Orientador: Zanoni Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:10:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baudet_Christian_D.pdf: 3490604 bytes, checksum: 7f0a8868574d06e11524e5a5de9d1fd0 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O estudo de rearranjo de genomas tem o objetivo de auxiliar o entendimento da evolução. Através da análise dos eventos de mutação como inversões, transposições, fissões, fusões, entre outros, buscamos compreender as suas influências sobre o fenômeno da diferenciação das espécies. Dentro deste contexto, esta tese ataca dois temas distintos: a Enumeração de Traces e a Identificação de Breakpoints. Os algoritmos de ordenação de permutações por reversões orientadas produzem uma única solução ótima enquanto o conjunto de soluções é imenso. A enumeração de traces de soluções para este problema oferece um modo mais compacto de representar o conjunto completo de soluções ótimas. Dessa maneira, esta técnica fornece aos biólogos a possibilidade de análise de diversos cenários evolutivos. Neste trabalho, realizamos um estudo para melhora da eficiência do algoritmo de enumeração através da adoção de uma estrutura de dados mais simples. Devido ao caráter exponencial do problema, grandes permutações não podem ser processadas em um tempo satisfatório. Assim, com o objetivo de produzir cenários evolucionários alternativos para grandes permutações, propomos e avaliamos estratégias para a enumeração parcial de traces. Os pontos de quebra (ou breakpoints) são regiões que delimitam os segmentos conservados existentes nos cromossomos e denotam a ocorrência de rearranjos evolutivos. As técnicas de identificação de breakpoints têm a função de identificar tais pontos nas sequências dos cromossomos. Nesta tese, implementamos um método de detecção e refinamento de pontos de quebra proposto na literatura e o disponibilizamos como um pacote que pode ser utilizado por outros pesquisadores. Além disso, introduzimos uma nova metodologia de identificação de breakpoints baseada na análise da cobertura de hits observada nos alinhamentos de sequências intergênicas, provenientes dos genomas das espécies comparadas / Abstract: The study of genome rearrangements helps biologists understand the evolution of species. The species differentiation phenomenon are derived by analyzing mutational events (inversions, transpositions, fissions, fusions, etc) and their effects. In this context, this work aims the study of two different subjects: Traces Enumeration and Breakpoint Identification. Algorithms that solve the problem of sorting oriented permutations through reversals output only one optimal solution, although the set of solutions can be huge. The enumeration of traces of solutions for this problem allows a compact representation of the set of all optimal solutions which sort a permutation. By using this technique, biologists can study many evolutionary scenarios. We carried out a study to improve the efficiency of the enumeration algorithm by adopting a simple data structure. Due to the exponential nature of the problem, large permutations cannot be processed at a satisfactory time. Thus, in order to produce alternative evolutionary scenarios for large permutations, we proposed and evaluated strategies for partial enumeration of traces. Breakpoints are regions that border conserved segments in the chromosomes and reflect the occurrence of evolutionary rearrangements. The techniques for breakpoint identification are meant to identify such points in the chromosome sequences. In this work, we implemented a method proposed in the literature, that performs detection and refinement of breakpoints. The implementation is available as a package to other researchers. Additionally, we introduced a new methodology for breakpoint identification based on the analysis of the hit coverage observed in the alignments of intergenic sequences / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

O HPV tem sido relacionado a diversos tipos de câncer, inclusive o cervical e o retinoblastoma. Este trabalho visa estudar a atividade viral pelo perfil clastogênico e expressão protéica em mulheres e crianças atendidas em Pernambuco. Amostras cervicais, de sangue periférico e retinoblastomas foram analisadas, sendo trinta e quatro mulheres e 7 crianças avaliadas. A detecção viral foi realizada por PCR e o HPV foi detectado em 29 mulheres (85,3%), com o tipo HPV-16 mais frequente. Através da imunoistoquímica e hibridização foi possível detectar o HPV em 6 crianças e as proteínas E1+E4, L1 e E6 foram evidenciadas nos tecidos em diversas regiões do olho, sugerindo atividade viral na amostra. Além disso, danos no material genético de mulheres com HPV foram envidenciados pelo ensaio cometa, sendo encontrada uma diferença estatística significante entre linfócitos em cultura de pacientes HPV-positivas comparadas àquelas HPV-negativas. Os dados trazem questionamentos sobre a presença de HPVs oncogênicos em tumores infantis e sua possível transmissão e mais evidências sobre os danos observados no DNA dos hospedeiros como consequência da presença e atividade virais. / HPV has been linked to several cancers, including cervical and retinoblastoma. This work aims at to verify the viral activity