Potato (Solanum tuberosum L) is an outcrossing, highly heterozygous cultivated in which the elucidation of the genetic basis of quantitative traits, is more complex than in self-pollinated crops. Both a candidate gene approach and a whole genome SNP genotyping analysis were used to assess allelic variation and to identify loci associated with biosynthesis and accumulation of steroidal glycoalkaloids (SGAs). SGAs are secondary metabolites produced in Solanum species as defense against insects and pathogens. Fragments of genomic DNA coding for regions of five SGA biosynthetic candidate genes were amplified, cloned and sequenced [3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase 1 and 2 (HMG1, HMG2); 2,3-squalene epoxidase (SQE); solanidine galactosyltransferase (SGT1); and solanidine glucosyltransferase (SGT2)]. A germplasm panel of six wild potato species [Solanum chacoense (chc 80-1), S. commersonii subsp. commersonii, S. demissum, S. sparsipilum, S. spegazzinii, and S. stoloniferum] and a cultivated clone S. tuberosum Group Phureja (phu DH) was used in an allelic variation analysis. A segregating interspecific F2 population phu DH �" chc 80-1 was screened to assess association with SGAs. Sequence diversity analysis showed a tendency of purifying selection and increased frequency of rare alleles in most of the candidate genes. Genes of primary metabolism (HMG1, HMG2 and SQE) had stronger selection constraints than those in secondary metabolism (SGT1 and SGT2). Sequence polymorphism in HMG2, SQE, SGT1 and SGT2 separated either the phu DH clone which produced no SGAs, or chc 80-1, the greatest SGA accumulator, from other accessions in the panel. Segregation analysis of the F2 population revealed that allelic sequences of HMG2 and SGT2 derived from chc 80-1 were significantly associated with the greatest SGA accumulation. In the whole genome analysis, SNP genotyping and cluster analysis based on putative association with SGA accumulation in the germplasm panel, allowed identification of eight informative SNPs that can be used in future studies. In the segregating F2 population, loci located on five pseudochromosomes were associated with SGA synthesis. Loci on pseudochromosomes 1 and 6 explained segregation ratios of synthesis for α-solanine and α-chaconine, the most common SGAs in most potato species. In addition, loci on seven pseudochromosomes were associated with accumulation. New candidate genes, putatively affecting synthesis and accumulation of SGAs, were identified in adjacent genomic regions of significant SNPs. This research demonstrates how the newly available genome sequence of potato and associated biotechnological tools accelerates the identification of genetic factors underling complex traits in a species with a difficult breeding structure. / Ph. D.

O gene SLC45A2 codifica a proteína MATP, envolvida na síntese de melanina através do processamento e transporte intracelular da tirosinase e transporte de prótons para o melanossomo. Por sua vez, a tirosinase, codificada pelo gene TYR, catalisa os dois primeiros passos da conversão de tirosina em melanina, além de atuar em uma etapa final da biossíntese de eumelanina. Considerando que polimorfismos nestes genes influenciam a variação de características normais de pigmentação, que somente recentemente mais informações sobre a função do gene SLC45A2 foram descobertas e que diversas questões sobre o envolvimento da tirosinase nos fenótipos normais de pigmentação ainda permanecem sem total compreensão, é necessário o melhor entendimento das interações entre as variantes desses genes de pigmentação e moléculas regulatórias, assim como o conhecimento sobre a diversidade de tais genes em uma população miscigenada como a brasileira. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo analisar a diversidade genética das regiões, promotora, codificante e 3\'UTR dos genes SLC45A2 e TYR em uma amostra da população brasileira. As regiões regulatórias e codificadoras dos genes SLC45A2 e TYR foram analisadas por sequenciamento de nova geração em uma amostra de 340 indivíduos, estratificados de acordo com a pigmentação dos olhos, cabelos e pele, bem como quanto à presença ou ausência de sardas. Bibliotecas de DNA foram preparadas utilizando o Haloplex Target Enrichment System (Agilent Technologies) e sequenciadas por meio da plataforma MiSeq (Illumina). Os softwares cutadapt, BWA e GATK/VCFx foram utilizados para trimagem dos adaptadores, alinhamento e chamada de variantes, respectivamente. O programa PHASE foi utilizado para a reconstrução dos haplótipos. Um total de 58 variantes foram identificadas no gene SLC45A2. Destas, 28 foram associadas a pelo menos uma das características de pigmentação avaliadas. Embora as regiões nãocodificadoras tenham apresentado maior diversidade genética, associações significativas também foram encontradas em regiões exônicas. Dentre estas, destaca-se a associação do alelo rs16891982*G (exon 5, Leu374Phe) com