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Caracterização bioquímica e biofísica de proteínas específicas envolvidas no SL trans-splicing de Trypanosoma brucei / Biochemical and biophysical characterization of specific proteins involved in Trypanosoma brucei SL trans-splicing

Silva, Ivan Rosa e 02 August 2016 (has links)
O SL trans-splicing (do inglês, spliced leader trans-splicing) catalisado pelo spliceossomo em Trypanosoma brucei é responsável pelo processamento dos pré-mRNAs policistrônicos em mRNAs maduros. Esta maquinaria é associada a partir de pequenas partículas ribonucleoproteicas nucleares (snRNPs) U1, U2, U4/U6 e U5 constituídas de pequenos RNAs nucleares (snRNAs), um complexo canônico de sete proteínas Sm (SmB, SmD3, SmD1, SmD2, SmE, SmF e SmG) e fatores proteicos específicos. O núcleo de proteínas Sm de T. brucei apresenta variações com funções desconhecidas, como a substituição do heterodímero SmD3/SmB por Sm16,5K/Sm15K na snRNP U2, e de SmD3 por SSm4 na snRNP U4. Na primeira parte deste trabalho, investigou-se a interação destes diferentes complexos Sm recombinantes com os snRNAs U2, U4 e U5 obtidos por transcrição in vitro. Todos os complexos apresentaram alta afinidade pelo snRNA cognato. Observou-se, ainda, que apenas o núcleo Sm que contém Sm16,5K/Sm15K associado ao snRNA U2 interage com alta afinidade com U2A/U2B. Adicionalmente, foi obtida a estrutura cristalográfica de U2A/U2B de T. brucei, que revela uma organização similar àquela já descrita para ortólogas de Homo sapiens. Entretanto, há um desvio de pelo menos 6 Å no ponto médio da alça carregada positivamente no domínio RRM de U2B para a acomodação do snRNA U2. Além disso, observou-se uma longa hélice-α adicional na extremidade C-terminal de U2A. A análise dos três núcleos Sm de T. brucei a partir da combinação de modelagem molecular e espalhamento de raios-X a baixo ângulo revela estruturas de barril-β altamente torcido com interior carregado positivamente para interação com snRNAs. A principal diferença entre as estruturas encontra-se nas extremidades C- e N-terminal dos variantes de proteínas Sm, possivelmente para interação com U2A no braço 1 do spliceossomo, no caso de Sm15K/Sm16,K, e com U5-220K e U5-200K no corpo do spliceossomo, no caso de SSm4. Na segunda parte deste trabalho, a expressão homóloga da proteína U5-200K de T. brucei completa e do produto truncado no seu cassete helicase/ATPase/Sec63 N-terminal levou à copurificação de um subcomplexo de snRNP U5 composto por U5-220K, U5-116K, U5-40K e U5-Cwc21, sendo que a proteína recombinante completa ainda copurificou as proteínas Sm. Experimentos de imunolocalização mostraram que a proteína U5-200K truncada não é direcionada ao núcleo, como é o caso da proteína completa. As células que expressam a proteína truncada apresentaram um defeito de crescimento significativo, e os processamentos de pré-mRNA por cis- e SL trans-splicing foram ligeiramente afetados, já que a proteína truncada não entra no núcleo, onde deveria exercer sua atividade. Os resultados apresentados indicam a formação de um subcomplexo de snRNP U5 ainda no citoplasma, sendo que as proteínas Sm devem ser um sinal para o seu transporte nuclear mediado por importina-β. Em leveduras, a proteína Aar2 substitui U5-200K no citoplasma, regulando assim a biogênese de snRNP U5, porém esta proteína não foi identificada em T. brucei. Os resultados apresentados neste trabalho contribuem como o primeiro estudo estrutural de proteínas spliceossomais de um parasita do homem e também com novas informações sobre a biogênese das partículas ribonucleoproteicas U2 e U5 de T. brucei. / The spliced-leader (SL) trans-splicing catalyzed by the spliceosome in Trypanosoma brucei is responsible for processing polycistronic pre-mRNAs into mature mRNAs. The spliceosome machinery is assembled by small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs) U1, U2, U4/U6 and U5 that are composed by small nuclear RNAs (snRNAs), a canonical complex of Sm proteins (SmB, SmD3, SmD1, SmD2, SmE, SmF, SmG) and specific factors. The Sm core peculiarly varies in T. brucei, where SmD3/SmB are replaced by Sm16.5K/Sm15K in U2 snRNP and SmD3 is substituted by SSm4 in U4 snRNP. In the first part of this thesis, we investigated the interaction of the different recombinant Sm cores with U2, U4 and U5 snRNAs obtained by in vitro transcription. All the protein complexes