilizando técnicas de biologia molecular e de ciências sociais tem sido empregadas com a finalidade de esclarecer a participação dos africanos e seus descendentes na historia do Brasil. A presença do africano na América remonta ao século XVI, quando homens e mulheres foram comercializados como escravos para servirem de mão-de-obra nas colônias européias. Estima se que desde essa época mais de 15 milhões de pessoas tenham sido trazidas forçadamente para o continente americano, sendo que 40% delas tiveram o Brasil como destino. Esses africanos e seus descendentes iniciaram troca de genes com europeus e índios que já habitavam a região. No entanto, ainda não se conhece em detalhes a participação dos africanos na formação histórica e genética da população brasileira. A dificuldade de acesso à historia detalhada dos africanos e seus descendentes no Brasil se deve em grande parte a escassez de documentos e outros dados histórico-geográficos, e só recentemente técnicas modernas de biologia molecular permitiram uma análise detalhada da origem e migração dos povos. Quilombolas são comunidades remanescentes dos quilombos, que eram agrupamentos de escravos fugitivos e libertos, localizados em regiões isoladas e de difícil acesso. Quilombo é um termo Banto, que quer dizer acampamento guerreiro na floresta. O presente trabalho teve como propósito a determinação do polimorfismo de 11 marcadores microssátelites do cromossomo Y nas comunidades quilombolas do Estado de Alagoas. Foram analisados 11 locos de microssatélites de 211 homens em nove comunidades quilombolas do Estado de Alagoas, sendo identificado 108 haplótipos. A diversidade haplotípica variou de 0,7464±0,0907 (Muquém) a 0.9794±0,0594 (Carrasco), sugerindo que não existe efeito fundador significativo nessas comunidades. A análise da variância molecular (AMOVA) revelou que as populações quilombolas apresentam acentuada heterogeneidade, com 25,4% da variação devido a diferenças interpopulacionais e 74,6% a diferenças intrapopulacionais. As linhagens ancestrais africanas, ameríndias e européias é bastante variado, observando-se que algumas populações se aproximam geneticamente de populações européias e outras de populações africanas.

The slave trade across the Atlantic brought an estimated four million Africans to Brazil since the beginning of the XVI century until mid-XIX century, thus contributing to the significant miscegenation of Brazil s population. The current genetic condition is a result of the interbreeding process between the Native American (Amerindian), European populations and the African population. Presently, despite this population s elevated heterogeneity, small isolated groups can still be found, as is the case of the Quilombolas, who are the product of the resistant movement against slavery imposed by Portuguese colonization. With the objective of conducting research of the genetic composition and the origin of paternal lineages in nine Afro-descendent communities of Alagoas, Brazil, 15 Y-SNP markers were analyzed by applying the SNaPshot (Applied Biosystems) method. Utilizing the updated nomenclature of the Y-Chromosome Phylogenetic Tree, it was possible to identify nine haplogroups of the Y-Chromosome in a total of 209 individuals. The calculated genetic diversity ranged from 0.2000 to 0.7190, thus evidencing against a standardized composition of this population. As a result of patriarchal domination of the Portuguese economic model of colonization in Brazil, haplogroup R1b1b2*-M269, of European origin, was observed in all populations at a frequency of 5.26 - 79.17%. Haplogroup F*(xK)-M213 was found at a rate of 4.17% and 36.84%, suggesting an origin of European male ancestry in these individuals. Seven populations corresponded to haplogroup E1b1a1*-M2, of Sub-Saharan African descent, which presented a frequency above Alagoas population diversity, varying from 13.3% to 90.0%. However, Q1a3a*-M3, of the Amerindian group was observed in only 2 chromosomes. Sub-clades of Haplogroup E, of African descent, including E1b1b1b1*M81, E1b1b1a1*-M78 and E1b1b1c*-M123 were considerably frequent among the Portuguese. Applying AMOVA test, occurrences of heterogeneity among Alagoas Quilombola population (FST=0.23964, P=0,00000±0,00000) were verified, had a genetic intrapopulation variation of 23.96%. The study revealed no significant genetic variances between populations from Alagoas, Rio de Janeiro, Portugal and the Quilombola populations of Jacu, Palmeira dos Negros, Paus Pretos, Poços do Lunga and Carrasco. However, Cajá dos Negros, Muquém, Filus and Povoado Cruz presented distinct genetic constituents, thereby highlighting the