Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) assurent une production constante des cellules sanguines tout au long de la vie, mais sont vulnérables à l’acquisition de mutations pouvant mener à une transformation maligne. Les mutations qui confèrent un avantage de croissance entraîneront une prolifération clonale. L’étude de la clonalité est centrale à la compréhension de ces phénomènes. Historiquement, l’analyse de la clonalité a été possible grâce au principe de l’inactivation du chromosome X (ICX) chez les femmes qui entraîne la création de deux populations cellulaires, celle avec le X-paternel actif et celle avec le X-maternel actif. Une déviation (biais) de la proportion théorique de 1 :1 entre ces deux populations peut supposer une dominance clonale. Nous avons démontré un biais significatif de l’ICX chez les femmes avec l’âge. Ce phénomène peut être expliqué par plusieurs causes dont la sélection hémizygote (un des deux X possède des allèles plus forts que l’autre) et l’acquisition de mutations dans une CSH. Nous posons l’hypothèse que ces deux phénomènes coexistent et peuvent être distingués par une approche génomique. Nous avons recruté une cohorte de 2996 femmes canadiennes-françaises âgées entre 37 et 101 ans composée de 2172 individus issus de 321 familles et de 824 individus non apparentés. Deux tissus biologiques ont été recueillis : le sang périphérique (PMN, monocytes, lymphocytes T, lymphocytes B) et des cellules buccales. Le ratio de l’ICX a été déterminé par la méthode HUMARA, l’analyse de gènes associés à l’hématopoïèse clonale (19 gènes) a été faite par la méthode de séquençage NGS, et la cohorte a été génotypée à 700 625 loci polymorphiques de l’ADN (SNP). Des analyses bioinformatiques ont été - iv - appliquées pour étudier la contribution génétique au biais de l’ICX. Nous démontrons que : (i) le biais de l’ICX est plus prévalent dans les cellules sanguines par rapport aux cellules épithéliales et maximal dans les cellules myéloïdes; (ii) le biais augmente avec l’âge seulement dans les cellules sanguines et que cette influence est plus marquée pour les neutrophiles; (iii) la concordance du biais est très importante pour les différents types cellulaires sanguins, suggérant un mécanisme opérant au niveau de la CSH ; (iv) il y a une composante héréditaire liée au biais de l’ICX; (v) la présence de mutations acquises (TET2, DNMT3A, etc.) explique seulement une partie du biais ; (vi) à l’aide d’analyses par liaison génétique la présence d’une région sur le chromosome X à Xq21 (LOD score 4.9) qui est associée au biais des lymphocytes T et une autre sur le chromosome 1 à 1q21 (LOD score 6) qui est associée au biais des neutrophiles. Nous avons départagé la contribution liée à l’acquisition de mutations somatiques et identifié pour la première fois des régions liées à une prédisposition génétique. Nos travaux se poursuivront d’une part par l’analyse de gènes candidats dans les régions identifiées, et d’autre part nous tenterons d’identifier les cibles génétiques qui confèrent un potentiel de transformation maligne en utilisant une approche basée sur l’analyse du méthylome, de l’hydroxyméthylome et du transcriptome que nous venons de valider. Notre étude démontre la complexité de l’adaptation de l’hématopoïèse au vieillissement et ouvre des portes sur l’identification de facteurs prédisposant aux cancers hématologiques. / Hematopoietic stem cells (HSC) ensure a constant lifelong production of blood cells, but are vulnerable to acquisition of mutations, which may lead to malignant transformation. Mutations that confer a growth advantage will lead to clonal derivation of cells. The study of clonality is central to the understanding of hematopoiesis adaptation to aging. Historically, the first clonality assays were based on the principle of X-chromosome inactivation (XCI) in women. Women are mosaics with half the cells with the paternal X active and the other half with the maternal one. A skewing from the theoretical 1:1 ratio between these two populations of cells could infer clonal derivation of cells. More than 20 years ago, our team demonstrated, through analysis of (XCI) in women, that skewing increases with age. This intriguing phenomenon can be explained by several etiology including hemizygous selection (one of the 2 Xs has stronger alleles) or the acquisition of mutations giving a growth advantage. The first etiology is genetically predetermined and the second, acquired in somatic cells of bone marrow. We hypothesize that these two phenomena coexist and can be distinguished with a genomic approach. To test our hypothesis, we investigated skewing in a cohort of 2996 French-Canadian women aged 37 to 101 comprised of 2172 related individuals from 321 families and 824 unrelated individuals. We analyzed XCI ratios at the HUMARA locus in epithelial cells, neutrophils, T-cells, monocytes, B-lymphocytes. We genotyped the cohort for clonal hematopoiesis and looked for germline heritable components by genome wide association studies and linkage analyses. We document that skewing was more prevalent in blood cells than in epithelial cells, and maximal in myeloid cells. Skewing increases with age only in blood cells. Intra- vi - individual correlation of skewing blood cell types was strongly correlated, suggesting selection influences operating at the HSC. Sibship analyses demonstrated heritability which was strongest when parental origin of skewing was taken into account. Clonal hematopoiesis accounted only for a small proportion of the skewing trait but its importance increased in the very old. Linkage analysis identified a region at Xq21 for skewing occurring in T-cells (LOD score 4.9) suggesting a hemizygous cell selection influence. We also identified a region at 1q21 for skewing in neutrophils (LOD score 6) suggesting a gene-gene interaction with Xlinked genes. We have demonstrated that age-associated skewing is a complex trait caused in part by acquired mutations and genetic predisposition variants. We will pursue our investigation using a candidate gene approach in the two identified regions and will try to identify genetic targets of oncogenic potential by a method based on analysis of the methylome, hydroxymethylome and transcriptome that was have validated in this cohort. This thesis demonstrates the complexity of the adaptation mechanisms of hematopoiesis to aging and set the stage to identification of factors predisposing to hematological cancers.