by clastogenic profile and protein expression in women and children served in Pernambuco. Cervical samples, retinoblastomas and peripheral blood were analyzed, being thirty-four women and 7 children evaluated. Viral detection was performed by PCR and HPV was detected in 29 women, being the most frequent HPV-16. Through hybridization and immunohistochemistry analysis was possible to detect HPV in 6 children and E1+E4, L1 and E6 proteins were highlighted in the tissues in various parts of the eye, suggesting viral activity in the sample. In addition, damage to the genetic material of women with HPV have been showed by the Comet assay and found a significant statistical difference between lymphocytes in culture of HPV-positive patients compared to those HPV-negative. The data bring questions about the presence of oncogenic HPV in tumors and its possible transmission and more evidence about the damage observed in the DNA of the host as a result of the presence and viral activity.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-10-10T15:41:50Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel Brum Tristão - 2014.pdf: 2758860 bytes, checksum: 2422850e561b8d6f9f4cfd50487ebf4c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-10-10T15:42:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel Brum Tristão - 2014.pdf: 2758860 bytes, checksum: 2422850e561b8d6f9f4cfd50487ebf4c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T15:42:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel Brum Tristão - 2014.pdf: 2758860 bytes, checksum: 2422850e561b8d6f9f4cfd50487ebf4c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-03-11 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Approximately one third of all proteins have been estimated to contain at least one metal cofactor, being named metalloproteins. These represent one of the most diverse classes of proteins, containing metal ions provide catalytic, regulatory and structural functions. Bioinformatic tools have been developed to predict metalloproteins encoded by an organism based only on its genome sequence. Paracoccidioides complex includes termodimorphic pathogenic fungi that are found as saprobiotic mycelia in the environment and as yeast in host tissues. They are the etiologic agents of Paracoccidioidomycosis, a prevalent systemic mycosis in Latin America. It is known that many metalloproteins are important for virulence of several pathogenic microorganisms. On this way, the present work aimed to predict the cooper, iron and zinc proteins encoded by the genomes of three phylogenetic species of Paracoccidioides spp. (Pb01, Pb03 and Pb18). Cu-, Fe- and Zn-proteins represents 7% of the total proteins encoded by Paracoccidioides spp genomes. Zinc-proteins were the most abundant metalloproteins representing 5.7% of the fungus proteome, while copper and iron proteins represent 0.3% and 1.2% respectively. Functional classification revealed that metalloproteins are related to many cellular processes. Furthermore it was observed that many of these metalloproteins play roles as virulence factors, in the biology of the fungus, and an analysis of the protein interactions revealed that many of them depend on each other to perform their functions. Thus, it is concluded that the Cu-, Feand Zn- metalloproteome of Paracoccidioides is of utmost importance for biology and virulence / É estimado que por volta de um terço de todas as proteínas já conhecidas contém pelo menos um cofator metálico, sendo chamadas de metaloproteínas. Estas representam uma das mais diversas classes de proteínas, contendo íons metálicos que fornecem função catalítica, regulatória e estrutural. Atualmente ferramentas bioinformáticas tem sido desenvolvidas no intuito de prever metaloproteinas codificadas por um dado organismo tendo como base apenas a sua sequência genômica. O complexo Paracoccidioides inclui fungos termodimórficos, patogênicos que são encontrados como micélio saprobiótico no meio ambiente e como levedura nos tecidos de indivíduos infectados. Estes fungos são os agentes etiológicos da Paracoccidioidomicose (PCM), uma micose sistêmica prevalente na América Latina. Sabe-se que muitas metaloproteínas são importantes para a virulência de vários microorganismos patogênicos. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo prever as cobre, ferro e zinco proteínas codificadas pelos genomas de três espécies filogenéticas de Paracoccidioides spp. (Pb01, Pb03 e Pb18). As Cu, Fe e Zn- proteínas representam 7% do total de metaloproteínas codificadas pelos genomas de Paracoccidioides spp. As zinco proteínas foram as mais abundantes, representando 5,7% do metaloproteoma dos fungos, enquanto que as proteínas de cobre e ferro representam 0,3% e 1,2% respectivamente. A classificação funcional revelou que essas metaloproteínas estão relacionadas com muitos processos celulares. Além disso, observou-se que muitas destas metaloproteínas atuam como fatores de virulência na biologia do fungo, e uma análise da interação destas metaloproteínas revelou que muitas dependem uma da outra para exercer suas funções. Assim, conclui-se que o metaloproteoma de Cu, Fe e Zn de Paracoccidioides spp. é de extrema importância para a biologia e virulência deste patógeno humano.

