Nutrientes específicos, denominados farmaconutrientes, demonstraram possuir a capacidade de modular a resposta imunológica e inflamatória de animais e seres humanos, em estudos clínicos e laboratoriais. Dentre os substratos conhecidos, os que têm maior relevância e ação imunomoduladora são a arginina, glutamina, ácido graxo n-3 e nucleotídeos. No entanto, revisões sistemáticas e meta-análises buscam consenso em relação aos vários e controversos resultados publicados sobre os possíveis benefícios da imunonutrição em pacientes críticos. Nossos objetivos foram avaliar a efetividade das dietas enriquecidas com Imunonutrientes na redução de complicações e mortalidade nos diferentes tipos de pacientes críticos. O presente estudo é uma revisão sistemática com metanálise onde foram inseridos ensaios clínicos randomizados avaliando o uso de nutrientes imunomoduladores em doente adulto de ambos os sexos, definido como crítico traumatizado, séptico, queimado ou cirúrgico; as dietas utilizadas deveriam conter um ou mais dos imunonutrientes, em qualquer dose, administradas por via enteral comparadas à dieta padrão pela mesma via em pelo menos um dos grupos de comparação. As bases de dados consultadas foram Pubmed e Cinhal, utilizando os termos: Immunonutrition, arginine, glutamine, n-3, nucleotides e criticall illness. De 206 artigos encontrados inicialmente, apenas 35 preencheram os critérios de elegibilidade estabelecidos. Destes 35 ensaios clínicos, 18 foram conduzidos em pacientes cirúrgicos, 6 em pacientes traumatizados, 5 em pacientes queimados, 5 em pacientes críticos em geral e 1 em pacientes sépticos. Para a população geral, não houve redução significativa do risco de morrer indicada pelo RR de 0,84 (IC de 0,68 a 1,05) e os queimados foram mais protegidos de morrer com RR de 0,25 (IC de 0,09 a 0,66); as complicações infecciosas foram reduzidas com RR de 0,56 (IC de 0,42 a 0,73); a incidência de sepse foi reduzida com RR de 0,45 (IC de 0,29 a 0,69), especialmente nos pacientes traumatizados com RR de 0,42 (IC de 0,26 a 0,68); a incidência de abscesso abdominal também foi reduzida com RR de 0,39 (IC de 0,21 a 0,72) e também de bacteremia com RR de 0,46 (IC de 0,31 a 0,66); o tempo de internação hospitalar diminuiu -3,9 dias (IC de -5,0 a -2,8). Para a população de pacientes cirúrgicos: o óbito não apresentou redução significativa do RR de 0,93 (IC de 0,44 a 1,95), as complicações infecciosas foram reduzidas com RR de 0,51 (IC de 0,41 a 0,63), o tempo de internação hospitalar foi reduzido - 3,41 dias (IC de -4,25 a -2,58) e o tempo de internação em UTI -1,72 dias (IC de -2,12 a -1,31). A utilização de dietas com nutrientes imunomoduladores não alterou a mortalidade em doentes críticos ou cirúrgicos. Indivíduos com mais de 60 anos são menos protegidos de morrer pela utilização de dietas com imunomoduladores. As complicações infecciosas são reduzidas em pacientes críticos com a utilização de imunonutrição, em especial a população de pacientes cirúrgicos. Dietas com mais de 10g/l de arginina protegem mais os pacientes críticos da incidência de complicações infecciosas. Pacientes traumatizados são protegidos da incidência de sepse pela utilização da imunonutrição. O tempo de internação hospitalar e o tempo de internação em UTI foram reduzidos em críticos e cirúrgicos com imunonutrição. A execução de ensaios clínicos explanatórios nos diferentes tipos de doentes críticos com um nutriente imunomodulador isolado, seguida de ensaios pragmáticos de acordo com os resultados dos anteriores, é um fato a ser considerado em futuras pesquisas. / Specific nutrients, the so-called pharmaconutrients, showed a capability to modulate human and animal immune answers in clinical and laboratory studies. Amongst the well-known substracts, arginine, glutamine, fatty accid n-3, and nucleotide showed the most relevant immunomodulator actions. However, systematic revisions and meta-analysis are still in search of agreement due to several controversial results published in the literature on the probable benefits of the immunonutrition of the critically ill. Evaluate the effectiveness of the immunonutrients enriched diets in the reduction of complications and mortality of different types of the critically ill patients. The present study is a meta-analysis systematic revision where randomized clinical trials were included, evaluating the immunomodulator nutrients use in ill adults of both genders, defined as critical traumatized, septicemic, burned, or surgical patients; diets administered should contain one or more immunonutrients, at any dose, ministered by enteral route and compared with a pattern diet offered by the same via at least to one of the comparison groups. Pubmed and Cinhal data banks were searched for the following terms: immunonutrition, arginine, glutamine, n-3, nucleotides and critical illness. In 206 articles were initially found, but only 35 agreed to the established electability criteria: 18 were conducted in the surgical patients, 6 in the traumatized patients, 5 in the burned patients, 5 in the general critical patients, and 1 in the septicemic patients. Considering the general population: obit did not show a significant RR reduction of 0.84 (IC from 0.68 to 1.05); burned patients were more protected from death with RR of 0.25 (IC from 0.09 to 0.66); infections complications were reduced with RR of 0.56 (IC from 0.42 to 0.73); sepsis incidence was reduced with RR of 0.45 (IC from 0.29 to 0.69); specially in the traumatized patients with RR of 0.42 (IC from 0.26 to 0.68); abdominal abscess incidence was also reduced with RR of 0.39 (IC from 0.21 to 0.72) and also bacteremia with RR of 0.46 (IC from 0.31 to 0.66); hospitalization time was also reduced in -3.9 days (IC from -5.0 to -2.8). Considering the surgical patients population: obit did not present a significant RR reduction of 0.93 (IC from 0.44 to 1.95); infections complications were reduced with RR of 0.51 (IC from 0.41 to 0.63); hospitalization period was reduced in -3.41 days (IC from -4.25 to -2.58), and in the ICU time was reduced in -1.72 days (IC from -2.12 to -1.31). Administration of immunomodulator nutrient diets did not change the mortality of the critically ill or surgical patients. Individuals over 60 years are less protected from death with the administration of immunomodulator diets. Infections complications showed a reduction in the critically ill patients with the utilization of immunonutrition, specially the surgical patients population. Diets containing more than 10g/l of arginine protect the critical patients from the incidence of infectious complications. Traumatized patients are protected from the incidence of sepsis by the administration of the immunonutrition. Hospitalization and ICU time were reduced for critical and surgical patients in use of immunonutrition. Explanatory clinical trials in different types of critically ill patients using an isolated immunomodulator nutrient followed by pragmatic trials according to previous results should be considered in future research.