The Rem, Rem2, Rad, and Gem/Kir GTPases, comprise a novel subfamily of the small Ras-related GTP-binding proteins known as the RGK GTPases, and have been shown to function as potent negative regulators of high voltage-activated (HVA) Ca2+ channels upon overexpression. HVA Ca2+ channels modulate Ca2+ influx in response to membrane depolarization to regulate a wide variety of cellular functions and they minimally consist of a pore-forming α1 subunit, an intracellular β subunit, and a transmembrane complex α2/δ subunit. While the mechanisms underlying RGK-mediated Ca2+ channel regulation remain poorly defined, it appears that both membrane localization and the binding of accessory Ca2+ channel β subunits (CaVβ) are required for suppression of Ca2+ channel currents. We identified a direct interaction between Rem and the L-type Cavα1 C-terminus (CCT), but not the CCT from CaV3.2 T-type channels. Deletion mapping studies suggest that the conserved CB-IQ domain is required for Rem:CCT association, a region known to contribute to both Ca2+-dependent channel inactivation and facilitation through interactions of Ca2+-bound calmodulin (CaM) with the proximal CCT. Furthermore, both Rem2 and Rad GTPases display similar patterns of CCT binding, suggesting that CCT represents a common binding partner for all RGK proteins. While previous studies have found that association of the Rem C-terminus with the plasma membrane is required for channel inhibition, it is not required for CaVβ- subunit binding. However, Rem:CCT association is well correlated with the plasma membrane localization of Rem and more importantly, Rem-mediated channel inhibition upon overexpression. Moreover, co-expression of the proximal CB-IQ containing region of CCT (residues 1507-1669) in HIT-T15 cells partially relieves Rem blockade of ionic current. Interestingly, Ca2+/CaM disrupts Rem:CCT association in vitro. Moreover, CaM overexpression partially relieves Rem-mediated L-type Ca2+ channel inhibition and Rem overexpression alters the kinetics of calcium-dependent inactivation. Together, these data suggest that the association of Rem with the CCT represents a crucial molecular determinant for Rem-mediated L-type Ca2+ channel regulation and provides new insights into this novel channel regulatory process. These studies also suggest that instead of acting as complete Ca2+ channel blockers, RGK proteins may function as endogenous regulators for the channel inactivation machinery.

As nanopartículas emissoras de luz por conversão ascendente de energia (UCNPs) têm atraído grande interesse nos últimos anos devido à sua versatilidade e capacidade de converter radiação menos energética em fótons de maior energia. Quando combinadas com outras moléculas, as UCNPs podem ser empregadas em um grande número de bioaplicações e, apesar de encontrar um de seus maiores usos na terapia fotodinâmica (PDT) de células cancerígenas, os mesmos princípios podem ser empregados na fotoinativação de bactérias (PDI). Nos últimos 20 anos a resistência bacteriana têm se tornado um dos maiores problemas de saúde pública e novas estratégias precisam ser desenvolvidas para superar esse desafio. Nesse trabalho, nós apresentamos a síntese e caracterização de nanopartículas de NaYF4 dopadas com Yb3+ (20%) e Er3+ (2%) e funcionalizadas para uso em PDI. As UCNPs foram sintetizadas utilizando-se o método de co-precipitação e foram revestidas com uma camada de sílica mesoporosa (@mSiO2) visando o aumento da dispersibilidade em água, o incremento da área superficial e a possibilidade de funcionalizações, e a diminuição da citotoxicidade do material. As UCNP@mSiO2 foram decoradas com moléculas orgânicas e com o fotossensibilizador (PS) ftalocianina de silício (SiPc) para estudo de sua interação e efeito bactericida contra cepas bacterianas Gram positivas e negativas. Diferentes abordagens foram utilizadas em busca de nanopartículas com as melhores propriedades: tamanho, forma, geração de oxigênio singleto e estabilidade em solução aquosa. Verificou-se que a transferência de energia entre as UCNPs e as SiPc em sua superfície é muito dependente do tipo de funcionalização realizada e da extensão com que as moléculas de PS adentram os poros da sílica. O material final apresentou toxicidade na ausência de luz contra a bactéria E. coli, enquanto a viabilidade das cepas de S. aureus não foi afetada no escuro. A excitação direta da SiPc nas nanopartículas levou a completa erradicação da E. coli e um drástico decréscimo no número de unidades formadoras de colônia (CFU) da S. aureus de