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Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2007. / Vita. Includes bibliographical references (p. 105-116).

Thesis (Ph.D.)--Boston University / PLEASE NOTE: Boston University Libraries did not receive an Authorization To Manage form for this thesis or dissertation. It is therefore not openly accessible, though it may be available by request. If you are the author or principal advisor of this work and would like to request open access for it, please contact us at open-help@bu.edu. Thank you. / Apoptosis, or programmed cell death, is a genetically controlled form of cell suicide used to rid an organism of superfluous or damaged cells and serves as one of the major mechanisms for patterning during the development of complex animal structures. The antenna and ovary of the fruitfly, Drosophila melanogaster, were chosen as model systems in which to examine the molecular mechanisms of developmental apoptosis. The caspases are a family of cysteine proteases required for the execution of cell death, while the inhibitor of apoptosis protein Diap-1 is responsible for repressing the function of caspases. Diap-1, also known as Thread, was discovered in 1922 with the isolation of thread^1, a homozygous viable mutant whose molecular nature is unknown. thread was given its name due to its branchless or thread-like arista, the featherlike structure at the tip of the antenna. thread^1 antennal imaginal discs show excessive cell death during a brief period of larval development, which corresponds to a significant decrease in levels of Thread protein. Caspase activity is found more broadly than apoptotic DNA fragmentation in thread1 imaginal discs, suggesting that the mutant fails to inhibit caspases in many cells, but only a fraction succumb to apoptosis. These findings point to a narrow window of development in which regulation of programmed cell death is essential to the formation of the arista. Additionally, a candidate mutation has been discovered in a transcriptional regulatory region of the thread gene. Proof that this mutation is responsible for the branchless aristal phenotype may have important implications for understanding tissue-specific gene regulation during organogenesis. In the ovary, apoptotic roles for the DP subunit of the E2F transcription factor and the actin binding protein Profilin were investigated. While mutants for DP affect the regulation of Cytochome c and caspase activity in nurse cells, Profilin mutants show milder effects. To further characterize the role of apoptosis in the ovary, an ethylmethane sulphonate (EMS) mutagenesis screen was conducted and has led to the identification of several new genes. Future study of the apoptotic pathway will assist in developing treatments for diseases associated with its misregulation. / 2031-01-02

A síndrome de HIGM é uma imunodeficiência, caracterizada por níveis séricos normais ou elevados de IgM associados com baixos níveis de IgG, IgA e IgE. Neste estudo investigamos pacientes com HIGM autossômico recessivo. Selecionamos 15 pacientes com diagnóstico clínico sugestivo de AR-HIGM, 10 do sexo feminino, 05 do sexo masculino, onde onze são brasileiros, um é francês e três são turcos, com idades que variam de 2 a 40 anos. Todos os pacientes apresentam infecções recorrentes: 100% pneumonias, 80% otites médias agudas, 53% sinusites, 46% amigdalites, 40% diarréias 26% infecções urinárias, uma apresentou micobacteriose cutânea. Encontramos as seguintes mutações no gene AICDA: Pacientes EJ e GF, mutação missense na base 260 do cDNA (c.260G>C; p. Cys87Ser). Pacientes DA e RC apresentam defeito de splice, acarretando na deleção total do exon 4 do gene AICDA. Os pacientes estrangeiros foram previamente estudados para os genes AICDA, UNG e CD40, e nenhuma alteração foi encontrada. Neste caso, estudamos o gene INO80, e encontramos nos exons 04 (g.24012 G>A) e 26 (g.99976 G>T) do gene INO80, duas mutações missense em heterozigose no DNAg do paciente OD. O estudo molecular e genético é importante para a realização do diagnóstico diferencial, estratégia terapêutica e prognóstico dos casos. / HIGM syndrome is a rare immunodeficiency characterized by high or normal levels of serum IgM associated with low levels of IgG, IgA and IgE. We selected 15 patients with clinical diagnosis suggestive of AR-HIGM, 10 females, 05 males, where 11 are Brazilian, one is French and three are Turkish, with ages ranging from 2 to 40 years. All patients had recurrent infections: 100% pneumonia, 80% acute otitis media, 53% sinusitis, 46% tonsillitis, 40% recurrent diarrhea, 26% urinary tract infections, 20% stomatitis, and one patient presented a cutaneous mycobacteriosis. 