O sistema colinérgico muscarínico desempenha uma função central na memória, mas o papel de cada subtipo de receptor é pouco compreendido separadamente. As toxinas muscarínica (MTs) extraídas da peçonha das serpentes Dendroaspis sp são ferramentas farmacológicas seletivas aos diferentes subtipos de receptores muscarínicos. O subsistema M4 muscarínico modula os processos de consolidação e evocação. Recentemente, tem se dado atenção aos processos subseqüentes à evocação e vários trabalhos demonstraram que a reconsolidação e a extinção da memória compreendem etapas importantes na formação do processo. O objetivo desse trabalho é investigar o envolvimento do subsistema M4 colinérgico muscarínico hipocampal na consolidação, evocação, reconsolidação e extinção da memória, além de investigar os receptores M4 da amígdala basolateral na consolidação e reconsolidação. Em trabalhos anteriores, foi demonstrado que os receptores M4 mudavam seu papel modulatório entre a consolidação e evocação, portanto, neste trabalho investigamos, também, em que momento do processo de consolidação ocorre essa mudança e se essa alteração é dependente de transcrição gênica. A toxina MT3, antagonista seletiva ao receptor M4, e a escopolamina, antagonista inespecífico, foram as ferramentas farmacológicas utilizadas e seus efeitos foram estudados na tarefa de condicionamento aversivo contextual (CAC) e esquiva inibitória (EI). Quando infundidos no hipocampo antes do treino CAC, ambos os fármacos foram amnésicos sobre a consolidação, entretanto, somente MT3 foi efetiva quando infundida antes do teste, sendo o efeito oposto, facilitatório. Além disso, somente a MT3 intra-hipocampal foi facilitatória sobre a reconsolidação e bloqueou a extinção da tarefa de CAC. Infundidas na amígdala basolateral os antagonistas foram amnésicos sobre a consolidação e a reconsolidação de CAC. Os experimentos com a esquiva inibitória demonstraram que a MT3 intra-hipocampal é amnésica somente quando infundida imediatamente após o treino. Porém, modifica seu efeito quando administrada 90 e 180 minutos após o treino, passando a ser facilitatória. A administração de um inibidor de transcrição gênica (DRB) imediatamente após o treino de EI reverte o efeito facilitatório da MT3 pré-teste. Os resultados sugerem uma modulação positiva do sistema colinérgico muscarínico hipocampal durante a consolidação e a extinção da memória de CAC, porém, uma ação contrária é observada durante a evocação e reconsolidação. Os resultados em conjunto sugerem que os receptores M4 hipocampais sofram alterações plásticas durante o processo de consolidação passando a controlar negativamente a atividade excitatória dos neurônios glutamatérgicos, fenômeno que parece não ocorrer na amígdala basolateral. / The cholinergic muscarinic system plays a central role in learning and memory, yet little is known about the specific roles of each receptor subtype. Muscarinic toxins (MTs) from Dendroaspis snakes venom are selective for muscarinic receptor subtypes. The hippocampus M4 subsystem, for instance, was shown to take part in the modulation of memory consolidation and retrieval. The memory phenomenon, by its turn, is being recently unveiled as a much more complex set of processes than previously thought, encompassing post-retrieval situations such as reconsolidation and extinction, each with its particular mechanisms. The scope of this study is to explore the involvement of the hippocampal cholinergic M4 muscarinic subsystem on the consolidation, retrieval, reconsolidation and extinction of memories, moreover to investigate the role of M4 subsystem of basoalteral amygdala on the consolidation and reconsolidation. Last works shown a different modulatory role of hippocampal M4 receptors about consolidation and retrieval processes, therefore This work aims to investigate the muscarinic cholinergic modulation at hippocampal circuits by M4 receptors, along different periods of memory consolidation for an inhibitory avoidance task, and verify if the change effect of pre-test MT3 are dependent of mRNA synthesis. MT3, a very selective M4 antagonist, and the less selective antagonist scopolamine were infused bilaterally into the rat CA1 area, and their effects studied in a contextual fear conditioning task (CFC) and inhibitory avoidance task (IA). When infused immediately after training, both treatments caused disruption of the memory consolidation, however, only MT3 was effective when infused before the test session, and the effect, was the opposite, i.e., memory facilitation. Moreover, only MT3 enhanced the reconsolidation of CFC following its infusion into the hippocampus or blocked its extinction. Infused into the basolateral amygdala, muscarínic antagonists shown an amnestic effect about the consolidation and reconsolidation of CFC memory. In the IA experiments, MT3 infused immediately after training was amnestic upon the consolidation process, while an “opposite effect” –memory facilitation– was observed in the 90-180min time window. The DRB was amnestic too upon the consolidation, showing that the transcriptional process is essential to the memory. Moreover, the DRB reverted the facilitatory effect of pre-test MT3. These results suggest an endogenous positive modulation of the cholinergic muscarinic system present during the consolidation or the extinction of an aversive memory, but an opposite action during memory retrieval or memory reconsolidation. Moreover, these results suggest that M4 receptors are likely expressed at different hippocampal localizations where they underlie different processes and plasticity events, may be over expressed upon glutamatergic excitatory cells.