hypothesis that the aforementioned communities were originally places of refuge for slaves. An analysis of hierarchies pertaining to Y-SNP markers improved the basis of knowledge of Afro-descendant populations in Alagoas, and in union with historical and anthropological facts and demographics, establishes itself as an important instrument in the field of population genetics. / O tráfico de escravos no Atlântico trouxe cerca de quatro milhões de africanos para o Brasil desde o início do século XVI até meados do século XIX, contribuindo para demasiada miscigenação da população brasileira. O cenário genético atual é resultante do processo de mistura entre a população nativa americana (ameríndios), as populações européias e de origem africana. Atualmente, apesar da elevada heterogeneidade desta população, pequenos grupos humanos isolados ainda podem ainda ser encontrados, como é o caso das populações remanescentes de quilombos, fruto da resistência ao regime escravista imposto na então colônia pelos portugueses. Objetivando estudar a composição genética e a origem das linhagens paternas em 9 comunidades afro descendentes de Alagoas, Brasil, foram analisados 15 marcadores Y-SNPs pelo método SNaPshot (Applied Biosystems), possibilitando a identificação de 9 haplogrupos do cromossomos Y em um total de 209 indivíduos, de acordo com a nomenclatura atualizada da Árvore Filogenética do Cromossomo Y. A estimativa de diversidade genética variou de 0,2000 a 0,7190, atestando não haver uniformidade na composição genética destas populações. De origem européia, o haplogrupo R1b1b2*-M269 foi observado em todas as populações, com frequências entre 5,26 - 79,17%, resultado da dominação patriarcal resultante do modelo econômico português de colonização do Brasil. O haplogrupo F*(xK)- M213 foi encontrado com frequências entre 4,17 e 36,84%, sugerindo origem européia aos ancestrais masculinos destes indivíduos. Sete populações apresentaram para o haplogrupo E1b1a1*-M2, de origem subsaariana, frequências acima das observadas na população miscigenada de Alagoas, variando entre 13,3% e 90,0%. Já Q1a3a*-M3, característico de ameríndios, foi observado apenas em 2 cromossomos. Foram observados ainda E1b1b1b1*-M81, E1b1b1a1*-M78 e E1b1b1c*-M123, ramos do haplogrupo E, de origem africana, porém apresentando frequências consideráveis entre os portugueses. Usando o teste de AMOVA, verificou-se a ocorrência de heterogeneidade entre as populações quilombolas de Alagoas (FST=0,23964, P=0,00000±0,00000), com variação genética interpopulacional de 23,96%. O estudo revelou não haver distâncias genéticas significativas entre as populações de Alagoas, Rio de Janeiro, Portugal e as populações quilombolas de Jacu, Palmeira dos Negros, Paus Pretos, Poços do Lunga e Carrasco, enquanto que Cajá dos Negros, Muquém, Filus e Povoado Cruz apresentam-se com distintas constituições genéticas, reforçando a hipótese de que estas comunidades foram originadas de locais de refúgio de escravos. As análises hierárquicas com marcadores Y-SNPs aprimoraram o conhecimento sobre as populações afro descendentes de Alagoas e, em conjunto com dados históricos, demográficos e antropológicos, constituem uma importante ferramenta na área da genética de populações.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-31 / We report here on a girl who, despite her 45,X/46,X,der(Y) karyotype, showed no signs of virilization or physical signs of the Ullrich-Turner syndrome [UTS], except for a reduced growth rate. After prophylactic gonadectomy due to the risk of developing gonadoblastoma, the gonads and peripheral blood samples were analyzed by fluorescence in situ hybridization [FISH] and polymerase chain reaction [PCR] to detect Y-specific sequences. These analyses allowed us to characterize the Yderived chromosome as being an isodicentric Yp chromosome [idic(Yp)] and showed a pronounced difference in the distribution of the 45,X/46,X,idic(Yp) mosaicism between the two analyzed tissues. It was shown that, although in peripheral blood almost all cells (97.5%) belonged to the idic(Yp) line with a duplicated SRY gene, this did not determine any degree of male sexual differentiation in the patient, as in the gonads the predominant cell line was 45,X (60%). / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Submitted by Ana Maria Fiscina Sampaio (fiscina@bahia.fiocruz.br) on 2012-08-29T21:44:32Z No. of bitstreams: 1 Taisa Manuela Bonfim Machado. Migração estrutura populacional Tese 2012.pdf: 1095441 bytes, checksum: 16e3cea3a6b286c226470a459e5720fb (MD5) / Made available in DSpace on 2012-08-29T21:44:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Taisa