Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-06-30Bitstream added on 2014-06-13T21:01:41Z : No. of bitstreams: 1 paneto_gg_dr_arafcf_parcial.pdf: 173215 bytes, checksum: 2ba141316e57f525b9ed10acf6c7e979 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A identificação humana por meio da análise de DNA utiliza o perfil genético de um indivíduo baseado na combinação de diversos marcadores que são herdados de seus progenitores. Estes marcadores são geralmente diferenças nas sequências de DNA nuclear entre os indivíduos (polimorfismos). Em alguns casos, entretanto, a análise do DNA nuclear não pode ser aplicada. Isso ocorre quando o DNA da amostra apresenta-se degradado ou em casos onde o material biológico não apresenta o DNA nuclear. Nestes casos, a análise do DNA mitocondrial (DNA mt) é o método de escolha. Entretanto, em um mesmo indivíduo podem existir populações de DNA mt diferentes, fenômeno denominado heteroplasmia. Este trabalho teve como objetivo o estudo de polimorfismos presentes no DNA mt de indivíduos residentes na Grande São Paulo para aplicação na Identificação Humana. Para isso, foi sequenciada toda a região hipervariável do DNA mt de 160 indivíduos. Além disso, o SNP 3010 foi analisado por discriminação alélica (PCR em tempo real) para estudo do aumento do poder discriminatório quando os indivíduos não puderam ser diferenciados pela análise da região hipervariável. Foi desenvolvido, também, uma reação de SNaPshot em multiplex contendo 42 SNPs que permitiram a classificação das amostras em haplogrupos do DNA mt. Por fim, foram analisadas 100 amostras de cabelo dos mesmos indivíduos para o estudo da frequência de heteroplasmia na região HV3 do DNA mt. De um total de 160 amostras, 144 haplótipos diferentes foram encontrados quando analisamos toda a região hipervariável do DNA mt; 131 haplótipos foram únicos. O SNP 3010 foi suficientemente discriminatório para conseguir distinguir indivíduos que apresentavam o mesmo haplótipo em dois dos treze casos que apresentavam mais de um indivíduo com o mesmo haplótipo / The human identification by DNA analysis uses the genetic profile of an individual based on the combination of diverse markers that are inherited of its ancestors. These markers are generally differences in sequences of nuclear DNA between individuals (polymorphisms). In some cases, however, the analysis of the nuclear DNA cannot be applied. It occurs when the DNA sample is degraded or in cases which the biological material does not content nuclear DNA. In these cases, the mitochondrial DNA (mtDNA) analysis is the choice method. However, inside one individual can exist different mtDNA populations, phenomenon called heteroplasmy. The aim of this work was to study mtDNA polymorphisms in individuals residents in São Paulo metropolitan area for application in Human Identification. For this, we have sequenced the entire hypervariable region of mtDNA for 160 individuals. Furthermore, the SNP 3010 was analyzed by allelic discrimination (Real-Time PCR) to study the increase of the discriminatory power when individuals could not be differentiated by analysis of the hypervariable region. It was developed also, a SNaPshot multiplex reaction containing 42 SNPs that allowed the classification of samples in mtDNA haplogroups. Finally, 100 hair samples, from the same individuals, were analyzed for the study of heteroplasmy frequency in the HV3 region of mtDNA. Among 160 samples, 144 different haplotypes were found when the entire hypervariable region of mtDNA was analyzed; 131 haplotypes were unique. The SNP 3010 SNP was able to distinguish individuals who had the same haplotype in two of thirteen cases with more than one individual with the same haplotype. Our population was classified in 46.6% of African, 27.3% of European, 25.5% of Native American and 0.6% Asian origin using the SNaPshot panel of 42 SNPs in multiplex

