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Invariants spectraux en homologie de Floer lagrangienne

Leclercq, Rémi January 2007 (has links)
Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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Deformable Registration to Create Cytoarchitectonic Probability Maps for Functional Analysis of Primary Auditory Cortex

Bailey, Lara 30 September 2008 (has links)
A novel method is presented for analyzing fMRI data, which relies on probabilistic estimates of microanatomically defined regions in individual fMRI volunteers. Postmortem structural and cytoarchitectonic information from the Julich/Dusseldorf group in Germany is aligned to the high-resolution structural MR images of functional MRI volunteers. This is achieved using nonlinear registration, which is applied only to the region of interest. The registered postmortem datasets are then combined into probability maps for microanatomically defined regions that are tailored to the anatomy of individual fMRI volunteers. These are then used as weighted spatial filters on functional MR data. In this thesis, three regions of the primary auditory cortex (located on Heschl's gyrus) have been targeted, and the analysis method is used to explore how these three areas respond to different kinds of sound. Regions Te1.0 and Te1.2 both demonstrate pitch sensitivity, consistent with published observations of the functional response of homologous regions in nonhuman primates. Area Te1.1 displayed sensitivity to both noise and pitch, consistent with the theory that it is homologous with the microanatomically similar area CM in nonhuman primates. Furthermore, the custom probability maps are much less diffuse and anatomically more precise than previous versions generated using the same postmortem data, and therefore permit a more sensitive and anatomically precise analysis of functional activity. This method could be applied to any other microanatomically defined region that has been characterized in the Julich postmortem dataset. / Thesis (Master, Computing) -- Queen's University, 2008-09-26 19:50:54.582
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The materiality of media discourse : on capitalism and journalistic modes of writing

Berglez, Peter January 2006 (has links)
The purpose of the study is to analyse the relationship between the capitalist hegemonic order and the mass media, with the latter restricted to two elite newspapers (Swedish DN and Slovenian Delo) and the selection of news materials from three bodies of international media coverage: NATO’s military intervention in former Yugoslavia, 1999, the political demonstrations against the IMF and the World Bank in Prague, 2000, and 9/11, 2001. There are two sub-purposes, one theoretical-methodological and one political-democratic. The first sub-purpose is to accomplish an integrative kind of media analysis (Williams 1977) in which the approaches of political economy (emphasising the economic/material) and cultural studies/discourse analysis (emphasising the symbolic/discursive) are supposed to interact. The hypothesis is that such a ‘third way’ approach is possible to achieve through the qualitative analysis of journalistic modes of writing. The second sub-purpose (the political-democratic one) takes an interest in the modes’ political dimensions. In what manners do the identified modes counter-act, or co-produce, miscellaneous political struggles? In addition, the purpose of the study also includes a more practical dimension. In the light of the results, how should one nowadays imagine an emancipating kind of journalism that tries to explain, unmask, or even counteract the mechanisms of the contemporary global capitalist system? The news media material consists of 438 items (articles, photos etc.), which are analysed by means of a cultural materialist CDA (critical discourse analysis). An identified journalistic mode is analysed as: (1) a practice with certain cognitive, discursive and linguistic characteristics, (2) a structural product (as constituted by underlying social and material structures), and (3) a dialectical force, being a potentially active part of an ongoing mode of production (the capitalist or another mode). The last analytical moment is the central one. Two categories of journalistic modes are identified. To begin with, the modes of de-permanence (The Remote control mode, Differentiation, Semiotic compression), which comprises modes that are part of the ‘new economy’, of reflexivity, individualism, consumption, mobility, and flexibility. The political dimension of these modes is that they counteract radical (leftist) politics by reducing emancipation, freedom, justice etc. to a matter of individualism and privatisation. The second category is the modes of permanence (Disconnection, Cognitive recycling), which involves an opposing structural dimension of the capitalist system: the production of reification, i.e. the repression of the complex nature of reality – how seemingly autonomous ‘things’ (spaces, objects etc.) are de facto interwoven with a ‘complex whole’ of various social, material, cultural, economic relations that are in constant motion. More precisely, the here identified modes reify and eternalise an explanatory structure (the modern division of explanatory labour), a particular power (the US) and a particular territory (the nation state), generating the impression that social reality works ‘as usual’ while repressing the complex network-like development of global capitalism and its impact on our lives. By sustaining these increasingly archaic structures, what is politically counteracted is the emergence of ‘the new’: transnational politics and democracy (Beck 1998). The analysis of modes (in total 8) furthermore demonstrates that Swedish DN is more integrated with the capitalist system than Slovenian Delo. The study emphasises the democratic importance of creating new journalistic modes endowed with a transnational journalistic epistemology that decisively include the reality of global capitalism in everyday (local) news reporting when covering and explaining social, political, cultural etc. issues.