Estudou-se o comportamento frente a radiação UV de células humanas XP12RO, deficientes em reparo-excisão de dímeros de pirimidina. Cinéticas de incorporação de precursor radiativo de DNA em tempos crescentes apos a exposição a UV mostraram uma rápida inibição da taxa de síntese, até se alcançar um platô bem abaixo do valor obtido para células não irradiadas. Tanto o tempo para que este platô fosse alcançado quanto o valor basal de síntese obtido dependiam da dose de UV fornecida. Este tempo era compatível com o necessário para que a maquinaria de replicação percorresse a distância média interdímeros esperada para a dose de UV aplicada. Verificou-se também que o DNA recém-sintetizado após UV apresentava um peso molecular e uma taxa de elongação bem menores que nos controles não irradiados, sugerindo todos estes resultados que o dímero se constitue num bloqueio temporário para a replicação de DNA. Utilizando uma metodologia baseada no tratamento do DNA nativo com S1 endonuclease de Aspergillus oryzae, específica para DNA simples-fita, foi possível detectar a existência de lacunas de DNA replicado após UV, lacunas estas que desaparecem gradativamente com o passar do tempo pós-irradiação. DNA não irradiado manteve-se refratário à enzima, nas mesmas condições. A digestão enzimática acarretava o aparecimento de duas populações distintas de DNA, uma de alto peso molecular e outra de peso molecular bem menor, ambas se equivalendo em quantidade. Este fenômeno pôde ser observado em uma ampla faixa de doses de UV, tanto em células XP12RO como em outras linhagens celulares, e mesmo sob condições diversas de proliferação celular. Além disso, o desaparecimento das lacunas, no caso de células de roedor previamente irradiadas com UV, era retardado pela presença de cafeína, um conhecido inibidor de reparo pós-replicação (RPR) nestas linhagens. Foi efetuada uma análise da progressão da forquilha de replicação e da distribuição de lacunas do DNA replicado após UV, através de ensaios enzimáticos combinados com bandeamento de DNA em gradientes isopícnicos de CsCl. Os resultados assim obtidos levaram-nos a considerar um modelo de replicação a partir de molde lesado onde síntese descontínua (3\'-5\') propicia a formação de lacunas, enquanto que síntese contínua (5\'-3\') é retardada temporariamente pela presença da lesão, sem contudo acarretar a formação de descontinuidades físicas no DNA replicado. A mesma metodologia de digestão de DNA com S1 endonuclease permitiu verificar a ocorrência de uma nítida relação causal entre a frequência de lacunas e a frequência correspondente de dímeros, em crescentes doses de UV, sugerindo fortemente que dímeros estão opostos às lacunas no DNA recém sintetizado. Além disso, um tratamento estatístico da cinética de clivagens enzimáticas observada para as lacunas tornou possível calcular a extensão física destas, detectando-se a presença de duas populações distintas, onde 65% correspondem a 1250 nucleotídeos e 35% correspondem a 150 nucleotídeos. Finalmente, foi verificado que DNA recém-sintetizado longos tempos após UV apresenta um drástico declínio da frequência de lacunas, não obstante a frequência de dímeros permanecer essencialmente inalterada. Estes resultados favorecem a hipótese de ocorrer um processo induzido de RPR, o qual permitiria à maquinaria de replicação transpor eficientemente os dímeros presentes, apesar destes não terem propriedades codificadoras. / The synthesis of DNA in human XP12RO cells, deficient in excision repair of pyrimidine dimers was studied. The rate of incorporation of radioactive precursors into DNA was measured at different times after irradiation. The DNA synthesis decreases shortly after irradiation, reaching a lateau whose value and time to be attained was dependent on the UV dose. This time period was the one expected for the replication machinery to coyer the interdimer distance at the UV dose applied. It was also verified that the newly synthesized DNA after UV irradiation presented much smaller molecular weight and elongation rate, when compared with the non-irradiated controls. These results suggest that the dimer imposes a delay to DNA replication machinery. Using a methodology based on the treatment of native DNA with S1-endonuclease from Aspergillus orizae, specific for single-stranded DNA, it was possible to detect gaps in the DNA replicated after UV treatment. Thesee gaps disapeared gradually with time after irradiation. The nonirradiated DNA remained refractory to the enzyme, under the same experimental conditions. The enzymatic digestion originated approximately equal alounts