Orientador: Regina Maria Barretto Cicarelli / Banca: Regina Maria Barretto Cicarelli / Banca: Cintia Fridman / Banca: Rogério Nogueira de Oliveira / Banca: Gustavo Chemale / Banca: João Aristeu da Rosa / Resumo: A identificação humana por meio da análise de DNA utiliza o perfil genético de um indivíduo baseado na combinação de diversos marcadores que são herdados de seus progenitores. Estes marcadores são geralmente diferenças nas sequências de DNA nuclear entre os indivíduos (polimorfismos). Em alguns casos, entretanto, a análise do DNA nuclear não pode ser aplicada. Isso ocorre quando o DNA da amostra apresenta-se degradado ou em casos onde o material biológico não apresenta o DNA nuclear. Nestes casos, a análise do DNA mitocondrial (DNA mt) é o método de escolha. Entretanto, em um mesmo indivíduo podem existir populações de DNA mt diferentes, fenômeno denominado heteroplasmia. Este trabalho teve como objetivo o estudo de polimorfismos presentes no DNA mt de indivíduos residentes na Grande São Paulo para aplicação na Identificação Humana. Para isso, foi sequenciada toda a região hipervariável do DNA mt de 160 indivíduos. Além disso, o SNP 3010 foi analisado por discriminação alélica (PCR em tempo real) para estudo do aumento do poder discriminatório quando os indivíduos não puderam ser diferenciados pela análise da região hipervariável. Foi desenvolvido, também, uma reação de SNaPshot em multiplex contendo 42 SNPs que permitiram a classificação das amostras em haplogrupos do DNA mt. Por fim, foram analisadas 100 amostras de cabelo dos mesmos indivíduos para o estudo da frequência de heteroplasmia na região HV3 do DNA mt. De um total de 160 amostras, 144 haplótipos diferentes foram encontrados quando analisamos toda a região hipervariável do DNA mt; 131 haplótipos foram únicos. O SNP 3010 foi suficientemente discriminatório para conseguir distinguir indivíduos que apresentavam o mesmo haplótipo em dois dos treze casos que apresentavam mais de um indivíduo com o mesmo haplótipo / Abstract: The human identification by DNA analysis uses the genetic profile of an individual based on the combination of diverse markers that are inherited of its ancestors. These markers are generally differences in sequences of nuclear DNA between individuals (polymorphisms). In some cases, however, the analysis of the nuclear DNA cannot be applied. It occurs when the DNA sample is degraded or in cases which the biological material does not content nuclear DNA. In these cases, the mitochondrial DNA (mtDNA) analysis is the choice method. However, inside one individual can exist different mtDNA populations, phenomenon called heteroplasmy. The aim of this work was to study mtDNA polymorphisms in individuals residents in São Paulo metropolitan area for application in Human Identification. For this, we have sequenced the entire hypervariable region of mtDNA for 160 individuals. Furthermore, the SNP 3010 was analyzed by allelic discrimination (Real-Time PCR) to study the increase of the discriminatory power when individuals could not be differentiated by analysis of the hypervariable region. It was developed also, a SNaPshot multiplex reaction containing 42 SNPs that allowed the classification of samples in mtDNA haplogroups. Finally, 100 hair samples, from the same individuals, were analyzed for the study of heteroplasmy frequency in the HV3 region of mtDNA. Among 160 samples, 144 different haplotypes were found when the entire hypervariable region of mtDNA was analyzed; 131 haplotypes were unique. The SNP 3010 SNP was able to distinguish individuals who had the same haplotype in two of thirteen cases with more than one individual with the same haplotype. Our population was classified in 46.6% of African, 27.3% of European, 25.5% of Native American and 0.6% Asian origin using the SNaPshot panel of 42 SNPs in multiplex / Doutor