20% of the patients had opportunistic infections: Mycobacterium marinum, Toxoplasma gondii, varicella-zoster virus, Pseudomonas aeruginosa, fungus, and Mycobacterium tuberculosis. As a result, we found two types of mutations in 4 diferent patients with no consanguinity. We found in AICDA gene the following mutations: Patients EJ and GF missense mutation in base 260 in cDNA, which results in a change of aminoacid (c.260G> C; Cys87Ser p.). Patients DA and RC showed a splice defect, resulting in a complete deletion of exon 4 in AICDA gene. All other patients were sequenced for AICDA, UNG and CD40 genes, and no changes were found. In this case, we studied the INO80 gene, and we found in exons 04 (g.24012 G> A) and 26 (g.99976 G> T) INO80 gene, two heterozygous missense mutations in DNAg of patient OD. Since these molecular genetic defects result in similar clinical features, molecular and genetic studies are important for the differential diagnosis, therapeutic strategy and prognosis of the cases.

A síndrome de HIGM é uma imunodeficiência, caracterizada por níveis séricos normais ou elevados de IgM associados com baixos níveis de IgG, IgA e IgE. Neste estudo investigamos pacientes com HIGM autossômico recessivo. Selecionamos 15 pacientes com diagnóstico clínico sugestivo de AR-HIGM, 10 do sexo feminino, 05 do sexo masculino, onde onze são brasileiros, um é francês e três são turcos, com idades que variam de 2 a 40 anos. Todos os pacientes apresentam infecções recorrentes: 100% pneumonias, 80% otites médias agudas, 53% sinusites, 46% amigdalites, 40% diarréias 26% infecções urinárias, uma apresentou micobacteriose cutânea. Encontramos as seguintes mutações no gene AICDA: Pacientes EJ e GF, mutação missense na base 260 do cDNA (c.260G>C; p. Cys87Ser). Pacientes DA e RC apresentam defeito de splice, acarretando na deleção total do exon 4 do gene AICDA. Os pacientes estrangeiros foram previamente estudados para os genes AICDA, UNG e CD40, e nenhuma alteração foi encontrada. Neste caso, estudamos o gene INO80, e encontramos nos exons 04 (g.24012 G>A) e 26 (g.99976 G>T) do gene INO80, duas mutações missense em heterozigose no DNAg do paciente OD. O estudo molecular e genético é importante para a realização do diagnóstico diferencial, estratégia terapêutica e prognóstico dos casos. / HIGM syndrome is a rare immunodeficiency characterized by high or normal levels of serum IgM associated with low levels of IgG, IgA and IgE. We selected 15 patients with clinical diagnosis suggestive of AR-HIGM, 10 females, 05 males, where 11 are Brazilian, one is French and three are Turkish, with ages ranging from 2 to 40 years. All patients had recurrent infections: 100% pneumonia, 80% acute otitis media, 53% sinusitis, 46% tonsillitis, 40% recurrent diarrhea, 26% urinary tract infections, 20% stomatitis, and one patient presented a cutaneous mycobacteriosis. 20% of the patients had opportunistic infections: Mycobacterium marinum, Toxoplasma gondii, varicella-zoster virus, Pseudomonas aeruginosa, fungus, and Mycobacterium tuberculosis. As a result, we found two types of mutations in 4 diferent patients with no consanguinity. We found in AICDA gene the following mutations: Patients EJ and GF missense mutation in base 260 in cDNA, which results in a change of aminoacid (c.260G> C; Cys87Ser p.). Patients DA and RC showed a splice defect, resulting in a complete deletion of exon 4 in AICDA gene. All other patients were sequenced for AICDA, UNG and CD40 genes, and no changes were found. In this case, we studied the INO80 gene, and we found in exons 04 (g.24012 G> A) and 26 (g.99976 G> T) INO80 gene, two heterozygous missense mutations in DNAg of patient OD. Since these molecular genetic defects result in similar clinical features, molecular and genetic studies are important for the differential diagnosis, therapeutic strategy and prognosis of the cases.