Mycoplasma hyopneumoniae é uma bactéria de tamanho diminuto, caracterizada por um genoma pequeno, com baixo conteúdo GC. Está associada com doenças respiratórias de suínos, resultando em prejuízos produtivos e econômicos na indústria animal. A presença de sequências de DNA repetitivas, que ocorrem em grandes quantidades em células eucarióticas, vem sendo cada vez mais identificadas em genomas de procariotos, sendo também associadas a um potencial papel regulador. Uma vez que a regulação da transcrição nesses organismos ainda é pouco entendida, o objetivo do presente estudo foi realizar uma busca in silico por elementos repetitivos nas regiões intergênicas do genoma de M. hyopneumoniae linhagem 7448. Dois tipos de repetições foram selecionados para a busca inicial: tandem e palindromes. Regiões intergênicas de até 500 pb a montante do sítio de início da tradução de todas as CDSs do genoma de M. hyopneumoniae linhagem 7448 foram utilizadas para a predição. Para cada tipo de elemento dois programas computacionais independentes foram utilizados. As predições in silico resultaram em 144 repetições em tandem e 1.171 palindromes. O DNA repetitivo se encontra distribuído a montante de 86% das unidades transcricionais de M. hyopneumoniae linhagem 7448. Análises comparativas entre genomas de micoplasmas demonstraram diferentes níveis de conservação dos elementos repetitivos entre linhagens patogênicas e não-patogênicas. Linhagens patogênicas revelaram uma conservação de 59%, enquanto que a não patogênica, somente de 46%. Através de ensaios de amplificação quantitativa de DNA, foi observado diferentes níveis de expressão em genes codificantes para importantes proteínas, como glicina hidroximetiltransferase, lipoproteína, adesinas e proteína ligadora de GTP. Os genes codificantes para essas proteínas divergiam no número de repetições palindromes e tandens na sua respectiva região intergênica. Além disso, repetições encontradas em 206 genes já descritos como regulados em diferentes condições em M. hyopneumoniae linhagem 232 mostraram aproximadamente 80% de conservação em relação à linhagem M. hyopneumoniae linhagem 7448. Todos esses resultados sugerem um potencial papel regulador das repetições de DNA em tandem e palindromes em Mycoplasma. / Mycoplasma hyopneumoniae is a diminutive bacterium, characterized by a small genome with a low GC content. It is commonly associated with swine respiratory diseases, resulting in productivity and economic losses in the animal industry. Repetitive DNA, which occurs in large quantities in eukaryotic cells, has been increasingly identified in prokaryotic genomes, and has been associated with a potential regulatory function. Once transcription regulation in these organisms is still poorly understood, the aim of the current study was to perform an in silico search of repeat elements in the genomic intergenic regions of M. hyopneumoniae strain 7448. Two types of repeats were selected for initial search: Tandem and Palindromic. Intergenic regions up to 500 bp upstream from start codon of M. hyopneumoniae strain 7448 CDSs were used as input for the software’s prediction. For each type of repeat sequence, two independent software packages were used. Computational analysis results in 144 tandem repeats and 1,171 palindrome elements. The repeats were distributed in the upstream region of 86% of transcriptional units of M. hyopneumoniae strain 7448. Comparative analysis between distinct mycoplasmas, demonstrate different indices of repeat conservation among pathogenic and non-pathogenic strains. Pathogenic strains revealed 59% conservation, while non-pathogenic only 46%. Through assays of quantitative amplification of DNA, different levels of expression in genes coding important proteins have been demonstrated, as glycine hydroxymethyltransferase, lipoprotein, adhesins and GTP-binding protein. These protein coding genes differ in number of palindromes or tandem repeats in respective upstream regions. In addition, repeats found in 206 genes already described to be regulated in different grow conditions in M. hyopneumoniae strain 232 showed almost 80% of conservation in relation to M. hyopneumoniae strain 7448. All these findings, suggests a potential regulatory role of tandem and palindrome DNA repeats.