A utilização de sequências do DNA mitocondrial (mtDNA) como marcadores moleculares na investigação da diversidade genética e evolução é muito difundida, auxiliando na realização de inferências em inúmeros trabalhos. Apesar de sua inegável importância, a utilização dessas sequências como marcadores moleculares suscita algumas questões. A heteroplasmia, por exemplo, é reconhecida como um desafio na utilização de sequências do mtDNA. Este estado ocorre quando um organismo apresenta diferentes haplótipos mitocondriais. Em um trabalho anterior, foram encontrados indícios que sugeriam a presença de heteroplasmia na espécie de abelha Bombus morio. O trabalho atual investigou de forma mais detalhada a presença de heteroplasmia nessa espécie, assim como fatores que podem influenciar na identificação desse estado. Os resultados obtidos confirmaram a existência de heteroplasmia nessa espécie, e identificaram que alguns haplótipos heteroplásmicos foram compartilhados entre indivíduos de localidades distintas. Esses haplótipos heteroplásmicos compartilhados sugerem a existência de heteroplasmia estável em B. morio, o que pode influenciar inferências evolutivas, e em especial, os estudos populacionais. Também foi detectada a presença de NUMTs, pseudogenes nucleares resultantes da transferência de sequências do mtDNA para o genoma nuclear. Esses NUMTs apresentaram grande divergência de sequência em relação aos haplótipos mitocondriais, o que poderia afetar análises filogenéticas e populacionais, além da identificação de espécies por meio do DNA barcoding. Ainda, erros de amplificação podem ser falsamente interpretados como variação intraindividual do DNA mitocondrial (mtDNA), superestimando o número de haplótipos, principalmente quando polimerases de baixa fidelidade são utilizadas. Por fim, os resultados observados neste trabalho sugerem que a utilização de sequências do mtDNA deve ser utilizada de forma cautelosa, e indícios de heteroplasmia, como a presença de picos duplos, não devem ser ignorados. Quando essas evidências são observadas investigações mais detalhadas devem ser aplicadas, a fim de aferir qual a sua origem, e, no caso da heteroplasmia ser confirmada, quais as possíveis consequências produzidas pela presença desse estado / The mitochondrial DNA sequences (mtDNA) have been widely applied as molecular markers in the investigation of genetic diversity and evolution. Despite its undeniable importance, the use of these sequences as molecular markers may present some drawbacks. Heteroplasmy, for example, is recognized as a challenge. This state occurs when an individual has different mitochondrial haplotypes. In a previous work, evidences suggesting the presence of heteroplasmy in the bumblebee Bombus morio were verified. The present work investigated in more detail the presence of heteroplasmy in this species, as well as factors that may influence the identification of this state. The results confirmed the existence of heteroplasmy in this species, and identified that some heteroplasmic haplotypes were shared between individuals from different locations. These shared heteroplasmic haplotypes suggest the existence of stable heteroplasmy in B. morio, which may interfere in evolutionary inferences, especially in population studies. NUMTs, nuclear pseudogenes resulting from the transfer of mtDNA sequences to the nuclear genome, were also detected. These NUMTs showed great sequence divergence from mitochondrial haplotypes, which could affect phylogenetic and population analyzes, as well as species identification through DNA barcoding. In addition, it was observed that amplification errors might be misinterpreted as mtDNA intraindividual variation and overestimates the number of intraindividual haplotypes, especially when low fidelity polymerases are used. Finally, the results observed in this study suggest that the use of mtDNA sequences should be used carefully, and evidences of heteroplasmy, such as the presence of double peaks, should not be ignored. Additional investigations should be applied in case of heteroplasmy evidences to ascertain your source and the consequences of the presence of this state

The effect of a single genetic mutation can vary greatly between different types of cells. The mutated gene may not be expressed in one tissue but may cause a devastating loss of function in another. To learn about disease mechanisms and generate novel therapies, genetic disorders must be studied in the types of cells where the mutations are most deleterious. Recently, scientists have begun manipulating cellular identity to create the cell types most affected by various genetic diseases. This dissertation describes the experience of generating reprogramming models for three genetic disorders: Ring 14 syndrome, Pearson syndrome, and Fanconi anemia.

