Orientador: José Luiz Rybarczyk Filho / Resumo: Sequenciar um organismo, atualmente, pode ser financeiramente custoso. A quantidade de dados gerada por uma única corrida é grande. Analisá-los não é trivial, exigindo, cada vez mais, técnicas computacionais e métodos estatísticos robustos, capazes de extrair o máximo possível de informações. Normalmente, alguns estudos visam à busca por genes diferencialmente expressos mediante diferentes condições experimentais. É importante conhecer perfis de expressão, porém, faz-se necessário entender como os genes relacionam-se entre si funcionalmente, o que só é possível por meio de uma análise de enriquecimento funcional. Dessa forma, desenvolvemos um pacote em ambiente de programação R chamado EntropyClusterGenes. Ele é capaz de enriquecer conjuntos amostrais comparativos sob o ponto de vista da atividade e diversidade gênica utilizando a teoria da informação de Shannon. A ferramenta apresenta uma nova perspectiva de enriquecimento funcional, buscando por grupos de genes funcionalmente associados (GFAGs) através do conceito de entropia relacionado à ontologias e KEGG pathways. Para cada GFAG encontrado, através da técnica de bootstrap, calcula-se um p-valor, que é validado via FDR (False Discovery Rate) para determinar se o grupo encontrado é ou não significativo em uma dada comparação amostral (controle versus experimento). Através de uma nova análise de RNA-seq com o protocolo Tuxedo, quantificamos os transcritos de forma bruta e diferencial em 46 amostras de Aedes aegypti e 8 amos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: An organism sequencing is still expensive. The amount of data generated by a single run is massive. Analyzing them is not trivial, requiring computational techniques and robust statistical methods capable of extracting as much information as possible. Usually, some studies aim to search for genes differentially expressed by different experimental conditions. It is important to know the expression profiles, however, it is necessary to understand how the genes are functionally related to each other, which is only possible through a functional enrichment analysis. In this context, we have developed a package in the R programming environment called EntropyClusterGenes. It is able to enrich comparative sample sets from the perspective of gene activity and gene diversity using Shannon’s information theory. The tool presents a new approach of functional enrichment, searching for groups of functionally associated genes (GFAGs) related to ontologies and KEGG pathways classifying them according to their entropy. For each GFAG found, by means of the bootstrap technique, a p-value is calculated, which is validated by FDR (False Discovery Rate) to determine if the group found is significant or not in a given sample comparison (control vs. experiment). Using a new analysis of RNA-seq with the Tuxedo protocol, we quantified the raw and differential transcripts in 46 samples of Aedes aegypti and 8 samples of Drosophila melanogaster, later regrouped in 40 combinations (control and experiment)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O objetivo deste trabalho foi quantificar as concentrações de heat shock protein (HSP) 27 e 70 no músculo Longissimus thoracis bovino e avaliar o perfil proteico das amostras no decorrer do processo de maturação, bem como, a relação com as características de qualidade da carne. Foram utilizados 191 animais ½ Simental Sul Africano x ½ Nelore (½ S x ½ N), castrados e terminados em confinamento. Para qualidade da carne mensurou-se os valores de pH, cor (L*, a* e b*), perda de água por cocção (PAC) e força de cisalhamento (FC) em dois tempos de maturação (um e 14 dias). Para a quantificação de HSP 27 e 70 foram selecionadas 40 amostras em função dos valores de FC, e separadas em dois grupos (mais e menos macia) com 20 amostras cada, dentro de cada tempo de maturação (48h e 14 dias). Para realização da análise proteômica foram selecionados três animais de cada grupo e tempo de maturação. A concentração de HSP 27 apresentou diferença significativa (P < 0,05) entre os tempos de maturação dentro dos dois grupos estudados. Já para a HSP 70 verificou-se diferença significativa (P < 0,05) apenas para as amostras do grupo mais macia. A análise de correlação mostrou que as HSP 27 e 70 não interferiram nas características de qualidade da carne. A análise proteômica identificou seis proteínas diferencialmente abundantes (P < 0,05) e o enriquecimento funcional demonstrou que essas proteínas estão relacionadas com processos biológicos e componentes celulares. A desmina e a glicerol-3-fosfato desidrogenase demonstraram correlação com a FC e coloração da carne, respectivamente. Os resultados indicam que as HSP 27 e 70 não podem ser apontadas como biomarcadores eficientes para qualidade de carne em animais ½ S x ½ N. Já a glicerol-3-fosfato desidrogenase demonstrou forte potencial em predizer a estabilidade da cor da carne. Desmina pode ser apontada como um importante biomarcador candidato associado à maciez da carne em animais ½ S x ½ N. / The aim of this work was to quantify the concentrations of heat shock protein (HSP) 27 and 70 in Longissimus thoracis muscle and evaluate the protein profile of the samples during the aging process and its relationship with meat quality characteristics. A total of 191 steers ½ Simmental South African x ½ Nellore (½ S x ½ N) feedlot-finished, were used in this work. For meat quality, pH values, color values (L *, a * and b *), cooking loss (CL) and shear force (SF) were measured in two aging times (one and 14 days). For quantification of HSP 27 and 70, 40 samples were selected according to the SF values and separated into two groups (more and less tender) with 20 samples each, according to the aging time (one and 14 days). To perform the proteomic analysis were selected three animals from each group and aging time. The concentration of HSP 27 showed a significant difference (P < 0.05) between aging times within both groups. As for the HSP 70, there was a significant difference (P < 0.05) for the tenderness samples. Correlation analysis showed that the HSP 27 and 70 didn\'t affect the meat quality traits. The proteomic analysis identified six proteins differentially expressed (P < 0.05) and functional enrichment analysis demonstrated that these proteins are associated with biological processes and cellular components. Desmin and glycerol-3-phosphate dehydrogenase showed correlation with meat traits of SF and color, respectively. The results indicate that HSP 27 and 70 could not be identified as effective biomarkers for meat quality in ½ S x ½ N. However, glycerol-3-phosphate dehydrogenase showed a strong potential in predicting meat color stability. Desmin can be shown as a candidate biomarker associated with meat tenderness in ½ S x ½ N.