O sistema colinérgico muscarínico desempenha uma função central na memória, mas o papel de cada subtipo de receptor é pouco compreendido separadamente. As toxinas muscarínica (MTs) extraídas da peçonha das serpentes Dendroaspis sp são ferramentas farmacológicas seletivas aos diferentes subtipos de receptores muscarínicos. O subsistema M4 muscarínico modula os processos de consolidação e evocação. Recentemente, tem se dado atenção aos processos subseqüentes à evocação e vários trabalhos demonstraram que a reconsolidação e a extinção da memória compreendem etapas importantes na formação do processo. O objetivo desse trabalho é investigar o envolvimento do subsistema M4 colinérgico muscarínico hipocampal na consolidação, evocação, reconsolidação e extinção da memória, além de investigar os receptores M4 da amígdala basolateral na consolidação e reconsolidação. Em trabalhos anteriores, foi demonstrado que os receptores M4 mudavam seu papel modulatório entre a consolidação e evocação, portanto, neste trabalho investigamos, também, em que momento do processo de consolidação ocorre essa mudança e se essa alteração é dependente de transcrição gênica. A toxina MT3, antagonista seletiva ao receptor M4, e a escopolamina, antagonista inespecífico, foram as ferramentas farmacológicas utilizadas e seus efeitos foram estudados na tarefa de condicionamento aversivo contextual (CAC) e esquiva inibitória (EI). Quando infundidos no hipocampo antes do treino CAC, ambos os fármacos foram amnésicos sobre a consolidação, entretanto, somente MT3 foi efetiva quando infundida antes do teste, sendo o efeito oposto, facilitatório. Além disso, somente a MT3 intra-hipocampal foi facilitatória sobre a reconsolidação e bloqueou a extinção da tarefa de CAC. Infundidas na amígdala basolateral os antagonistas foram amnésicos sobre a consolidação e a reconsolidação de CAC. Os experimentos com a esquiva inibitória demonstraram que a MT3 intra-hipocampal é amnésica somente quando infundida imediatamente após o treino. Porém, modifica seu efeito quando administrada 90 e 180 minutos após o treino, passando a ser facilitatória. A administração de um inibidor de transcrição gênica (DRB) imediatamente após o treino de EI reverte o efeito facilitatório da MT3 pré-teste. Os resultados sugerem uma modulação positiva do sistema colinérgico muscarínico hipocampal durante a consolidação e a extinção da memória de CAC, porém, uma ação contrária é observada durante a evocação e reconsolidação. Os resultados em conjunto sugerem que os receptores M4 hipocampais sofram alterações plásticas durante o processo de consolidação passando a controlar negativamente a atividade excitatória dos neurônios glutamatérgicos, fenômeno que parece não ocorrer na amígdala basolateral. / The cholinergic muscarinic system plays a central role in learning and memory, yet little is known about the specific roles of each receptor subtype. Muscarinic toxins (MTs) from Dendroaspis snakes venom are selective for muscarinic receptor subtypes. The hippocampus M4 subsystem, for instance, was shown to take part in the modulation of memory consolidation and retrieval. The memory phenomenon, by its turn, is being recently unveiled as a much more complex set of processes than previously thought, encompassing post-retrieval situations such as reconsolidation and extinction, each with its particular mechanisms. The scope of this study is to explore the involvement of the hippocampal cholinergic M4 muscarinic subsystem on the consolidation, retrieval, reconsolidation and extinction of memories, moreover to investigate the role of M4 subsystem of basoalteral amygdala on the consolidation and reconsolidation. Last works shown a different modulatory role of hippocampal M4 receptors about consolidation and retrieval processes, therefore This work aims to investigate the muscarinic cholinergic modulation at hippocampal circuits by M4 receptors, along different periods of memory consolidation for an inhibitory avoidance task, and verify if the change effect of pre-test MT3 are dependent of mRNA synthesis. MT3, a very selective M4 antagonist, and the less selective antagonist scopolamine were infused bilaterally into the rat CA1 area, and their effects studied in a contextual fear conditioning task (CFC) and inhibitory avoidance task (IA). When infused immediately after training, both treatments caused disruption of the memory consolidation, however, only MT3 was effective when infused before the test session, and the effect, was the opposite, i.e., memory facilitation. Moreover, only MT3 enhanced the reconsolidation of CFC following its infusion into the hippocampus or blocked its extinction. Infused into the basolateral amygdala, muscarínic antagonists shown an amnestic effect about the consolidation and reconsolidation of CFC memory. In the IA experiments, MT3 infused immediately after training was amnestic upon the consolidation process, while an “opposite effect” –memory facilitation– was observed in the 90-180min time window. The DRB was amnestic too upon the consolidation, showing that the transcriptional process is essential to the memory. Moreover, the DRB reverted the facilitatory effect of pre-test MT3. These results suggest an endogenous positive modulation of the cholinergic muscarinic system present during the consolidation or the extinction of an aversive memory, but an opposite action during memory retrieval or memory reconsolidation. Moreover, these results suggest that M4 receptors are likely expressed at different hippocampal localizations where they underlie different processes and plasticity events, may be over expressed upon glutamatergic excitatory cells.