pele clara (p = 9,54 x 10-35, OR = 22,66) e cabelos loiros (p = 1,59 x 10-26, OR = 31,72). Quando observamos os haplótipos inferidos para as regiões codificantes das isoformas 1 e 2 que possuem esse SNP e as associações encontradas, podemos notar que os únicos haplótipos associados com fenótipos de pigmentação claros para ambas isoformas [\"Iso2cds1\": pele clara (p = 3,65 x 10-29, OR =22,63) e cabelos loiros (p = 6,34 x 10-23, OR = 26,19); \"Iso1cds1\": pele clara (p = 1,08 x 10-24, OR = 17,38) e cabelos loiros (p = 1,94 x 10-22, OR = 22,93)] possuem como diferença em relação a todos os outros haplótipos associados com pigmentação escura o alelo rs16891982*G. Para o gene TYR foram identificadas 42 variantes e 15 se mostraram associadas a algum dos fenótipos de pigmentação avaliados. A maior parte da diversidade desse gene foi encontrada na região intrônica, com ênfase para a associação do genótipo rs1393350*A/A com olhos azuis (p = 0,0253, OR = 13,06) e cabelos castanho-claros (p = 0,0019, OR = 16,07). Ao analisarmos as associações encontradas para os haplótipos inferidos para essa região, podemos notar que os haplótipos \"cds5\" (p = 1,71 x 10-05, OR = 21,26), \"cds7\" (p = 0,0061, OR = 23,70) e \"cds9\" (p = 0,0017, OR = 29,25) estão associados a pele escura e o haplótipo \"cds12\" (p = 0,015, OR = 21,61) a ausência de sardas. Quando nos atentamos a composição desses haplótipos em relação ao SNP rs1393350, podemos perceber que todos os haplótipos possuem o alelo referência (rs1393350*G), o que é consistente com a associação entre o genótipo (rs1393350*A/A) e fenótipos de pigmentação claros. Os resultados aqui encontrados reafirmam a importância desempenhada pelos genes SLC45A2 e TYR na geração da diversidade de fenótipos de pigmentação. / The SLC45A2 gene encodes the Membrane-Associated Transporter Protein, which mediates melanin synthesis by tyrosinase trafficking and proton transportation to melanosomes. On the other hand, the tyrosinase protein, encoded by the TYR gene, catalyzes the first two steps of tyrosine to melanin conversion in addition to acting in a final stage of eumelanin biosynthesis. Considering that polymorphisms in these genes influence normal pigmentation variation, that only recently more information about SLC45A2 gene function were discovered and that many questions about the tyrosinase involvement in normal pigmentation phenotypes are still not fully understood, it is necessary to better understand the interactions between variants in these pigmentation genes and regulatory molecules, as well as to improve knowledge about their diversity in a mixed population like the Brazilian one. Thus, the present study aimed at analyzing the genetic diversity of the promoter, coding and 3\'UTR regions from the SLC45A2 and TYR genes in a Brazilian admixed population sample (n=340). The regulatory and coding regions were analyzed by next-generation sequencing procedures. The individuals were stratified according to eye, hair and skin pigmentation, as well as to the presence or absence of freckles. DNA libraries were prepared using the Haloplex Target Enrichment System (Agilent Technologies) and sequenced at the MiSeq platform (Illumina). cutadapt, BWA and GATK/VCFx software packages were used for trimming adaptor sequences, alignment and genotype calling, respectively. The PHASE program was used for haplotypes reconstruction. A total of 58 variation sites were identified in the SLC45A2 gene. Of these, 28 were found in association with at least one of the analyzed pigmentation characteristics. Although the non-coding regions were more diverse, the exonic region also showed significant associations. Among them, the association of the rs16891982*G allele (exon 5, Leu374Phe) with light skin (p = 9.54 x 10-35, OR = 22.66) and blond hair (p = 1.59 x 10-26, OR = 31.72) stands out. When we observe the inferred haplotypes for the isoforms 1 and 2 coding regions that have this SNP and the associations found, we can recognize that haplotypes associated with light pigmentation phenotypes [\"Iso2cds1\": light skin (p = 3.65 x 10-29, OR = 22.63) and blond hair (p = 6.34 x 10-23, OR = 26.19); \"Iso1cds1\": light skin (p = 1.08 x 10-24, OR = 17.38) and blond hair (p = 1.94 x 10-22, OR = 22.93)] have the rs16891982*G allele, while haplotypes associated with dark pigmentation harbors the other one. Forty-two variation sites wereidentified for the TYR gene and 15 of them were associated with one of the evaluated pigmentation phenotypes. Most of the diversity of this gene was found in the intronic region, with emphasis on the association of genotype rs1393350*A/A with blue eyes (p = 0.0253, OR = 13.06) and light brown hair (p = 0.0019, OR = 16.07). When we analyze the associations found for the inferred haplotypes for this region, we can note that the haplotypes \"cds5\" (p = 1.71 x 10-05, OR = 21.25), \"cds7\" (p = 0.0061, OR = 23.70) and \"cds9\" (p = 0.0017, OR = 29.25) were associated with dark skin and the haplotype \"cds12\" (p = 0.015, OR = 21.61) with absence of freckles. When the composition of the haplotypes concerning this SNP (rs1393350) is taken into account, we can see that all haplotypes have the reference allele (rs1393350*G), which is consistent with the association between the rs1393350*A/A genotype and lighter pigmentation phenotypes. These findings provide additional support to the role played by SLC45A2 and TYR in the generation of pigmentation phenotypes diversity