Nutrientes específicos, denominados farmaconutrientes, demonstraram possuir a capacidade de modular a resposta imunológica e inflamatória de animais e seres humanos, em estudos clínicos e laboratoriais. Dentre os substratos conhecidos, os que têm maior relevância e ação imunomoduladora são a arginina, glutamina, ácido graxo n-3 e nucleotídeos. No entanto, revisões sistemáticas e meta-análises buscam consenso em relação aos vários e controversos resultados publicados sobre os possíveis benefícios da imunonutrição em pacientes críticos. Nossos objetivos foram avaliar a efetividade das dietas enriquecidas com Imunonutrientes na redução de complicações e mortalidade nos diferentes tipos de pacientes críticos. O presente estudo é uma revisão sistemática com metanálise onde foram inseridos ensaios clínicos randomizados avaliando o uso de nutrientes imunomoduladores em doente adulto de ambos os sexos, definido como crítico traumatizado, séptico, queimado ou cirúrgico; as dietas utilizadas deveriam conter um ou mais dos imunonutrientes, em qualquer dose, administradas por via enteral comparadas à dieta padrão pela mesma via em pelo menos um dos grupos de comparação. As bases de dados consultadas foram Pubmed e Cinhal, utilizando os termos: Immunonutrition, arginine, glutamine, n-3, nucleotides e criticall illness. De 206 artigos encontrados inicialmente, apenas 35 preencheram os critérios de elegibilidade estabelecidos. Destes 35 ensaios clínicos, 18 foram conduzidos em pacientes cirúrgicos, 6 em pacientes traumatizados, 5 em pacientes queimados, 5 em pacientes críticos em geral e 1 em pacientes sépticos. Para a população geral, não houve redução significativa do risco de morrer indicada pelo RR de 0,84 (IC de 0,68 a 1,05) e os queimados foram mais protegidos de morrer com RR de 0,25 (IC de 0,09 a 0,66); as complicações infecciosas foram reduzidas com RR de 0,56 (IC de 0,42 a 0,73); a incidência de sepse foi reduzida com RR de 0,45 (IC de 0,29 a 0,69), especialmente nos pacientes traumatizados com RR de 0,42 (IC de 0,26 a 0,68); a incidência de abscesso abdominal também foi reduzida com RR de 0,39 (IC de 0,21 a 0,72) e também de bacteremia com RR de 0,46 (IC de 0,31 a 0,66); o tempo de internação hospitalar diminuiu -3,9 dias (IC de -5,0 a -2,8). Para a população de pacientes cirúrgicos: o óbito não apresentou redução significativa do RR de 0,93 (IC de 0,44 a 1,95), as complicações infecciosas foram reduzidas com RR de 0,51 (IC de 0,41 a 0,63), o tempo de internação hospitalar foi reduzido - 3,41 dias (IC de -4,25 a -2,58) e o tempo de internação em UTI -1,72 dias (IC de -2,12 a -1,31). A utilização de dietas com nutrientes imunomoduladores não alterou a mortalidade em doentes críticos ou cirúrgicos. Indivíduos com mais de 60 anos são menos protegidos de morrer pela utilização de dietas com imunomoduladores. As complicações infecciosas são reduzidas em pacientes críticos com a utilização de imunonutrição, em especial a população de pacientes cirúrgicos. Dietas com mais de 10g/l de arginina protegem mais os pacientes críticos da incidência de complicações infecciosas. Pacientes traumatizados são protegidos da incidência de sepse pela utilização da imunonutrição. O tempo de internação hospitalar e o tempo de internação em UTI foram reduzidos em críticos e cirúrgicos com imunonutrição. A execução de ensaios clínicos explanatórios nos diferentes tipos de doentes críticos com um nutriente imunomodulador isolado, seguida de ensaios pragmáticos de acordo com os resultados dos anteriores, é um fato a ser considerado em futuras pesquisas. / Specific nutrients, the so-called pharmaconutrients, showed a capability to modulate human and animal immune answers in clinical and laboratory studies. Amongst the well-known substracts, arginine, glutamine, fatty accid n-3, and nucleotide showed the most relevant immunomodulator actions. However, systematic revisions and meta-analysis are still in search of agreement due to several controversial results published in the literature on the probable benefits of the immunonutrition of the critically ill. Evaluate the effectiveness of the immunonutrients enriched diets in the reduction of complications and mortality of different types of the critically ill patients. The present study is a meta-analysis systematic revision where randomized clinical trials were included, evaluating the immunomodulator nutrients use in ill adults of both genders, defined as critical traumatized, septicemic, burned, or surgical patients; diets administered should contain one or more immunonutrients, at any dose, ministered by enteral route and compared with a pattern diet offered by the same via at least to one of the comparison groups. Pubmed and Cinhal data banks were searched for the following terms: immunonutrition, arginine, glutamine, n-3, nucleotides and critical illness. In 206 articles were initially found, but only 35 agreed to the established electability criteria: 18 were conducted in the surgical patients, 6 in the traumatized patients, 5 in the burned patients, 5 in the general critical patients, and 1 in the septicemic patients. Considering the general population: obit did not show a significant RR reduction of 0.84 (IC from 0.68 to 1.05); burned patients were more protected from death with RR of 0.25 (IC from 0.09 to 0.66); infections complications were reduced with RR of 0.56 (IC from 0.42 to 0.73); sepsis incidence was reduced with RR of 0.45 (IC from 0.29 to 0.69); specially in the traumatized patients with RR of 0.42 (IC from 0.26 to 0.68); abdominal abscess incidence was also reduced with RR of 0.39 (IC from 0.21 to 0.72) and also bacteremia with RR of 0.46 (IC from 0.31 to 0.66); hospitalization time was also reduced in -3.9 days (IC from -5.0 to -2.8). Considering the surgical patients population: obit did not present a significant RR reduction of 0.93 (IC from 0.44 to 1.95); infections complications were reduced with RR of 0.51 (IC from 0.41 to 