Orientador: Sergio Roberto Peres Line / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-15T00:52:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramenzoni_LizaLima_D.pdf: 1680205 bytes, checksum: 6080ff087e6c9a65c1f6a082b0ad1d36 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O gene PAX9, pertencente à família Pax, é amplamente expresso em vários tecidos craniofaciais durante o desenvolvimento. Sabe-se que mutações neste gene em humanos causam fenótipo de oligodontia, afetando os dentes molares e segundos pré-molares. Grande variedade de agentes fisiológicos e farmacológicos externos podem ter impacto relevante na regulação da atividade transcricional de genes modulando fatores de transcrição. A presente tese focaliza o estudo da região 5'do gene PAX9 humano e tem como objetivo analisar a influência da dexametasona, ácido retinóico e ergocalciferol (vitamina D2) na atividade transcricional de sua região promotora, utilizando construções em vetor plasmideano que dirige a transcrição do gene da luciferase de vagalume (Photinus pyralis, pGL3 basic vector). Para ensaios de transcrição, foram amplificados através de ensaios com transcriptase reversa, transcritos do gene PAX9 de células mamárias de adenocarcinoma MCF-7 e células odontoblastóides de camundongo MDPC23. Estes transcritos foram quantificados através de PCR quantitativo. Fragmentos da região promotora do gene PAX9 humano de 1198pb (-1106 - +92), 843pb (-751- +92) e 691bp (-1106 - +92 com deleção de 507pb nos sítios -645 e -138) foram recombinados com vetor de expressão pGL3Basic e denominados PAX9-pGL3B1, PAX9-pGL3B2 e PAX9-pGL3B3, respectivamente. As contruções foram transfectadas em cultura de células mamárias de adenocarcinoma MCF-7 e células odontoblastóides de camundongo MDPC23. Todas as placas de cultura foram submetidas à ação de três drogas: dexametasona (DEX), ácido retinóico (RE) e ergocalciferol (VITD2). Após lise das células, os níveis relativos de expressão da proteína luciferase foram analisados com o uso do kit Dual-Glo Luciferase em luminômetro. Os resultados referentes às células mamárias de adenocarcinoma MCF-7 mostraram que: 1) Altas concentrações de ácido retinóico aumentaram a síntese de RNA mensageiro transcrito. 2) Fragmentos do promotor PAX9 de 1198pb (PAX9-pGL3B1) e 843pb (PAX9-pGL3B2) foram ativados na presença de ácido retinóico mas suas transcrições desestimuladas na presença da dexametasona e ergocalciferol. 3) A atividade da luciferase na construção PAX9-pGL3B2 foi mais fraca que outras duas construções, indicando que a sequência -1106 and -751 ou 355pb era importante para a atividade transcricional. 4) Fragmento do promotor clivado nos sítios -645 e -138 com deleção de 507pb (PAX9-pGL3B3) foi ativado negativamente somente na presença do ergocaciferol, enquanto que com a dexametasona e ácido retinóico o mesmo não foi afetado. Quanto às células odontoblastóides de camundongo MDPC23, os resultados mostraram que: 1) Todas as concentrações de ergocalciferol influenciaram positivamente a síntese de RNA mensageiro transcrito. 2) A atividade promotora das construções PAX9-pGL3B1 e PAX9-pGL3B2 foi aumentada com baixa concentração de dexametasona e ergocaciferol enquanto que alta concentração diminuiu esta atividade. 3) Na construção PAX9-pGL3B3, todas concentrações de ergocaciferol influenciaram a transcrição do promotor negativamente, enquanto que com a dexametasona e ácido retinóico, a mesma não foi afetada. Concluímos que as drogas dexametasona, ácido retinóico e ergocalciferol podem modular a expressão do gene PAX9. A região de 507pb deletada do promotor do gene PAX9 humano pode conter sítios de ligação para receptores do ácido retinóico e dexametasona. / Abstract: PAX9, member of the family homeobox, has important functions in embryogenesis and it is widely expressed in various craniofacial tissues during development. PAX9 mutations in human families cause autosomal dominant oligodontia, characterized by the absence of permanent molars and pre-molars. A great variety of physiological or pharmacological environmental factors may have impact on downstream signaling cascades and transcriptional regulation of gene modulating transcription factors. This work focused on the analysis on the 5'-flanking region of the PAX9 gene studying the influence of retinoic acid, dexamethasone and vitamin D on the expression of PAX9 by expression constructs that carry the reporter gene luciferase (Photinus pyralis, pGL3 basic vector). In the present study, we have PCR amplified cDNAs encoding mouse Pax9 from Mouse Odontoblast Cell-Like-23 (MDPC23) and PAX9 from Human breast adenocarcinoma (MCF-7) and quantified by Quantitative PCR. We examined the transcriptional activity of human PAX9 promoter from constructions: 1) PAX9-pGL3B1 construct clone PAX9 gene promoter 1198bp from -1106 upstream to +92 downstream of translation start site (ATG). 2) PAX9-pGL3B2 construct clone PAX9 gene promoter 843bp from -751 upstream of translation start site (ATG) to +92 downstream of translation start site (ATG). 