até sete ordens de magnitude. Com esse estudo demonstramos diferentes estratégias para sintetizar e potencializar o uso das UCNPs como agentes teranósticos, principalmente para uso em PDI. / Lanthanide-doped upconverting nanoparticles (UCNPs) that emit high-energy photons upon excitation by low-energy near infrared (NIR) light, have garnered great interest in recent years due to their versatility. These nanoparticles combined to other molecules can be used for a broad range of bio-applications as theranostic agents, for bioimaging, drug and gene delivery and photodynamic therapy (PDT) applications. Although phototherapy is commonly used in the treatment of cancer, the same principles can be applied for the inactivation of bacteria (PDI). In the last twenty years bacterial resistance against antibiotics has become a critical public health issue and new strategies are needed to overcome this challenge. Herein, we describe the synthesis, detailed characterization and application of functionalized NaYF4: Yb (20%), Er (2%) UCNPs for use in PDT and especially for PDI. The UCNPs are produced using the co-precipitation method and covered with a mesoporous silica shell to enhance the dispersibility in water, increase the surface area and grant functionalization possibility and to decrease cytotoxicity. The nanoparticles were decorated with different molecules and functionalized with the photosensitizer (PS) silicon phthalocyanine (SiPc) to study interaction and enhance the bactericidal effect against Gram positive (+) and Gram negative (-) bacteria. Different approaches were used to identify the best particles concerning the shape, size, photophysical properties, generation of singlet oxygen and stability in water. It was verified that the energy transfer (FRET) efficiency from the UCNP towards SiPc depended on the surface functionalization and resulting encapsulation depths of the PS into the mesoporous silica. Functionalized UCNPs displayed dark toxicity towards Gram (-) E. coli while Gram (+) S. aureus viability was not decreased in the dark. Directly exciting the PS on the UNCP led to complete eradication of E. coli and a drastic decrease of colony forming units of S. aureus of up to seven orders of magnitude. Through this study we demonstrate different strategies to synthesize and potentialize the use of UCNPs as theranostic agents, mainly for use in PDI.

Em S. cerevisiae, as proteínas de membrana são responsáveis pelo transporte de açúcares através da membrana celular e, portanto, são importantes para os processos fermentativos. Visando melhorar a compreensão do metabolismo de açúcares, estudamos o transporte ativo de açúcares mediado pela permease Agt1p e o processo de inativação catabólica, promovido pela glicose. Para isso, mutantes em resíduos específicos do Agt1p foram gerados por mutagênese e expressados em uma linhagem agt1<font face=\"Symbol\">D. Os resultados obtidos indicam que os aminoácidos Glu-120, Asp-123, Glu-167, Arg-504 e Ile-505 estão envolvidos com o simporte açúcar-H+ realizado pelo Agt1p. Em relação aos resíduos e/ou domínios envolvidos com o processo de inativação catabólica, os resultados demonstram que a região N-terminal do Agt1p, bem como a alça citoplasmática presente entre os TMs 6 e 7, são essenciais para a resposta celular frente a presença de glicose. Finalmente, a fusão do Agt1p com GST permitiu purificar uma proteína de ~67 kDa, condizente com a massa molecular prevista para este transportador. / In S. cerevisiae, membrane proteins are responsible for the transport of different sugars across the cellular membrane and, therefore, are important for fermentation processes. In order to improve our understanding of sugar metabolism, we studied the active sugar transport mediated by Agt1p permease and the catabolite inactivation induced by glucose. Thus, mutants in specific residues of the Agt1p were generated by site direct mutagenesis and expressed in a strain agt1<font face=\"Symbol\">D. The results indicate that the Glu-120, Asp-123, Glu-167, Arg-504 and Ile-505 residues are involved in the sugar-H+ symport mediated by the Agt1p permease. Regarding residues and/or domains involved in the process of catabolite inactivation promoted by glucose, the results indicate that the N-terminal region of Agt1p, and the intracellular loop between TMs 6 and 7, are essential for the cellular response to the presence of glucose. Finally, the fusion of the Agt1p to GST allowed the purification of a ~67 kDa protein, consistent with the predicted molecular weight of this transporter.