Thanks to the development of next-generation sequencing (NGS) technology, whole genome data can be readily obtained from a variety of samples. Since the massive increase in available sequencing data, the development of efficient assembly algorithms has become the new bottleneck. Almost every new released tool is based on the De Brujin graph method, which focuses on assembling complete datasets with mathematical models. Although the decreasing sequencing costs made whole genome sequencing (WGS) the most straightforward and least laborious approach of gathering sequencing data, many research projects are only interested in the extranuclear genomes. Unfortunately, few of the available tools are specifically designed to efficiently retrieve these extranuclear genomes from WGS datasets. We developed a seed-and-extend algorithm that assembles organelle circular genomes from WGS data, starting from a single short seed sequence. The algorithm has been tested on several new (Gonioctena intermedia and Avicennia marina) and public (Arabidopsis thaliana and Oryza sativa) whole genome Illumina datasets and always outperformed other assemblers in assembly accuracy and contiguity. In our benchmark, NOVOPlasty assembled all genomes in less than 30 minutes with a maximum RAM memory requirement of 16 GB. NOVOPlasty is the only de novo assembler that provides a fast and straightforward manner to extract the extranuclear sequences from WGS data and generates one circular high quality contig.Heteroplasmy, the existence of multiple mitochondrial haplotypes within an individual, has been researched across different fields. Mitochondrial genome polymorphisms have been linked to multiple severe disorders and are of interest to evolutionary studies and forensic science. By utilizing ultra-deep sequencing, it is now possible to uncover previously undiscovered patterns of intra-individual polymorphism. However, it remains challenging to determine its source. Current available software can detect polymorphic sites but are not capable of determining the link between them. We therefore developed a new method to not only detect intra-individual polymorphisms within mitochondrial and chloroplast genomes, but also to look for linkage among polymorphic sites by assembling the sequence around each detected polymorphic site. Our benchmark study shows that this method can detect heteroplasmy more accurately than any method previously available and is the first tool that is able to completely or partially reconstruct the origin sequences for each intra-individual polymorphism. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-18Bitstream added on 2014-06-13T18:50:11Z : No. of bitstreams: 1 paneto_gg_me_arafcf.pdf: 1783566 bytes, checksum: 50662a78c297ac01d6f82e5ad4dca752 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A identificação humana através da análise de DNA utiliza o perfil genético de um indivíduo baseado na combinação de diversos marcadores que são herdados de seus progenitores. Esses marcadores são geralmente diferenças nas seqüências de DNA nuclear entre os indivíduos (polimorfismos). Em alguns casos, entretanto, a análise do DNA nuclear não pode ser aplicada. Isso ocorre quando o DNA da amostra apresenta-se degradado ou em casos onde o material biológico não apresenta o DNA nuclear. Nestes casos, a análise do DNA mitocondrial (DNA mt) é o método de escolha. Entretanto, em um mesmo indivíduo podem existir populações de DNA mt diferentes, fenômeno denominado heteroplasmia. Este trabalho teve como objetivo o estudo da freqüência de heteroplasmia no DNA mt extraído de amostras de cabelo, quando comparado ao DNA mt contido no sangue dos mesmos indivíduos; análise da terceira região hipervariável (HV3) do DNA mt em amostras de sangue para estudo do seu poder discriminatório em nossa população; e aplicação da técnica de análise do DNA mt em vestígios biológicos. Para isso foram seqüenciadas as regiões hipervariáveis HV1 e HV2 em amostras de cabelo e sangue de 100 indivíduos, além do sequenciamento da região hipervariável HV3 em amostras de 150 indivíduos, todos residentes na Grande São Paulo. Uma freqüência de 10,5% de heteroplasmia foi encontrada em amostras de cabelo, e uma diversidade haplotípica de 0,8233 e probabilidade de semelhança de 0,1822 na região HV3 do DNA mt em amostras de sangue. Os resultados obtidos estão de acordo com os resultados relatados em outras populações e permitem sua aplicação no contexto forense brasileiro. / The human identification by DNA analysis uses the genetic profile of an individual based on the combination of diverse markers that are inherited of its ancestors. These markers are generally differences in sequences of nuclear DNA between individuals (polymorphisms). In some cases, however, the analysis of the nuclear DNA cannot be applied. It occurs when the DNA sample is degraded or in cases which the biological material does not content nuclear DNA. In these cases, the mitocondrial DNA (mtDNA) analysis is the choice method. However, inside one individual can exist different mtDNA populations, phenomenon called heteroplasmy. The objective of this work was to study the frequency of heteroplasmy in extracted mtDNA from hair, when compared with mtDNA contained in the blood of the same individuals; and to analysis the third hypervariable region (HV3) of mtDNA in blood samples to study its discriminatory power in our population. For it, hypervariable regions HV1 and HV2 in hair and blood samples from 100 individuals had been sequenced, beyond the sequencing of hypervariable region HV3 in 150 individuals samples, inhabitants of Grande São Paulo. A heteroplasmic frequency of 10.5% was found in hair samples, and a haplotype diversity of 0.8233 and a random match probability of 0.1822 were found in the HV3 region of mtDNA in blood samples. These results are in agreeing with those obtained from other populations and allow its application in the Brazilian forensic context.