3) PAX9-pGLB3 construct clone PAX9 gene promoter 691bp from -1106 upstream of translation start site (ATG) to +92 downstream of translation start site (ATG) using deletion of 507bp in restriction sites (-645 and -138) of ApaI enzyme. These constructions were transfected into Mouse Odontoblast Cell-Like-23 (MDPC23) and PAX9 from Human breast adenocarcinoma (MCF-7). Cell cultures were all submitted to selective regulation of tree drugs: dexamethasone (DEX), retinoic acid (RE) and ergocalciferol (VITD2). Relative luciferase expression units were obtained by dual luciferase assay kit. The results in Human breast adenocarcinoma (MCF-7) showed that retinoic acid and dexamethasone influenced negatively the expression of PAX9 promoter. PAX9-pGL3B1 and PAX9-pGL3B2 promoter was inhibited under the treatment of dexamethasone and ergocalciferol. Retinoic acid and dexamethasone did not altered PAX9-pGL3B3 (-1106 to +92, 507bp deleted with ApaI digest) behavior. Luciferase activity in plasmid PAX9-pGL3B2 was always weaker than the other two constructions indicating that sequence present between -1106 and -751 or 355bb were important for the transcriptional activity of PAX9 promoter. The results in Mouse Odontoblast Cell-Like-23 (MDPC23) showed that it PAX9-pGL3B1 and PAX9-pGL3B2 promoter activity was increased by the treatment of lower concentration of dexamethasone and ergocalciferol, whereas higher concentration of the same drugs decreased this activity. The effect of the retinoic acid in the luciferase activity of PAX9-pGL3B1 has the same pattern but for the PAX9-pGL3B2, all concentrations increased the promoter activity. For the PAX9-pGL3B3 construction, concentrations of ergocalciferol had a statistically significance decreasing the activity of the promoter and no effect of the activity was observed in the dexamethasone and retinoic acid treatment. In conclusion, dexamethasone, retinoic acid and ergocalciferol may bind to PAX9 gene promoter and up or down-regulate PAX9 transcriptional activity. A 507bp region (-645 and -138) within PAX9 promoter may harbor biding sites for dexamethasone and retinoic acid since none of concentrations of these reagents influenced changes in promoter activity. / Doutorado / Histologia e Embriologia / Doutor em Biologia Buco-Dental

Mycoplasma hyopneumoniae, Mycoplasma flocculare e Mycoplasma hyorhinis são capazes de aderir e colonizar o trato respiratório de suínos. Enquanto a presença de M. flocculare é considerada assintomática, M. hyopneumoniae e M. hyorhynis são relacionados ao desenvolvimento de patologias. M. hyopneumoniae é o agente etiológico da pneumonia enzoótica suína e M. hyorhynis além dos pulmões pode atingir outros sítios e hospedeiros, estando relacionado a artrites, poliserosites e desenvolvimento de vários tipos de câncer em humanos. Apesar dos avanços tecnológicos na área de genômica, raros são os dados quanto ao papel de M. flocculare no trato respiratório suíno. Além do mais, informações relativas à transcrição gênica nessas espécies são escassas, apesar da importância desses microrganismos. Neste estudo são apresentados os dados da sequência do genoma de uma linhagem de M. flocculare, bem como do genoma de um novo isolado de M. hyopneumoniae. Com estas novas sequências foram realizadas análises de genômica comparativa visando a identificação de características que pudessem explicar os diferentes comportamentos quanto à patogenicidade dessas espécies. Além disso, a análise global dos transcritomas de cada uma das espécies foi realizada e o perfil transcricional entre M. hyopneumoniae, M. flocculare e M. hyorhynis foi analisado comparativamente objetivando identificar características peculiares para cada um dos mapas transcricionais, além de compreender a coordenação do modo de transcrição gênica em Mycoplasma. De um modo geral, as três espécies de Mycoplasma que habitam o trato respiratório suíno possuem grandes semelhanças na composição gênica, assim como na abundância de transcritos. A análise do repertório transcricional, mostra que os genomas são transcritos quase que em sua totalidade, incluindo as regiões intergênicas, nas três espécies. M. hyopneumoniae e M. flocculare apresentam conteúdo gênico e perfil transcricional muito semelhantes. Uma importante diferença encontrada entre estas duas espécies refere-se à presença exclusiva de genes e transcritos de adesinas específicas. M. hyorhynis possui genes e transcritos exclusivos, os quais sabidamente estão relacionados à sua capacidade mutacional, de invasividade e infecção de diferentes sítios. Por fim, a análise comparativa dos genomas, e a obtenção dos mapas transcricionais para M. hyopneumoniae, M. flocculare e M. hyorhynis, foram abordagens que resultaram em um grande número de informações, as quais são importantes para embasamento de futuros estudos de caracterização dos mecanismos moleculares, como os eventos de regulação da transcrição gênica, no gênero Mycoplasma. / Mycoplasma hyopneumoniae, Mycoplasma hyorhinis and Mycoplasma flocculare are able to adhere and to colonize the swine respiratory tract. While M. flocculare presence is virtually assymptomatic, M. hyopneumoniae and M. hyorhynis infections may cause respiratory disease. M. hyopneumoniae is the causative agent of swine enzootic pneumonia and M. hyorhynis may affect the lungs and other sites in a diversity of hosts and has been related to arthritis, poliserosites and to the development of several