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Analysis Of Protein Evolution And Its Implications In Remote Homology Detection And Function Recognition

Gowri, V S 10 1900 (has links)
One of the major outcomes of a genome sequencing project is the availability of amino acid sequences of all the proteins encoded in the genome of the organism concerned. However, most commonly, for a substantial proportion of the proteins encoded in the genome no information in function is available either from experimental studies or by inference on the basis of homology with a protein of known function. Even if the general function of a protein is known, the region of the protein corresponding to the function might be a domain and there may be additional regions of considerable length in the protein with no known function. In such cases the information on function is incomplete. Lack of understanding of the repertoire of functions of proteins encoded in the genome limits the utility of the genomic data. While there are many experimental approaches available for deciphering functions of proteins at the genomic scale, bioinformatics approaches form a good early step in obtaining clues about functions of proteins at the genomic scale (Koonin et al, 1998). One of the common bioinformatics approaches is recognition of function by homology (Bork et al, 1994). If the evolutionary relationship between two proteins, one with known function and the other with unknown function, could be established it raises the possibility of common function and 3-D structure for these proteins(Bork and Gibson, 1996). While this approach is effective its utility is limited by the ability of the bioinformatics approach to identify related proteins when their evolutionary divergence is high leading to low amino acid sequence similarity which is typical of two unrelated proteins (Bork and Koonin, 1998). Use of 3-D structural information, obtained by predictive methods such as fold recognition, has offered approaches towards increasing the sensitivity of remote homology detection 9e.g., Kelley et al, 2000; Shi et al, 2001; Gough et al, 2001). The work embodied in this thesis has the general objective of analysis of evolution of structural features and functions of families of proteins and design of new bioinformatics approaches for recognizing distantly related proteins and their applications. After an introductory chapter, a few chapters report analysis of functional and structural features of homologous protein domains. Further chapters report development and assessment of new remote homology detection approaches and applications to the proteins encoded in two protozoan organisms. A further chapter is presented on the analysis of proteins involved in methylglyoxal detoxification pathways in kinetoplastid organisms. Chapter I of the thesis presents a brief introduction, based on the information available in the literature, to protein structures, classification, methods for structure comparison, popular methods for remote homology detection and homology-based methods for function annotation. Chapter 2 describes the steps involved in the update and improvements made in this database. In addition to the update, the domain structural families are integrated with the homologous sequences from the sequence databases. Thus, every family in PALI is enriched with a substantial volume of sequence information from proteins with no known structural information. Chapter 3 reports investigations on the inter-relationships between sequence, structure and functions of closely-related homologous enzyme domain families. Chapter 4 describes the investigations on the unusual differences in the lengths of closely-related homologous protein domains, accommodation of additional lengths in protein 3-D structures and their functional implications. Chapter 5 reports the development and assessment of a new approach for remote homology detection using dynamic multiple profiles of homologous protein domain families. Chapter 6 describes development of another remote homology detection approach which are multiple, static profiles generated using the bonafide members of the family. A rigorous assessment of the approach and strategies for improving the detection of distant homologues using the multiple profile approach are discussed in this chapter. Chapter 7 describes results of searches made in the database of multiple family profiles (MulPSSM database) in order to recognize the functions of hypothetical proteins encoded in two parasitic protozoa. Chapter 8 describes the sequence and structural analyses of two glyoxalase pathway proteins from the kinetoplastid organism Leishmania donovani which causes Leishmaniases. An alternate enzyme, which would probably substitute the glyoxalase pathway enzymes in certain kinetoplastid organisms which lack the glyoxalase enzymes are also discussed. Chapter 9 summarises the important findings from the various analyses discussed in this thesis. Appendix describes an analysis on the correlation between a measure of hydrophobicity of amino acid residues aligned in a multiple sequence alignment and residue depth in 3-D structures of proteins.
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Evolução cromossômica: estudo da variabilidade cariotípica em Platyrrhini e das homeologias e sintenias com cromossomos humanos / Chromosome evolution: Karyotype variability in Platyrrhini and studies of sinteny and homologies between human chromosomes

Iughetti, Cristiani Gifalli 29 September 2008 (has links)