Orientador: Regina Maria Barretto Cicarelli / Banca: Rogério Nogueira de Oliveira / Banca: Raquel Mantuaneli Scarel Caminaga / Resumo: A identificação humana através da análise de DNA utiliza o perfil genético de um indivíduo baseado na combinação de diversos marcadores que são herdados de seus progenitores. Esses marcadores são geralmente diferenças nas seqüências de DNA nuclear entre os indivíduos (polimorfismos). Em alguns casos, entretanto, a análise do DNA nuclear não pode ser aplicada. Isso ocorre quando o DNA da amostra apresenta-se degradado ou em casos onde o material biológico não apresenta o DNA nuclear. Nestes casos, a análise do DNA mitocondrial (DNA mt) é o método de escolha. Entretanto, em um mesmo indivíduo podem existir populações de DNA mt diferentes, fenômeno denominado heteroplasmia. Este trabalho teve como objetivo o estudo da freqüência de heteroplasmia no DNA mt extraído de amostras de cabelo, quando comparado ao DNA mt contido no sangue dos mesmos indivíduos; análise da terceira região hipervariável (HV3) do DNA mt em amostras de sangue para estudo do seu poder discriminatório em nossa população; e aplicação da técnica de análise do DNA mt em vestígios biológicos. Para isso foram seqüenciadas as regiões hipervariáveis HV1 e HV2 em amostras de cabelo e sangue de 100 indivíduos, além do sequenciamento da região hipervariável HV3 em amostras de 150 indivíduos, todos residentes na Grande São Paulo. Uma freqüência de 10,5% de heteroplasmia foi encontrada em amostras de cabelo, e uma diversidade haplotípica de 0,8233 e probabilidade de semelhança de 0,1822 na região HV3 do DNA mt em amostras de sangue. Os resultados obtidos estão de acordo com os resultados relatados em outras populações e permitem sua aplicação no contexto forense brasileiro. / Abstract: The human identification by DNA analysis uses the genetic profile of an individual based on the combination of diverse markers that are inherited of its ancestors. These markers are generally differences in sequences of nuclear DNA between individuals (polymorphisms). In some cases, however, the analysis of the nuclear DNA cannot be applied. It occurs when the DNA sample is degraded or in cases which the biological material does not content nuclear DNA. In these cases, the mitocondrial DNA (mtDNA) analysis is the choice method. However, inside one individual can exist different mtDNA populations, phenomenon called heteroplasmy. The objective of this work was to study the frequency of heteroplasmy in extracted mtDNA from hair, when compared with mtDNA contained in the blood of the same individuals; and to analysis the third hypervariable region (HV3) of mtDNA in blood samples to study its discriminatory power in our population. For it, hypervariable regions HV1 and HV2 in hair and blood samples from 100 individuals had been sequenced, beyond the sequencing of hypervariable region HV3 in 150 individuals samples, inhabitants of Grande São Paulo. A heteroplasmic frequency of 10.5% was found in hair samples, and a haplotype diversity of 0.8233 and a random match probability of 0.1822 were found in the HV3 region of mtDNA in blood samples. These results are in agreeing with those obtained from other populations and allow its application in the Brazilian forensic context. / Mestre

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-10-26T11:03:36Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mayara Stefany da Silva Mariano Feitosa - 2017.pdf: 5065674 bytes, checksum: 310307efca7b4a8f1475e4e8accf0214 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-10-29T10:36:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mayara Stefany da Silva Mariano Feitosa - 2017.pdf: 5065674 bytes, checksum: 310307efca7b4a8f1475e4e8accf0214 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-29T10:36:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mayara Stefany da Silva Mariano Feitosa - 2017.pdf: 5065674 bytes, checksum: 310307efca7b4a8f1475e4e8accf0214 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Sugarcane (Saccharum spp.) is one of the most important crops in tropical and subtropical regions of the world. It is cultivated in