types of human cancer. Despite genomics technological advances, there are very few data about the possible role of M. flocculare in the swine respiratory tract. Moreover, little information about gene transcription is available in these species, despite the importance of these microorganisms. In this work the genome sequences of M. flocculare and a new isolate of M. hyopneumoniae are presented. A comparative genomic analyzes was performed to identify possible characteristics that may help to explain the different behaviors of these species in the swine respiratory tracts. Furthermore, a transcriptome map of each species was performed and a comparative transcriptional profile analysis between M. hyopneumoniae, M. flocculare and M. hyorhynis was undertaken to identify the exclusive features for each of the transcriptional maps, in addition to understanding the coordination mode of gene transcription in Mycoplasma. In general, the three Mycoplasma species that inhabit the swine respiratory tract have a similar gene composition as well as the abundance of transcripts. The transcriptome maps showed that most of the predicted genes are transcribed from these Mycoplasma genomes, as well as some intergenic regions. M. hyopneumoniae and M. flocculare present very similar gene content and transcriptional profile. However, an important difference between these two species is related to the exclusive presence of genes and transcripts of some specific adhesins. M. hyorhynis presents exclusive genes and transcripts that have been related to its invasiveness, mutation rate and infection of different sites. Finally, the comparative analysis of the genomes and transcriptional maps between M. hyopneumoniae, M. flocculare and M. hyorhynis have resulted in a large amount of information, which are important for future studies of the molecular characterization, as transcriptional regulation in the Mycoplasma spp.

Gliomas são os tumores cefálicos mais comuns na vida adulta, geralmente estão associados a um mau prognóstico. A forma mais agressiva, o Glioblastoma Multiforme (GBM) leva metade de seus pacientes a morte em 12 a 14 meses, e os tratamentos pouco ou nada melhoram esta expectativa. O desenvolvimento de terapias é bastante complexo, uma vez que se trata de um tumor com alta diversidade de células, devido a sua instabilidade genômica. Esta instabilidade interfere no equilíbrio “estequiométrico” da transcrição gênica, implicando alterações na proporção entre proteínas atuantes em um mesmo complexo. Analisando proteínas que participam de um mesmo processo sob uma perspectiva de redes (de interação proteica), pode-se analisar a probabilidade de fluxo de informação entre proteínas conectadas, ponderando pela correlação de expressão gênica, assumindo que altos valores de correlação (de expressão – entre duas proteínas) correspondem a uma maior a probabilidade de fluxo de informação entre elas. Utilizando-se de uma medida de entropia chamada entropia local de rede, é possível analisar a organização do fluxo de informação entre uma determinada proteína e as demais com quem esta se relaciona. O aumento nestes valores de entropia é proposto enquanto uma assinatura sistêmica de tumores, tendo sido primeiramente demonstrada em tumores gástricos, de pulmão, bexiga, pâncreas, fígado e do colo uterino. Compreender como a informação flui ao longo de redes de interação proteica em glioblastomas pode trazer novas perspectivas de tratamento deste tumor. Portanto, este trabalho visa avaliar: I se há aumento da entropia local de rede em glioblastomas quando comparados ao tecido sadio; II: quais os genes responderiam pelo maior aumento de entropia e qual o papel biológico destes genes (em que rotas ou processos biológicos estariam atuando), III: se estas rotas ou processos biológicos apresentam alterações de expressão gênica, e IV: se algum dos genes alterados em nível de transcrição possui associação com prognóstico. Foi verificado: I: que Glioblastomas apresentam um aumento significativo da entropia local de rede em comparação a condição fisiológica normal. II: que os genes de maior ganho de entropia atuam em (28) processos biológicos relacionados com a biologia tumoral; III que estes processos biológicos têm alterações transcricionais (quando comparados com a situação fisiológica normal) em alguns de seus genes; IV que dentre todos os genes diferencialmente expressos nos (28) processos biológicos indicados pelos genes de entropia alterada, os genes PAK6 e MYC tiveram correlação com sobrevida em ambas as coortes analisadas. No entanto ao estratificar por idade, verificamos que esta relação se mantinha apenas em pacientes com idade inferior a 50 anos, onde verificou-se que PLCB1, MAPK8, CDK6 e MYD88 também tinha correlação com sobrevida, enquanto a expressão de duas formas da cinase dependente de cálcio/calmodulina (CAMK2A e CAMK2B) associou-se a um prognóstico ruim. Um estudo ainda mais aprofundado destes genes, bem como de outras enzimas chave nos processos identificados são promissores no sentido do desenvolvimento de estratégias de combate a glioblastomas. / Gliomas are the most common form of brain tumor in adults, being generally associated with dismal prognosis. Glioblastoma Multiform (GBM) is