bind the cognate snRNA with high affinity. Only the Sm core that contains Sm16.5K/Sm15K associated with U2 snRNA interacts with the recombinant U2A/U2B subcomplex. Additionally, the crystallographic structure of T. brucei U2A/U2B was obtained, showing an overall organization similar to the one observed in the human counterpart. However, we observed a 6 Å deviation in the medium point of a positively charged turn in the RRM motif of U2B to accommodate U2 snRNA. Besides, a long α -helix was observed in the C-terminal region of U2A. Structural analysis of Sm core variations in T. brucei was proceeded using molecular modelling techniques associated with small angle X-ray scattering. The quaternary structure models show seven Sm proteins as β-barrels with positively charged interior for cognate snRNA interaction. The main difference among these Sm core structures resides in the C- and N-terminal regions of the variant proteins, probably enabling the interaction of Sm15K/Sm16,5K with U2A in the spliceosomes arm 1, and the association of SSm4 with U5-220K and U5-200K in the spliceosomes body. In the second part of this thesis, homologous expression of full-length and N-terminally truncated U5-200K from T. brucei led to the copurification of a U5 snRNP subcomplex containing U5-220K, U5-116K, U5-40K and U5-Cwc21. The full-length U5-200K construct also copurified Sm proteins. Immunolocalization experiments showed that the truncated U5-200K protein is not directed to the nucleus as is the case for the full-length protein. Cells that expressed the truncated protein showed a significant growth defect and the pre-mRNA processing by cis- and SL trans-splicing was negatively affected since the truncated protein did not enter the nucleus where it should be active. The results suggest that a subcomplex of U5 snRNP begins to be assembled in the cytoplasm and the Sm proteins may be the signal for the nuclear transport mediated by β-importin. In yeast, Aar2 replaces U5-200K in the cytoplasm in another regulation step. However, Aar2 has not been identified in T. brucei. The results presented here contribute with the first structural study of spliceosomal proteins of a human parasite and give new insights into the biogenesis of U2 and U5 snRNPs in T. brucei.
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INXS, um longo RNA não codificador de proteínas mediador da apoptose / INXS, a long noncoding RNA that mediates apoptosis

Pereira, Carlos de Ocesano 29 January 2015 (has links)
O splicing alternativo do pré-mRNA de BCL-X produz duas isoformas de mRNAs com funções antagônicas, a pró-apoptótica BCL-XS e a anti-apoptótica BCL-XL, cujo balanço regula a homeostasia celular. Entretanto, o mecanismo que regula esse processamento ainda é desconhecido. Nesse trabalho, nós identificamos e caracterizamos um longo RNA não codificador de proteínas (lncRNA) nomeado INXS, que é transcrito a partir da fita oposta do locus genômico de BCL-X, sendo menos abundante em linhagens celulares tumorais e tecidos tumorais de pacientes quando comparados com os respectivos pares não tumorais. INXS é um RNA unspliced de 1903 nts, é transcrito pela RNA Polimerase II, possui cap 5\', está enriquecido na fração nuclear das células e se liga à proteína Sam68 do complexo modulador de splicing. O tratamento de células tumorais 786-O com cada um de três agentes indutores de apoptose aumentou a expressão endógena do INXS, levando ao aumento expressivo da proporção entre os mRNAs de BCL-XS / BCL-XL, e ativação das caspases 3, 7 e 9. Estes efeitos foram anulados na presença do knockdown do INXS. Da mesma forma, a superexpressão ectópica do INXS causou uma mudança no splicing favorecendo a isoforma BCL-XS e ativação das caspases, aumentando os níveis da proteína BCL-XS e conduzindo as células à apoptose. Utilizando um modelo in vivo, cinco injeções intra-tumorais do INXS durante 15 dias causaram uma regressão acentuada no volume dos xenotumores. Portanto, INXS é um lncRNA que induz a apoptose, sugerindo que essa molécula seja um possível alvo a ser explorado na terapia contra o câncer. / BCL-X mRNA alternative splicing generates pro-apoptotic BCL-XS or anti-apoptotic BCL-XL, whose balance regulates cell homeostasis. However, the mechanism that regulates the splice shifting is incompletely understood. Here, we identified and characterized a long noncoding RNA (lncRNA) named INXS, transcribed