Estudamos os cariótipos de espécimes de macacos brasileiros (Platyrrhini, Primates) com técnicas citogenéticas tradicionais e de FISH com as sondas totais dos cromossomos 14, 15 e X humanos e do cromossomo Y de Brachyteles arachnoides obtida por microdissecção cromossômica. Vinte e quatro espécimes de Alouatta guariba clamitans, doze machos e doze fêmeas foram estudados. Para os machos, encontramos um número diplóide de 2n = 49, devido à ausência aparente do cromossomo Y provavelmente decorrente de uma translocação Y-autossomo, e 2n = 46 cromossomos, com variação nas fórmulas cromossômicas com 17, 19, 20, 21 ou 24 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 22, 28, 29, 30 ou 32 acrocêntricos. Para as fêmeas, uma variabilidade maior no número diplóide foi observada com 46, 48 e 50 cromossomos e as fórmulas cromossômicas encontradas mostraram 18, 19, 20, 21, 27 ou 28 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 18, 19, 27, 30, 31 e 32 acrocêntricos. Os cromossomos X eram submetacêntricos. Pares heteromórficos foram observados. Uma fêmea com 48 cromossomos foi descrita pela primeira vez, este número diplóide só havia sido descrito em um único exemplar macho. A confirmação da subespécie dos indivíduos analisados se deu pela presença do par cromossômico característico de Alouatta guariba clamitans, o par 1, e pela região geográfica de procedência dos exemplares. O sexo dos espécimes também foi confirmado ou mesmo determinado pela análise dos cariótipos. Para Alouatta guariba clamitans, corroboramos a tendência à redução do número diplóide orientada no sentido norte-sul. As grandes diferenças cromossômicas entre as populações do sul e sudeste sugerem que Alouatta guariba clamitans seja representante de duas subespécies ou mesmo de duas espécies separadas, evidenciando a necessidade de uma revisão de sua taxonomia. Analisamos um macho de A. sara em coloração convencional, bandamentos GTG e CGB. O cariótipo era formado por 50 cromossomos, com 16 metacêntricos ou submetacêntricos, 31 acrocêntricos e 3 microcromossomos, dois submetacêntricos e um acrocêntrico. O cromossomo X era submetacêntrico e o cromossomo Y estava aparentemente ausente, provavelmente devido a uma translocação Y-autossomo. Um heteromorfismo foi observado. A heterocromatina estava presente na região pericentromérica dos cromossomos, incluindo os três microcromossomos. Duas fêmeas de Ateles paniscus paniscus foram estudadas em coloração convencional. Os espécimes apresentaram 32 cromossomos, com 30 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 2 acrocêntricos. A classificação foi baseada no número diplóide e presença do cromossomo 2 metacêntrico característico desta subespécie. Também analisamos dois machos de Ateles sp. em coloração convencional que apresentaram um número diplóide de 34 cromossomos, agrupados em 32 metacêntricos ou submetacêntricos e 2 acrocêntricos. O cromossomo Y era o menor metacêntrico do complemento. Os cromossomos X dos quatro Ateles analisados eram submetacêntricos. A descrição de pares cromossômicos heteromórficos neste gênero é freqüente. Sugerimos que os indivíduos de Ateles sp. sejam classificados como Ateles paniscus chamek. A diferença no número cromossômico entre os exemplares analisados é devido à presença do par metacêntrico em A. p. paniscus que é resultante da fusão in tandem de dois cromossomos de A. p. chamek. A variabilidade intra e interespecífica observada neste gênero podem ser explicadas por inversões pericêntricas. Estudamos uma fêmea e um macho de Callimico goeldii em coloração convencional. Ambos apresentaram 48 cromossomos agrupados em 28 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 18 cromossomos acrocêntricos, além do cromossomo X submetacêntrico e do Y acrocêntrico. Heteromorfismos foram observados. Não encontramos variabilidade no número diplóide e a diferença nas fórmulas cromossômicas é devido à morfologia dos cromossomos sexuais. Três machos e quatro fêmeas de Callithrix sp. foram analisados em coloração convencional e bandamentos GTG e CBG. O número cromossômico encontrado foi de 2n = 46, com 30 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos, 14 autossomos acrocêntricos, o cromossomo X submetacêntrico e o cromossomo Y acrocêntrico. Duas fêmea e um macho apresentaram linhagens quiméricas 46,XX/46,XY. Heteromorfismos foram encontrados. A heterocromatina estava presente na região pericentromérica dos cromossomos e em blocos extracentroméricos. Não conseguimos determinar com exatidão a espécie de Callithrix, porém pela fórmula cromossômica e morfologia do cromossomo Y sugerimos que possam ser das espécies C. jacchus, C. penicillata ou C. aurita. O macho de Cebus nigritus estudado em coloração convencional apresentou 54 cromossomos divididos em 20 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 32 acrocêntricos, além do cromossomo X que é um submetacêntrico e do Y que é um acrocêntrico. Não foram observados heteromorfismos. Levando em consideração as características fenotípicas, semelhanças entre os cromossomos com os cariótipos mostrando a mesma fórmula cromossômica e distribuição geográfica, sugerimos que C. nigritus seja sinônimo de C. vellerosus. Estudamos uma fêmea de Callicebus caligatus em coloração convencional que apresentou 48 cromossomos, com 16 metacêntricos ou submetacêntricos e 32 acrocêntricos. Heteromorfismos foram observados. Também analisamos uma fêmea de Callicebus nigrifrons com a mesma coloração e a classificação foi confirmada pela análise citogenética. Esta fêmea mostrou um número diplóide de 2n = 42, compreendendo 30 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 12 acrocêntricos. Nenhum heteromorfismo foi observado. Os cromossomos X das duas fêmeas eram submetacêntricos. As duas espécies de Callicebus apresentaram números diplóides