the most aggressive glioma subtype and – despite the recent advances in therapy regimens and patient care – median survival remains between 12 and 14 months after diagnosis, and the treatment is basically palliative. The development of GBM therapy is a difficult task, given that GBM possesses high levels of genomic instability, which consequently promotes the formation of a variety of highly proliferative, invasive and chemoresistant cell phenotypes. Such a genomic instability in tumors potentially impact the “stoichiometric” balance between functionally related proteins, mostly due to changes in transcriptional activity with these entities. Analyzing protein relations under a protein interaction network perspective allow studying the informational flux probability between linked proteins. It means that linked proteins with positive correlation are more prone to information flux than negatively correlated links. The local network entropy is an index which measures the “disorder” of the informational flux between a protein and its neighbors. Increased local network entropy was recently shown as a systemic hallmark of diverse tumors. However, to best of our knowledge, there are no studies investigating the significance of local network entropy changes in brain tumors thus far. We believe that understanding the network informational flux, and the biological processes affect in this context, can bring new insights on the pathobiology and drugable pathways in GBM. In this study, we aimed to investigate; i) whether the local network entropy of GBM differs from normal brain tissues; ii) which genes displayed increases in entropy and what biological pathways or processes they are involved in; iii) if the identified biological processes/pathways carry differentially expressed genes and; iv) whether some of the differentially expressed belonging to highly entropic pathways are correlated with GBM patients survival. In view of such a aims, our results showed that: i) GBMs showed a significant increase in local network entropy values when compared to non-tumor brain tissues; ii) genes with high entropy played a role in 28 biological processes potentially related to GBM physiopathology; iii) Several genes with the identified pathways were found overexpressed or down-regulated in tumor versus normal brain tissues and; iv) amidst them, the expressions of PAK6, PLCB1, MAPK8, CDK6 e MYD88 predicted better prognosis, while overexpression of two Calcium/Calmodulin Kinase isoforms (CAMK2A e CAMK2B) were correlated to poor prognosis; an effect only observed in patients younger (<50 years-old) at the age of diagnosis. In summary, this study shows that local network entropy in combination with pathway enrichment analysis are a useful strategy to improve our knowledge on the biological alterations as well as genes relevant to prognosis in GBM under a systems biology perspective.

A infecção por citomegalovírus (CMV) tem efeito duradouro na distribuição dos subtipos de células T, mas pouco se sabe sobre o seu impacto na função celular. Foi realizada uma análise de expressão global gênica em células CD4+ purificadas em 38 recipientes de transplante de células tronco hematopoéticas (HSCT) (mediana de idade 48 anos; variação 20-65 anos) estudados em média cinco anos pós transplante (mediana 4.75 anos; variação 1-20 years). A população estudada incluiu 18 pacientes com GVHD crônico ativo (cGVHD) e 20 pacientes considerados tolerantes. Tolerância foi definida como ausência de sinais e sintomas de cGVHD, assim como ausência de tratamento imunossupressor (IST) por pelo menos 2 meses com seguimento de 1 ano sem tratamento imunossupressor. A expressão gênica foi medida por Illumina bead arrays. O seroestato do CMV foi definido pela sorologia pré transplante (por ELISA). Não havia evidência documentada de reativação do CMV no momento de coleta das amostras estudadas. Doze de 54 genes candidatos associados à função imune foram associados de maneira significativa com CMV+ em pacientes com cGVHD ativo (p<0.05) (PDCD-1; GZMH, IFNG, PRF1, CST7, IL18RAP, ITGAM, CTSW, ITGAL, GBP1, CDKN1B, CXCR4), sendo que somente três genes (CD14; CD86; IER3) foram associados a CMV+ entre os pacientes tolerantes. A expressão de PD-1 significativamente maior em pacientes CMV+ e com cGVHD ativo foi confirmada em uma população independente através de estudos de imunofenotipagem. Os pacientes CMV+/cGVHD ativos tiveram um perfil compatível com ativação de células T efetoras, não sendo detectado com a mesma intensidade em pacientes tolerantes e pacientes CMV-/cGVHD ativos. Tendo como objetivo a latência da infecção, o citomegalovírus tentará evadir-se das tentativas do sistema imune de depuração viral, criando modificações que vão desde mudanças nos subtipos de linfócitos até a remodelação de cromatina por uma série de enzimas e microRNA. O ambiente caracteristicamente inflamatório do cGVHD, a produção aumentada de citocinas, a terapia imunossupressora e a reconstituição imune defeituosa das células T podem aumentar o risco de reativação do CMV, mesmo indetectável, seguido por supra-regulação de genes relacionados à ativação de células T e função efetora. O gene PD-1 pode estar supra-regulado em ativação de células T e função