of two distinct double-stranded DNA populations, one of high molecular weight and other of much smaller molecular weight. This fenomenon could be seen on a wide range of UV doses, in XP12RO cells as well as in other cells lines, and did not depend on the particular conditions of cell proliferation. Furthermore, the gap disappearence, in the case of rodent cells previously irradiated with UV, was delayed by the presence of caffeine, a known post-replication repair (PRR) inhibitor in these cell lines. An analysis of the progression of the replication fork and of the distribution of gaps in the DNA replicated after UV irradiation was carried out through enzymatic assays combined with DNA banding in isopicnic CsCl gradients. The results thus obtained led us to consider a model for replication on damaged template, whereby gaps are formed only in the strand replicating opposite the fork movement (3\'-5\'). The strand replicating in the same direction as the fork movement (5\'-3\') is temporarily delayed by the presence of the lesion, without originating gaps in the replicative DNA. The same methodology of DNA digestion with S1-endonuclease permitted us to verify the occurrence of a nitid relationship between the gap frequency and the corresponding dimer frequency, for different doses of UV, strongly suggesting that the dimers are opposite the gaps in the newly-synthesized DNA. Furthermore, an statistical analysis of the dependende of DNA cleavage by S1-endonuclease on the enzyme concentration rendered it possible to calculate the size of the gaps. Two distinct populations were detected, 65% corresponding to 1250 nucleotides and 35% corresponding to 150 nucleotides. Finally, it was verified that the nascent DNA synthesized long periods after UV are essentially free of gaps although the dimer frequency remained almost unaltered. These results favour the hypothesis of the occurrence of an induced process of PRR, which would permit the replication machinery to efficiently bypass the dimers, in spite of the fact that these lesions do not exhibit codifying properties.

A família Baculoviridae é um grande grupo de vírus com cerca de 700 espécies de insetos hospedeiros, com dois fenótipos: o ODV (occlusion derived virion), que faz a infecção primária do intestino médio; e o BV (budded virus), responsável pela infecção sistêmica. No Brasil, o nucleopoliedrovírus Anticarsia gemmatalis (AgMNPV) é utilizado como controle biológico da lagarta-da-soja Anticarsia gemmatalis. O genoma do AgMNPV-2D contém 152 ORFs, 26 das quais codificam proteínas estruturais. Entre elas, a glicoproteína GP64 é fundamental para infecção secundária. Este estudo visa identificar proteínas estruturais do AgMNPV-2D por duas abordagens de espectrometria de massas. Também comparar a variabilidade da gp64 de isolados geográficos por sequenciamento por Sanger e de alta cobertura. Assim, identificamos as substituições de gp64 e vimos que ela não suporta a separação geográfica dos isolados. Também identificamos 44 e 33 proteínas em ODV e BV, respectivamente. Seis novas proteínas foram identificadas no ODV e sete delas no BV. Além disso, 11 proteínas celulares foram identificadas no AgMNPV-2D, possivelmente necessárias para infecção. Este achado contribui para o entendimento da morfogênese do AgMNPV e fatores associados à multiplicação viral. / Baculoviridae are arthropod-specific viruses with more than 700 host insects, which produce two phenotypes: the budded virus (BV) and, the occlusion-derived virus (ODV) for intra and across host spread, respectively. Brazil uses the Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) as a biological control agent of the velvet bean caterpillar (A. gemmatalis). The genome of the AgMNPV-2D carries 152 ORFs, 26 of which code for structural proteins. Herein, the structural proteins of AgMNPV-2D were analyzed by two mass spectrometry techniques. The additional objective was to compare the gene gp64. of different geographical populations by Sanger and next generation sequencing. This analysis allowed us to observe the substitutions of gp64 and refuted the notion of a geographical isolation of the samples. We also observed a total of 44 proteins of the ODV and 33 of the BV. Six new proteins were found in the ODV and seven in the BV. Furthermore, 11 cellular proteins were also identified, which are possibly assorted during viral morphogenesis. These findings may provide novel insights into AgMNPV biology and its host interaction, leading us to a better understanding about morphogenesis and also the associated factors of the viral multiplication.