Existe um relevante interesse em pesquisar a ocorrência de polimorfismos no genoma bovino por diferentes motivos, e mais recentemente, com a finalidade de agregar mais informações ao estudo de características quantitativas visando selecionar animais geneticamente superiores com considerável valor comercial. Os polimorfismos de base única (SNPs) neste estudo foram identificados como RFLP/MboII e RFLP/HpaII sendo que o polimorfismo RFLP/MboII está situado no exon 6 do gene IGF2 (insulin-like growth factor 2), localizado no cromossomo 29 em bovinos, e desempenha um papel importante na proliferação e diferenciação celular para o crescimento e desenvolvimento dos mamíferos. O polimorfismo RFLP/HpaII encontra-se no elemento Bov-A2 (considerado um elemento SINE - Short Interspersed Nucleotide Element) presente na região promotora do gene CYP21 (Steroid 21-hydroxylase gene) no cromossomo 23 em bovinos. Para avaliar a ocorrência dos SNPs utilizou-se a técnica de PCR-RFLP em amostras de DNA a partir de sangue/sêmen de cerca de 300 animais bovinos das raças zebuínas Gir, Guzerá e Nelore. As frequências alélicas mostraram maior incidência do alelo T quando comparado ao C enquanto que as frequências genotípicas apresentaram alta ocorrência do heterozigoto TC em comparação aos homozigotos CC e TT para o polimorfismo IGF2 - RFLP/MboII. Com relação ao polimorfismo CYP21 RFLP/HpaII, a frequência alélica revelou alto valor do alelo T. A população encontrou-se em equilíbrio de Hardy-Weinberg para os SNPs estudados. Ferramentas de bioinformática foram utilizadas para investigações in silico revelando que os sítios polimórficos estão em regiões com potencial regulatório. A associação desses polimorfismos com DEPs das características reprodutivas e produtivas foram investigadas, entretanto mostrou-se significativas apenas para DP550 (IGF2 - RFLP/MboII) e DP450 (CYP21 - RFLP/HpaII). Os resultados obtidos sugerem que protocolos de Biologia Molecular in vitro podem ser usados para identificar novos marcadores moleculares, como SNPs funcionais adicionando informações que certamente contribuirão para estratégias de melhoramento dessas raças bovinas de grande importância para a produção de carne e leite em nosso país. Este foi o primeiro estudo sobre a ocorrência desses polimorfismos em raças zebuínas criadas no Brasil. / There is a considerable interest in researching the occurrence of polymorphisms in the bovine genome for different reasons, and more recently, in order to add more information to the study of quantitative traits to select genetically superior animals with considerable commercial value. The single nucleotide polymorphisms (SNPs) in this study were identified as RFLP/MboII and RFLP/HpaII polymorphisms being the RFLP/MboII is situated in exon 6 of the IGF2 gene (insulin-like growth factor 2), located on chromosome 29 in cattle, perform an important role in cell proliferation, differentiation for growth and in the development of mammals. Polymorphism RFLP/HpaII is the element Bov-A2 (considered an element SINE - Short Interspersed Nucleotide Element) present in the promoter region of CYP21 gene (Steroid 21-hydroxylase gene) on chromosome 23 in cattle. To evaluate the occurrence of SNPs, we used the PCR-RFLP method on DNA samples from blood/semen of about 300 cattle breeds from Zebu Gyr, Guzerat and Nellore. The allele frequencies showed a higher incidence of T allele compared to C while the genotype frequencies showed high incidence of heterozygous CT compared to CC and TT homozygous for the IGF2 polymorphism - RFLP/MboII. On the subject of the CYP21 polymorphism - RFLP/HpaII, the allele frequency showed high value T. The population was found in Hardy-Weinberg equilibrium for the SNPs studied. Bioinformatics tools, used for in silico investigations, revealed that the polymorphic sites are in regions with regulatory potential. The association of these polymorphisms with EPDs of reproductive and productive traits were investigated, but proved to be significant only for DP550 (IGF2 - RFLP/MboII) and DP450 (CYP21 - RFLP/HpaII). The results suggest that protocols of molecular biology in vitro can be used to identify new molecular markers, such as functional SNPs adding information that certainly will contribute to the improvement strategies of these breeds of great importance for the production of meat and milk in our country. It has been the first study on the occurrence of these polymorphisms in Zebu breeds raised in Brazil.