e fórmulas cromossômicas diferentes, com um predomínio de cromossomos acrocêntricos em C. caligatus e um predomínio de cromossomos não-acrocêntricos em C. nigrifrons, indicando que a redução do número diplóide foi direcionada por eventos de fusão cromossômica. Estudamos a conservação da associação sintênica HSA 14/15 em praticamente todos os gêneros de macacos do Novo Mundo. O homeólogo ao HSA 14 conservou a sintenia para o cromossomo inteiro enquanto o homeólogo ao HSA 15 está fragmentado. Esta associação favorece a origem monofilética da família Atelidae e da subfamília Callitrichinae. Um padrão 14/15/14 foi observado em Alouatta sara e 15/14/15/14 em Aotus nigriceps, mostrando um alto grau de instabilidade citogenética nesta região em alguns gêneros, estando mais susceptível a quebra e inversão. Relatamos a presença desta associação também em Cacajao melanocephalus, que não havia sido estudado com a técnica de FISH. A presença da associação sintênica HSA 14/15 em todas as espécies e subespécies de macacos do Novo Mundo estudadas indica que esta sintenia é um caractere ancestral, concordando com o provável cariótipo ancestral de Platyrrhini. A pintura com a sonda total do cromossomo X humano em praticamente todos os gêneros de Platyrrhini confirmou a Lei de Ohno, que dita a conservação evolutiva do cromossomo X em mamíferos placentários. A sonda total do cromossomo Y de Brachyteles arachnoides produzida por microdissecção cromossômica mostrou uma homeologia entre o cromossomo Y de todos os gêneros pertencentes à subfamília Atelinae (Ateles belzebuth marginatus, Lagothrix lagothricha e Brachyteles arachnoides). Lagothrix e Brachyteles apresentaram um cromossomo Y acrocêntrico diminuto e Ateles mostrou um cromossomo Y acrocêntrico pequeno, mas não diminuto. Não conseguimos hibridar esta sonda em metáfases de espécimes da subfamília Alouattinae, que junto com a subfamília Atelinae compõem a família Atelidae. O uso de caracteres citogenéticos-moleculares pode proporcionar informações valiosas para a elucidação das relações filogenéticas na subfamília Atelinae. Os nossos dados mostram que o cromossomo Y nesta subfamília compartilha uma história comum, devendo mostrar o mesmo padrão filogenético, corroborando a separação da família Atelidae nas subfamílias Atelinae e Alouattinae. Os diferentes números diplóides e fórmulas cromossômicas observados nesse trabalho indicam a grande variabilidade intra e interespecífica e intrapopulacional existente em Platyrrhini, com uma marcante reorganização no seu genoma, decorrente de processos de inversões pericêntricas, fusões cromossômicas, translocações entre cromossomos e outros rearranjos mais complexos. A análise citogenética em Platyrrhini é importante para a identificação das espécies para uma posterior soltura em região geográfica adequada, para os programas de reprodução em cativeiro aumentando as possibilidades de reprodução ex situ e para a deposição em museus. Também é uma ferramenta importante para a identificação das origens dos espécimes com procedência incerta. Uma maior integração e direcionamento dos dados citogenéticos, morfológicos e moleculares é necessária para o entendimento da variação e definição das taxa de forma mais objetiva. A destruição e fragmentação das florestas, as práticas agrícolas, a caça e a subtração de indivíduos como animais de estimação têm afetado negativamente a sobrevivência dos macacos brasileiros. / We studied the karyotypes of Brazilian monkeys (Platyrrhini, Primates) using both traditional cytogenetic techniques as well as FISH. FISH analysis employed human probes for chromosome 14, 15 and the X chromosome and a probe of the Y chromosome of Brachyteles arachnoides obtained by chromosome microdissection. Twenty-four individuals of Alouatta guariba clamitans were studied, twelve males and twelve females. For males, we found a diploid number of 2n = 49 due to the presumed absence of the Y chromosome probably due to a Y-autosome translocation, and 2n = 46 chromosomes, with 17, 19, 20, 21 or 24 biarmed chromosomes and 22, 28, 29, 30 or 32 acrocentrics. For females, a greater variability in the diploid number was observed with 46, 48 and 50 chromosomes and 18, 19, 20, 21, 27 or 28 biarmed chromosomes and 18, 19, 27, 30, 31 and 32 acrocentrics. The X chromosomes were submetacentric. Heteromorphisms were observed. A female with 48 chromosomes was described for the first time; this diploid number had only been described before for a single male. The subspecies has been confirmed by the presence of a characteristic chromosome pair of Alouatta guariba clamitans, pair 1, and by the geographic origin of the samples. The sex was also confirmed or determined by karyotype analysis. The major chromosomal differences between populations of the south and southeast of Brazil suggest that Alouatta guariba clamitans may be representative of two subspecies or even two separate species, highlighting the need for a taxonomic review. A male of A. sara was studied and we observed a diploid number of 2n = 50 chromosomes, with 16 biarmed, 31 acrocentrics and 3 microchromosomes, two submetacentrics and one acrocentric. The X chromosome was submetacentric and the Y chromosome was presumably missing, probably due to a Y-autosome translocation. A heteromorphism was observed. The heterochromatin was present in the pericentromeric region of chromosomes, including the three microchromosomes. Two females of Ateles paniscus paniscus were studied. The specimens had 32 chromosomes, with 30 biarmed and 2 acrocentrics. A heteromorphism was observed. The classification was based on the diploid number and presence of a metacentric chromosome, pair 