Este trabalho teve o objetivo de estimar a frequência de deficiência mental causada por mutações no cromossomo X entre pacientes do sexo masculino, que constituem casos isolados de deficiência mental. A estratégia adotada foi a determinação do padrão de inativação do cromossomo X nas mães dos afetados, com base (a) nas indicações de que desvios extremos do padrão casual de inativação do cromossomo X têm alta probabilidade de estar relacionados à presença de mutações do cromossomo X e (b) na observação de que a frequência desses desvios está significantemente aumentada em mulheres certamente portadoras de mutações que causam deficiência mental de herança ligada ao X. A vantagem seletiva das células que possuem o alelo não mutado no cromossomo X ativo é uma explicação para tais desvios extremos da inativação do cromossomo X, raramente encontrados na população geral. Selecionamos 115 meninos portadores de deficiência mental moderada a grave associada a outros sinais clínicos, não característicos de síndrome conhecida e que tinham cariótipos normais e teste negativo para a síndrome do cromossomo X frágil; suas genitoras concordaram com a participação no estudo. Esses pacientes foram encaminhados ao Serviço de Aconselhamento Genético do Laboratório de Genética Humana, Departamento de Genética e Biologia Evolutiva, por diferentes serviços médicos, para diagnóstico e orientação quanto a riscos de recorrência na família. O padrão de inativação do cromossomo X nas mães dos afetados foi investigado, com base na metilação diferencial dos alelos do gene AR (Androgen Receptor gene) , no cromossomo X ativo e inativo. As mães de 100 desses meninos se revelaram heterozigóticas quanto à repetição polimórfica CAG do gene AR, requisito do teste para determinar o padrão de inativação do cromossomo X. Onze mulheres (11%) apresentaram desvios extremos do padrão de inativação do X (&ge; 98:2), frequência significativamente maior (P = 0.0001; teste exato de Fisher) do que aquela que a literatura registra, em estudo utilizando o mesmo ensaio, entre mulheres adultas da população geral (0,017; IC 95% = 0,007 0,034). A raridade de desvios tão extremos na população geral permite admitir que as mães dos afetados que apresentam tais desvios sejam portadoras de mutação no cromossomo X, que causa a deficiência mental em seus filhos. Sendo assim, estimamos em 11% a frequência de deficiência mental em nossa amostra de 100 meninos casos isolados de deficiência mental (IC 95% = 0,056 0,188), sem incluir a síndrome do X frágil, responsável por 2,5% a 3% da deficiência mental no sexo masculino. Essa nossa estimativa para a proporção de deficiência mental moderada grave ligada ao X entre indivíduos do sexo masculino com DM é da mesma ordem de grandeza daquelas relatadas na literatura, baseadas (a) na frequência da síndrome do X frágil em coortes de homens com deficiência mental e entre famílias com deficiência mental de herança ligada ao X ou (b) nas inferências da prevalência de deficiência mental e de deficiência mental causada por mutações no cromossomo X na população geral masculina. Entretanto, a frequência por nós determinada deve ser uma subestimativa, considerando que os desvios extremos do padrão de inativação ocorrem em apenas um terço das portadoras obrigatórias de mutações que causam deficiência mental com herança ligada ao X. Com base nos resultados deste estudo, consideramos indicada a avaliação do padrão de inativação do cromossomo X em mães de indivíduos do sexo masculino, casos isolados de deficiência mental. A detecção de desvio extremo da inativação deve ser considerada indicativa de deficiência mental de herança ligada ao X, constituindo subsídio para o aconselhamento genético da família e podendo levar á identificação da mutação causadora da deficiência mental. / Nearly a third of obligate carriers of mutations causative of X-linked mental retardation (XLMR) have been reported to have extreme X-inactivation skewing in peripheral blood cells, compared to their non-carrier relatives. Selective advantage of cells with the non-mutated allele on the active X chromosome would explain this skewing. Based on these findings, we used the pattern of X-inactivation in mothers of mentally retarded boys, as a parameter to evaluate the frequency of XLMR among non-familial cases. To determine the X-inactivation pattern in these women, we investigated the methylation status of the AR (Androgen Receptor) alleles in blood cells. We selected 115 boys with moderate to severe mental retardation of unknown cause, who had normal karyotypes and tested negative for fragile X syndrome; the mothers of 100 of these boys were found to be heterozygous for the polymorphic CAG repeat of the AR gene, a requisite of the X-inactivation assay. Eleven women (11%) had extremely skewed X-inactivation (&ge; 98:2), a frequency significantly higher (P = 0.0001; Fisher exact test) than the frequency reported for adult women from the general population (1.7%; 95% CI = 0.007 0,034). Assuming that every mother with extremely skewed X-inactivation is a carrier of an X-chromosome mutation that causes mental retardation in her son, the frequency of XLMR in our sample of 100 boys is 11% (95% CI = 0,056 0,188), the fragile X syndrome being excluded. Although these figures are quite in agreement with previous estimations of the frequency of XLMR among mentally retarded men, they might be an underestimation, when it is taken into account that only about a third of obligate carriers of XLMR mutations have highly skewed X inactivation.