Manuela Bonfim Machado. Migração estrutura populacional Tese 2012.pdf: 1095441 bytes, checksum: 16e3cea3a6b286c226470a459e5720fb (MD5) Previous issue date: 2012 / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz. Salvador, Bahia, Brasil / A migração é o fator evolutivo capaz de dispersar a diversidade genética entre populações, inserindo novas características fenotípicas e genotípicas. A dinâmica matrimonial, juntamente como a estrutura da população são fatores que podem alterar a frequência destas características. Exemplo dessas características são as doenças genéticas, onde a frequência e distribuição destas auxilia na compreensão da influência de fatores evolutivos em uma população. No município de Monte Santo, localizado no interior da Bahia, foram encontradas doenças genéticas com elevada frequência, como mucopolissacaridose do tipo VI e fenilcetonúria. Existem evidências que algumas doenças mostram associação entre a raça e o risco de sua ocorrência. Dados moleculares mostraram que na Bahia a contribuição africana é de 47,2%, entretanto, dados baseados em classificação fenotípica apontam para o aumento da contribuição europeia com o afastamento do litoral. Para inferir a origem de algumas doenças genéticas em Monte Santo foram analisados marcadores informativos de ancestralidade autossômicos (AT3-I/D, APO, PV92 e SB19.3 genotipados por PCR; GC*1F e GC*1S por PCR/RFLP; e os marcadores FYnull, CKMM e LPL por PCR em tempo real) e marcadores uniparentais do mtDNA (sequenciamento da região HVS-I) e do cromossomo Y (marcador YAP por PCR; DYS 199, 92R7 e M207 por PCR/RFLP; e M60, PN2, PN3, M34, M89, M9 por sequenciamento). Assim, através da identificação da origem desses marcadores foi possível inferir a contribuição das populações que formaram a população de Monte Santo, e a origem de algumas das alterações gênicas responsáveis pelas doenças genéticas aqui estudadas (síndrome de Treacher Collins, hipotireoidismo congênito, fenilcetonúria, mucopolissacaridose tipo VI, surdez hereditária não sindrômica e osteogênese imperfeita). Os dados do cromossomo Y e dos autossômicos apontam para maior contribuição europeia, e os resultados dos marcadores mitocondriais para elevada contribuição africana e ameríndia. A elevada contribuição europeia tanto paterna quanto autossômica sugere origem europeia para as mutações c.35delG e R252W, responsáveis por aproximadamente 24% dos casos de surdez hereditária não sindrômica e por todos os casos de fenilcetonúria, respectivamente. A mucopolissacaridose do tipo VI tem como causa a mutação p.H178L, a presença desta alteração apenas em pacientes brasileiros, que compartilham o mesmo haplótipo intragênico sugere origem autóctone. Além de marcadores moleculares também foram analisados os tipos de casamentos (endogâmicos, exogâmicos e entre imigrantes) e sua frequência no município. Foi observada elevada frequência de casamentos endogâmicos e baixa taxa de migração, sugerindo crescimento populacional interno. Além disso, a maioria da população reside em povoados, cujo tamanho varia de 113 a 582 pessoas por povoado. Nesta cidade 80% da população tem renda mensal equivalente a meio salário mínimo, o que explica a baixa taxa de migração por ausência de atrativos econômicos. Avaliando os casamentos dentro das genealogias dos afetados é possível observar que a maioria deles é filho de pais consanguíneos. Estes resultados mostram que o elevado grau de endogamia e endocruzamento assim como possível efeito fundador e deriva genética estão associados ao aumento da frequência e manutenção das doenças genéticas neste município. / Migration is the evolutionary factor able to disperse the genetic diversity among populations, inserting new phenotypic and genotypic characteristics. The dynamic of marriage and population structure are factors that may maintain or eliminate these characteristics. Examples of these traits are genetic diseases, where the frequency of these helps in understanding the evolutionary factors influence in a population. In Monte Santo city, situated in county of Bahia, were found genetic diseases with high frequency such as mucopolysaccharidosis type VI and phenylketonuria. It has been shown that some diseases have an important racial factor in determining risk of its occurrence. Molecular results show that in Bahia the African contribution is 47.2%. However, phenotypic classification data show an increase of European contribution with the distance from the coast. To infer the origin of some genetic disease in Monte Santo were analyzed autosomal ancestry informative markers (AT3-I/D, APO, PV92 and SB19.3 genotyped by PCR, GC*1F and GC*1S