more than 100 countries, where it is used as raw material to obtain sugar and bioethanol. Given its importance, many efforts have been carried out to characterize the genome of sugarcane cultivars. The eukaryotic genomes are confined in different cellular compartments that present different inheritance patterns. Plastids and mitochondria have their own genetic system, comprising DNA, RNA and all the demanded components for replication, transcription and protein synthesis, that occur inside these organelles. The primary function of chloroplasts and mitochondria is energy transduction. Chloroplasts are responsible to convert light into chemical energy during photosynthesis, while mitochondria provides energy to the cell in form of ATP molecules during respiration. In this work, the chloroplast and mitochondrial genomes of sugarcane cultivar RB867515 are assembled and characterized, using data from two next generation sequencing technologies – Illumina and PacBio. In chloroplasts, we sought to identify evidences of heteroplasmy, by using long reads from PacBio technology in the assembly process. In mitochondria, we investigated the occurrence of genetic and structural genomic variations. The assemblies were carried out using screened reads for the organellar genomes. These reads were selected by mapping whole genome shotgun reads to reference genome sequences of chloroplast and mitochondria, that are publicly available. The organellar reads were assembled using SPAdes and Organelle_PBA. Gene annotation was obtained using DOGMA, GeSeq and Mitofy tools. Two chloroplast haplotypes (isoforms) were identified in the cultivar RB867515. These isoforms are different from each other because they present a distinct orientation of the SSC (small single copy) region, confirming the hypothesis of chloroplast heteroplasmy in sugarcane. The genome of each chloroplast isoform comprises 141,181 bp, and shows a typic quadripartite structure, that includes a long single copy region (LSC) of 83,047 bp, which is flanked by two inverted repeat regions (IRs) of 22,795 bp and a small-single copy region (SSC), between IRs, of 12,544 bp. The assembled mitochondrial genome comprised two chromosomes of 300,765 bp and 194,383 bp. The estimates of GC (~44%) and AT (~56%) contents were similar to those obtained for other angiosperms. A total of 39 CDSs, 5hypothetical conserved genes, 5 rRNAs, 18 tRNAs and 9 gene fragments transferred from chloroplast were annotated. The RB867515 mitochondrial chromosomes showed differences when compared to those from S. officinarum, including single nucleotide polymorphisms (SNPs), genetic duplications and genomic expansions. / A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das mais importantes culturas das regiões tropicais e subtropicais do mundo. A cana é cultivada em mais de 100 países, fornecendo matéria-prima para a obtenção de produtos como açúcar e bioetanol. Dada sua importância, diversos esforços vêm sendo realizados com o objetivo de se realizar a caracterização genômica de cultivares de cana-de-açúcar. Os genomas eucarióticos são distribuídos em diferentes compartimentos celulares que apresentam padrões distintos de herança. Plastídeose mitocôndrias possuem sistema genético próprio, contendo DNA, RNA e todos os componentes necessários para os processos de replicação, transcrição e síntese de proteínas, que ocorrem nestas organelas. Cloroplastos e mitocôndrias são organelas que têm como função principal a transdução de energia. Os cloroplastos são responsáveis pela conversão de energia luminosa em energia química, durante a fotossíntese. As mitocôndrias fornecem energia em forma de ATP, por meio da respiração celular. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de se realizar a montagem e a caracterização dos genomas cloroplastidial e mitocondrial da cultivar de cana-de-açúcar RB867515, utilizando dados de sequenciamento de nova geração Illumina e PacBio. Em cloroplastos, buscou-se identificar, pela utilização de reads longos obtidos pela tecnologia PacBio no processo de montagem, evidências de ocorrência de heteroplasmia cloroplastidial em cultivares modernas de cana-de- açúcar. No genoma mitocondrial investigou-se a ocorrência de variações genéticas e genômicas estruturais. Os assemblies foram obtidos pela utilização de reads organelares, selecionados através do mapeamento a sequências de referência de cloroplastos e mitocôndrias, disponíveis publicamente. Os assemblies obtidos foram realizados com os softwares SPAdes e Organelle_PBA. A anotação gênica foi realizada utilizando as ferramentas DOGMA, GeSeq e Mitofy. Foram identificados dois haplótipos (isoformas) de cloroplastos na cultivar RB867515. Estas isoformas diferem entre si pela ocorrência de orientações distintas da região SSC (small single copy), confirmando a hipótese de heteroplasmia cloroplastidial em cana-de-açúcar. Cada haplótipo é constituído por 141.181 pb e exibe uma estrutura quadripartida típica, que inclui uma região longa de cópia única (LSC) de 83.047 pb flanqueada por duas regiões de repetições invertidas (IRs) de 22.795 pb e uma pequena região de cópia única (SSC) entre as IRs de 12.544 pb. O genoma mitocondrial montado foi constituído por dois cromossomos: o cromossomo 1 de comprimento total de 300.765 pb e o cromossomo 2, de 194.383 pb. As estimativas obtidas para os conteúdos GC (~44%) e AT (~56%) foram concordantes com as de outras angiospermas. Foram anotados 39 CDSs, 5 genes hipotéticos conservados, 5 rRNAs, 18 tRNAs e 9 fragmentos de genes transferidos de cloroplastos. A comparação dos cromossomos mitocondriais da cultivar RB867515 com aqueles de S. officinarum permitiu a identificação de polimorfismos de bases únicas (SNPs), duplicações gênicas e expansões genômicas.

A utilização de sequências do DNA mitocondrial (mtDNA) como marcadores moleculares na investigação da diversidade genética e evolução é muito difundida, auxiliando na realização de inferências em inúmeros trabalhos. Apesar de sua inegável importância, a utilização dessas sequências como marcadores moleculares suscita algumas questões. A heteroplasmia, por exemplo, é reconhecida como um desafio na utilização de sequências do mtDNA. Este estado ocorre quando um organismo apresenta diferentes haplótipos mitocondriais. Em um trabalho anterior, foram encontrados indícios que sugeriam a presença de heteroplasmia na espécie de abelha Bombus morio. O trabalho atual investigou de forma mais detalhada a presença de heteroplasmia nessa espécie, assim como fatores que podem influenciar na identificação desse estado. Os resultados obtidos confirmaram a existência de heteroplasmia nessa espécie, e identificaram que alguns haplótipos heteroplásmicos foram compartilhados entre indivíduos de localidades distintas. Esses haplótipos heteroplásmicos compartilhados sugerem a existência de heteroplasmia estável em B. morio, o que pode influenciar inferências evolutivas, e em especial, os estudos populacionais. Também foi detectada a presença de NUMTs, pseudogenes nucleares resultantes da transferência de sequências do mtDNA para o genoma nuclear. Esses NUMTs apresentaram grande divergência de sequência em relação aos haplótipos mitocondriais, o que poderia afetar análises filogenéticas e populacionais, além da identificação de espécies por meio do DNA barcoding. Ainda, erros de amplificação podem ser falsamente interpretados como variação intraindividual do DNA mitocondrial (mtDNA), superestimando o número de haplótipos, principalmente quando polimerases de baixa fidelidade são utilizadas. Por fim, os resultados observados neste trabalho sugerem que a utilização de sequências do mtDNA deve ser utilizada de forma cautelosa, e indícios de heteroplasmia, como a presença de picos duplos, não devem ser ignorados. Quando essas evidências são observadas investigações mais detalhadas devem ser aplicadas, a fim de aferir qual a sua origem, e, no caso da heteroplasmia ser confirmada, quais as possíveis consequências produzidas pela presença desse estado / The mitochondrial DNA sequences (mtDNA) have been widely applied as molecular markers in the investigation of genetic diversity and evolution. Despite its undeniable importance, the use of these sequences as molecular markers may present some drawbacks. Heteroplasmy, for example, is recognized as