My creative project is a system of resource materials designed for parents and expecting parents to promote acceptance of babies with Down syndrome. This project is also a study of information architecture and icon development, and an opportunity to study the universal and emotive qualities of an iconic system.

O fosfato inorgânico é um composto essencial por estar relacionado com diversos processos metabólicos e biossíntese de moléculas relevantes à sobrevivência celular. Em bactéria são conhecidos dois tipos principais de transportadores específicos de fosfato inorgânico, o sistema Pit, de baixa afinidade, e o sistema Pst de alta afinidade, um ABC transportador, ativado sob carência de fosfato extracelular. A interação deste sistema com a fisiologia e patogênese de Streptococcus mutans, o principal agente etiológico da cárie dental, foi estudada neste trabalho. Os genes que codificam o sistema Pst de S. mutans UA159, estão organizados em um óperon policistrônico (pstS, C1, C, B, smu.1134 e phoU). A análise das sequências de aminoácidos das proteínas do sistema Pst de S. mutans com ortólogos do gênero Streptococcus, demonstrou maior identidade com bactérias da cavidade oral. Análise de prevalência do gene pstS, que codifica a proteína ligadora, demonstrou conservação entre todas as cepas laboratoriais e clínicas avaliadas. A deleção de pstS reduziu a capacidade de incorporação de ortofosfato que se refletiu na diminuição da taxa de replicação celular em meios com diferentes concentrações de fosfato inorgânico. A mutação também reduziu a capacidade da bactéria em aderir à superfícies abióticas e diminuiu sua hidrofobicidade de superfície, além de aumentar a resistência intrínseca a ácido. No entanto, não houve alteração na eficiência de transformação bacteriana. Por fim, o gene pstS de S. mutans foi clonado, expresso e a proteína purificada utilizada para obter anticorpos que inibiram o crescimento de S. mutans in vitro. Deste modo, segere-se que o sistema Pst é relevante na fisiologia e patogênese de S. mutans. / Inorganic phosphate is an essential compound related to several metabolic process and biosynthesis of molecules relevant to cellular survival. Bacteria are known to posses two main types of specific inorganic phosphate transporters, the low-affinity Pit system, and the high affinity Pst system, an ABC transporter family constituent, activated by extracellular phosphate starvation. The aim of this work was to study the role of Pst system in physiology and pathogenesis of Streptococcus mutans, the main etiological agent of dental caries. The genes of the Pst system of S. mutans UA159, are organized in a polycistronic operon (pstS, C1, C, B, smu.1134 and phoU). The amino acid sequence analysis of Pst proteins of S. mutans related to orthologs of Streptococcus genus, showed the highest identity value when compared to oral cavity bacteria. The PstS binding protein was present in all tested clinical and laboratory strains of S. mutans. The pstS mutant showed a decreased capacity of ortophosphate uptake which leaded to growth deficiency in different phosphate concentrations. The mutation also reduced the bacteria adherence to abiotic surfaces and the hydrophobicity of the cell surface, diverging from the increase the intrinsic acid resistance. Otherwise, there was no change in the bacterial transformation eficiency. Finally, the S. mutans pstS gene was cloned, expressed and the purified protein was used to obtain antibodies that inhibited the growth of S. mutans in vitro. Taking together, these results suggesting that the Pst transport system is relevant to S. mutans physiology and pathogenesis.