0.63); hospitalization period was reduced in -3.41 days (IC from -4.25 to -2.58), and in the ICU time was reduced in -1.72 days (IC from -2.12 to -1.31). Administration of immunomodulator nutrient diets did not change the mortality of the critically ill or surgical patients. Individuals over 60 years are less protected from death with the administration of immunomodulator diets. Infections complications showed a reduction in the critically ill patients with the utilization of immunonutrition, specially the surgical patients population. Diets containing more than 10g/l of arginine protect the critical patients from the incidence of infectious complications. Traumatized patients are protected from the incidence of sepsis by the administration of the immunonutrition. Hospitalization and ICU time were reduced for critical and surgical patients in use of immunonutrition. Explanatory clinical trials in different types of critically ill patients using an isolated immunomodulator nutrient followed by pragmatic trials according to previous results should be considered in future research.

A maioria dos casos de puberdade precoce central (PPC) em meninas permanece idiopática. A hipótese de uma causa genética vem se fortalecendo após a descoberta de alguns genes associados a este fenótipo, sobretudo aqueles implicados com o sistema kisspeptina (KISS1 e KISS1R). Entretanto, apenas casos isolados de PPC foram relacionados à mutação na kisspeptina ou em seu receptor. Até recentemente, a maioria dos estudos genéticos em PPC buscava genes candidatos selecionados com base em modelos animais, análise genética de pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico, ou ainda, nos estudos de associação ampla do genoma. Neste trabalho, foi utilizado o sequenciamento exômico global, uma metodologia mais moderna de sequenciamento, para identificar variantes associadas ao fenótipo de PPC. Trinta e seis indivíduos com a forma de PPC familial (19 famílias) e 213 casos aparentemente esporádicos foram inicialmente selecionados. A forma familial foi definida pela presença de mais de um membro afetado na família. DNA genômico foi extraído dos leucócitos do sangue periférico de todos os pacientes. O estudo de sequenciamento exômico global realizado pela técnica ILLUMINA, em 40 membros de 15 famílias com PPC, identificou mutações inativadoras em um único gene, MKRN3, em cinco dessas famílias. Pesquisa de mutação no MKRN3 realizada por sequenciamento direto em duas famílias adicionais (quatro pacientes) identificou duas novas variantes nesse gene. O MKRN3 é um gene de um único éxon, localizado no cromossomo 15 em uma região crítica para a síndrome de Prader Willi. O gene MKRN3 sofre imprinting materno, sendo expresso apenas pelo alelo paterno. A descoberta de mutações em pacientes com PPC familial despertou o interesse para a pesquisa de mutações nesse gene em 213 pacientes com PPC aparentemente esporádica por meio de reação em cadeia de polimerase seguida de purificação enzimática e sequenciamento automático direto (Sanger). Três novas mutações e duas já anteriormente identificadas, incluindo quatro frameshifts e uma variante missense, foram encontradas, em heterozigose, em seis meninas não relacionadas. Todas as novas variantes identificadas estavam ausentes nos bancos de dados (1000 Genomes e Exome Variant Server). O estudo de segregação familial em três dessas meninas com PPC aparentemente esporádica e mutação no MKRN3 confirmou o padrão de herança autossômica dominante com penetrância completa e transmissão exclusiva pelo alelo paterno, demonstrando que esses casos eram, na verdade, também familiares. A maioria das mutações encontradas no MKRN3 era do tipo frameshift ou nonsense, levando a stop códons prematuros e proteínas truncadas e, portanto, confirmando a associação com o fenótipo. As duas mutações missenses (p.Arg365Ser e p.Phe417Ile) identificadas estavam localizadas em regiões de dedo ou anel de zinco, importantes para a função da proteína. Além disso, os estudos in silico dessas duas variantes demonstraram patogenicidade. Todos os pacientes com mutação no MKRN3 apresentavam características clínicas e hormonais típicas de ativação prematura do eixo reprodutivo. A mediana de idade de início da puberdade foi de 6 anos nas meninas (variando de 3 a 6,5) e 8 anos nos meninos (variando de 5,9 a 8,5). Tendo em vista o fenômeno de imprinting, análise de metilação foi também realizada em um subgrupo de 52 pacientes com PPC pela técnica de MS-MLPA, mas não foram encontradas alterações no padrão de metilação. Em conclusão, este trabalho identificou um novo gene associado ao fenótipo de PPC. Atualmente, mutações inativadoras no MKRN3 representam a causa genética mais comum de PPC familial (33%). O MKRN3 é o primeiro gene imprintado associado a distúrbios puberais em humanos. O mecanismo preciso de ação desse gene na regulação da secreção de GnRH necessita de estudos adicionais / Most cases of central precocious puberty (CPP) in girls remain idiopathic. The hypothesis of a genetic cause has been strengthened after the discovery of some genes associated with this phenotype, particularly those involved with the kisspeptin system (KISS1 and KISS1R). However, genetic defects in KISS1 and its receptor are rare and have been identified in only a few patients with CPP.over the past years. To date, most genetic studies in CPP was based mainly on a candidate gene approach, including genes selected in animal studies, human models of patients with hypogonadotropic hypogonadism or in genome wide association studies. In the present study, we used whole exome sequencing, a more advanced method of sequencing, to identify variants associated with CPP. Thirty-six patients with the familial form of CPP (19 families) and 213 apparently sporadic cases were initially selected. The familial form was defined by the presence of more than one member affected in the family. Genomic DNA was extracted from peripheral blood