a challenge. This state occurs when an individual has different mitochondrial haplotypes. In a previous work, evidences suggesting the presence of heteroplasmy in the bumblebee Bombus morio were verified. The present work investigated in more detail the presence of heteroplasmy in this species, as well as factors that may influence the identification of this state. The results confirmed the existence of heteroplasmy in this species, and identified that some heteroplasmic haplotypes were shared between individuals from different locations. These shared heteroplasmic haplotypes suggest the existence of stable heteroplasmy in B. morio, which may interfere in evolutionary inferences, especially in population studies. NUMTs, nuclear pseudogenes resulting from the transfer of mtDNA sequences to the nuclear genome, were also detected. These NUMTs showed great sequence divergence from mitochondrial haplotypes, which could affect phylogenetic and population analyzes, as well as species identification through DNA barcoding. In addition, it was observed that amplification errors might be misinterpreted as mtDNA intraindividual variation and overestimates the number of intraindividual haplotypes, especially when low fidelity polymerases are used. Finally, the results observed in this study suggest that the use of mtDNA sequences should be used carefully, and evidences of heteroplasmy, such as the presence of double peaks, should not be ignored. Additional investigations should be applied in case of heteroplasmy evidences to ascertain your source and the consequences of the presence of this state

Abstract Neurological features are common in mitochondrial diseases because tissues depending upon oxidative phosphorylation bear the brunt of the pathogenesis. The 3243A>G mutation in the MTTL1 gene in mitochondrial DNA is regarded as the most frequent mitchondrial point mutation and classically presents with mitochondrial encephalopathy, lactic acidosis and stroke-like episodes (MELAS). Myopathy and peripheral neuropathy have been documented in patients with mitochondrial diseases, but not properly characterised in patients with the 3243A>G mutation. We have previously determined the prevalence of patients with this mutation in a defined population in northern Finland. The clinical spectrum and molecular aspects of myopathy and peripheral neuropathy are analysed here in a population-based cohort of patients with 3243A>G. Fifty patients were examined neurologically in order to define the frequency of myopathy and its histological, ultrastructural and clinical features. The frequency and phenotypic variability of peripheral neuropathy were determined in 32 patients and muscle computed tomography findings recorded in 24 patients. Finally, variations in mutation heteroplasmy were analysed in 10 patients using single muscle fibre PCR analysis. The frequency of peripheral neuropathy was 22% (95% confidence interval (CI), 9–40%) and that of clinical myopathy 50% (95% CI, 36–64%). Moderate limb weakness was the most common myopathic feature, but mild weakness and external ophthalmoplegia were also present. CT scans revealed myopathic changes in 54% of the patients (95% CI, 33–76%), most frequently in the pelvic muscles. The incidence of myopathy was highest in the fifth decade of life, and higher age and male gender increased the risk of neuropathy. Muscle histology was abnormal in 72% of the cases examined (95% CI, 55–86%). The presence of intramitochondrial crystals and COX-negative fibres and variations in the size and shape of mitochondria were more common in the muscle of myopathic patients. Single muscle fibre analysis pointed to a correlation between the mutation load in ragged red fibres and in adjacent histologically normal fibres, and the proportion of 3243A>G in histologically normal muscle fibres showed a pattern compatible with random genetic drift. The results indicate that myopathy and peripheral neuropathy are common in patients with the 3243A>G and that myopathy is highly variable in presentation. Segregation of 3243A>G in individual muscle fibres showed a complex process with random and non-random elements.