Devido à grande preocupação com a geração de novas tecnologias mais ágeis, eficientes e de baixo custo, as reações fotodinâmicas (RF) têm ganhado destaque. Estas envolvem a ativação de um fármaco fotossensível (fotossensibilizador (FS)), pela iluminação em uma faixa específica de comprimentos de onda, gerando assim espécies reativas altamente citotóxicas levando as células à morte. As RF são divididas em duas categorias: terapia fotodinâmica (TFD) e inativação fotodinâmica (IFD). A primeira é utilizada para tratamentos oncológicos, dermatológicos, entre outros. A segunda é utilizada para descontaminação de micro-organismos em infecções localizadas. Atualmente a IFD tem sido alvo de muitos estudos pois tem diversas vantagens quando comparadas com as técnicas de descontaminação atuais. Duas das mais importantes são: a seletividade e a não geração de micro-organismos resistentes aos FSs. Apesar desta técnica ser utilizada com sucesso em diversos campos, ela ainda apresenta baixa eficiência quando comparada às técnicas tradicionais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi criar um novo protocolo de aplicação da IFD visando o aumento de eficiência, bem como um estudo profundo das interações dos FSs com as células, e o monitoramento da dinâmica do FS nestas. O presente estudo utiliza-se de células da levedura Candida albicans e demonstra a interação destas células com dois FSs: Photogem&reg; e Curcumina. Foi proposto um novo protocolo que promove o aumento da internalização de FS pelas células baseado na pré-iluminação de baixa dose durante o tempo de incubação. Foi possível demonstrar através da medida dos espectros de absorção do sobrenadante de uma solução com células e Photogem&reg;, que as amostras que tiveram pré-iluminação internalizaram mais FS do meio do que as células mantidas no escuro. Além disso, a partir de ensaios de viabilidade com a levedura e o Photogem&reg; foi demonstrado que as amostras que tiveram pré-iluminação apresentaram diminuição de até seis ordens de grandeza nas unidades formadoras de colônia quando comparadas com as amostras tratadas pelo protocolo tradicional de IFD. Através das técnicas de microscopia confocal de fluorescência e de imagem de tempo de vida de fluorescência foi possível compreender a interação entre os FSs e as células, bem como estudar a ligação deste FS em diferentes regiões da célula. Além disso, foi estudada ainda a mobilidade destas moléculas dentro das células sob condições com e sem iluminação de baixa dose. Através deste estudo pôde-se inferir que as moléculas de curcumina tem tempos característicos de entrada nas células mais lentos que os tempos característicos do Photogem&reg;. Ainda foi possível tomar vantagem da fluorescência do Photogem&reg; para monitorar a entrada deste nas células de levedura, bem como monitorar a formação do seu fotoproduto, determinando assim que 7,5 minutos é o tempo médio de iluminação durante a incubação com FS necessário para que pelo menos 80% das células tivessem o FS internalizado, sem significante formação de fotoprodutos. Conclui-se ainda que este novo protocolo de incubação com iluminação leva a maior eficiência e seletividade da IFD, abrindo caminho para uma nova linha de pesquisa nas RF em geral, possivelmente podendo este protocolo ser aplicado em diversos tipos de células. / In the last years, due to the increasing need of generation of novel faster and cheaper technologies, the photodynamic reactions (PR) have been highlighted. These reactions involves the activation of a photosensitive drug, named photosensitizer (PS), by light in proper spectral window and generation of highly cytotoxic reactive species, leading cells to death. The photodynamic reactions may be divided in two categories: photodynamic therapy (PDT) and photodynamic inactivation (PDI). The first one is performed in order to treat oncologic, dermatologic and other diseases, whereas the second one is employed in the decontamination of microorganisms in localized infections. When compared with existing decontamination techniques, PDI has several advantages, among which two of the most important are its selectivity of the PS that acts only at the delivered site, as well as not inducing antibiotic resistance, for such reasons are subjected of many current studies. Althought this technique has been performed with great success in many fields, it still has a lack of efficiency. In this context, the purpose of this study was create a new application protocol of this technique in order to increase the efficiency, as well as understand the interactions of the PS with the cells and monitoring the drug dynamic in cells. In this study, Candida albicans cells were utilized and the interaction of two PSs (Photogem&reg; and Curcumin) were demonstrated. A new protocol which promotes an increase of the PS cells uptake was proposed, this protocol is based on the low dose illumination during the incubation time. By measuring absorption spectra of the supernatant of two solutions with cells and Photogem&reg;, in which in one of them were applied a low dose light, was demonstrated that the illuminated cells had an uptake increased when compared with the sample kept in the dark. Moreover, viability assays with the Photogem&reg; and the cells proved that the cells that receive low dose light in the incubation stage had more damage in the PDI, showing a decrease of six orders of magnitude when compared with the traditional PDI. Through confocal and lifetime fluorescence microscopy techniques it was possible not only to comprehend the interaction between the PS and cells, as well as to study the binding of this molecules in different regions of the cells. Furthermore, the mobility of the PS molecules inside the cells was studied in conditions of illumination and dark, it could be inferred that the curcumin molecules has higher characteristic time than Photogem&reg; molecules. Monitoring the cell Photogem&reg; uptake, and the photoproduct formation was possible by take advantage of the PS fluorescence. Thus it was possible to determine the average illumination time (7.5 minutes) during the incubation time so at least 80% of the cells had the PS internalized, without much generation of photoproducts. It follows also that this new incubation protocol with low dose illumination leads to greater efficiency of PDI, so this study leads a new field of research in overall photodynamic reaction.