É o processo de mutação que, em última instância, introduz diversidade nas populações. Quando a mutação é pontual e segrega na população, recebe o nome de polimorfismo de nucleotídeo único (ou SNP, de Single Nucleotide Polymorphism). Caso esse SNP seja vantajoso, ele aumenta de frequência na população e estabelece um forte desequilíbrio de ligação com seus SNPs vizinhos, consequência do processo chamado de efeito de carona genética. Esse efeito pode ter duas consequências na proximidade dos sítios selecionados: (1) pode levar ao aumento de frequência de mutações neutras ligadas a mutação vantajosa ou (2) pode reduzir o tamanho efetivo da população Ne nessas regiões, e, consequentemente aumentar a importância da deriva genética na variação genética dessas regiões. Como consequência, é comum que a região próxima a sítios vantajosos apresente acúmulo de mutações neutras com frequências acima do esperado sob neutralidade. No entanto, a maior parte de novas mutações são deletérias e seria esperado que fossem removidas da população por seleção purificadora. Entretanto, como os padrões de variabilidade observados no genoma resultam de processos seletivos atuando em conjunto com a deriva genética, não é incomum SNPs fracamente deletérios atingirem frequências elevadas nos diferentes contextos de história demográfica e seletiva das populações. O acúmulo desses SNPs fracamente deletérios no genoma reduz progressivamente a aptidão média da população, o que representa um aumento de sua carga genética. Neste estudo investigamos se na vizinhança de sítios vantajosos selecionados há um acúmulo de SNPs deletérios, contribuindo para a carga genética da população. Para responder essa questão, dividimos nosso estudo em três passos. Primeiro, desenvolvemos uma nova metodologia para estimar a diferença na carga genética entre região vizinha a sítios selecionados e o resto do genoma. Nossa metodologia é mais robusta do que a tradicionalmente utilizada pois garante que a região influenciada pela seleção natural e o controle apresentem o mesmo número de SNPs, e possibilita controlar para variáveis confundidoras, como a frequência dos polimorfismos, permitindo explorar regiões alvo com diferentes características e reduzir resultados espúrios. Em seguida, utilizamos nossa metodologia para testar se a carga genética na região vizinha a sítios sob seleção positiva é maior do que no restante do genoma. Identificamos um acúmulo de SNPs deletérios em europeus e leste asiáticos para amostras do projeto 1000 genomas.Mostramos também que as mesmas regiões exploradas em populações sob efeito de seleção positiva não apresentaram carga genética aumentada em populações nas quais essas regiões não experimentaram seleção positiva. Por último, utilizamos essa mesma metodologia para avaliar a carga genética em genes sob seleção balanceadora, os genes clássicos do HLA de classe I. Esses genes compõe uma das famílias gênicas mais estudadas em humanos e para os quais existem evidências indicando os sítios específicos que estão sob seleção balanceadora. Nosso teste mostrou que as regiões vizinhas aos sítios sob seleção balanceadora dentro dos genes do HLA apresentam acúmulo de SNPs deletérios para pelo menos dois agrupamentos populacionais. Assim, com os três passos aqui descritos, conseguimos apontar o aumento da carga genética em regiões próximas a sítios sob dois regimes de seleção distintos, utilizando uma metodologia capaz de considerar características específicas das regiões estudadas / It is the mutation process that ultimately introduces diversity into populations. When a mutation is punctual and segregates in the population, it is called a single nucleotide polymorphism (SNP). If this mutation is advantageous, it increases in frequency in the population and creates strong linkage disequilibrium with its neighboring loci, as a consequence of the hitchhiking effect. This effect can have two consequences in the vicinity of the selected sites: (1) it can increase the frequency of neutral mutations linked to this advantageous mutation or (2) can reduce the effective population size Ne in the region around the selected site, and consequently increase the importance of genetic drift in the genetic variation of these regions. As a consequence, it is common that the region around sites under advantageous selection to accumulate more neutral mutations at high frequencies than expected under neutrality. However, most new mutation are deleterious and it is expected that these mutation will be removed from the population by purifying selection. However, since the patterns of variability observed in the genome result from selective processes interacting with genetic drift, it is common for weakly deleterious SNPs to reach high frequencies in different population demographic histories. The accumulation of these weakly deleterious SNPs in the genome progressively reduces the population\'s fitness, increasing their genetic load. In this study we investigated whether in the neighborhood of selected sites there is an accumulation of deleterious SNPs due to hitchhiking, contributing to the genetic load of the population. To answer this question, we divided our study into three steps. First, we developed a new methodology to estimate the genetic load difference between the region around selected sites and the rest of the genome. Our methodology is more robust than those traditionally used one because it ensures that both the region influenced by natural selection and control have the same number of SNPs, reducing the probability of spurious results, and is flexible to different genome peculiarities, making it possible to explore target regions with different characteristics. We then used our methodology to test whether genetic load in the region around sites under positive selection is greater than in the rest of the genome. We found consistent evidence of an accumulation of deleterious SNPs in European and East Asian continental groups. We also showed that these same region do not present the same deleterious SNP accumulation in populations in which these region did not experience positive selection. Finally, we used this same methodology to evaluate the genetic load in genes under the balancing selection, the classic HLA class I genes. These genes are one of the most studied in humans and there is evidence that indicates the specific sites within these genes that are under balancing selection. We found that the regions around these sites under balancing selection within the HLA genes had deleterious SNPs accumulating for at least two continental groups. Thus, with the three steps described here, we were able to point out the increase of genetic load in regions around selected sites for two distinct selective regimes using a methodology that takes into account specific characteristics of the studied regions