by PCR/RFLP and FYnull, CKMM and LPL genotyped by real time PCR) and uniparental markers of mtDNA (sequencing of the HVS-I region) and the Y chromosome (YAP marker by PCR; DYS199, 92R7 and M207 by PCR/RFLP, and M60, PN2, PN3, M34, M89, M9 by sequencing). Thus, by identifying the origin of these markers was possible to infer the contribution of the populations that formed Monte Santo, and the origin of some genetic mutations responsible for genetic diseases studied here (Treacher-Collins syndrome, congenital hypothyroidism, phenylketonuria, mucopolysaccharidosis type VI, hereditary non-syndromic deafness and osteogenesis imperfecta). The Y chromosome and autosomal results indicate greater European contribution, and the results from mtDNA show high contribution of African and Amerindian contribution. The high European contribution both paternal and autosomal suggests European origin for the c.35delG and R252W mutations, responsible for approximately 24% of cases of hereditary non-syndromic deafness and all phenylketonuria cases, respectively. The mucopolysaccharidosis type VI is caused by p.H178L mutation, the presence of this mutation only in Brazilian patients, who share the same intragenic haplotype suggest an autochthonous origin. In addition to molecular markers were also analyzed the types of marriages (endogamic, exogamous and between immigrant) and how often they occur in the city. We observed a high frequency of endogamic marriages and low migration rates, suggesting internal population growth. The population of Monte Santo is characterized by division into villages, where the majority of the population, the number of inhabitants varies from 113 to 582 people per village. In this city 80% of the population has income equivalent to half the minimum wage, which reinforces the absence of compelling economic and low migration rate. Evaluating the marriages inside the genetic diseases pedigree families can be observed that most of those affected are children of consanguineous parents. These results suggest that the high degree of inbreeding as well as the occurrence of founder effect and genetic drift were associated with increased frequency and maintenance of genetic diseases in the city.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A chegada dos primeiros habitantes há cerca de 15.000 anos e de colonos portugueses e escravos africanos, desde o século 15, em sucessivas migrações na América do Sul, levaram à formação de populações miscigenadas com raízes consideravelmente diversificadas. É notável a heterogeneidade populacional decorrente dessas migrações e do processo de amalgamento de indígenas a partir dos contatos entre os diferentes grupos étnicos, iniciados com a colonização da América pelos europeus. A despeito da elevada miscigenação, ainda se pode encontrar no Brasil populações que, majoritariamente, mantém a identidade genética dos seus ancestrais mais remotos. O objetivo desse estudo foi caracterizar a ancestralidade da população de Santa Isabel do Rio Negro, Amazonas, com fortes traços fenotípicos ameríndios, e da tribo indígena Terena de Mato Grosso do Sul. Para isto, foram estudados marcadores uniparentais paternos ligados à região não recombinante do cromossomo Y e maternos presentes na região controle do DNA mitocondrial (mtDNA). Em relação à herança paterna, foram genotipados 31 indivíduos de Santa Isabel do Rio Negro, sendo que os Terena já haviam sido estudados sob este aspecto. Quanto ao mtDNA, foram estudados 76 indivíduos de ambos os sexos e 51 Indivíduos do sexo masculino de Santa Isabel do Rio Negro e dos Terena, respectivamente. A análise de marcadores Y-SNPs possibilitou a caracterização de 55% dos cromossomos Y dos indivíduos de Santa Isabel do Rio Negro como pertencentes ao haplogrupo Q1a3a*, característico de ameríndio. Através do mtDNA, foi verificado que o haplogrupo A é o mais frequente nas duas populações, com percentuais de 34% e 42% em Santa Isabel do Rio Negro e na tribo Terena, respectivamente, observando-se no tocante à ancestralidade materna a não ocorrência de diferenciação genética significativa entre as duas populações. Por outro lado, a análise do cromossomo Y revelou a ocorrência de distância genética significativa entre elas, o que pode ser resultante da diferença entre os tamanhos das amostras populacionais ou refletir diferenças entre rotas migratórias dos ameríndios anteriormente à colonização. Os resultados mostram ainda que os genomas mitocondriais autóctones foram melhor preservados, e que novos haplogrupos do cromossomo Y foram introduzidos recentemente na população ameríndia. É, portanto, possível concluir que a