from the opposite genomic strand of BCL-X, that was less abundant in tumor cell lines and patient tumor tissues compared with non-tumors. INXS is an unspliced 1903 nt-long RNA, is transcribed by RNA Polymerase II, 5\'-capped, nuclear enriched and binds Sam68 splicing-modulator. The treatment of tumor cell line 786-O with each of three apoptosis-inducing agents increased endogenous INXS lncRNA, increased BCL-XS / BCL-XL mRNA ratio, and activated caspases 3, 7 and 9. These effects were abrogated in the presence of INXS knockdown. Similarly, ectopic INXS overexpression caused a shift in splicing towards BCL-XS and activation of caspases, increasing the levels of BCL-XS protein and then leading the cells to apoptosis. In a mouse xenograft model, five intra-tumor injections of INXS along 15 days caused a marked regression in tumor volume. INXS is an lncRNA that induces apoptosis, suggesting that INXS is a possible target to be explored in cancer therapies.
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Análise funcional de eventos de Splicing alternativo / Functional analysis of alternative Splicing events

Coelho, Vitor Lima 31 March 2015 (has links)
Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-09-23T19:19:26Z No. of bitstreams: 1 dissertacao-vitor.pdf: 1691206 bytes, checksum: fef620f128c4346f7ff506439cdffdfd (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-09-23T19:20:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacao-vitor.pdf: 1691206 bytes, checksum: fef620f128c4346f7ff506439cdffdfd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-23T19:20:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao-vitor.pdf: 1691206 bytes, checksum: fef620f128c4346f7ff506439cdffdfd (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Splicing Alternativo (SA) é um mecanismo pós-transcricional que produz mais de um produto de gene, através da combinação de diferente éxons do lócus genômico, gerando grande parcela da variedade do proteoma dos eucariotos. Ao longo da última década, como seu papel regulatório tornou-se mais e mais evidente, SA tornou-se um fator chave para criação de complexidade de diferentes organismos dado um repertório constante de genes através das gerações. Através da inserção, exclusão ou substituição de partes da sequência do transcrito, SA pode obviamente também ter um impacto nos domínios funcionais de proteínas. Apesar de algumas tentativas que tem sido principalmente prejudicadas por questões técnicas causada pela redundância nas sequências transcritos alternativos, os efeitos em larga escala do SA em nível funcional tem sido pouco estudados até os dias de hoje. Este projeto descreve o desenvolvimento de uma ferramenta computacional chamada ASTAFUNK - Alternative Splicing Trancriptional Analyses with FUNctional Knowledge - um programa stand-alone automatizado e eficiente para estudar como a diversidade de determinado transcriptoma é traduzido em variação funcional, baseado em um padrão de anotação de transcriptomas (em GTF, Gene Transfer Format) e perfis de domínios (no formato do Pfam). Resumidamente, ASTAFUNK traduz as regiões que sofreram splicing alternativo de open read frames em sequências de aminoácidos, que subsequentemente são alinhadas com o profile Hidden Markov Model da base de dados do Pfam, empregando programação dinâmica padrão (algoritmo de Viterbi) com alguns refinamentos técnicos (isto é, abordagem branch-and-bound). Em contraste com ferramentas convencionais de predição de domínios (por exemplo, HMMER), o algoritmo de ASTAFUNK foi projetado para evitar escaneamentos redundantes de sequências em transcriptomas com alto grau de SA. Neste trabalho, aspectos teóricos e práticos da abordagem do ASTAFUNK são avaliados, e a eficiente implementação em JAVA é disponível livremente na internet sob BSD 3-clause open source license. / Alternative splicing (AS) is a mechanism that produces more than one gene product at the transcriptional level, by combining different exons of a gene, generating a major part of the proteome diversity in eukaryotes. Over the last decade, as the regulatory role of splicing has become more and more evident, AS turned a key factor in creating different organism complexity given a rather constant repertoire of genes across generations. By inserting, deleting or substituting part of the transcript sequence, AS can obviously also have an impact on functional