Orientador: Flávia Lombardi Lopes / Resumo: O melhoramento genético em bovinos visa a seleção de características para facilitar o manejo, a qualidade da carne, a resistência a doenças e a adaptação ao meio ambiente. Polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) podem gerar grandes efeitos sobre essas características fenotípicas. Os microRNAs são pequenos RNAs não-codificadores que atuam como reguladores da expressão pós-transcricional através de sua ligação a mRNAs alvo. No presente estudo, realizamos o cruzamento de dados entre ~56 milhões de SNPs contra todas as seqüências conhecidas de miRNA bovino e analisamos in silico, seus possíveis efeitos. Seguindo a predição dos alvos, mostramos que 82% dos alvos foram alterados como consequência dos SNPs que ocorrem na região de seed de miRNAs maduros. Em seguida, identificamos variações na Energia Livre Mínima (MFE) que representam a capacidade de alterar a estabilidade das moléculas e, consequentemente, a maturação dos miRNAs. Também encontramos 129 SNPs em miRNAs, que alteraram sua predição com alvos, ocorrendo em regiões de QTL e, por último, a análise dos escores de conservação evolutiva para cada locus de SNP sugeriu que eles têm uma função biológica conservada através do processo evolutivo. Nossos resultados sugerem que os SNPs em microRNAs têm o potencial de alterar os fenótipos bovinos e são de grande valor para a pesquisa de melhoramento genético, bem como para a produção. / Abstract: Genetic improvement of cattle is aimed at selection of characteristics to facilitate the handling, quality of the meat, resistance to diseases and adaptation to the environment. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) can generate large effects on these phenotypic characteristics. MicroRNAs are small non-coding RNAs that act as regulators of posttranscriptional expression through their binding to target mRNAs. In the present study, we scanned ~56 million SNPs against all known bovine miRNA sequences and analyzed in silico, their possible effects. Following target prediction, we show that 82% of targets were altered as a consequence of SNPs that occur in the seed region of mature miRNAs. Next, we identified variations in the Minimum Free Energy (MFE) which represent the capacity to alter molecule stability and, consequently, the maturation of the miRNAs. We have also found 129 SNPs in miRNAs, with altered target prediction, occurring in QTL regions and, lastly, analysis of evolutionary conservation scores for each SNP locus suggested that they have a conserved biological function through the evolutionary process. Our results suggest that SNPs in microRNAs have the potential to alter bovine phenotypes and are of great value for genetic improvement research, as well as production. / Mestre

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2016-10-07T13:33:46Z No. of bitstreams: 1 TÚLIO SÉRGIO DE OLIVEIRA.pdf: 820156 bytes, checksum: 904d8a04a1677fa8754a3159741cd43a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-07T13:33:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TÚLIO SÉRGIO DE OLIVEIRA.pdf: 820156 bytes, checksum: 904d8a04a1677fa8754a3159741cd43a (MD5) Previous issue date: 2016-06-24 / Preeclampsia is an exclusive pathology of pregnancy, characterized by hypertension associated with proteinuria. It occurs after 20 weeks of pregnancy. Its prevalence is 8% in singleton pregnancies and 14% in twin pregnancies. It has an unknown etiology up to date. It is currently accepted that genetic factors are important in the development of preeclampsia due to the increased risk in women with family history of preeclampsia, with a history of preeclampsia in a previous pregnancy and on those with partners whose mothers or previous partner have a history of preeclampsia. Preeclampsia figures as the main cause of maternal mortality in Brazil and for this reason, its study is of great interest to public health. The objective of this study was to identify the scientific publications about on preeclampsia and possible associations with genetic alterations during the period of 2005-2015, in the Scopus platform. Different approaches were carried out to evaluate the articles, using as a method, scientometrics. As a result, we observed a significant increase in research and publications on polymorphism in preeclampsia, with a prevalence of authors, publications and institutions of developed countries and a significant association of 45 polymorphisms of genes with preeclampsia. We observed that polymorphisms of genes and the relationship between them is not clear and needs further studies to obtain more results that are consistent. / Pré-eclâmpsia é uma patologia exclusiva da gravidez, caracterizada por hipertensão arterial e proteinúria após 20 semanas de gestação. Sua prevalência é de 8% em gestações únicas e 14% em gestações gemelares. Possui etiopatogenia desconhecida até o momento. Atualmente é aceito que fatores genéticos são importantes no desenvolvimento da doença, devido ao aumento do risco em gestantes com histórico familiar, pré-eclâmpsia em gestação anterior e em parceiro cujas mães ou parceiras anteriores possuem histórico de pré-eclâmpsia. A pré-eclâmpsia figura como principal causa de mortalidade materna no Brasil e por essa razão, seu estudo é de grande interesse em saúde pública. O objetivo deste estudo foi identificar as publicações cientificas, durante o período de 2005 a 2015, presentes na plataforma SCOPUS sobre pré-eclâmpsia e possíveis associações com alterações genéticas. Foram realizadas diferentes abordagens de avaliação sobre os artigos, utilizando como método, a cienciometria. Como resultados, observamos um aumento significativo de pesquisas e publicações sobre polimorfismo na pré-eclâmpsia, com prevalência de autores, publicações e instituições de países desenvolvidos e uma associação significativa de 45 polimorfismos de genes com a pré-eclâmpsia. Observamos que os polimorfismos de genes e a relação entre eles, ainda não está esclarecido, necessitando estudos complementares para se obter resultados mais consistentes.