2, characteristic of this subspecies. We also analyzed two males of Ateles sp. that showed a diploid number of 34 chromosomes, grouped in 32 biarmed and 2 acrocentrics. The Y chromosome was the smallest metacentric. The X chromosomes were submetacentrics. The description of heteromorphisms in this genus is frequent. We suggest that these two individuals of Ateles sp. are classified as Ateles paniscus chamek. The difference in the diploid number of the specimens is due to the presence of a metacentric in A. p. paniscus that is the result of the in tandem fusion of two chromosomes of A. p. chamek. The variability in this genus can be explained by pericentric inversions. We studied a female and a male of Callimico goeldii. Both had 48 chromosomes grouped in 28 biarmed chromosomes and 18 acrocentrics, plus an X submetacentric chromosome and a Y acrocentric. Heteromorphisms were observed. We observed no variations in the diploid number and all differences are due to the morphology of the sex chromosomes. Three males and four females of Callithrix sp. were studied. The chromosome number was 2n = 46, with 30 biarmed, 14 acrocentrics, a submetacentric X chromosome and an acrocentric Y chromosome. Two females and one male showed 46,XX/46,XY chimerisms. Heteromorphisms were found. The heterochromatin was present in the pericentromeric region and in extracentromeric blocks. We observed no variations in the diploid number and the only differences are due to the morphology of the sex chromosomes. We could not determine the Callithrix species, but the karyotypes suggest C. jacchus, C. penicillata or C. aurita. The Cebus nigritus male studied showed 54 chromosomes grouped in 20 biarmed and 32 acrocentrics, and a submetacentric X chromosome and an acrocentric Y. There were no heteromorphisms. Taking into account the phenotypic characteristics, similarities between chromosomes and geographical distribution, we suggest that C. nigritus is synonymous with C. vellerosus. We studied a female Callicebus caligatus that showed 48 chromosomes, with 16 biarmed and 32 acrocentrics. Heteromorphisms were observed. We also analyzed a female Callicebus nigrifrons, whose taxonomic placement was confirmed by cytogenetic analysis. Its diploid number was 2n = 42, including 30 biarmed and 12 acrocentrics. No heteromorphisms were observed. The X chromosomes were submetacentrics. The two Callicebus species showed different diploid numbers, with a predominance of acrocentric chromosomes in C. caligatus and a predominance of biarmed chromosomes in C. nigrifrons, indicating that the reduction in the diploid number was due to events of chromosomal fusion. We studied the syntenic association HSA 14/15 conservation in almost all genera of Platyrrhini. The HSA 14 homolog retained synteny for the entire chromosome however the HSA 15 homolog was fragmented. The association suggests a monophyletic origin of the Atelidae family and Callitrichinae subfamily. A 14/15/14 pattern was observed in Alouatta sara and a 15/14/15/14 pattern in Aotus nigriceps, showing a high degree of instability in this region in some genera. We report the presence of this association also in Cacajao melanocephalus, who had not been previously studied with FISH technique. The presence of the HSA 14/15 syntenic association in all species and subspecies of Platyrrhini that we studied indicates that this is an ancestral trait, agreeing with Platyrrhini ancestor karyotype. The painting with human X chromosome in almost all genera of Platyrrhini consistent with Ohnos Law, indicating evolutionary conservation of the X chromosome in placental mammals. The signals were found exclusively in the X chromosome homologs. The Y chromosome probe of Brachyteles arachnoides produced by chromosome microdissection showed homology between the Y chromosomes of all genera belonging to the Atelinae subfamily (Ateles belzebuth marginatus, Lagothrix lagothricha and Brachyteles arachnoides). Lagothrix and Brachyteles Y chromosomes are extremely small acrocentrics and the Ateles Y chromosome is small. We could not hybridize this probe in metaphases form Alouatta, which along with the Atelinae genera comprise family Atelidae. The use of molecular-cytogenetic traits can provide valuable information for the elucidation of phylogenetic relationships in tne Atelinae subfamily. Our data show that the Y chromosome in the subfamily Atelinae shares a common history and is consistent with the separation of family Atelidae into the subfamilies Atelinae and Alouattinae. In conclusion our study indicates a great degree of chromosomal varaibility within Platyrrhini and suggests a marked reorganization of the genome within this primate group, due to such processes as pericentric inversions, chromosome fusions, translocations between chromosomes and other complex rearrangements. Cytogenetic analyse in Platyrrhini are important for species identification. Such information can in turn be useful for a variety of conservation and systematic purposes including repatriation of animals in an appropriate geographical region, for captive breeding programs, increasing the chances of ex-situ breeding, and for the deposition of specimens in museums. It is also an important tool for identifying the geographical origins of specimens with uncertain origin. Integration of cytogenetic, morphological and molecular data is necessary for the understanding of variation and definition of the taxa and understanding evolutionary processes at these different levels. Forests destruction and fragmentation, agricultural practices, hunting and subtraction of individuals as pets have negatively affected the survival of Brazilian monkeys.