protein domains. Despite some attempts that have mainly been hampered by technical issues caused by the redundancy in alternative transcript sequences, the large-scale effects of AS on the functional level has been poorly studied so far. This project describes the development of a computational tool called ASTAFUNK - Alternative Splicing Trancriptional Analyses with FUNctional Knowledge - an automated and efficient stand-alone program to study how diversity of a custom transcriptome translates into functional variation, based on standard transcriptome annotations (in GTF, Gene Transfer Format) and domain profiles (in Pfam format). In a nutshell, \afunk{} translates the alternatively spliced parts of open reading frames on the fly into amino acid sequences, which subsequently are aligned with the profile Hidden Markov Models from Pfam employing standard dynamic programming (Viterbi's algorithm) with some technical refinements (i.e., a branch-and-bound approach). In contrast to conventional domain prediction tools (e.g., the HMMER aligner), the ASTAFUNK algorithm has been designed to avoid redundant sequence scans in AS-enriched transcriptomes. In this work, theoretical and practical aspects of the ASTAFUNK approach are evaluated, and the efficient JAVA implementation is made freely available over the internet under the BSD 3-clause open source license.
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Identificação e análise de expressão de RNAs intrônicos não codificadores humanos / Identification and expression analysis of human intronic noncoding RNAs

Nakaya, Helder Takashi Imoto 09 March 2007 (has links)
Neste trabalho, nós mostramos estudos em larga-escala de RNAs não codificadores antisenso que são transcritos em regiões intrônicas de genes humanos. Alguns destes transcritos intrônicos possuem níveis de expressão correlacionados ao grau de diferenciação tumoral de câncer de próstata, apontando para uma relevância biológica destas mensagens em doenças complexas como o câncer. Nós também avaliamos a existência de um mecanismo comum de regulação de transcrição, compartilhado por mRNAs codificadores de proteína e RNAs intrônicos, através de análises de perfis de expressão de uma linhagem tumoral de próstata estimulada por andrógeno. A análise de ESTs e mRNAs depositados em bancos públicos de seqüências revelou mais de 55 mil RNAs Totalmente Intrônicos Não-codificadores (TIN), transcritos dos íntrons de 74% de todos os genes RefSeq únicos. Guiados por esta informação, nós desenhamos uma plataforma de oligonucleotídeos contendo sondas senso e antisenso para cada um de 7.520 transcritos TIN selecionados aleatoriamente, além de sondas para os genes codificadores de proteína correspondentes. Nós identificamos assinaturas intrônicas e exônicas de expressão tecido-específicas em fígado, próstata e rim. Os RNAs TIN antisenso mais altamente expressos eram transcritos de íntrons de genes codificadores de proteína enriquecidos na categoria ?Regulação da transcrição?. A inibição da RNA Polimerase II resultou num aumento de expressão de uma fração dos RNAs intrônicos em células em cultura, sugerindo que outras RNA Polimerases possam estar envolvidas em sua biossíntese. Um subconjunto das assinaturas intrônicas e exônicas localizadas nos mesmos loci genômicos possuíram padrões de expressão correlacionados, sugerindo que RNAs intrônicos regulem a abundância ou o padrão de uso de éxons de mensagens codificadoras de proteína. Nós identificamos diversos padrões de expressão de RNAs intrônicos, indicando que eles possam ter papéis regulatórios. Esta estratégia orientada pelo gene, que combina um microarray intrônico/exônico deve permitir análises comparativas futuras de transcrição intrônica sob várias condições fisiológicas e patológicas, avançando assim em nosso conhecimento sobre as funções biológicas destes RNAs não codificadores. / In this work, we show large-scale studies of antisense noncoding RNAs transcribed from intronic regions of human genes. The correlation of expression levels of some intronic transcripts to the degree of tumor differentiation in prostate cancer points to the biological relevance of these messages in complex diseases such as cancer. We also evaluated the existence of a common mechanism of regulation of transcription shared by protein-coding mRNAs and intronic RNAs by measuring the effect of androgen on the