O estudo de doenças complexas, tais como hipertensão e glicemia, é de grande importância na área médica, pois essas doenças afetam muitas pessoas no mundo e seu padrão de variação envolve componentes ambientais, genéticos e suas possíveis interações. Para o mapeamento de genes a amostragem do genoma humano é feita por meio de plataformas de marcadores moleculares e, em geral, destacam-se duas classes de marcadores: os do tipo microsatélites e os SNPs (do inglês, Single Nucleotide Polimorphisms). Os dados de famílias são comumente analisados via modelos mistos e marcadores microsatélites de efeitos aleatórios, sendo que os estudos caso-controle com indivíduos não relacionados têm sido vinculados a dados de SNPs. Neste contexto, surge a problemática de como modelar o SNP em dados de famílias, pois o mesmo pode ser modelado como um fator fixo ou aleatório. Com a finalidade de trazer contribuições a esta discussão, um dos objetivos deste trabalho é propor um exercício de simulação e análise de dados genéticos que facilite o ensino e o entendimento de conceitos de genética e do mapeamento de genes modelados a partir de efeitos fixos ou aleatórios utilizando o software R. Além disso, na análise de dados envolvendo mapas densos de SNPs é necessário contornar o problema de múltiplos testes, e a proposta em multiestágios de Aulchenko et al. (2007) é uma alternativa de análise, na qual o efeito do SNP é modelado como um fator fixo e associado a um componente residual. Logo, surge também como desafio deste trabalho, aplicar o modelo em multiestágios para o mapeamento dos genes e discutir suas vantagens e limitações. / The study of complex diseases such as hypertension and glucose is of great importance in the medical field because these diseases affect many people in the world and its pattern of variation involves environmental and genetics components and their possible interactions. For genes mapping the human genome sampling is performed by means of molecular markers platforms, generally including two kinds of markers: the type microsatellite and SNPs (Single Nucleotide Polimorphisms). The family data is commonly analyzed by mixed models and random effects microsatellite markers and the case-control studies with unrelated individuals have been linked to data from SNPs. In this context the question arises of how to model the SNP on family data because it can be modeled as a fixed or random factor. In order to bring contributions to this discussion, one of the objectives of this study is to propose a simulation exercise and analysis of genetic data to facilitate the teaching and understanding of concepts of genetics and gene mapping modeled from fixed or random effects using software R. Furthermore, analysis of data involving dense maps of SNPs is necessary to overcome the problem of multiple tests, and the proposal multistage Aulchenko et al. (2007) is an alternative analysis in which the effect of SNP is modeled as a fixed factor and associated with a residual component. So there is also a challenge of this study to apply the multistage model for the mapping of genes and discuss their advantages and limitations.