O objetivo deste trabalho foi quantificar as concentrações de heat shock protein (HSP) 27 e 70 no músculo Longissimus thoracis bovino e avaliar o perfil proteico das amostras no decorrer do processo de maturação, bem como, a relação com as características de qualidade da carne. Foram utilizados 191 animais ½ Simental Sul Africano x ½ Nelore (½ S x ½ N), castrados e terminados em confinamento. Para qualidade da carne mensurou-se os valores de pH, cor (L*, a* e b*), perda de água por cocção (PAC) e força de cisalhamento (FC) em dois tempos de maturação (um e 14 dias). Para a quantificação de HSP 27 e 70 foram selecionadas 40 amostras em função dos valores de FC, e separadas em dois grupos (mais e menos macia) com 20 amostras cada, dentro de cada tempo de maturação (48h e 14 dias). Para realização da análise proteômica foram selecionados três animais de cada grupo e tempo de maturação. A concentração de HSP 27 apresentou diferença significativa (P < 0,05) entre os tempos de maturação dentro dos dois grupos estudados. Já para a HSP 70 verificou-se diferença significativa (P < 0,05) apenas para as amostras do grupo mais macia. A análise de correlação mostrou que as HSP 27 e 70 não interferiram nas características de qualidade da carne. A análise proteômica identificou seis proteínas diferencialmente abundantes (P < 0,05) e o enriquecimento funcional demonstrou que essas proteínas estão relacionadas com processos biológicos e componentes celulares. A desmina e a glicerol-3-fosfato desidrogenase demonstraram correlação com a FC e coloração da carne, respectivamente. Os resultados indicam que as HSP 27 e 70 não podem ser apontadas como biomarcadores eficientes para qualidade de carne em animais ½ S x ½ N. Já a glicerol-3-fosfato desidrogenase demonstrou forte potencial em predizer a estabilidade da cor da carne. Desmina pode ser apontada como um importante biomarcador candidato associado à maciez da carne em animais ½ S x ½ N. / The aim of this work was to quantify the concentrations of heat shock protein (HSP) 27 and 70 in Longissimus thoracis muscle and evaluate the protein profile of the samples during the aging process and its relationship with meat quality characteristics. A total of 191 steers ½ Simmental South African x ½ Nellore (½ S x ½ N) feedlot-finished, were used in this work. For meat quality, pH values, color values (L *, a * and b *), cooking loss (CL) and shear force (SF) were measured in two aging times (one and 14 days). For quantification of HSP 27 and 70, 40 samples were selected according to the SF values and separated into two groups (more and less tender) with 20 samples each, according to the aging time (one and 14 days). To perform the proteomic analysis were selected three animals from each group and aging time. The concentration of HSP 27 showed a significant difference (P < 0.05) between aging times within both groups. As for the HSP 70, there was a significant difference (P < 0.05) for the tenderness samples. Correlation analysis showed that the HSP 27 and 70 didn\'t affect the meat quality traits. The proteomic analysis identified six proteins differentially expressed (P < 0.05) and functional enrichment analysis demonstrated that these proteins are associated with biological processes and cellular components. Desmin and glycerol-3-phosphate dehydrogenase showed correlation with meat traits of SF and color, respectively. The results indicate that HSP 27 and 70 could not be identified as effective biomarkers for meat quality in ½ S x ½ N. However, glycerol-3-phosphate dehydrogenase showed a strong potential in predicting meat color stability. Desmin can be shown as a candidate biomarker associated with meat tenderness in ½ S x ½ N.