transcriptional profile of a prostate cancer cell line. Survey of mRNA and EST public databases revealed more than 55,000 Totally Intronic Noncoding (TIN) RNAs transcribed from the introns of 74% of all unique RefSeq genes. Guided by this information, we designed an oligoarray platform containing sense and antisense probes for each of 7,520 randomly-selected TIN transcripts plus probes for the corresponding protein-coding genes. We identified exonic and intronic tissue-specific expression signatures for human liver, prostate and kidney. The most highly expressed antisense TIN RNAs were transcribed from introns of proteincoding genes enriched in the \"Regulation of transcription\" class. RNA Polymerase II inhibition resulted in increased expression of a fraction of the intronic RNAs in cell cultures, suggesting that other RNA polymerases may be involved in their biosynthesis. A subset of intronic and protein-coding signatures transcribed from the same genomic loci has correlated expression patterns, suggesting that intronic RNAs regulate the abundance or the pattern of exon usage in protein-coding messages. We have identified diverse intronic RNA expression patterns, indicating that they may have regulatory roles. This gene-oriented approach, using a combined intronic/exonic microarray should permit further comparative analysis of intronic transcription under various physiological and pathological conditions, thus advancing current knowledge about the biological functions of these noncoding RNAs.
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Implicações funcionais de eventos de splicing alternativo no proteoma humano / Functional implications of alternative splicing in the human proteome

Passetti, Fabio 16 May 2007 (has links)
A pós-genômica surgiu como um próspero campo para que as infinidades de seqüências provenientes dos projetos genoma tenham os seus significados biológicos elucidados. Um dos mecanismos descritos na literatura capaz de gerar surpreendente diversidade protéica é o splicing alternativo (AS). Próximo de 22% das proteínas com estruturas tridimensionais resolvidas por difração de raios-X ou ressonância magnética nuclear (RMN) são humanas e pouco se sabe dos efeitos de eventos de splicing alternativo em suas funções. Uma vez que estas estruturas tridimensionais (3D) protéicas humanas são de alguma forma redundantes, o conjunto de genes humanos únicos que as correspondem é muito reduzido, em torno de 1%. Hoje em dia ainda são escassos os exemplos de duas isoformas de splicing alternativo de um mesmo gene com estruturas tridimensionais experimentais disponíveis. A variedade de proteínas que este evento pode potencialmente produzir é demasiado grande para que projetos de genômica estrutural em andamento consigam determinar suas estruturas. Isto tem inviabilizado, ainda que temporariamente, estudos sobre implicações funcionais de splicing alternativo no proteoma quando se utilizando dados estruturais experimentais. Entretanto, a bioinformática possibilita estudos deste porte com base nos dados de mapeamento no genoma, tanto de transcritos como de proteínas com estrutura tridimensional (3D) determinada. Torna-se possível, então, a prospecção de genes com isoformas de AS com estruturas 3D contendo informação adicional quando comparada à isoforma de AS. Produzimos para tal finalidade uma nova metodologia para detecção de eventos de AS no transcriptoma humano utilizando matrizes binárias para cada transcrito e estrutura de proteína 3D. Selecionadas as isoformas protéicas putativas, foram construídas 73 estruturas 3D utilizando conceitos de modelagem molecular por homologia. Foram escolhidas aleatoriamente 21 isoformas de AS para simulações por dinâmicas moleculares (SDM), e que cerca de 80% destes modelos se apresentaram estruturalmente estáveis. A anotação biológica relativa a cada fragmento não inserido na seqüência da proteína devido à sua remoção no mRNA resultante do evento de AS foi obtida e mostrou que mais de 80% delas possuem algum tipo de relevância funcional para a proteína. Concluímos que, para o nosso conjunto de dados, os eventos de splicing alternativo produzem isoformas que podem atuar como dominantes negativas, antagonistas ou atenuadoras da sua atividade biológica. / The post-genomic era has emerged as one prosper field to deal with the huge amount of sequences produced by genome projects and increase