O imprinting genômico, processo regulado epigeneticamente segundo o qual os genes se expressam de acordo com sua origem parental (paterna ou materna), está envolvido no desenvolvimento placentário. Na região cromossômica 11p15.5 encontram-se vários genes importantes para o desenvolvimento fetal e da placenta, os quais são regulados por duas principais regiões controladoras de imprinting (ICR1 e 2) onde se encontram as regiões diferencialmente metiladas H19DMR e KvDMR1, respectivamente. O imprinting genômico e a inativação aleatória do cromossomo X são processos epigenéticos presentes em mamíferos placentários. O presente trabalho teve como objetivo principal verificar a presença de mosaicismo do perfil epigenético entre tecidos extraembrionários de estágios precoces da gravidez (primeiro trimestre), e em vilosidade coriônica de placentas a termo (terceiro trimestre). Foram coletadas amostras de 10 gestações de primeiro trimestre (vilosidade coriônica, âmion, membrana de cordão umbilical e tecido embrionário) e 14 de terceiro trimestre (vilosidade coriônica), das quais 10 foram consideradas como controles e quatro utilizadas para estudo de mosaicismo restrito à vilosidade coriônica (coleta de amostras de todos os cotilédones). Após extração do DNA, foi utilizado o Método de Digestão Enzimática Sensível à Metilação Associada à PCR em Tempo Real para o estudo do padrão de metilação da KvDMR1 e da H19DMR em diferentes tecidos do primeiro trimestre gestacional e em tecido placentário do terceiro trimestre. O padrão de inativação do cromossomo X foi avaliado em todos os cotilédones de duas placentas a termo, de fetos do sexo feminino, por meio do ensaio do receptor de andrógeno humano (HUMARA assay), utilizando eletroforese capilar, e com acréscimo de um novo marcador de inativação do cromossomo X (ICX1). Na análise estatística foram utilizados o teste t não pareado, teste de Turkey e teste t pareado. A média de metilação da KvDMR1 das amostras de vilosidade coriônica do primeiro trimestre gestacional foi estatisticamente diferente da média de metilação do terceiro trimestre. Enquanto que a metilação da H19DMR não apresentou diferença estatística entre amostras de vilosidade coriônica do primeiro e do terceiro trimestre gestacionais. Com relação ao mosaicismo, a KvDMR1 não apresentou variação com relação ao tamanho ou a posição dos cotilédones, enquanto que a H19DMR apresentou diferença estatisticamente significativa na média de metilação com relação ao tamanho dos cotilédones e ao posicionamento nos quadrantes; em consequência da hipometilação em cotilédones pertencentes a uma das placentas estudadas. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas na média de metilação da KvDMR1 e da H19DMR entre diferentes tecidos das amostras do primeiro trimestre gestacional. No entanto, a comparação entre tecidos pareados de um mesmo indivíduo mostrou que a metilação não é correspondente entre os tecidos. Os dados obtidos mostram que o imprinting genômico provavelmente é um processo dinâmico, que evolui ao longo da gestação, estando relacionado a formação e ao amadurecimento da placenta. No presente estudo foi possível verificar que cotilédones de uma mesma placenta apresentam diferentes padrões de inativação do cromossomo X. Diferenças que podem ser explicadas pela expansão clonal das células trofoblásticas progenitoras com o cromossomo X paterno ou o cromossomo X materno inativo. Devido à variabilidade epigenética, exames em tecidos placentários devem considerar as diferenças intra-placentárias e as diferenças entre tecidos embrionários e extraembrionários. / Genomic imprinting, a mechanism of allele-specific expression depending on parental origin, is an epigenetic process that regulates the expression of many genes involved in placental development. Several important genes for fetal and placental growth are located on the human chromosome region 11p15.5, which are regulated by two imprinting control regions (ICR1 e 2), which have the differentially methylated regions H19DMR and KvDMR1, respectively. Genomic imprinting and random inactivation of X chromosome are two epigenetic processes present in placental mammals. The present study aimed to verify the presence of epigenetic mosaicism between extra-embryonic and embryonic tissues from early stages of pregnancy (first trimester), and in chorionic villi of term placentas (third trimester). Samples were collected from 10 pregnancies in the first trimester (chorionic villous, amnion, umbilical cord membrane, and embryonic tissue) and 14 from third trimester (chorionic villus sampling), of which 10 were considered as controls and four used to study mosaicism restricted to chorionic villi (sampling of all cotyledons). After DNA extraction, we used real time PCR associated to enzymatic restriction with a methylation sensitive enzyme to study the methylation pattern of KvDMR1 and H19DMR in different tissues from first trimester and placental third trimester tissue. The pattern of X chromosome inactivation was evaluated in all cotyledons from two term placentas of female fetuses, using the human androgen receptor (HUMARA) assay, capillary electrophoresis, and adding a new X chromosome inactivation (ICX1) marker. Unpaired and paired t and Turkey tests were used in statistical analysis. The average methylation of KvDMR1 of chorionic villi samples in first trimester was statistically different from average methylation of the third trimester. While the methylation of H19DMR showed no statistically significant difference between chorionic villi samples in the first and third trimester of pregnancy. In relation to the mosaicism, the KvDMR1 methylation did not vary in respect to the size or position of the cotyledons, while H19DMR showed statistically significant difference in average methylation relative to the size of the cotyledons, to the position in quadrants, due to the hypomethylation in cotyledons from one studied placenta. There were no statistically significant differences in the mean methylation KvDMR1 and H19DMR among different tissues from the first trimester of pregnancy, however, the comparison between paired tissues from the same individual showed that the methylation is different between tissues. The data from this study showed that genomic imprinting is probably a dynamic process and evolved across human pregnancy. This process is probable connected to placenta formation and maturation. We observed different patterns of X chromosome inactivation in cotyledons from the same placenta. This difference could be explained by clonal expansion of a limited number of trophoblastic progenitor cells with either an inactive maternal or paternal X chromosome. Due to the epigenetic variability, placental tissue examinations must consider the differences intra-placental and differences between embryonic and extra-embryonic tissues.