leukocytes in all patients. Whole exome sequencing performed by ILLUMINA technique in 40 members of 15 families with CPP, identified inactivating mutations in a single gene, MKRN3, in five out of these families. Analysis of MKRN3 mutations performed by automatic sequencing in two additional families (four patients) identified two novel mutations. MKRN3 is an introless gene located on chromosome 15, in the Prader Willi syndrome critical region, and it is expressed only by the paternal allele due to the maternal imprinting. Following the initial findings, we searched for MKRN3 mutations in 213 patients with apparently sporadic CPP using polymerase chain reaction followed by direct enzymatic purification and automated sequencing (Sanger). Three new mutations and two previously reported, including four frameshifts and one missense variant was identified in six unrelated girls with CPP. All variants were not described in the two databases (1000 Genomes and Exome Variant Server). The familial segregation analysis performed in three out of these girls with apparently sporadic CPP and MKRN3 mutations confirmed the autosomal dominant inheritance with complete penetrance and exclusive transmission through the paternal allele, revealing familial inheritance in apparently sporadic cases. Most of these MKRN3 mutations were frameshifts or nonsense, leading to premature stop codons and truncated proteins, thus demonstrating positive genotype- phenotype correlation. The two missense mutations (p.Arg365Ser and p.Phe417Ile) identified were located within zinc finger motifs, regions predicted to be essential for the protein function. Besides that, all missense mutations were predicted to be pathogenic by in silico analysis. All patients carrying MKRN3 mutations exhibited typical clinical and hormonal features of premature activation of the reproductive axis. The median age of puberty onset was 6.0 years in girls (ranging from 3.0 to 6.5) and 8.0 years in boys (ranging from 5.9 to 8.5). In view of the imprinting phenomenon, methylation analysis was also performed in a subgroup of 52 patients with CPP by MSMLPA technique, but no methylation abnormalities were detected. In conclusion, our work has identified a new gene associated with CPP. Currently, inactivating mutations in MKRN3 represent the most common genetic cause of familial CPP (33%). MKRN3 is the first imprinted gene associated with pubertal disorders in humans. However, its precise mechanism of action in the regulation of GnRH secretion needs further studies

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Visceral leishmaniasis is a neglected disease caused by Leishmania infantum in Brazil. The Ecto-NTPDase activities, described in various parasites including Leishmania, is involved in adhesion, infection and virulence of these parasites, functioning as a molecular mechanism able to modulate the host immune response and promoting the disease progression. E-NTPDases are enzymes that hydrolyze nucleotides tri and/or di-phosphate into monophosphate products. The extracellular metabolism of these nucleotides has an important role in infection by L. infantum and other intracellular pathogens. These nucleotides are powerful extracellular signals involved in various cellular processes, which are part of the purinergic signalling that modulates the immune response. The objective of this study was to evaluate the role of ecto-NTPDase activities in adherence and infection of L. infantum in human macrophages. The ecto-NTPDase activities of parasites were evaluated in four different media or conditions: (1) purine-depleted, (2) adenosine-enriched, (3) with inhibitor of ecto-NTPDase activities, and (4) with anti-E antibody NTPDase 1. The effects of these treatments on the adhesion and infection of these parasites in human macrophages were investigated. Immunolocalization of the E-NTPDase in the membrane of L. infantum was also evaluated. The ecto-nucleotidase activity is modulated according to the availability of adenosine in the medium. Parasites cultivated in a purine-depleted medium showed increased hydrolytic capacity of nucleotides and higher infectivity. Parasites grown in adenosine-enriched medium had lower ecto-nucleotidase activity and infectivity. Growing parasites with an inhibitor of Ecto-NTPDase activities led to an increase in the adherence of Leishmania to non-phagocytic cells. E-NTPDase enzymes responsible for the hydrolysis of nucleotides are present in the membrane of L. infantum. The higher hydrolysis capacity is associated with increased adhesion capacity and infection of these parasites in human macrophages. / A Leishmaniose visceral é uma doença negligenciada causada, no Brasil, pelo protozoário Leishmania infantum. A atividade ecto-nucleotidásica descrita em vários parasitos incluindo Leishmania sp está associada à nutrição, adesão, infecção e virulência destes, funcionando como um mecanismo molecular capaz de modular a resposta imune do hospedeiro, favorecendo a progressão da doença. As ecto-nucleotidases da família E-NTPDases são enzimas capazes de hidrolisar nucleotídeos tri e/ou di-fosfatados em seus produtos monofosfatados. O metabolismo extracelular destes nucleotídeos tem um papel importante na infecção por L. infantum e outros patógenos intracelulares. Estes nucleotídeos extracelulares são potentes sinalizadores envolvidos em vários processos celulares, incluindo a sinalização purinérgica que está relacionada à modulação da resposta imune. O objetivo deste trabalho foi avaliar o papel da atividade ecto-nucleotidásica em L. infantum na adesão e infecção de macrófagos humanos. Avaliação da atividade ecto-nucleotidásica de parasitos crescidos em meio depletado de purina, meio enriquecido com adenosina, incubados previamente com inibidor da atividade NTPDásica, ou na presença do anticorpo Anti E-NTPDase 1 e investigar os efeitos desses tratamentos na adesão e infecção desses parasitos em macrófagos humanos. A