the understanding of its biological meaning. One of the most surprising mechanisms capable to generate a lot of protein diversity is alternative splicing in immature mRNAs. No more than 22% of the known protein structures elucidated by X-ray diffraction or nuclear magnetic resonance (NMR) were made using human proteins and the knowledge about alternative splicing functional implications is weak. Since those human protein three-dimensional structures (3D) are redundant, the unique number of human genes represented by them is estimated around 1%. Nowadays there are only a few cases describing two isoforms that have their own protein 3D structures done experimentally. The variety that alternative splicing can produce is large enough to structural genome projects undergoing could determinate its structures, fact that have negating, at least for a while, large-scale studies about functional implications of alternative splicing using experimental data. However, bioinformatics turn possible this kind of projects using the mapping onto the genome of transcripts and the sequence of the known protein 3D structures. Using this approach we searched for alternative splicing isoforms which have at least one known protein structure with additional biological information when compared against the isoform. We have produced a new methodology for detecting alternative splicing in the human transcriptoma using binary matrices for each transcript and known 3D protein structure. After the selection of putative isoforms, there were constructed 73 3D protein using concepts of molecular modelling by homology. There were randomly selected 21 of them to the submitted to molecular dynamics simulations and 80% of them showed that they were structurally stable. The biological annotation of each non-inserted fragment due to alternative splicing shows that 80% of them have in some degree functional importance. Then, we conclude that, for our dataset, the alternative splicing events produce isoforms that can act as negative dominants, antagonists or even regulators of their biological activity.
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Identificação de proteínas reguladoras do splicing associadas à microRNAs. / Identification of splicing regulatory proteins associated to microRNAs.

Paiva, Marcelo Machado 31 August 2016 (has links)
Splicing é o processo de remoção de introns e ligação de exons em eucariotos. É realizado pelo spliceossomo, um complexo macromolecular composto por RNAs e mais de cem proteínas. Alguns introns possuem microRNAs, os quais devem ser processados para gerar moléculas maduras. O cluster intrônico miR-17-92 é composto por sete miRNAs que têm sido associados ao desenvolvimento de diferentes tumores em vários tecidos. Neste trabalho o splicing de dois miRNAs deste cluster foi analisado em células HeLa, BCPAP e TPC-I. Os resultados mostraram que introns com miR19a tem o splicing mais eficiente do que aqueles com miR18a em todas as três células analisadas. Além disso, a composição dos spliceossomos foi analisada por espectrometria de massas. Entre as principais proteínas encontradas, destaca-se a presença das hnRNPs, como hnRNP_A1 e hnRNP_A2/B1. Estes resultados são importantes para entender como esses miRNAs são processados, e quais são os principais componentes recrutados em diferentes tipos celulares. / Pre-mRNA splicing is the process of intron removal and exon ligation in eukaryotes. It is performed by the spliceosome, a multi-megadalton machinery composed of RNAs and more than a hundred proteins. Intronic miRNAs must be processed from the host gene to generate mature molecules. miR-17-92 is an intronic cluster composed of seven miRNAs which have been associated to the development of different tumors, in several different cells. In this work, we analyzed the splicing of two miRNAs belonging to this cluster in HeLa, BCPAP and TPC-I cells. Interestingly, we observed miR19a is more efficiently spliced than miR18a in all three cells. We also searched for specific proteins that can be involved in their respective splicing process. We observed hnRNP proteins are especially concentrated in spliceosomes assembled in introns containing these miRNAs, based on mass spectrometry data. These results are important to understand how these miRNAs are spliced and matured and also can explain their different expression levels in different cells.