Neste trabalho, foram determinadas as propriedades dielétricas e a condutividade elétrica de quatro tipos leite (leite humano e 3 tipos de leite vaca - cru, integral e semi-desnatado) e de três fórmulas infantis (FIs) empregando a técnica de cabo coaxial de ponta aberta. As medições das propriedades dielétricas foram realizadas na faixa de frequência de (500 a 3000) MHz e em temperaturas de (5 a 90) ºC. O comportamento dielétrico de todos os tipos de leite e das FIs foi caracterizado por dois mecanismos principais (condução iônica e rotação dipolar), que se mostraram dependentes da frequência e da temperatura. Também foi estudada a inativação da enzima fosfatase alcalina (ALP), presente em leite de vaca e humano, utilizando um reator de micro-ondas focalizadas em processo térmico descontínuo. Durante o processamento, por meio de um sensor de fibra óptica, em contato direto com o leite, foram obtidos os históricos de temperatura dos quais os parâmetros cinéticos D e z foram calculados no intervalo de temperatura de (50 a 80) ºC e tempos de (15, 30, 45, 60, 180 e 300) s. A inativação térmica da ALP obedeceu a cinética de primeira ordem e os parâmetros cinéticos determinados foram: z = 4,4 ºC e D70ºC = 1,1 s para o leite humano e z = 7,4 ºC e D70ºC = 44,3 s para o leite de vaca tipo B. Os resultados desse estudo mostraram que o tratamento térmico assistido por micro-ondas, na condição ótima de 60 ºC por 30 s, foi eficiente na inativação de micro-organismos patogênicos (Staphylococcus aureus e Salmonella) e na preservação do perfil de ácidos graxos em leite humano. Além disso, o tratamento térmico assistido por microondas resultou em menores perdas de proteínas, como as imunoglobulinas e lactoferrina, quando comparado ao processamento térmico convencional (Holder), utilizado nos Bancos de Leite Humano (BLH), demonstrando que pode ser considerado uma tecnologia alternativa para o processamento de alimentos líquidos. / In this work, the dielectric properties and electrical conductivity of four types of milk (human milk and 3 types of cow milk - raw, whole and low-fat) and three infant formulae (IFs) were measured using the open-ended coaxial method. The measurements of the dielectric properties were performed at frequency range from (500 to 3000) MHz and temperatures from (5 to 90) ºC. The dielectric behavior of all types of milk and IFs was characterized by two main mechanisms (ion conduction and dipole rotation), which showed dependency in relation to frequency and temperature. The inactivation of alkaline phosphatase (ALP), present in cow and human milk, was also studied using a microwave reactor focused on a batch process. During the processing, by means of a fiber optic sensor, the temperature histories were obtained from which the kinetic parameters D and z were calculated at temperature range from (50 to 80) °C and times from (15, 30, 45, 60, 180 and 300) s. The thermal inactivation of the ALP followed the first-order kinetics and the kinetic parameters determined were: z = 4.4 °C and D70°C = 1.1 s for human milk and z = 7.4 °C and D70 °C = 44.3 s for the type B cow\'s milk. The results of this study showed that microwave-assisted heating, under optimum condition (60 ºC for 30 s), was efficient for inactivation pathogenic microorganisms (Staphylococcus aureus and Salmonella) and preservation of fatty acids profile in human milk. In addition, microwave-assisted heating resulted in lower losses of important proteins, such as immunoglobulins and lactoferrin, compared to conventional thermal processing (Holder), used in Human Milk Banks (BLH), demonstrating that it can be considered an alternative technology for the processing of liquid foods.

Em mamíferos a inativação do cromossomo X (ICX) consiste no silenciamento gênico de um dos dois X presentes nas células somáticas normais das fêmeas, garantindo a compensação de dose transcricional em relação aos machos. Existem duas formas de ICX: aleatória, na qual a escolha do cromossomo X inativado se dá ao acaso (X paterno ou materno); e de maneira completamente desviada, na qual a atividade do cromossomo X dependerá de sua origem parental. Nas fêmeas marsupiais a inativação ocorre de forma completamente desviada, sendo o X paterno preferencialmente inativado em todas as células, já nas células embrionárias de eutérios, o que se observa é a ICX aleatória. Entretanto, naquelas células que darão origem aos tecidos extra-embrionários, de camundongos e bovinos, a ICX se dá de forma equivalente à dos marsupiais, ou seja, o X paterno é preferencialmente inativado. Há mais de 30 anos o padrão de ICX em tecidos extra-embrionários humanos tem sido alvo de intenso debate. A crítica que se faz aqui é que tais estudos foram realizados com base na expressão de apenas um ou dois genes ligados ao X com amostras de tecidos extra-embrionários em diferentes idades gestacionais e, por vezes, em poucas amostras, o que deve ter levado às contradições entre as conclusões. O diferencial deste trabalho foi a utilização de técnicas de genotipagem de SNPs presentes em regiões codificadoras, para analisar o padrão de atividade alelo-específica de um grande número de genes presentes ao longo de todo o cromossomo X, gerando um panorama mais representativo da ICX em placenta humana. Neste estudo é comprovado o padrão aleatório de ICX em placenta humana a termo e demonstrado que este órgão se apresenta como um 65 mosaico em relação à escolha do X inativo. A análise global da atividade gênica no cromossomo X indicou ainda que a manutenção do estado epigenético do X inativo parece ser heterogêneo. Em conjunto, os dados gerados são capazes de explicar as incongruências entre as conclusões previamente publicadas. Este trabalho