A deficencia hídrica é o principal fator de estresse para o crescimento vegetal. Dentre os mecanismos de resistência à seca tem-se a resposta de crescimento radicular sob condições de déficit hídrico. Esta resposta assume-se ser regulada por hormônios vegetais. Uma abordagem interessante para o estudo de processos regulados por hormônios é a utilização de mutantes hormonais em um modelo genético. O tomateiro cv. Micro-Tom por seu porte reduzido e ciclo de vida curto constitui em bom modelo genético. Mutantes hormonais em tomateiro com baixo nível endógeno de ABA (sit, flacca), insensível a etileno (Nr), com superprodução de etileno (epi) e insensível à auxina (dgt) constituem-se valiosas ferramentas para o estudo da ação hormonal na regulação de processos fisiológicos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a interação hormonal na regulação do processo de crescimento radicular em condições de déficit hídrico no cultivar Micro-Tom de tomateiro. Sementes germinadas de MT e dos mutantes sit, dgt, epi, e Nr foram colocadas em caixas Gerbox pretas contendo água e soluções de PEG apresentando potenciais de - 0,3; -0,6; -0,9; -1,2 MPa. Após cinco dias foi avaliado o comprimento da raiz e do hipocótilo. Também foram realizados experimentos com sementes de MT e dos mutantes em Gerbox contendo inibidores da biossíntese de ABA (fluridone), da ação do etileno, o tiossulfato de prata (STS) e um liberador desse mesmo hormônio, o ácido 2-cloro-etil-fosofonico (CEPA) em água e em solução de PEG com potencial osmótico de - 0,6 MPa. O comprimento das raízes foi avaliado após cinco dias. O potencial osmótico de - 0,6 MPa favoreceu o crescimento radicular nos genótipos MT, dgt e epi e em menor grau em Nr. Esse crescimento não ocorreu nos genótipos sit. No mutante sit há um inchaço semelhante ao provocado por excesso de etileno. Quando foi adicionado o CEPA (etileno), houve inibição severa do crescimento radicular em água em MT e em sit. A inibição foi menor em dgt. Em potencial de -0,6 MPa a inibição foi mais severa do que em água no MT. A inibição do etileno provocada pelo STS, causou uma maior diferença entre o crescimento em água e no potencial de -0,6 MPa no MT à medida em que se aumentava a concentração de STS. Em dgt tais diferenças não foram observadas. Quando se adicionou fluridone, à medida que se aumentou a dose, houve uma maior inibição do crescimento radicular, sendo que esta inibição foi menos acentuada em Nr e dgt. Em potencial de - 0,6 MPa a inibição foi mais acentuada mas seguiu a mesma tendência observada em água. Em altas concentrações de fluridone houve ramificação das raízes, interferindo no comprimento radicular. Pode-se concluir que em condições de déficit hídrico moderado há um aumento do crescimento radicular quando comparado a condições normais de suprimento hídrico. Esse crescimento provavelmente é controlado por um balanço ABA/IAA, o qual modula a resposta ao etileno. / Drought is the major abiotic plant stress factor. Among the mechanisms of water deficit resistance the root growth response has expressive importance. This response seems to be regulated by hormones. An interesting method to study hormone regulated processes is the use of hormonal mutants. The tomato cultivar Micro-Tom (MT) have reduced size and short life cycle and therefore constitutes an excellent genetic model for physiology studies. Hormonal mutants in MT with low endogenous ABA (sit and flc), ethylene insensitivity (Nr), ethylene overproduction (epi) and auxin insensitivity (dgt) constitute valuable tools to study hormone action in plant development.The present work aimed to study the hormonal interaction in the control of root growth of tomato MT subjected to water deficit. Germinated seeds of MT and mutants epi, sit, Nr, e dgt were placed in a black Ger-Box containing water and PEG 6000 solutions with potentials of - 0,3; -0,6; -0,9 e 1,2 MPa. After 5 days the length of root and hypocotyls were measured. Others