Breeding has been the mainly responsible for the increase of poultry efficiency in the last decades. The breeding programs are geared towards higher meat yield and feed efficiency. Among the used genomic approaches, genome wide association studies (GWAS) identified quantitative trait loci (QTLs) associated with carcass traits in a meat-type population (TT Reference Population). GWAS analysis identifies variants in linkage disequilibrium with the possible causal mutation and with the aim of refining these results, association study with missense single nucleotide polymorphisms can be useful. A missense SNP can be predicted as deleterious via Sorting Intolerant From Tolerant (SIFT) score when the amino acid change has the potential to impact the protein function and consequently may affects the phenotype. Therefore, in this study, predicted deleterious SNPs within QTLs regions were identified and associated with thigh, drumstick, abdominal fat and breast weight and their yields. Mixed model was used with sex, incubation and SNPs genotypes as fixed effects and family as random effect. From the 20 SNPs analyzed, six were significantly associated (p <0.05) with weight and yield of thigh, breast and drumstick. Three of them s736010549, rs739508259 and rs313532967 are located in the genes WDR77, VWA8 and BARL, respectively. These genes are involved in biological process as steroid hormone signaling pathway, estrogen binding, and regulation of cell proliferation. We determined these genes as candidates for muscle growth. Our strategy allowed the identification of potential causal mutations associated with muscle growth and development. / O melhoramento genético é o principal responsável pelo aumento da eficiência da produção avícola nas últimas décadas e os programas de melhoramento de aves estão direcionados para um maior rendimento de carne e eficiência alimentar. Dentre as abordagens genômicas, estudos de associação genômica ampla (GWAS) identificaram loci associados com características quantitativas (QTLs) de carcaça em uma população de frangos de corte. Análise de GWAS identifica regiões em desequilíbrio de ligação com possíveis mutações causais e com o objetivo de refinar esses resultados, estudos de associações usando polimorfismos de base única (SNPs) não sinônimos podem ser úteis. O SNP não sinônimo pode ser predito como deletério por meio do Sorting Intolerant From Tolerant (SIFT) score quando a alteração de aminoácidos tem o potencial de impactar a função da proteína e consequentemente pode afetar o fenótipo. Portanto, neste estudo, SNPs preditos como deletérios localizados em regiões de QTLs foram identificados e associados com peso e rendimento de coxa, sobrecoxa, gordura abdominal e peito de frangos de corte. Modelo misto foi utilizado, com sexo, incubação e genótipos dos SNPs como efeitos fixos e família como efeito aleatório. De 20 SNPs analisados, seis foram associados significativamente (p<0,05) com peso e rendimento de coxa, sobrecoxa e peito, e três deles rs736010549, rs739508259 e rs313532967 estão presentes nos genes WDR77, VWA8 e BARL, respectivamente. Estes genes estão relacionados com processos biológicos como via de sinalização de esteroide, receptores de estrogênio e de ácidos biliares. Nossa estratégia permitiu a identificação de potenciais mutações causais associadas com crescimento e desenvolvimento muscular.

Breeding has been the mainly responsible for the increase of poultry efficiency in the last decades. The breeding programs are geared towards higher meat yield and feed efficiency. Among the used genomic approaches, genome wide association studies (GWAS) identified quantitative trait loci (QTLs) associated with carcass traits in a meat-type population (TT Reference Population). GWAS analysis identifies variants in linkage disequilibrium with the possible causal mutation and with the aim of refining these results, association study with missense single nucleotide polymorphisms can be useful. A missense SNP can be predicted as deleterious via Sorting Intolerant From Tolerant (SIFT) score when the amino acid change has the potential to impact the protein function and consequently may affects the phenotype. Therefore, in this study, predicted deleterious SNPs within QTLs regions were identified and associated with thigh, drumstick, abdominal fat and breast weight and their yields. Mixed model was used with sex, incubation and SNPs genotypes as fixed effects and family as random effect. From the 20 SNPs analyzed, six were significantly associated (p <0.05) with weight and yield of thigh, breast and drumstick. Three of them s736010549, rs739508259 and rs313532967 are located in the genes WDR77, VWA8 and BARL, respectively. These genes are involved in biological process as steroid hormone signaling pathway, estrogen binding, and regulation of cell proliferation. We determined these genes as candidates for muscle growth. Our strategy allowed the identification of potential causal mutations associated with muscle growth and development. / O melhoramento genético é o principal responsável pelo aumento da eficiência da produção avícola nas últimas décadas e os programas de melhoramento de aves estão direcionados para um maior rendimento de carne e eficiência alimentar. Dentre as abordagens genômicas, estudos de associação genômica ampla (GWAS) identificaram loci associados com características quantitativas (QTLs) de carcaça em uma população de frangos de corte. Análise de GWAS identifica regiões em desequilíbrio de ligação com possíveis mutações causais e com o objetivo de refinar esses resultados, estudos de associações usando polimorfismos de base única (SNPs) não sinônimos podem ser úteis. O SNP não sinônimo pode ser predito como deletério por meio do Sorting Intolerant From Tolerant (SIFT) score quando a alteração de aminoácidos tem o potencial de impactar a função da proteína e consequentemente pode afetar o fenótipo. Portanto, neste estudo, SNPs preditos como deletérios localizados em regiões de QTLs foram identificados e associados com peso e rendimento de coxa, sobrecoxa, gordura abdominal e peito de frangos de corte. Modelo misto foi utilizado, com sexo, incubação e genótipos dos SNPs como efeitos fixos e família como efeito aleatório. De 20 SNPs analisados, seis foram associados significativamente (p<0,05) com peso e rendimento de coxa, sobrecoxa e peito, e três deles rs736010549, rs739508259 e rs313532967 estão presentes nos genes WDR77, VWA8 e BARL, respectivamente. Estes genes estão relacionados com processos biológicos como via de sinalização de esteroide, receptores de estrogênio e de ácidos biliares. Nossa estratégia permitiu a identificação de potenciais mutações causais associadas com crescimento e desenvolvimento muscular.