população de Santa Isabel do Rio Negro e a tribo indígena Terena apresentam um significativo grau de conservação da ancestralidade ameríndia, apesar do longo histórico de contato com europeus e africanos, os outros povos formadores da população brasileira. / The arrival of the first inhabitants approximately 15.000 years ago and Portuguese settlers and Africans slaves since the 15th century in successive migrations in South America, lead to the formation of a mixed population with considerable diverse background. It is remarkable that population heterogeneity derives from this migrations and from the indigenous amalgamation process after contacts between different ethnic groups, started with Americas colonization by Europeans. Despite of the high genetic heterogeneity, populations that majority keep the genetic identity from their most remote ancestors can still be found in Brazil. The purpose of this research was characterizing the ancestry of the population of Santa Isabel do Rio Negro, Amazonas, with strong Amerindian phenotypic features, and of the indigenous tribe Terena, from Mato Grosso do Sul. We studied paternal uniparental markers linked to no-recombinant region of Y chromosome and maternal markers present in the control region of mitochondrial DNA (mtDNA). Thirty one individuals from Santa Isabel do Rio Negro were genotyped for paternal inheritance. Genotype information of paternal markers from the Terena tribe was already available from a previously study. MtDNA markers were studied in 76 individuals from Santa Isabel do Rio Negro, both male and female, and in 51 male individuals from Terena tribe. Analysis of Y-SNPs markers allowed characterization of Q1a3a* haplogroup, typical of Amerindian, in 55% of Y chromosomes from individuals of Santa Isabel do Rio Negro . By mtDNA markers this study established that haplogroup A is the most common in both populations, occuring in 34% of individuals from Santa Isabel do Rio Negro and 42% of individuals from the Terena tribe. This observation suggests that regarding maternal ancestry, there is no occurrence of significant genetic differentiation among the two populations. On the other hand, Y chromosome analysis revealed occurrence of significant genetic distance between this populations, which can be a result of the difference among populations sample sizes, or can reflect differences between Amerindians migratory routes previously to colonization. The result also shows that autoctones mitochondrial genomes were better preserved, and new Y chromosome haplogroups were introduced recently in Amerindian population. Therefore, it is, possible to conclude that Santa Isabel do Rio Negro population and Terena indigenous tribe show significant degree of Amerindian ancestry conservation, despite of the long historic contact with European and African, the others people formers the Brazilian population.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A chegada dos primeiros habitantes há cerca de 15.000 anos e de colonos portugueses e escravos africanos, desde o século 15, em sucessivas migrações na América do Sul, levaram à formação de populações miscigenadas com raízes consideravelmente diversificadas. É notável a heterogeneidade populacional decorrente dessas migrações e do processo de amalgamento de indígenas a partir dos contatos entre os diferentes grupos étnicos, iniciados com a colonização da América pelos europeus. A despeito da elevada miscigenação, ainda se pode encontrar no Brasil populações que, majoritariamente, mantém a identidade genética dos seus ancestrais mais remotos. O objetivo desse estudo foi caracterizar a ancestralidade da população de Santa Isabel do Rio Negro, Amazonas, com fortes traços fenotípicos ameríndios, e da tribo indígena Terena de Mato Grosso do Sul. Para isto, foram estudados marcadores uniparentais paternos ligados à região não recombinante do cromossomo Y e maternos presentes na região controle do DNA mitocondrial (mtDNA). Em relação à herança paterna, foram genotipados 31 indivíduos de Santa Isabel do Rio Negro, sendo que os Terena já haviam sido estudados sob este aspecto. Quanto ao mtDNA, foram estudados 76 indivíduos de ambos os sexos e 51 Indivíduos do sexo masculino de Santa Isabel do Rio Negro e dos Terena, respectivamente. A análise de marcadores Y-SNPs possibilitou a caracterização de 55% dos cromossomos Y dos indivíduos de Santa Isabel do Rio Negro como pertencentes ao haplogrupo Q1a3a*, característico de ameríndio. Através do mtDNA, foi verificado que o haplogrupo A é o mais frequente nas duas populações, com percentuais de 34% e 42% em Santa Isabel do Rio Negro e na tribo