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Uso de técnicas computacionais no estudo da transcrição e regulação gênica em Homo sapiens e Mus musculus / Use of computational methods to study the transcription and gene regulation in Homo sapiens and Mus musculus

Galante, Pedro Alexandre Favoretto 18 January 2008 (has links)
O gene, uma seqüência de nucleotídeos necessária para a síntese de moléculas funcionais, é transcrito e regulado por um conjunto de processos e fatores extremamente complexos. Entender o momento e o tecido em que os genes são expressos, as isoformas funcionais, as regiões controladoras e os fatores envolvidos na regulação da expressão de cada gene é um dos grandes desafios da biologia molecular moderna. Hoje, com a enorme quantidade de informações de seqüências genômicas e de transcriptomas, aliado ao desenvolvimento de métodos computacionais para agrupar e analisar estes dados em larga escala, o estudo dos fenômenos relacionados à transcrição e regulação gênica está passando por uma revolução. Por exemplo, é possível medir, concomitantemente, a expressão gênica de milhares de genes em diferentes tecidos, assim como identificar diversos fenômenos que atuam nestes genes. Neste trabalho nós desenvolvemos e aplicamos métodos computacionais no estudo de quatro temas envolvendo aspectos chave da transcrição e regulação gênica. No primeiro trabalho, nós abordamos a expressão gênica tecido-específica através do estudo dos genes expressos no cérebro e em dez regiões cerebrais de camundongo. No segundo trabalho, nós identificamos seqüências potencialmente envolvidas no controle da transcrição gênica através do estudo de motivos sobre representados na região promotora dos genes de receptores olfativos. No terceiro trabalho, analisamos o transcriptoma humano quanto a presença de eventos de retenção de intron, um tipo de splicing alternativo. No quarto trabalho, nós abordamos a complexidade do transcriptoma e a regulação da expressão gênica através do estudo de pares de genes senso-antisenso em humanos e camundongos. Em todos os trabalhos, obtivemos resultados que nos permitiram tirar conclusões específicas sobre cada fenômeno estudado e nos mostraram a importância de estudá-los através de uma abordagem em larga escala. Adicionalmente, verificamos que os nossos métodos computacionais foram eficientes e adequados para o estudo da transcrição e regulação gênica em Homo sapiens e Mus musculus. / Genes, nucleotide sequences necessary for the synthesis of functional molecules, are transcribed and regulated by extremely complex cellular and molecular processes. To understand when and in which tissues the genes are expressed, their functional isoforms, control regions and the factors involved in gene regulation is one of major challenges of modern molecular biology. Today, the availability of complete genome sequences and transcriptomes, together with the development of new computational methods allows the study of phenomena related to the transcription and gene regulation in a large scale. For example, it is possible to quantify, concomitantly, gene expression of thousands of genes in different tissues and analyze different aspects of their regulation. In this work we developed and applied computational methods to the study of four key aspects of gene transcription and regulation. In the first study, we addressed tissue specific gene expression through the study of genes that are preferentially expressed in the brain and ten different mouse brain regions. In the second study, we identified sequences that are potentially involved in the control of gene transcription through the study of motifs that are over represented in the promoter region of olfactory receptor genes. In the third study, we browsed the human for the presence of intron retention, a type of alternative splicing. In the fourth study, we addressed the transcriptoma complexity and gene expression regulation through the study of pair of sense-antisense genes in human and mouse. In all studies, our results allowed us to make specific conclusions about each phenomenon analyzed which showed us the importance of a large scale approach. In addition, we verified that our computational methods can be efficiently applied to the study of transcription and gene regulation in Homo sapiens and Mus musculus.