atividade ecto-nucleotidásica dos parasitas foram avaliadas em quatro condições diferentes: (1) na meio depletado de purina, (2) meio enriquecido com adenosina, (3) com o inibidor da atividade ecto-nucleotidásica, e (4) incubada com anticorpo anti-E NTPDase 1. foram investigados os efeitos desses tratamentos sobre a adesão e infecção destes parasitas em macrófagos humanos. Imunodetectamos a presença de E-NTPDases presentes na membrana de L. infantum, e comparamos a atividade ecto-nucleotidásica de diferentes cepas de L. infantum. A atividade ecto-nucleotidásica, é modulada de acordo com a disponibilidade de adenosina do meio, parasitos cultivados em meio depletado de purina apresentaram o aumento da capacidade hidrolítica de nucleotídeos, e maior capacidade infectiva, os parasitos cultivados em meio suplementado com adenosina apresentaram uma menor atividade ecto-nucleotidásica e uma redução de 30% na capacidade infectiva. O aumento da atividade ecto-nucleotidásica levou a um aumento na adesão em células não fagocíticas. As enzimas E-NTPDases estão presentes na membrana de L. infantum. Concluímos que atividade ecto-nucleotidásica está associada a maior capacidade de adesão e infecção destes parasitos in vitro.

Orientadores: Reginaldo Palazzo Junior, Marcio de Castro Silva Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T16:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_AndreaSantosLeiteda_D.pdf: 5117477 bytes, checksum: e8f0c742c67382cad01387d3e62f6705 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Um dos desafios em biologia matemática e mostrar a existência de qualquer forma de códigos corretores de erros na estrutura do DNA. Usando os conceitos da teoria de comunicação, propomos um modelo para o sistema de codificacao e decodificaçao do mecanismo de importaçao de proteínas mitocondriais similar a um sistema de comunicacoes digital. Este modelo consiste de um mapeador responsável por transformar os nucleotídeos (A, C, G, T) no alfabeto (0,1, 2, 3) usado pelo codigo sobre a estrutura de anel; um codificador (cádigo BCH); e um modulador (codigo genetico, tRNA e rRNA). O processo de decodificaçao baseia-se em uma analogia entre o processo de decodificacão do algoritmo Berlekamp-Massey para aneis e o complexo TOM (complexo ancorado na membrana externa da mitocondria responsavel por auxiliar na importacçãao das proteínas precursoras). Neste processo temos um demodulador (proteínas Tom 70 e Tom20), um decodificador (o complexo GIP - poro geral de inserção) e o receptor (subcompartimento mitocondrial). Neste trabalho mostramos que as sequencias de DNA (sequencias de direcionamento) são identificadas como palavras-codigo de um código G-linear sobre a extensão de um anel de Galois. Além disso, essas sequências de DNA e suas fitas complementares estão relacionadas matematicamente através dos polinómios primitivos e seus polinómios recíprocos, respectivamente. Um estudo filogenético sugere que a proteína malato desidrogenase da Arabidopsis thaliana encontrada no banco de dados NCBI e uma sequência derivada da proteína malato desidrogenase reproduzida pelo cídigo corretor de erros. Este modelo também reproduz com notível precisão os parâmetros cinéticos baseados em substituicões de aminoíacidos em oligopeptídeos sintéticos. Apresentamos, pela primeira vez, a existência de códigos corretores de erros associados com as sequências de DNA, os quais sugerem fortemente a existência de códigos concatenados no genoma. Os resultados apresentados neste trabalho contribuem para o desenvolvimento de um procedimento sistemático que podera ser empregado em analises de mutacães/polimorfismos com aplicações na engenharia geníetica. / Abstract: One of the puzzling problems in mathematical biology is to show the existence of any form of error-correcting code in the DNA structure. Using information theory considerations we propose a model for the biological coding system similar to that of a digital communication system. This model consists of a mapper (transformations from the set of nucleotides either to the set (0, 1, 2, 3) ring; an encoder (BCH code); and a modulator (genetic code, tRNA and rRNA). The decoding process is based on the Modified Berlekamp-Massey algothm in an analogy with the TOM complex (translocase of the mitochondrial outer membrane). In this process we have a demodulator (Tom 70 and Tom 20 proteins), a decoder (GIP complex) and the receiver (mitochondrion). In this work we show that DNA sequences (targeting sequences) are identified as codewords of a G-linear code over Galois ring extensions. In addition, these DNA sequences and their complementary strands are mathematically related to the primitive polynomials and their reciprocal polynomials, respectively. A phylogenetic study suggest that the MDH protein, Arabidopsis thaliana, found in the NCBI databank is a derived sequence of the MDH protein reproduced by the error correcting code. This model also reproduces with remarkable accuracy kinetic parameters based on amino acid substitutions on synthetic oligopeptides. We show, for the first time, the existence of error-correcting codes associated with DNA sequences, which strongly infer on the existence of nested codes within the genome. The results presented in this work contribute to the development of a systematic procedure which may be employed in the mutations/polymorphisms analysis with applications in genetic engineering. / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Estudos de variações genéticas raras têm caracterizado com sucesso regiões do genoma e processos biológicos envolvidos no risco de desenvolver transtornos psiquiátricos. Dentro deste contexto, o sequenciamento de nucleotídeos em larga escala de exons do genoma inteiro para a observação de variações raras, conhecidas em inglês como single-nucleotide variation (SNV), e mutações espontâneas (\"de novo\" - DNM) tornou-se uma abordagem essencial na descoberta de novos genes de risco