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Evolução cromossômica: estudo da variabilidade cariotípica em Platyrrhini e das homeologias e sintenias com cromossomos humanos / Chromosome evolution: Karyotype variability in Platyrrhini and studies of sinteny and homologies between human chromosomes

Cristiani Gifalli Iughetti 29 September 2008 (has links)
Estudamos os cariótipos de espécimes de macacos brasileiros (Platyrrhini, Primates) com técnicas citogenéticas tradicionais e de FISH com as sondas totais dos cromossomos 14, 15 e X humanos e do cromossomo Y de Brachyteles arachnoides obtida por microdissecção cromossômica. Vinte e quatro espécimes de Alouatta guariba clamitans, doze machos e doze fêmeas foram estudados. Para os machos, encontramos um número diplóide de 2n = 49, devido à ausência aparente do cromossomo Y provavelmente decorrente de uma translocação Y-autossomo, e 2n = 46 cromossomos, com variação nas fórmulas cromossômicas com 17, 19, 20, 21 ou 24 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 22, 28, 29, 30 ou 32 acrocêntricos. Para as fêmeas, uma variabilidade maior no número diplóide foi observada com 46, 48 e 50 cromossomos e as fórmulas cromossômicas encontradas mostraram 18, 19, 20, 21, 27 ou 28 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 18, 19, 27, 30, 31 e 32 acrocêntricos. Os cromossomos X eram submetacêntricos. Pares heteromórficos foram observados. Uma fêmea com 48 cromossomos foi descrita pela primeira vez, este número diplóide só havia sido descrito em um único exemplar macho. A confirmação da subespécie dos indivíduos analisados se deu pela presença do par cromossômico característico de Alouatta guariba clamitans, o par 1, e pela região geográfica de procedência dos exemplares. O sexo dos espécimes também foi confirmado ou mesmo determinado pela análise dos cariótipos. Para Alouatta guariba clamitans, corroboramos a tendência à redução do número diplóide orientada no sentido norte-sul. As grandes diferenças cromossômicas entre as populações do sul e sudeste sugerem que Alouatta guariba clamitans seja representante de duas subespécies ou mesmo de duas espécies separadas, evidenciando a necessidade de uma revisão de sua taxonomia. Analisamos um macho de A. sara em coloração convencional, bandamentos GTG e CGB. O cariótipo era formado por 50 cromossomos, com 16 metacêntricos ou submetacêntricos, 31 acrocêntricos e 3 microcromossomos, dois submetacêntricos e um acrocêntrico. O cromossomo X era submetacêntrico e o cromossomo Y estava aparentemente ausente, provavelmente devido a uma translocação Y-autossomo. Um heteromorfismo foi observado. A heterocromatina estava presente na região pericentromérica dos cromossomos, incluindo os três microcromossomos. Duas fêmeas de Ateles paniscus paniscus foram estudadas em coloração convencional. Os espécimes apresentaram 32 cromossomos, com 30 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 2 acrocêntricos. A classificação foi baseada no número diplóide e presença do cromossomo 2 metacêntrico característico desta subespécie. Também analisamos dois machos de Ateles sp. em coloração convencional que apresentaram um número diplóide de 34 cromossomos, agrupados em 32 metacêntricos ou submetacêntricos e 2 acrocêntricos. O cromossomo Y era o menor metacêntrico do complemento. Os cromossomos X dos quatro Ateles analisados eram submetacêntricos. A descrição de pares cromossômicos heteromórficos neste gênero é freqüente. Sugerimos que os indivíduos de Ateles sp. sejam classificados como Ateles paniscus chamek. A diferença no número cromossômico entre os exemplares analisados é devido à presença do par metacêntrico em A. p. paniscus que é resultante da fusão in tandem de dois cromossomos de A. p. chamek. A variabilidade intra e interespecífica observada neste gênero podem ser explicadas por inversões pericêntricas. Estudamos uma fêmea e um macho de Callimico goeldii em coloração convencional. Ambos apresentaram 48 cromossomos agrupados em 28 cromossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 18 cromossomos acrocêntricos, além do cromossomo X submetacêntrico e do Y acrocêntrico. Heteromorfismos foram observados. Não encontramos variabilidade no número diplóide e a diferença nas fórmulas cromossômicas é devido à morfologia dos cromossomos sexuais. Três machos e quatro fêmeas de Callithrix sp. foram analisados em coloração convencional e bandamentos GTG e CBG. O número cromossômico encontrado foi de 2n = 46, com 30 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos, 14 autossomos acrocêntricos, o cromossomo X submetacêntrico e o cromossomo Y acrocêntrico. Duas fêmea e um macho apresentaram linhagens quiméricas 46,XX/46,XY. Heteromorfismos foram encontrados. A heterocromatina estava presente na região pericentromérica dos cromossomos e em blocos extracentroméricos. Não conseguimos determinar com exatidão a espécie de Callithrix, porém pela fórmula cromossômica e morfologia do cromossomo Y sugerimos que possam ser das espécies C. jacchus, C. penicillata ou C. aurita. O macho de Cebus nigritus estudado em coloração convencional apresentou 54 cromossomos divididos em 20 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 32 acrocêntricos, além do cromossomo X que é um submetacêntrico e do Y que é um acrocêntrico. Não foram observados heteromorfismos. Levando em consideração as características fenotípicas, semelhanças entre os cromossomos com os cariótipos mostrando a mesma fórmula cromossômica e distribuição geográfica, sugerimos que C. nigritus seja sinônimo de C. vellerosus. Estudamos uma fêmea de Callicebus caligatus em coloração convencional que apresentou 48 cromossomos, com 16 metacêntricos ou submetacêntricos e 32 acrocêntricos. Heteromorfismos foram observados. Também analisamos uma fêmea de Callicebus nigrifrons com a mesma coloração e a classificação foi confirmada