experiments were conducted in Ger-Box containing ethylene action inhibitor, silver thiosulphate (STS), ABA biosynthesis inhibitor (Fluridone) and an ethylene releaser, 2-chloroethyl-phosphonic acid (CEPA) in different concentrations in water and in a -0,6 MPa osmotic potential PEG solution. After 5 days the length of the roots were measured. The PEG solution of - 0,6 MPa promoted root growth in MT, dgt, epi and in with less intensity in Nr . The promotion of root growth did not occur in sit. In the mutant sit, low potential caused a swelling in the roots similar to excess ethylene symptoms. When CEPA was used, a severe inhibition of root growth occurred. The inhibition was less intense in dgt. In the - 0,6 MPa solution the inhibition was more severe than occurred in water in MT. When ethylene action was inhibited by the application of STS, a greater difference of root growth between water and - 0,6 MPa PEG solution occurred as the STS concentration increased. In the mutant dgt these differences were not observed. In the experiment with fluridone as the dose increased the inhibition in the root growth increased concomitantly. The inhibition was less severe in Nr and dgt. In higher doses of fluridone root ramification occurred, interfering in the primary root length. By these results it can be concluded that a moderate water deficit promotes root growth better than in a normal water supply condition. Probably this growth is regulated by an ABA/IAA balance which modulates ethylene response.

A P-glicoproteína (P-gp) é uma transportadora transmembrana de múltiplos fármacos, produto do gene MDR1 (ABCB1). A P-gp contribui para a função de barreira de vários tecidos e órgãos, funcionando como uma bomba de efluxo para muitos substratos. Diminuição na expressão desta proteína é associada à sensibilidade a fármacos. Cães da linhagem dos Collies possuem uma alta incidência de uma mutação no gene MDR1, denominada nt230(del4). Animais homozigotos para a mutação apresentam a supressão total de uma P-gp funcional e um animal heterozigoto apresenta uma maior sensibilidade para substratos da P-gp, devido a uma diminuição na expressão da mesma. Alguns fármacos opioides, como a morfina e a metadona, foram identificados como substratos da P-gp. O tramadol é um dos analgésicos opioides mais utilizados em cães. No presente trabalho, a mutação MDR1 nt230(del4) foi analisada em vinte cães Collie, utilizando reação em cadeia de polimerase (PCR). A identificação foi realizada por eletroforese em gel de poliacrilamida de alta resolução, sendo o resultado confirmado por análise de sequênciamento de DNA. Como resultado, seis cães apresentaram normalidade nos dois alelos e 14 apresentaram heterozigose para a mutação. Estes animais foram submetidos à segunda fase do experimento, quando se administrou uma dose única de 100 mg de tramadol oral de liberação prolongada (SR), objetivando investigar o tramadol como sendo substrato da P-gp. Outro objetivo foi avaliar a farmacocinética deste tipo de formulação, pois ainda não foi estabelecida para cães. A análise farmacocinética do tramadol foi realizada utilizando cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com detecção por espectrometria de massas para a determinação e quantificação de tramadol no soro canino. O analito e o padrão interno foram extraídos do soro por método líquido-líquido. A separação cromatográfica foi obtida a partir de uma coluna analítica C18, mantida a 30°C, sob condições isocráticas de uma fase móvel constituída por uma mistura de acetonitrila e ácido fórmico a 0,1% (80:20). A concentração de tramadol no soro foi maior do que o limite de quantificação (LOQ), em 17 cães. Os cães foram divididos em dois grupos, cães normais (MDR1 +/+) e heterozigotos (MDR1 +/-). Os cálculos farmacocinéticos para o tramadol oral SR obtiveram valores médios de concentração máxima no soro (Cmax) de 63,12 ng/mL ± 33,35 para o grupo normal e 58,00 ng/mL ± 27,29 para o grupo heterozigoto. Tmax (tempo de concentração plasmática maxima) foi de 4 h para ambos os grupos e t ½ (meia-vida) foram 2,85 h ± 1,61 e 2,81 ± 1,46 h para os cães normais e heterozigotos, respectivamente. A área sob a curva (AUC) média para o tramadol oral SR para o grupo normal e heterozigoto foram 350,20 ± 216,61 e 312,15 ± 155,43 ng.h/mL, respectivamente. A biodisponibilidade foi de 22% e 23% para os cães normais e heterozigotos, respectivamente. Não houve diferença estatística entre os grupos em todos os parâmetros farmacocinéticos. Os resultados sugerem que o tramadol não é um substrato da Pgp. A quantidade de dados farmacocinéticos do tramadol oral na formulação de liberação prolongada (SR) em cães é escassa, sendo necessários mais estudos farmacocinéticos e farmacodinâmicos para o tramadol oral de liberação prolongada em cães para estabelecer adequada dose e frequência de administração em cães. / The P-glycoprotein (P-gp) is a transmembrane multidrug transporter, product of the MDR1 (ABCB1) gene. P-gp contributes to the barrier function of several tissues and organs, acting as an efflux pump for many substrates. Decreased expression of this protein is associated with sensitivity to drugs. Collie dogs have a high incidence of a mutation in MDR1 gene, denominated MDR1 nt230 (del4). In homozygosis, this mutation results in the total absence of a functional P-gp and a heterozygote animal presents a greater sensibility to P-gp substrates, probably due to a decrease in the expression thereof. Some opioid drugs such as morphine and methadone were identified as P-gp substrates. Tramadol is one of the most commonly opioid used in dogs. In the present work MDR1nt230 (del4) mutation was analyzed in 20 healthy Collie dogs using allele-specific polymerase chain reaction (PCR) method. Thereby, 6 homozygous intact and 14 heterozygous mutated MDR1 genotypes can be differentiated by high resolution polyacrylamide gel electrophoresis, confirmed by DNA sequence analysis. These animals underwent the second phase of the experiment, when a single oral administration of 100 mg of sustained release (SR) tramadol was administrated to investigate the tramadol as P-gp substrate. In addition, another aim was evaluate the pharmacokinetics of sustained release formulation, which has not been established for dogs. Pharmacokinetic analysis of tramadol was evaluated using high performance liquid chromatography (HPLC) with tandem mass spectrometry for determination and quantification of tramadol in canine serum. The analyte and internal standard (IS) were extracted from serum using liquid-liquid method. Chromatographic separation was achieved on a C18 analytical column, kept at 30°C, under isocratic conditions of a mobile phase consisted by a mixture of acetonitrile and water contained 0,1% formic acid (80:20). Serum tramadol concentration was greater than the limit of quantification (LOQ) in 17 dogs. The dogs were divided into two groups, normal dogs (MDR1 +/+) and heterozygous (MDR1 +/-) according to the MDR1 genotype. The median values of maximum serum concentration (Cmax) were 63.13 ng/mL ± 33.35 for the normal group and 58.01 ng/mL ± 27.29 for the heterozygous group. Tmax (time to maximum serum concentration) was 4 h for both groups and t ½ (half-life) were 2,85h ± 1,61 e 2,81h ± 1,46 for normal and heterozygous dogs, respectively. The mean area-under-the-curve (AUC) values for the sustained release tramadol compounds for the normal and heterozygous group were 350,20 ±216,61 and 312,15 ± 155,43 ng.h/mL, respectively. The bioavailability was 22% and 23% for normal and heterozygous dogs respectively. There was no statistic difference between groups in all pharmacokinetics parameters. The findings suggest that tramadol is not a P-gp substrate. The amount of pharmacokinetics data of SR formulation of tramadol in dogs is sparse. Therefore, more studies of oral SR tramadol in dogs are needed to establish appropriate dose and frequency of administration in dogs.