Terena, respectivamente, observando-se no tocante à ancestralidade materna a não ocorrência de diferenciação genética significativa entre as duas populações. Por outro lado, a análise do cromossomo Y revelou a ocorrência de distância genética significativa entre elas, o que pode ser resultante da diferença entre os tamanhos das amostras populacionais ou refletir diferenças entre rotas migratórias dos ameríndios anteriormente à colonização. Os resultados mostram ainda que os genomas mitocondriais autóctones foram melhor preservados, e que novos haplogrupos do cromossomo Y foram introduzidos recentemente na população ameríndia. É, portanto, possível concluir que a população de Santa Isabel do Rio Negro e a tribo indígena Terena apresentam um significativo grau de conservação da ancestralidade ameríndia, apesar do longo histórico de contato com europeus e africanos, os outros povos formadores da população brasileira. / The arrival of the first inhabitants approximately 15.000 years ago and Portuguese settlers and Africans slaves since the 15th century in successive migrations in South America, lead to the formation of a mixed population with considerable diverse background. It is remarkable that population heterogeneity derives from this migrations and from the indigenous amalgamation process after contacts between different ethnic groups, started with Americas colonization by Europeans. Despite of the high genetic heterogeneity, populations that majority keep the genetic identity from their most remote ancestors can still be found in Brazil. The purpose of this research was characterizing the ancestry of the population of Santa Isabel do Rio Negro, Amazonas, with strong Amerindian phenotypic features, and of the indigenous tribe Terena, from Mato Grosso do Sul. We studied paternal uniparental markers linked to no-recombinant region of Y chromosome and maternal markers present in the control region of mitochondrial DNA (mtDNA). Thirty one individuals from Santa Isabel do Rio Negro were genotyped for paternal inheritance. Genotype information of paternal markers from the Terena tribe was already available from a previously study. MtDNA markers were studied in 76 individuals from Santa Isabel do Rio Negro, both male and female, and in 51 male individuals from Terena tribe. Analysis of Y-SNPs markers allowed characterization of Q1a3a* haplogroup, typical of Amerindian, in 55% of Y chromosomes from individuals of Santa Isabel do Rio Negro . By mtDNA markers this study established that haplogroup A is the most common in both populations, occuring in 34% of individuals from Santa Isabel do Rio Negro and 42% of individuals from the Terena tribe. This observation suggests that regarding maternal ancestry, there is no occurrence of significant genetic differentiation among the two populations. On the other hand, Y chromosome analysis revealed occurrence of significant genetic distance between this populations, which can be a result of the difference among populations sample sizes, or can reflect differences between Amerindians migratory routes previously to colonization. The result also shows that autoctones mitochondrial genomes were better preserved, and new Y chromosome haplogroups were introduced recently in Amerindian population. Therefore, it is, possible to conclude that Santa Isabel do Rio Negro population and Terena indigenous tribe show significant degree of Amerindian ancestry conservation, despite of the long historic contact with European and African, the others people formers the Brazilian population.

As teorias de envelhecimento biológico podem ser divididas em duas categorias: as teorias bioquímicas e as teorias evolucionárias. As teorias bioquímicas explicam o envelhecimento como oriundo das imperfeições dos mecanismos bioquímicos responsáveis pela manutenção da vida. As teorias evolucionárias explicam o envelhecimento sem recorrerem a mecanismos bioquímicos, mas sim a fatores adaptativos. Neste trabalho estudamos modelos teóricos de envelhecimento a luz das teorias evolucionárias. Um dos modelos evolucionários de envelhecimento mais bem-sucedido é o modelo Penna. Estudamos alguns de seus principais resultados, entre eles a senescência catastrófica e a lei de Gompertz. Discutimos também a versão sexuada do modelo, dando especial ênfase às conseqüências da fidelidade sexual e da seletividade sexual. Em 1995, simultaneamente ao surgimento do modelo Penna, foi proposto o modelo Heumann-Hotzel. Inicialmente este modelo não foi bem-sucedido devido a algumas características pouco realistas. Mas seu insucesso foi rapidamente suplantado por algumas modificações simples e essenciais. Neste trabalho