A diversidade da comunidade endofítica de fungos associada à cana-de-açúcar transgênica tolerante a imazapyr e suas linhas de cultivo não transgênicas foi avaliada por isolamento e ARDRA (Amplified rDNA Restriction Analysis). Cultivares transgênicos e não-transgênicos, e seu manejo (aplicação do herbicida ou remoção manual de daninhas), foram considerados para verificar o possível efeito indireto da cana-deaçúcar geneticamente modificada (GM) sobre a comunidade de fungos endofíticos. O total de quatorze haplótipos de ARDRA foram observados na comunidade endofítica de cana-de-açúcar. O seqüenciamento da região ITS1-5.8S-ITS2 revelou uma comunidade rica representada por doze famílias diferentes do filo Ascomicota. Alguns dos isolados demonstraram alta similaridade com gêneros que ocorrem comumente como endófitos em plantas de clima tropical, como Cladosporium, Eppicoccum, Fusarium, Guignardia, Pestalotiopsis e Xylaria. A análise de variância molecular (AMOVA) indicou que as flutuações observadas na composição dos haplótipos estão relacionadas tanto ao cultivar transgênico quanto a aplicação do herbicida. Enquanto a aplicação do herbicida induziu mudanças rápidas e transientes na comunidade de fungos, as plantas transgênicas induziram mudanças mais lentas que foram mantidas ao longo do tempo. Uma abordagem independente de cultivo baseada em bibliotecas de 18S ambiental revelou a presença de clones com seqüências similares a gêneros das famílias Ustilaginaceae e Filobasidiaceae, e das ordens Sporidiobolales e Tremellales, todos do filo Basidiomicota. Os resultados aqui demonstrados representam o primeiro relato sobre a composição de fungos endofíticos associados a plantas de cana-de-açúcar e também representam um passo importante para o entendimento dos efeitos que plantas transgênicas e seu manejo podem induzir sobre a comunidade de fungos endofíticos. / The diversity of fungal endophytic community associated with transgenic imazapyr-tolerant sugarcane plants and its non-transgenic lines was evaluated by isolation and ARDRA (Amplified rDNA Restriction Analysis). Transgenic and nontransgenic cultivars and their crop management (herbicide application or manual weed control) were considered in order to assess the possible non-target effects of genetically modified (GM) sugarcane on the fungal endophytic community. A total of fourteen ARDRA haplotypes were observed in the endophytic community of sugarcane. ITS1- 5.8S-ITS2 sequencing revealed a rich community represented by twelve different families from the Ascomycota phylum. Some of the isolates showed a high sequence similarity with genera that commonly occur as endophytes in plants from tropical climates, such as Cladosporium, Eppicoccum, Fusarium, Guignardia, Pestalotiopsis and Xylaria. Analysis of Molecular Variance (AMOVA) indicated that fluctuations observed in haplotypes composition were related to both transgenic cultivar and herbicide application. While herbicide applications induced quickly transient changes in the fungal community, transgenic plants induced slower changes that were maintained over time. A cultivation-independent approach based on libraries of environmental 18S revealed the presence of clones with high sequence similarity with genera from Ustilaginaceae and Filobasidiaceae families and Sporidiobolales and Tremellales orders, all from Basidiomycota phylum. The results demonstrated here represent the first draft on the composition of fungal endophytes associated with sugarcane plants and also represent an important step to understand the effects that transgenic plants and their crop management may induce on fungal endophytic community.