para transtornos psiquiátricos. Até o presente momento, nenhum estudo de SNV e variações de novo com sequenciamento de todas as regiões codificantes foi relatado no transtorno obsessivo-compulsivo (TOC). No presente estudo, este sequenciamento foi feito em 20 casos esporádicos de TOC e seus pais, para investigar a presença de variações raras de novo e herdadas nos probandos. A partir da observação de que os produtos de genes (proteínas) associados a uma mesma doença interagem em uma rede de interação proteína-proteína (IPP), foi feita uma rede de IPP com os genes (proteína) que apresentaram variações de novo não sinônimas, para observar dentre estes genes o de maior importância na rede de IPP. A fim de investigar a relevância desta rede, foi aplicado um algoritmo de grau informativo para redes, baseado na priorização de genes relacionados com doenças (Degree-Aware Algorithms for Network-Based Disease Gene Prioritization - DADA) que ordenou os genes com variações de novo não sinônimas, embasado na associação destes com uma lista de genes envolvidos em conferir risco para TOC provenientes de uma meta-análise de genética em TOC. Além disso, foi feita uma análise de processos biológicos envolvidos com os genes que apresentavam variações raras herdadas. No total, 10 variações de novo não sinônimas (9 missense e 1 nonsense) foram validadas utilizando-se o sequenciamento Sanger. Os genes WWP1, AP1G1 e CR1, advindos da lista inicial de genes com variações não sinônimas, foram altamente conectados na rede de IPP. O gene WWP1 foi o gene com maior pontuação no ranking de resultados do algoritmo DADA. Os resultados de processos biológicos envolvendo estes genes sugerem o envolvimento do sistema imunológico em TOC. Além disso, todos os genes com variações de novo não sinônimas, exceto um, são genes com expressão no cérebro e envolvidos com sinaptogênese e morte neuronal / Studies of rare variations have been used successfully to characterize regions of the genome and molecular pathways conferring risk for developmental neuropsychiatric disorders. Within this context, whole-exome sequencing for rare single-nucleotide variation (SNV) and de novo mutation (DNM) mutation has become an essential approach for gene discovery in psychiatric disease. To date, few if any studies of SNVs and de novo variation using this technology have been reported for obsessive-compulsive disorder (OCD). In the present study, all coding regions of the genome were sequenced for 20 sporadic probands with OCD and their parents, to investigate de novo and inherited rare variations in probands. Subsequently, based on the observation that the products of genes associated with similar diseases are likely to interact with each other heavily in a network of proteinprotein interactions (PPIs), a PPI network was generated, with the genes (protein) with non-synonymous de novo variation, to observe the most important genes in the network. To investigate the relevance of this network to OCD further, degree-aware disease gene prioritization (DADA) was applied, to rank all genes with non-synonymous de novo variation based on their relatedness to a set of genes previously identified in an OCD genetics meta-analysis. In addition, pathway analyses using de novo and inherited variation were completed. Altogether, 10 non-synonymous de novo variations (9 missense, 1 nonsense) were successfully validated by Sanger sequencing. We found that the genes WWP1, AP1G1 and CR1, from the initial non-synonymous de novo variation gene list, were highly interconnected in the PPI. The WWP1 gene had the highest rank in the DADA analyses. Results of the pathway analyses suggest the enrichment of genes involved in immunological systems. In short, almost all genes involved in the DNMs of the present study are expressed in the human brain and implicated in synaptogenesis and neuronal apoptosis

A oxidação do resíduo de cisteína 56 (ANT-cys56) do transportador de nucleotídeos de adenina (ANT) é descrita como evento crítico da Transição de Permeabilidade Mitocondrial (TPM), fenômeno caracterizado pela sensibilidade ao fármaco imunossupressor ciclosporina A (CsA), responsável pela ligação e inibição do componente promotor da abertura do Poro de Transição de Permeabilidade (PTP), a enzima peptidil-prolil-cis trans isomerase (cyp D). Aspectos bioquímico-estruturais do ANT, das cardiolipinas (CDL) que envolvem o transportador e da cyp D na TPM foram avaliados por meio de ensaios turbidimétricos de inchamento mitocondrial e estado conformacional do ANT em mitocôndrias isoladas de fígado de rato, associados a abordagens de química computacional para análises de campos de interação molecular (MIF) e dinâmica molecular (MD), visando a predição de eventos envolvidos na abertura do PTP. As análises computacionais revelaram aumento da mobilidade relativa do ANT-cys56, como resultado da interação preferencial do Ca2+ com a molécula de CDL ligada à hélice 4 do transportador, enquanto que a inversão da configuração do resíduo de prolina do ANT (ANT-pro61) potencializou o efeito induzido por Ca2+. A presença de ADP no interior do ANT preveniu o aumento da mobilidade relativa do ANT-cys56 promovida pelo Ca2+, enquanto que a inversão da configuração do ANT-pro61, de trans para cis, potencializou o efeito promovido pelo Ca2+ na mobilidade relativa do ANT-cys56, de forma insensível ao nucleotídeo. Os ensaios com mitocôndrias isoladas demonstraram que o Ca2+ induz a conformação c do ANT e promove abertura do PTP, de forma sensível à CsA e ADP. A presença de cyp D estabilizou a conformação c do ANT induzida por Ca2+, sendo que Atractilosídeo (ATR) tornou o efeito parcialmente insensível aos inibidores da TPM. Os resultados sugerem que a abertura do PTP induzida por Ca2+ envolve a mudança conformacional do ANT para o estado c, cuja estabilização é obtida pela cyp D na função de inversão do ANT-pro61, com base na avaliação da mobilidade relativa do ANT-cys56 parcialmente