também ilustra as diferenças nos mecanismos de ICX entre humanos e camundongos e reforça a importância de se avaliar esse tema em outras espécies de mamíferos eutérios na tentativa de se elucidar os processos evolutivos envolvidos na compensação de dose em mamíferos / Imprinted inactivation of the paternal X chromosome in marsupials is the primordial mechanism of dosage compensation for X-linked genes between females and males in Therians. In Eutherian mammals, X chromosome inactivation (XCI) evolved into a random process in cells from the embryo proper, where either the maternal or paternal X can be inactivated. However, species like mouse and bovine maintained imprinted XCI exclusively in extraembryonic tissues. The existence of imprinted XCI in humans remains controversial, with studies based on the analyses of only one or two X-linked genes in different extraembryonic tissues. Here we readdress this issue in human term placenta by performing a robust analysis of allele-specific expression of 23 X-linked genes, including XIST, using 28 SNPs in transcribed regions. We show that XCI is random in human placenta, and that this organ is arranged in relatively large patches of cells with either maternal or paternal inactive X. In addition, this chromosome-wide analysis indicated heterogeneous maintenance of the epigenetic state along the inactive X, which combined with the extensive mosaicism found in placenta, can explain the lack of agreement among previous studies. Our results illustrate the differences of XCI mechanism between humans and mice, and highlight the importance of addressing the issue of imprinted XCI in other species in order to understand the evolution of dosage compensation in placental mammals

A Achyrocline satureioides (Lam.) D.C. – ASTERACEA – (“macela”) é uma planta nativa no estado do Rio Grande do Sul/BR, tradicionalmente considerada medicinal para distúrbios do sistema digestivo, tendo estudos evidenciado sua atividade antimicrobiana frente bactérias padrões internacionais. Com os objetivos de verificar a presença de marcador fitoquímico e avaliar a atividade antibacteriana do decocto sobre isolados em situações-problema sanitários em saúde e produção animal, amostra da planta foi colhida de vegetação espontânea e as inflorescências submetidas a cocção por 15 min, repondo-se o volume perdido na evaporação. A técnica de cromatografia analítica em camada delgada (CCD) detectou a presença de quercitina. A atividade antimicrobiana foi avaliada pelo método de diluição, técnica pour plate, em dois tempos de contato (1 h e 24 h), sem neutralizador químico (placa indicando inibição bacteriana) e com neutralizador (placa indicando inativação bacteriana). Inicialmente foram confrontados os padrões S. aureus ATCC 25923 e E. coli ATCC 11229 em 3 proporções planta : volume, tendo a de 7,5 g : 100 mL demonstrado maior atividade de inativação. Pelo mesmo método, técnica e proporção de maior atividade, confrontou-se o decocto com 26 isolados em leite de vacas com mastite: 14 S. aureus, 5 Streptococcus dysgalactiae, 1 Streptococcus uberis, 3 Corynebacterium sp., 1 E. coli, 1 Klebsiella sp. e 1 P. aeruginosa. Sobre as bactérias Gram positivas, com 1 h de contato a leitura das placas evidenciou que 70,83% delas estavam inibidas, tendo sido confirmado que 12,5% delas estavam inativadas; com 24 h de contato 87,5% estavam inibidas e 79,17% inativadas. Sobre as bactérias Gram negativas, em 100 % das vezes as ações de inibição e inativação ocorreram na leitura do tempo de contato de 24 h. Concluiu-se que o indicador fitoquímico flavonóide está presente também na forma decocto, e que esta solução apresenta atividade antimicrobiana tanto sobre amostras padronizadas quanto sobre isolados “de campo”. / The Achyrocline satureioides (Lam.) DC - Asteraceae - ("camomile") is a native plant in the state of Rio Grande do Sul / BR, traditionally considered medicinal for disorders of the digestive system, studies have demonstrated its antimicrobial activity against bacteria standards. Aiming to verify the presence of phytochemical marker and to evaluate the antibacterial activity of the decoction on isolated situations-health problem in animal health and production, the plant sample was collected from weeds and inflorescences subjected to cooking for 15 minutes, replacing them the volume lost to evaporation. The technique of analytical thin layer chromatography (TLC) detected the presence of quercetin. Antimicrobial activity was evaluated by the dilution pour plate technique in two contact times (1 h and 24 h) without neutralizing chemical (sign indicating bacterial inhibition) and neutralizing (sign indicating bacterial inactivation). Initially the standards were confronted S. aureus ATCC 25923 and E. coli ATCC 11229 in 3 proportions plant: volume, with 7.5 g: 100 mL demonstrated higher activity of inactivation. By the same method, technique and proportion of higher activity, confronted the decoction with 26 isolates in milk from cows with mastitis: 14 S. aureus, 5 Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus uberis 1, 3 Corynebacterium sp., 1 E. coli, 1 Klebsiella sp. and 1 P. aeruginosa. On the Gram positive bacteria, with 1 h contact reading of the plates showed that 70.83% were inhibited, it was confirmed that 12.5% were inactivated, with 24 h of contact 87.5% were inhibited and 79,17% inactivated. On the Gram negative bacteria, in 100% of the time the actions of inhibition and inactivation occurred in reading the contact time of 24 h. It was concluded that the flavonoid phytochemical indicator is also present in the decoction form, and that this solution has antimicrobial activity on both standard sampling as on isolated "field".