pela análise citogenética. Esta fêmea mostrou um número diplóide de 2n = 42, compreendendo 30 autossomos metacêntricos ou submetacêntricos e 12 acrocêntricos. Nenhum heteromorfismo foi observado. Os cromossomos X das duas fêmeas eram submetacêntricos. As duas espécies de Callicebus apresentaram números diplóides e fórmulas cromossômicas diferentes, com um predomínio de cromossomos acrocêntricos em C. caligatus e um predomínio de cromossomos não-acrocêntricos em C. nigrifrons, indicando que a redução do número diplóide foi direcionada por eventos de fusão cromossômica. Estudamos a conservação da associação sintênica HSA 14/15 em praticamente todos os gêneros de macacos do Novo Mundo. O homeólogo ao HSA 14 conservou a sintenia para o cromossomo inteiro enquanto o homeólogo ao HSA 15 está fragmentado. Esta associação favorece a origem monofilética da família Atelidae e da subfamília Callitrichinae. Um padrão 14/15/14 foi observado em Alouatta sara e 15/14/15/14 em Aotus nigriceps, mostrando um alto grau de instabilidade citogenética nesta região em alguns gêneros, estando mais susceptível a quebra e inversão. Relatamos a presença desta associação também em Cacajao melanocephalus, que não havia sido estudado com a técnica de FISH. A presença da associação sintênica HSA 14/15 em todas as espécies e subespécies de macacos do Novo Mundo estudadas indica que esta sintenia é um caractere ancestral, concordando com o provável cariótipo ancestral de Platyrrhini. A pintura com a sonda total do cromossomo X humano em praticamente todos os gêneros de Platyrrhini confirmou a Lei de Ohno, que dita a conservação evolutiva do cromossomo X em mamíferos placentários. A sonda total do cromossomo Y de Brachyteles arachnoides produzida por microdissecção cromossômica mostrou uma homeologia entre o cromossomo Y de todos os gêneros pertencentes à subfamília Atelinae (Ateles belzebuth marginatus, Lagothrix lagothricha e Brachyteles arachnoides). Lagothrix e Brachyteles apresentaram um cromossomo Y acrocêntrico diminuto e Ateles mostrou um cromossomo Y acrocêntrico pequeno, mas não diminuto. Não conseguimos hibridar esta sonda em metáfases de espécimes da subfamília Alouattinae, que junto com a subfamília Atelinae compõem a família Atelidae. O uso de caracteres citogenéticos-moleculares pode proporcionar informações valiosas para a elucidação das relações filogenéticas na subfamília Atelinae. Os nossos dados mostram que o cromossomo Y nesta subfamília compartilha uma história comum, devendo mostrar o mesmo padrão filogenético, corroborando a separação da família Atelidae nas subfamílias Atelinae e Alouattinae. Os diferentes números diplóides e fórmulas cromossômicas observados nesse trabalho indicam a grande variabilidade intra e interespecífica e intrapopulacional existente em Platyrrhini, com uma marcante reorganização no seu genoma, decorrente de processos de inversões pericêntricas, fusões cromossômicas, translocações entre cromossomos e outros rearranjos mais complexos. A análise citogenética em Platyrrhini é importante para a identificação das espécies para uma posterior soltura em região geográfica adequada, para os programas de reprodução em cativeiro aumentando as possibilidades de reprodução ex situ e para a deposição em museus. Também é uma ferramenta importante para a identificação das origens dos espécimes com procedência incerta. Uma maior integração e direcionamento dos dados citogenéticos, morfológicos e moleculares é necessária para o entendimento da variação e definição das taxa de forma mais objetiva. A destruição e fragmentação das florestas, as práticas agrícolas, a caça e a subtração de indivíduos como animais de estimação têm afetado negativamente a sobrevivência dos macacos brasileiros. / We studied the karyotypes of Brazilian monkeys (Platyrrhini, Primates) using both traditional cytogenetic techniques as well as FISH. FISH analysis employed human probes for chromosome 14, 15 and the X chromosome and a probe of the Y chromosome of Brachyteles arachnoides obtained by chromosome microdissection. Twenty-four individuals of Alouatta guariba clamitans were studied, twelve males and twelve females. For males, we found a diploid number of 2n = 49 due to the presumed absence of the Y chromosome probably due to a Y-autosome translocation, and 2n = 46 chromosomes, with 17, 19, 20, 21 or 24 biarmed chromosomes and 22, 28, 29, 30 or 32 acrocentrics. For females, a greater variability in the diploid number was observed with 46, 48 and 50 chromosomes and 18, 19, 20, 21, 27 or 28 biarmed chromosomes and 18, 19, 27, 30, 31 and 32 acrocentrics. The X chromosomes were submetacentric. Heteromorphisms were observed. A female with 48 chromosomes was described for the first time; this diploid number had only been described before for a single male. The subspecies has been confirmed by the presence of a characteristic chromosome pair of Alouatta guariba clamitans, pair 1, and by the geographic origin of the samples. The sex was also confirmed or determined by karyotype analysis. The major chromosomal differences between populations of the south and southeast of Brazil suggest that Alouatta guariba clamitans may be representative of two subspecies or even two separate species, highlighting the need for a taxonomic review. A male of A. sara was studied and we observed a diploid number of 2n = 50 chromosomes, with 16 biarmed, 31 acrocentrics and 3 microchromosomes, two submetacentrics and one acrocentric. The X chromosome was submetacentric and the Y chromosome was presumably missing, probably due to a Y-autosome translocation. A heteromorphism was observed. The heterochromatin was present in the pericentromeric region of chromosomes, including the three microchromosomes. Two females of Ateles paniscus paniscus were studied. The specimens had 32 chromosomes, with 30 biarmed and 2 acrocentrics. A