sensível ao ADP. / Oxidation of the Adenine Nucleotide Translocase (ANT) cysteine residue 56 (ANT-cys56) is potentially involved in Ca2+-induced Mitochondrial Permeability Transition (MPT), a process which is prevented by cyclosporine A (CsA), due to its inhibition of Permeability Transition Pore (PTP) opener component, the peptidyl-prolyl cis-trans isomerase cyclophylin D (cyp D). The main aspects of ANT, cardiolipins (CDL) and cyp D on Ca2+-induced PTP opening were addressed by employing light scattering techniques in isolated rat liver mitochondria to assess both ANT conformational change and mitochondrial swelling in association with computational chemistry analysis of Molecular Interaction Fields (MIF) and Molecular Dynamics (MD) for PTP events predictions. Computational analysis revealed that Ca2+ interacts preferentially with the ANT surrounding CDL bound to the H4 helix of the carrier and weakens the CDL/ANT interactions accounting for the ADP-sensitive increase of ANT-cys56 relative mobility while ANT-pro61 cis to trans configuration inversion intensified the Ca2+ effect in a ADP-insensitive way. The ANT conformation and mitochondrial swelling analyses demonstrated that Ca2+ induces conformation c of ANT and opens PTP in a CsA- and ADP-sensitive way. Cyp D stabilizes Ca2+-induced ANT conformation c, whereas ATR renders a PTP opening less sensitive to the inhibition by CsA or ADP. The results suggest that Ca2+-induced PTP opening involves ANT conformation c change supported by a cyp D-induced trans to cys ANT-pro61 configuration inversion based on the relative mobility of ANT-cys56, in a ADP-sensitive manner.

Introdução: O câncer de pulmão (CP) é o tipo de câncer que mais mata no mundo e o cigarro ainda é sua causa mais importante. Além disso, a alimentação tem sido associada ao CP, por ser fonte de vitaminas e aminoácidos que fazem parte do metabolismo do carbono (MC). O MC é considerado mecanismo chave na manutenção da integridade do DNA e na regulação da expressão gênica, que, dessa forma, deve estar relacionado à carcinogênese. A ativação da imunidade está associada ao envelhecimento em indivíduos saudáveis, assim como a uma série de patologias, incluindo o câncer. Objetivo: Estudar como o MC, a ativação da imunidade e o tabaco estão relacionados ao risco de CP em um estudo caso-controle aninhado à coorte do EPIC (European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition). Métodos: Para avaliar se os níveis plasmáticos de cotinina são um bom biomarcador da exposição ao tabaco, foram utilizados modelos lineares generalizados. Para avaliar os efeitos do tabaco, do MC e da ativação da imunidade no risco de CP, foram aplicados modelos de equações estruturais (MEE) de duas maneiras diferentes (com e sem variáveis latentes). Resultados: Com base nas respostas aos questionários de qualidade de vida, com relação às questões sobre fumo ativo e passivo, a cotinina se mostrou um bom biomarcador de exposição recente ao tabaco (tanto o aumento da exposição passiva quanto ativa foram significativas, P<0,001 e P<0,001 respectivamente). Em um MEE com variáveis observadas, incluindo o MC e a via de ativação da imunidade, a metionina e o folato como causas proximais apresentaram uma forte e inversa associação com o risco de CP. O aumento em um desvio-padrão nos níveis séricos de metionina e de folato significou uma redução no risco de 19 por cento (P<0,01) e 12 por cento (P=0,03) respectivamente. Em um MEE com variáveis latentes (cada uma representando o conjunto de vitaminas e aminoácidos importantes para promover: metilação de DNA, síntese de núcletídeos e imune ativação), foram encontrados efeitos protetores diretos da metilação do DNA (P=0,018) e da imune ativação (P=0,037); por outro lado, a síntese de nucletídeos não apresentou efeito no risco do câncer (P=0,098). Nas duas abordagens de MEE o cigarro permaneceu como a causa de maior impacto. Conclusões: A cotinina mostrou-se um bom biomarcador da exposição ao tabaco (ativa e passivamente). Confirmou-se que a via de metilação é um fator de proteção contra o CP. A ativação da imunidade apresentou um efeito direto de proteção contra o CP no modelo com variáveis latentes, equanto que, a síntese de nucletídeos não apresentou relação com o CP. O tabaco continua sendo o fator de maior impacto no risco de CP / Background: Lung cancer (LC) continues to be the most common cancer death in the world. Tobacco exposure continues to be the most important cause. In addition, micronutrient intake has been linked to LC, because they are the main source of vitamins and amino acids involved in the one-carbon metabolism (OCM) which is considered key in maintaining DNA integrity, regulating gene expression, and may thus affect carcinogenesis. Immune activation is involved in the aging process in normal healthy individuals as well as in a number of pathologies, including cancer. Objectives: To investigate how OCM, immune activation and tobacco are related to LC incidence in a nested case-control study from the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC) cohort. Methods: To validate plasma cotinine levels as a good biomarker for tobacco exposure, a generalized linear model was applied. To evaluate the effects of tobacco, OCM and immune activation in LC, structural equation models (SEM) were applied in two different ways. Results: Based on questions about smoking, passive smoking and number of cigarettes smoked, it was shown that cotinine is a good biomarker for tobacco exposure (passive and active exposure with significant relation, p<0.001 and P<0.001, respectively). In a SEM model with only observed variables, including OCM and immune activation, methionine and folate as proximal causes presented a strong and inverse relation with LC risk. An increase in one standard deviation of serum levels of methionine and folate meant a 19 per cent (P<0.01) and 12 per cent (P<0.01) reduction in LC risk, respectively. In a SEM including latent variables (each one including vitamins and amino acids important to promote DNA methylation, nucleotide synthesis and immune activity), a direct and protective effect for DNA methylation (p=0.018) and immune activation was found (p=0.037), whereas nucleotide synthesis did not present a significant total effect. In both approaches of SEM, tobacco exposure remains with the highest impact on LC risk. Conclusions: It was found that cotinine is a good biomarker of tobacco exposure (active and passive). It was confirmed that methylation protects against LC. Immune activation presented a direct protective effect in the latent model, while nucleotide synthesis was not confirmed to be related to LC risk. Tobacco effect remains as the factor with highest impact in lung cancer