investigamos, através de simulações numéricas, regimes alternativos de reprodução no modelo Heumann-Hotzel modificado. Os regimes estudados foram: reprodução sexuada com e sem recombinação genética, partenogênese meiótica, partenogênese apomítica, hermafroditismo e parassexo. Avaliamos qual a melhor estratégia evolutiva: haploidia ou diploidia, reprodução assexuada ou reprodução sexuada e, no último caso, com ou sem recombinação genética. Dentre os regimes reprodutivos analisados, um deles mereceu especial atenção. Propusemos uma versão sexuada do modelo Heumann-Hotzel modificado, onde a população tem o genoma cronológico baseado na assimetria dos cromossomos sexuais X e Y. O modelo foi denominado Modelo do Cromossomo Y. O cromossomo Y tem uma estrutura genética muito comprometida. Ele tem menos genes do que o cromossomo X e somente um terço do seu tamanho. O cromossomo Y apresenta inúmeras seqüências de genes repetitivos e uma minoria de genes funcionais. Nos homens, os cromossomos X e Y não se recombinam, enquanto que nas mulheres, seus cromossomos X se recombinam. A degeneração do cromossomo Y tem sido explicada pela não recombinação dos cromossomos X e Y. Os resultados deste trabalho sugerem uma explicação alternativa para a degeneração do cromossomo Y. Demonstramos que mesmo quando não há recombinação dos cromossomos sexuais, e com mutações atuando com mesma intensidade e freqüência, tanto em cromossomos X, quanto em cromossomos Y, a seleção natural leva a um desfavorecimento espontâneo do cromossomo Y. Concluímos que a seleção natural leva a degeneração do cromossomo Y. / Aging theories can be classified in two types: biochemical theory and evolutionary theory. The biochemical theories explain ageing due to imperfections on the biochemical process responsible for the maintenance of life. The evolutionary theories explain aging without any biochemical mechanisms. They support only adaptive strategies, such as reproduction, heredity, mutations and natural selection. In this work we studied theoretical aging models in the light of evolutionary theories. A successful ageing model was proposed by Penna in 1995. This model can reproduce a large amount of biological features. We present a review with its most important results, including catastrophic senescence and Gompertz law. We also present the sexual version of Penna model and some consequences of sexual fidelity and sexual selection. An alternative aging model was proposed in 1995, known as Heumann- Hotzel model. At the beginning, this model did not succeed due to some unrealistic features. A few modifications were necessary to give the model interesting properties. We studied, through numerical simulations, alternative forms of reproduction in the modified Heumann-Hotzel model, including sexual reproduction with and without crossing-over, meiotic parthenogenesis, apomictic parthenogenesis, hermaphroditism and parasex. We also investigated and compared what is the best strategy: haploid or diploid populations, asexual or sexual reproduction and, in this case, with or without crossing-over. One version of the sexual reproduction deserved special attention. We propose a sexual version of the modified Heumann-Hotzel model, in which the population\'s genomes have the same symmetry as the sexual chromosomes. This model was denominated Y Chromosome Model. In comparison to the other chromosomes, the Y is poor in genes and it is often called a genetic junkyard. It has fewer genes than X chromosome and one third of its length. Besides, the Y chromosome has a large amount of repetitive gene sequences and only a small number of them have some sort of function. In men, the X and Y-chromosomes do not recombine with each other, while in women their X chromosomes do recombine with each other. Today we know that the Y chromosome degeneration occurs due to its lack of recombination. In this work we show an alternative explanation for the Y chromosome degeneration. Even in the absence of recombination and when the same number and intensity of mutations are applied on the X and Y-chromosomes, more mutations are accumulated in the Y chromosome. We conclude that natural selection leads to Y chromosome degeneration.