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

Orientador: Reginaldo Palazzo Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franco_LuizAntonioLeandro_M.pdf: 1159060 bytes, checksum: 7123071f5e53a6a6c9703f83ba1395cc (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Durante milhões de anos, o homem, os animais e plantas vêm se transformando e evoluindo para se adaptar ao ambiente. Um processo que auxilia na evolução é o splicing alternativo, consistindo de uma codificação bastante conveniente, que a partir de um único gene consegue gerar várias proteínas, combinando éxons e íntrons de diferentes formas, aumentando assim a capacidade proteômica. Várias pesquisas buscam uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos no splicing altenativo e quais as consequências dos erros cometidos durante este processo. Este trabalho tem como objetivo principal analisar as propriedades matemáticas envolvidas no splicing alternativo por meio dos códigos corretores de erros. Os códigos (BCH) foram utilizados nos casos que ocorreram erros de substituição de nucleotídeos e os códigos de Varshamov-Tenengolts nos casos que ocorreram erros de inserção e deleção de nucleotídeos. Neste trabalho verificamos a possibilidade reproduzir matematicamente o splicing alternativo de acordo com as restrições biológicas. Para atingir este objetivo, consideramos o gene TRAV7 presente no genoma humano e o gene Hint-1 presente no nematoide Caenorhabditis Elegans / Abstract: During millions of years mankind, animals and plants have transformed themselves, continuing to evolve in order to adapt themselves to the environment. A process that helps in the evolution is the alternative splicing, consisting of a rather suitable codification, that manages to produce several proteins from a single gene, combining exons and introns of different forms, in this way increasing the proteomic capacity. Several surveys search for both a better understanding of the mechanisms involved in alternative splicing and the consequences of errors committed during this process. This study has as its main objective to analyze the mathematical properties involved in the alternative splicing through correcting codes of errors. The codes (BCH) were used in the cases when errors of substitution of nucleotides occurred and Varshamov-Tenengolts codes in the cases when errors of insertion and deletion of nucleotides occurred. In this study we verified the possibility of reproducing mathematically the splicing alternative in accordance with the biological restrictions. To achieve this objective we considered the gene TRAV7 present in the human genome and the gene Hint-1 present in the nematode Caenorhabditis Elegans / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Transposable elements (TEs) are segments of DNA that have the ability to move up and replicate themselves within the genome. The retrotransposon copia belongs to the superfamily copia and was first sequenced in D. melanogaster. We used in part of this work, which corresponded to a populational analysis of element copia in the genomes of species of the group willistoni, the portion of 5'LTR-URL for its importance as a regulatory sequence that can give us relevant phylogenetic information. Data in silico were added to the work which sought in the twelve genomes of Drosophila available the complete sequence of the element copia and the sequence of LTRs that surround the element. The wide distribution of element copia in the genus Drosophila suggests the occurrence of several cases of horizontal transfer, one of them between D. melanogaster and D. willistoni. To investigate this case we amplify by PCR the region 5'LTR-URL of two strains of D. willistoni, which showed a 95 to 98% similarity with the element copia, but the same homology was not detected in the search made by Southern blot. Some assumptions can be considered to explain these results: the copia polymorphism in the host genome, a small number of copies in a few individuals of the population or the sequence of the copia element could be in a vector. But the data are still inconclusive. The results of the searches showed a wide distribution of element copia in the genome, despite uneven, and some inconsistencies were found related to the phylogenetic analysis of the host species. Of the species examined, only three of subgenus Sophophora and two of subgenus Drosophila did not show sequences related to copia element. / Elementos transponíveis (TEs) são segmentos de DNA que têm a capacidade de mover-se e replicar-se dentro dos genomas. O retrotransposon copia pertence à superfamília copia e foi primeiramente seqüenciado em D. melanogaster. Abordamos em parte deste trabalho uma busca por seqüências relacionadas ao elemento copia nos genomas de diversas linhagens de espécies do grupo willistoni. A região estudada corresponde a porção da 5 LTR-URL, escolhida pela sua importância como seqüência regulatória e que pode nos fornecer informações filogenéticas relevantes. Dados in silico foram adicionados ao trabalho onde buscamos nos doze genomas de Drosophila disponíveis a seqüência completa de copia e a seqüência das LTRs que flanqueiam o elemento. A ampla distribuição do elemento copia no gênero Drosophila sugere indícios da ocorrência de vários casos de transferência horizontal, um deles entre D. melanogaster e D. willistoni. Para investigarmos esse caso amplificamos por PCR a região 5 LTR-URL de duas linhagens de D. willistoni, que apresentaram de 95 a 98% de similaridade com o elemento copia, porém a mesma homologia não foi detectada em rastreamentos por Southern Blot. Algumas hipóteses podem ser levadas em consideração para explicarmos tais resultados: o polimorfismo de copia nos genomas hospedeiros, pequeno número de cópias em poucos indivíduos da população ou a seqüência do elemento copia estar em um vetor. No momento não podemos excluir nenhuma dessas hipóteses. Os resultados das buscas nos genomas seqüenciados mostraram uma ampla distribuição do elemento copia, porém desigual, e algumas incongruências foram encontradas com relação à análise filogenética das espécies hospedeiras. Das espécies analisada em somente três do subgênero Sophophora e duas do subgênero Drosophila não foram encontradas seqüências relacionadas a copia.