Pacientes sépticos podem evoluir para choque séptico, destes 40% sobrevivem. Caracterizamos o modelo experimental, avaliamos fatores envolvidos na inflamação e avaliamos a modulação causada por purinas (ATP/ADP) na quantificação de superóxido (O2-) e na reatividade vascular da aorta isolada. Os resultados sugerem que na aorta isolada de animais endotoxêmicos, ATP e ADP aumentam a síntese de óxido nítrico (NO), porém somente o ATP reduz a biodisponibilidade de O2-, provavelmente pelo reacoplamento da NO sintase endotelial / Septic patients can evolve for septic shock and 40% of these survive. We characterize the experimental model we evaluate involved factors in the inflammation and evaluate the modulation caused by purines (ATP/ADP) in the superoxide quantification (O2-) and in the vascular reactivity of isolated aorta. The results suggest that in isolated aorta of endotoxemics rats, ATP and ADP increase the endothelial nitric oxide synthase (NOS) however just ATP reduces the bio availability of O2-, probably for the re-couples of the endothelial NOS synthase

Este trabalho objetivou investigar a existência de polimorfismos de seqüência nucleotídica (SNPs "single nucleotide polymorphisms") em fragmentos genômicos de cana-de-açúcar homólogos a genes de resistência. Para tal, iniciadores sintéticos homólogos às extremidades de uma seqüência expressa identificada (ESTs "expressed sequence tag") como homóloga ao gene Xa1 de arroz (EST SCCCCL3080E03.g) e outra ao gene Rp1-D de milho (EST SCCCCL3080B03.g) foram utilizados para amplificar, em duplicata, fragmentos genômicos de variedades de cana-de-açúcar. Em seguida, os fragmentos foram clonados e seqüenciados. No caso do primeiro EST, foram obtidas seqüências de 119 insertos de uma variedade resistente (SP804966) e 156 de uma variedade suscetível (SP80180) a Xanthomonas albilineans. No segundo caso, foram obtidas seqüências de 167 insertos de uma terceira variedade resistente (R570) e 135 de outra suscetível (SP811763) a Puccinia melanocephala. Para cada EST considerado, as seqüências foram comparadas por meio do programa DNA Sequencher 3.0 (Gene Codes Corporation, Ann Arbor, MI). Nesta análise, somente foram consideradas seqüências reproduzíveis, isto é, que ocorreram nas duas repetições. No caso de ambos ESTs, a comparação de seqüências entre variedades possibilitou a identificação de quatro a seis fragmentos distintos. A comparação entre variedades, por sua vez, revelou a existência de até duas seqüências comuns. Presume-se que estas seqüências reproduzíveis e confirmadas por meio de digestões de clones representativos de cada uma com enzimas de restrição, correspondam a seqüências alélicas. Iniciadores foram sintetizados com base em polimorfismos encontrados entre os diferentes alelos. No entanto, tentativas de amplificar alelos específicos por meio destes iniciadores se revelaram infrutíferas. Tal insucesso deve-se possivelmente à condição polialélica da cana-de-açúcar, que faz com que polimorfismos entre dois alelos sejam compensados por monomorfismos entre estes e os demais alelos. Assim, a utilização de SNPs como marcadores moleculares baseados em PCR em cana-de- açúcar mostra-se mais complexa quando comparada a plantas diplóides. / The objective of this work was to investigate the existence of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in genomic fragments homologous to resistance genes in sugarcane. For this purpose, primers were designed based on the sequence of the extremities of an identified expressed sequence tag (ESTs) similar to the Xa1 gene of rice (EST SCCCCL3080E03.g) and another to the maize Rp1-D gene (EST SCCCCL3080B03.g). These primers were used to amplify genomic fragments of sugarcane varieties in duplicate. The fragments were then cloned and sequenced. In the case of first EST, sequences of 119 inserts from a resistant variety (SP804966) and 156 from a susceptible variety (SP80180) to Xanthomonas albilineans were analyzed. In the case of the second EST, sequences of 167 inserts from a third variety (R570) and 135 of a fourth one (SP811763), resistant and susceptible respectively to Puccinia melanocephala, were analyzed. Sequences were compared using the program DNA Sequencher 3.0 (Gene Codes Corporation, Ann Arbor, MI). In this analysis, only reproducible sequences were considered, that is, sequences that occurred in both replicates. Four to six different sequences were identified within varieties whereas comparisons among varieties revealed the existence of up to two sequences in common. These reproducible sequences, which were further confirmed through digestion of representative clones with appropriate restriction enzymes, could correspond to allelic sequences. Primers were designed based on the SNPs detected among these so-called alleles. However, attempts to amplify specific alleles using these primers were unsuccessful. This could be due to the polyallelic condition of sugarcane in which polymorphisms between two alleles could be compensated by monomorphisms between these and other alleles. Thus the use of SNPs as PCR-based molecular markers is not as straightforward in sugarcane as in diploid species.