A infertilidade afeta aproximadamente 15% dos casais, sendo atualmente reconhecido o envolvimento de fatores masculinos em metade dos casos. Alterações nas análises seminais são detectadas na maioria dos homens inférteis e a mais frequente é a baixa concentração de espermatozoides no ejaculado, conhecida como oligozoospermia. Vários estudos mostram uma forte relação entre fatores genéticos e a infertilidade, incluindo alterações cromossômicas e microdeleções do cromossomo Y, porém as causas da oligozoospermia ainda permanecem obscuras. O desenvolvimento de novas tecnologias de investigação vem possibilitando a detecção de alterações a nível genômico, como mutações e variações no número de cópias (CNVs). O presente trabalho teve por objetivo a caracterização genômica de homens com oligozoospermia sem causa definida, visando estabelecer correlação entre alterações no número de cópias e perdas de heterozigosidade (LOHs) e o fenótipo de infertilidade. Foram selecionados 18 pacientes após rigorosa avaliação clínica e investigação do histórico reprodutivo, sendo excluídos pacientes portadores de alterações cromossômicas e portadores de microdeleções do cromossomo Y. Seis homens comprovadamente férteis foram selecionados para o grupo controle. A investigação genômica de ambos os grupos, amostral e controle, foi realizada pela técnica de hibridação genômica comparativa em microarranjos (aCGH) utilizando a plataforma de resolução 180K (Agilent®,US), analisada pelo software Nexus 8.0. Foram detectadas alterações possivelmente patogênicas no cromossomo Y, no cromossomo X e em autossomos. Um ganho na região de AZFc envolvendo apenas os genes DAZ1 e DAZ4 foi detectado em nove pacientes e em quatro controles, sendo classificado como alteração benigna. Porém, alterações na região de AZFc possivelmente relacionadas ao fenótipo de oligozoospermia foram detectadas em três pacientes e incluíram extensas duplicações e deleções envolvendo, entre outros genes, as quatro cópias do gene DAZ. Após comparação de regiões selecionadas com a literatura e com diferentes bancos de dados genéticos, sugerimos que os genes PLEC, SPATC1, COL1A1, MOV10L1, SYCE3 e ODF3B possam estar associados a alterações na produção espermática. Adicionalmente, entre os doze miRNAs presentes em regiões de LOH possivelmente relacionadas ao fenótipo de infertilidade, dez têm como alvo genes com funções relacionadas à espermatogênese e reprodução humana. Estudos adicionais a nível de expressão e sequenciamento gênico são necessários para confirmar a correlação entre o genótipo e o fenótipo de oligozoospermia. / Infertility affects about 15% of the couples, and it is currently recognized, that male factors are involved in about 50% of cases. Changes in seminal parameters are detected in most infertile men and the most common alteration, known as oligozoospermia, is a low concentration of sperm in the ejaculate. Several studies show a strong relationship between genetic factors and infertility, including chromosomal abnormalities and microdeletions of Y chromosome, however, the causes of oligozoospermia remain unclear. The development of new research technologies has allowed the detection of changes at genomic levels, such as mutations and copy number variations (CNVs). This study aimed to perform a genomic characterization of patients with idiopathic oligozoospermia to determine whether there is a correlation between changes of copy number and losses of heterozygosity (LOHs) in relation to the phenotype of infertility. Eighteen patients were selected for the cases after rigorous clinical examination and investigation of their reproductive history. Patients with chromosomal abnormalities or microdeletions of the Y chromosome were excluded. Six proven fertile men comprised the control group. Genomic investigation of both groups was performed by microarray comparative genomic hybridization (aCGH) using 4X180K platform (Agilent, US) analysed by Nexus 8.0 software. Potential pathogenic changes were detected on Y chromosome, as well as on the X and autosome chromosomes. A gain in AZFc region involving only DAZ1 and DAZ4 genes was detected in nine patients and four controls, and was considered as benign. However, changes in AZFc region, that could be related to the oligozoospermia phenotype were detected in three patients. These changes included extensive duplications and deletions involving the four copies of the DAZ gene together with copy number changes affecting other genes. After comparing the selected regions with the literature and with different databases, we suggest that changes such as LOH affecting PLEC, SPATC1, COL1A1, MOV10L1, SYCE3 and ODF3B genes may influence sperm production. Our analysis indicates that, ten out of the twelve miRNAs present in LOH regions could be involved in the infertility phenotype and could have target genes with functions related to spermatogenesis and human reproduction. Additional studies involving gene sequencing and expression analysis are needed to confirm the the correlation between the genotype and oligozoospermia phenotype.