Les gènes soumis à empreinte (GSE) se distinguent du reste du génome par une expression mono-allélique et parent-spécifique. Cette forme de régulation génique dépend de marques de méthylation différentielles héritées des gamètes parentaux au niveau de régions cis-régulatrices appelées ICR (« Imprinting Control Region »). Une centaine de GSE contrôlés par 20 ICR ont été répertoriés chez la souris et sont en général conservés chez l’Homme. Mon projet de thèse a consisté à caractériser de nouvelles ICR maternelles et à analyser leur impact sur la régulation génique, à partir d’un criblage génomique de méthylation réalisé chez la souris. J’ai ainsi participé à la révélation de l’existence de trois formes d’empreinte, qui résultent de sensibilité différente des ICR face aux changements développementaux des profils de méthylation génomique: 1) une empreinte persistante tout au long de la vie et ubiquitaire, qui caractérise les ICR classiques déjà connues, 2) transitoire, avec une existence limitée au développement pré-implantatoire, et 3) persistante tout au long de la vie mais tissu-spécifique. Plus précisément, j’ai déterminé les profils d’histones associées aux ICR des loci Cdh15 et Gpr1/Zdbf2, et mis en évidence la conservation de l’empreinte transitoire au locus GPR1/ZDBF2 chez l’humain. Je me suis ensuite focalisée sur l’ICR candidate associée au gène Socs5, dont l’empreinte s’est avérée être tissu-spécifique mais également, de façon inédite, polymorphique en fonction des lignées de souris. Cette ICR en position intragénique présente les caractéristiques d’une séquence « enhancer », hypothèse que je teste actuellement par invalidation fonctionnelle (système CRISPR/Cas9) chez la souris. La découverte de ces formes atypiques d’empreinte génomique permet de mieux cerner l’étendue du phénomène d’empreinte parentale et d’évaluer son impact sur les phénotypes. / Genomic imprinting refers to the functional non-equivalence of the two parental genomes in mammals. Imprinted genes are expressed only from the paternal or maternal allele: this mono-allelic expression is regulated by parent-inherited DNA methylation of specific cis-regulatory regions called ICRs (Imprinting Control Regions). There are currently around 120 imprinted genes known in the mouse genome, which are under the control of 20 characterized ICRs, and are generally conserved in Human. My thesis project aimed at characterizing new maternal ICRs and at analyzing their impact on gene regulation, based on a genome-wide methylation screen conducted in the mouse. I participated to revealing the existence of three forms of genomic imprinting, which reflects variable susceptibility to developmentally-regulated DNA methylation changes: 1) ubiquitous and life-long imprinting, which refers to the 20 canonical ICRs, 2) transient, whose existence is limited to preimplantation development, and 3) tissue-specific. More specifically, I deciphered the histone modification profiles of two new maternal ICR associated with the Cdh15 and the Gpr1/Zdbf2 loci and confirmed that the GPR1/ZDBF2 locus is also subject to transient imprinting in Human. My main achievement concerns the characterization of a candidate ICR associated with the Socs5 gene, which I found to be tissue-specific but also strain-specific, pointing towards a new form of imprinting polymorphism. This ICR has an intragenic position and has the characteristics of an enhancer, hypothesis that I am functionally testing in vivo by a CRISPR/Cas9-mediated deletion. The discovery of these new forms of genomic imprinting provides a better understanding of this phenomenon and its impact on phenotypes.