Genome-wide association studies (GWAS) are a tool of high importance to associate genetic markers, genes and genomic regions with complex phenotypes and diseases, allowing to understand in details this regulation of gene expression as well as the genes, and then develop new techniques of diagnoses and treatment of diseases. Nowadays, the main genetic marker used in GWAS is the SNP (single nucleotide polymorphism), a variation that affects only one base of the DNA, being the most common type of variation between individuals and inside the genome. Even though there are multiple techniques available for GWAS, several complex traits still have unexplained heritability. To contribute to these studies, reference genetic maps are being created, such as the HapMap and 1000 Genomes, which have common genetic variants from world wide population (including European, Asian and African populations). In the last years, two solutions adopted to solve the missing heritability are to use different types of genetic variants and include the rare and population specific markers. Copy number variation (CNV) is a structural variant which use is increasing in GWAS in the last years. This variant is characterized for the deletion or duplication of a region a DNA and its length can be from few bases pair to the whole chromosome, as in Down syndrome. In collaboration of the Heart Institute (InCor-FMUSP), this work uses the dataset from Baependi Heart Study to establish a methodology to characterized the CNVs in the Brazilian population using SNP array data and associate them with height. This project uses the genetic and phenotype data of 1,120 related samples (family structure). For CNV calling, resources from the software PennCNV are used and methodologies of preprocessing, normalization, identification and other analysis are reviewed. The characterization of CNVs include information about location, size, frequency in our population and the patterns of inheritance in trios. The association of CNVs and height is made using linear mixed models and with information of family structure. The obtained results indicate that the Brazilian population has regions with variation in the number of copies that are not in the literature. General characteristics, such as length and frequency in samples, are similar to the information found in the literature. In addition, it was observed that the transmission of CNVs could not follow the Mendelian laws, since the frequency of trios which one parent has a deletion/duplication and the offspring is normal is higher than the frequency of trios with one parent and the offspring has a deletion/duplication. This work also identified a region on chromosome 9 that could be associated to height, being that carries of a duplication in this region can have the expected height dropped by approximately 3cm. / Estudos de associação genética (do inglês, Genome-wide association studies - GWAS) são uma ferramenta fundamental para associar marcadores genéticos, genes e regiões genômicas com doenças e fenótipos complexos, permitindo compreender em mais detalhes essa rede de regulação bem como mapear genes e, com isso, desenvolver técnicas de diagnóstico e tratamento. Atualmente, a principal variante genética utilizada nos estudos de associação é o SNP (do inglês, Single Nucleotide Polymorphism), uma variação que afeta apenas uma base do DNA, sendo o tipo de variação mais comum tanto entre os indivíduos como dentro do genoma. Apesar das diferentes técnicas disponíveis para os estudos de associação, muitas doenças e traços complexos ainda possuem parte de sua herdabilidade inexplicada. Para contribuir com estes estudos, foram criados banco de dados genéticos de referência, como o HapMap e o 1000 Genomes, que possuem representantes das variantes genéticas comuns das populações mundiais (européias, asiáticas e africanas). Nos últimos anos, duas das solucões adotadas para tentar explicar a herdabilidade de doenças e fenótipos complexos correspondem a utilizar diferentes tipos de variantes genéticas e incluir variantes raras e específicas para uma determinada população. O CNV (do inglês, Copy Number Variation) é uma variante estrutural que está ganhando espaço nos estudos de associação nos últimos anos. Essa variante é caracterizada pela deleção ou duplicação de uma região do DNA que pode ser de apenas alguns pares de bases até cromossomos inteiros, como no caso da síndrome de Down. Em parceria com o Instituto do Coração (InCor-FMUSP), este trabalho utiliza os dados do projeto Corações de Baependi para estabelecer uma metodologia para caracterizar os CNVs na população brasileira a partir de dados de SNPs e associá-los com a altura. O projeto inclui dados genéticos e fenótipos de 1,120 indivíduos relacionados (estruturados em famílias). Para a detecção dos CNVs, os recursos do software PennCNV são utilizados e metodologias de processamento, normalização, identificação e análises envolvidas são revisadas. A caracterização dos CNVs obtidos inclui informações de localização, tamanho e frequência na população e padrões de herança genética em trios. A associação dos CNVs com a altura é realizada a partir de modelos lineares mistos e utilizando informações sobre a estrutura de família. Os resultados obtidos indicaram que a população brasileira contém regiões (únicas) com variação no número de cópias que não estão identificadas na literatura. Características gerais dos CNVs, como tamanho e frequência no indivíduo, foram semelhantes ao que é apontado na literatura. Também foi observado que a transmissão de CNV pode não seguir as leis mendelianas, uma vez que a frequência de trios com um dos pais com deleção/duplicação e filho normal era superior à frequência dos trios com filho portador da mesma variação.