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Regulation of adenovirus alternative pre-mRNA splicing : Functional characterization of exonic and intronic splicing enhancer elements

Yue, Bai-Gong January 2000 (has links)
<p>Pre-mRNA splicing and alternative pre-mRNA splicing are key regulatory steps controlling geneexpression in higher eukaryotes. The work in this thesis was focused on a characterization of thesignificance of exonic and intronic splicing enhancer elements for pre-mRNA splicing.</p><p>Previous studies have shown that removal of introns with weak and regulated splice sitesrequire a splicing enhancer for activity. Here we extended these studies by demonstrating thattwo "strong" constitutively active introns, the adenovirus 52,55K and the Drosophila Ftzintrons, are absolutely dependent on a downstream splicing enhancer for activity <i>in vitro</i>.</p><p>Two types splicing enhancers were shown to perform redundant functions as activators ofSplicing. Thus, SR protein binding to an exonic splicing enhancer element or U1 snRNP bindingto a downstream 5'splice site independently stimulated upstream intron removal. The datafurther showed that a 5'splice site was more effective and more versatile in activating splicing.Collectively the data suggest that a U1 enhancer is the prototypical enhancer element activatingsplicing of constitutively active introns.</p><p>Adenovirus IIIa pre-mRNA splicing is enhanced more than 200-fold in infected extracts. Themajor enhancer element responsible for this activation was shown to consist of the IIIa branchsite/polypyrimidne tract region. It functions as a Janus element and blocks splicing in extractsfrom uninfected cells while functioning as a splicing enhancer in the context of infected extracts.</p><p>Phosphorylated SR proteins are essential for pre-mRNA splicing. Large amount recombinantSR proteins are needed in splicing studies. A novel expression system was developed to expressphosphorylated, soluble and functionally active ASF/SF2 in <i>E. Coli</i>.</p>
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Regulation of adenovirus alternative pre-mRNA splicing : Functional characterization of exonic and intronic splicing enhancer elements

Yue, Bai-Gong January 2000 (has links)
Pre-mRNA splicing and alternative pre-mRNA splicing are key regulatory steps controlling geneexpression in higher eukaryotes. The work in this thesis was focused on a characterization of thesignificance of exonic and intronic splicing enhancer elements for pre-mRNA splicing. Previous studies have shown that removal of introns with weak and regulated splice sitesrequire a splicing enhancer for activity. Here we extended these studies by demonstrating thattwo "strong" constitutively active introns, the adenovirus 52,55K and the Drosophila Ftzintrons, are absolutely dependent on a downstream splicing enhancer for activity in vitro. Two types splicing enhancers were shown to perform redundant functions as activators ofSplicing. Thus, SR protein binding to an exonic splicing enhancer element or U1 snRNP bindingto a downstream 5'splice site independently stimulated upstream intron removal. The datafurther showed that a 5'splice site was more effective and more versatile in activating splicing.Collectively the data suggest that a U1 enhancer is the prototypical enhancer element activatingsplicing of constitutively active introns. Adenovirus IIIa pre-mRNA splicing is enhanced more than 200-fold in infected extracts. Themajor enhancer element responsible for this activation was shown to consist of the IIIa branchsite/polypyrimidne tract region. It functions as a Janus element and blocks splicing in extractsfrom uninfected cells while functioning as a splicing enhancer in the context of infected extracts. Phosphorylated SR proteins are essential for pre-mRNA splicing. Large amount recombinantSR proteins are needed in splicing studies. A novel expression system was developed to expressphosphorylated, soluble and functionally active ASF/SF2 in E. Coli.
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Felaktig alternativ splicing: Vissa mutationer i BRCA1, BRCA2, ERα och ERβ är starkt förknippade med bröstcancer

Cederberg, Lisa January 2011 (has links)
Alternative splicing is a process that partly rejects the common definition of a gene – that one gene codes for one specific protein. By variable combination of coding regions (exons) and exclusion of non-coding regions (introns), formation of several different mRNA-transcripts, and consequently several different proteins, can derive from the same gene. Alternative splicing is an important condition for the development of complex life forms, but it is also a highly sensitive process and inaccurate splicing is the cause of approximately 15 % of mutations that cause genetic diseases. This article presents four genes, BRCA1, BRCA2, ERα and ERβ, and inaccurate splicing of these genes increases the risk of developing cancer, particularly breast cancer and ovarian cancer. Breast cancer is the second most common form of lethal cancer among women. After identifying the cancerogenic mutations, women of high-risk families can undergo genetic testing and preventive therapy can reduce the morbidity and mortality. The article also presents a short discussion around the ethical problems of genetic testing, and the social and psychological dilemmas women of high-risk families are facing when they are given the option to undergo genetic testing.

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