As crescentes preocupações com questões ambientais têm despertado interesse global pelo uso de combustíveis alternativos, e o uso da biomassa vegetal surge como uma alternativa viável para a geração de biocombustíveis. Diferentes materiais orgânicos têm sido utilizados, e dentre eles destaca-se o sorgo biomassa (Sorghum bicolor L. Moench). A seleção genômica apresenta grande potencial e pode, em médio prazo, reestruturar os programas de melhoramento de plantas, promovendo maiores ganhos genéticos quando comparada a outros métodos, além de reduzir significativamente o tempo necessário para o desenvolvimento de novas cultivares, através da seleção precoce. Este trabalho teve como objetivo avaliar modelos de seleção genômica e aplicá-los para a predição dos valores genéticos de indivíduos do painel de sorgo biomassa da Embrapa/Milho e Sorgo. Tal painel inclui materiais do banco de germoplasma e materiais utilizados em programas de melhoramento de sorgo dessa instituição, bem como coleções núcleo do CIRAD e ICRISAT, sendo, portanto, subdividido em dois sub-painéis. As 100 linhagens do sub-painel 1 foram avaliadas fenotipicamente por dois anos (2011 e 2012) e as 100 linhagens do sub-painel 2 por um ano (2011), ambas no município de Sete Lagoas-MG, para as seguintes características fenotípicas: tempo até o florescimento, altura de plantas, produção de massa verde e massa seca, proporções de fibra ácida e neutra, celulose, hemicelulose e lignina. Posteriormente, as 200 linhagens integrantes do painel foram genotipadas através da técnica de genotipagem por sequenciamento. A partir desses dados genotípicos e fenotípicos, os modelos de seleção genômica Bayes A, Bayes B, Bayes Cπ, Bayes Lasso, Bayes Ridge Regression e Random Regression BLUP (RRBLUP) foram ajustados e comparados. As capacidades preditivas obtidas foram elevadas e pouco variaram entre os diversos modelos, variando de 0,61 para o caráter florescimento a 0,85 para a proporção de fibra ácida, quando o modelo RRBLUP foi empregado na análise conjunta dos dois sub-painéis. Por outro lado, a predição cruzada entre sub-painéis resultou em capacidades preditivas substancialmente menores, nunca superiores a 0,66 e em alguns cenários virtualmente iguais a zero, além de apresentar maiores variações entre os modelos ajustados. Simulações do uso de subconjuntos dos marcadores moleculares são apresentadas e indicam possibilidades de obtenção de capacidades preditivas mais elevadas. Análises de enriquecimento funcional realizadas a partir dos efeitos preditos dos marcadores sugeriram associações interessantes, as quais devem ser investigadas com maiores detalhes em estudos futuros, com potencial de elucidação da arquitetura genética dos caracteres quantitativos. / Increased concerns about environmental issues have aroused global interest in the use of alternative fuels, and the use of plant biomass emerges as a viable alternative for the generation of biofuels. Different organic materials have been used, including high biomass sorghum (Sorghum bicolor L. Moench). Genomic selection has great potential and could, in the medium term, restructure plant breeding programs, promoting greater genetic gains when compared to other methods and significantly reducing the time required for the development of new cultivars through early selection. This work aimed at evaluating models of genomic selection and applying them to the prediction of breeding values for a panel of high biomass sorghum genotypes of Embrapa / Milho e Sorgo. This panel includes materials from the gene bank and materials used in sorghum breeding programs of this institution, as well as core collections from CIRAD and ICRISAT, and is therefore divided into two sub-panels. The 100 lines of sub-panel 1 were evaluated phenotypically for two years (2011 and 2012) and the 100 lines of sub-panel 2 for one year (2011), both in the city of Sete Lagoas, Minas Gerais, for the following phenotypic traits: days to flowering, plant height, fresh and dry matter yield and fiber, cellulose, hemicellulose and lignin proportions. Subsequently, the 200 lines were genotyped by via the genotyping by sequencing technique. From these genotypic and phenotypic data, genomic selection models Bayes A, Bayes B, Bayes Cπ, Bayes Lasso, Bayes Ridge Regression and Random Regression BLUP (RRBLUP) were fitted and compared. The predictive capabilities obtained were high and varied little between the different models, ranging from 0.61 for days to flowering to 0.85 for acid fiber, when the RRBLUP model was used on the combined analysis of the two sub-panels. On the other hand, cross prediction between sub-panels resulted in substantially lower predictive capability, never above 0.66 and in some scenarios virtually equal to zero, with greater variations between the fitted models. Simulations of using subsets of molecular markers are presented and indicate possibilities of achieving higher predictive capabilities. Functional enrichment analyses performed with the marker predicted effects suggested interesting associations, which should be investigated in more detail in future studies, with potential for elucidating the genetic architecture of quantitative traits.