heteromorphism was observed. The classification was based on the diploid number and presence of a metacentric chromosome, pair 2, characteristic of this subspecies. We also analyzed two males of Ateles sp. that showed a diploid number of 34 chromosomes, grouped in 32 biarmed and 2 acrocentrics. The Y chromosome was the smallest metacentric. The X chromosomes were submetacentrics. The description of heteromorphisms in this genus is frequent. We suggest that these two individuals of Ateles sp. are classified as Ateles paniscus chamek. The difference in the diploid number of the specimens is due to the presence of a metacentric in A. p. paniscus that is the result of the in tandem fusion of two chromosomes of A. p. chamek. The variability in this genus can be explained by pericentric inversions. We studied a female and a male of Callimico goeldii. Both had 48 chromosomes grouped in 28 biarmed chromosomes and 18 acrocentrics, plus an X submetacentric chromosome and a Y acrocentric. Heteromorphisms were observed. We observed no variations in the diploid number and all differences are due to the morphology of the sex chromosomes. Three males and four females of Callithrix sp. were studied. The chromosome number was 2n = 46, with 30 biarmed, 14 acrocentrics, a submetacentric X chromosome and an acrocentric Y chromosome. Two females and one male showed 46,XX/46,XY chimerisms. Heteromorphisms were found. The heterochromatin was present in the pericentromeric region and in extracentromeric blocks. We observed no variations in the diploid number and the only differences are due to the morphology of the sex chromosomes. We could not determine the Callithrix species, but the karyotypes suggest C. jacchus, C. penicillata or C. aurita. The Cebus nigritus male studied showed 54 chromosomes grouped in 20 biarmed and 32 acrocentrics, and a submetacentric X chromosome and an acrocentric Y. There were no heteromorphisms. Taking into account the phenotypic characteristics, similarities between chromosomes and geographical distribution, we suggest that C. nigritus is synonymous with C. vellerosus. We studied a female Callicebus caligatus that showed 48 chromosomes, with 16 biarmed and 32 acrocentrics. Heteromorphisms were observed. We also analyzed a female Callicebus nigrifrons, whose taxonomic placement was confirmed by cytogenetic analysis. Its diploid number was 2n = 42, including 30 biarmed and 12 acrocentrics. No heteromorphisms were observed. The X chromosomes were submetacentrics. The two Callicebus species showed different diploid numbers, with a predominance of acrocentric chromosomes in C. caligatus and a predominance of biarmed chromosomes in C. nigrifrons, indicating that the reduction in the diploid number was due to events of chromosomal fusion. We studied the syntenic association HSA 14/15 conservation in almost all genera of Platyrrhini. The HSA 14 homolog retained synteny for the entire chromosome however the HSA 15 homolog was fragmented. The association suggests a monophyletic origin of the Atelidae family and Callitrichinae subfamily. A 14/15/14 pattern was observed in Alouatta sara and a 15/14/15/14 pattern in Aotus nigriceps, showing a high degree of instability in this region in some genera. We report the presence of this association also in Cacajao melanocephalus, who had not been previously studied with FISH technique. The presence of the HSA 14/15 syntenic association in all species and subspecies of Platyrrhini that we studied indicates that this is an ancestral trait, agreeing with Platyrrhini ancestor karyotype. The painting with human X chromosome in almost all genera of Platyrrhini consistent with Ohnos Law, indicating evolutionary conservation of the X chromosome in placental mammals. The signals were found exclusively in the X chromosome homologs. The Y chromosome probe of Brachyteles arachnoides produced by chromosome microdissection showed homology between the Y chromosomes of all genera belonging to the Atelinae subfamily (Ateles belzebuth marginatus, Lagothrix lagothricha and Brachyteles arachnoides). Lagothrix and Brachyteles Y chromosomes are extremely small acrocentrics and the Ateles Y chromosome is small. We could not hybridize this probe in metaphases form Alouatta, which along with the Atelinae genera comprise family Atelidae. The use of molecular-cytogenetic traits can provide valuable information for the elucidation of phylogenetic relationships in tne Atelinae subfamily. Our data show that the Y chromosome in the subfamily Atelinae shares a common history and is consistent with the separation of family Atelidae into the subfamilies Atelinae and Alouattinae. In conclusion our study indicates a great degree of chromosomal varaibility within Platyrrhini and suggests a marked reorganization of the genome within this primate group, due to such processes as pericentric inversions, chromosome fusions, translocations between chromosomes and other complex rearrangements. Cytogenetic analyse in Platyrrhini are important for species identification. Such information can in turn be useful for a variety of conservation and systematic purposes including repatriation of animals in an appropriate geographical region, for captive breeding programs, increasing the chances of ex-situ breeding, and for the deposition of specimens in museums. It is also an important tool for identifying the geographical origins of specimens with uncertain origin. Integration of cytogenetic, morphological and molecular data is necessary for the understanding of variation and definition of the taxa and understanding evolutionary processes at these different levels. Forests destruction and fragmentation, agricultural practices, hunting and subtraction of individuals as pets have negatively affected the survival of Brazilian monkeys.

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