efetora, mas tem papel essencial na prevenção da expansão e função das células T efetoras, sendo um candidato alvo para a prevenção e tratamento do cGVHD. Entender o impacto do CMV na regulação de PD-1 em pacientes com cGVHD seria instrumental na implementação de novas terapias; portanto mais estudos com populações maiores são necessários para entendermos o impacto da imunomodulação secundária à infecção prévia por CMV no funcionamento das células T durante cGVHD. / Cytomegalovirus infection (CMV) is known to have a life-long effect on the distribution of T cell subsets, but little is known about the impact on cell function. We performed a gene expression analysis in purified CD4+ T cells from 38 hematopoietic cell transplant (HCT) recipients (median age 48; range 20-65) studied on average 5 years after HCT (median 4.75; range 1-20 years). The study population included 18 patients with active chronic GVHD (cGVHD) and 20 tolerant (TOL) patients. Tolerance was defined by absence of signs, symptoms of cGVHD and immunosuppressive therapy (IST) for at least 2 months and 1 year follow-up without immunosupressive therapy . Gene expression was measured on Illumina bead arrays. CMV status was defined by pre-transplant recipient CMV serology (by ELISA). There was no recorded evidence of CMV reactivation at the time of study. Twelve of 54 candidate genes associated with immune function and inflammation were found to be associated CMV positive serostatus in cGVHD patients at a significance threshold of p<0.05 (PDCD-1; GZMH, IFNG, PRF1, CST7, IL18RAP, ITGAM, CTSW, ITGAL, GBP1, CDKN1B, CXCR4), but only three genes (CD14; CD86; IER3) were associated with CMV serostatus in TOL patients. The significant higher PD-1 expression on CD4+ cells of CMV+/active cGVHD patients was confirmed by immunophenotype testing in an independent population. CMV+/active cGVHD patients had a profile consistent with T effector cell activation that was not present in TOL and CMV serostatus negative/active cGVHD patients. Pursuing latency, cytomegalovirus will try to evade the immune system attempts of viral clearance creating modifications varying from changes in lymphocyte subsets to chromatin remodeling by several enzymes and microRNA. The chronic GVHD characteristic inflammatory environment, increased cytokine production, immunosuppressive therapy, and impaired T cell immune reconstitution, may increase the risk of CMV reactivation, even if not detectable, followed by up-regulation of genes related to T cell activation and effector function. The PD-1 gene can be up-regulated in T cell activation and effector functions, but it also has an essential role in preventing the expansion and function of effector cells, being a candidate target for the prevention or treatment of chronic GVHD. Understanding the CMV impact on the PD-1 regulation in active cGVHD would be key on the implementation of new therapies.Thus, more studies in larger populations are needed in order to understand CMV previous infection immunomodulation impact in T cell function during chronic GVHD.

Made available in DSpace on 2016-04-15T13:05:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 franklyn_acosta_ioc_dout_2015.pdf: 13033375 bytes, checksum: 9f1b37e297e771e874ab4f5d3f7aed83 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2015 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / A transcrição dirigida pela RNA polimerase II nos tripanossomatídeos produz um RNA precursor que abriga dezenas a centenas de genes que são processados para formar unidades monocistrônicas. Os processos de trans-splicing e poliadenilação vinculados ao processamento do RNA precursor são os responsáveis pela formação dos extremos do mRNA e portanto representam pontos importantes de controle pós-transcricional e de geração de diversidade funcional em termos de regiões não traduzidas (UTRs). O genoma de T. cruzi abriga genes tanto multicópia como de poucas cópias, os quais são importantes para a interação com seus hospedeiros e para realizar processos biológicos fundamentais para a sua sobrevivência. Isto levanta questões relevantes em relação à transcrição e processamento de genes duplicados ou multicópia no T. cruzi. Para acrescentar o conhecimento sobre o processamento de genes de poucas cópias nós estudamos este processo em duas cepas de Trypanosoma cruzi: Y e clone CL-Brener Na cepa Y as formas epimastigota, amastigota e tripomastigota sanguínea da cepa Y foram estudadas usando uma abordagem baseada no pirosequencimento e em CL-Brener usamos RT-PCR, RACE, clonagem e sequenciamento pelo método de Sanger das UTRs para as formas epimastigotas e tripomastigotas metacíclicos. Os resultados indicam que a transcrição e processamento dos transcritos do locus de calmodulina nos estágios estudados de ambas cepas produz formas alternativas predominantes com 5'UTRs longas e 3'UTR curtas. Encontramos também, um marcado desequilíbrio alélico na frequência dos transcritos das cópias de calmodulina nas diferentes formas estudadas de CL-Brener. Finalmente, existe uma aparente frequência assimétrica das isoformas de calmodulina dentro de cada cópia e entre as cópias em todos os estágios de ambas cepas estudadas indicando que possivelmente o controle da abundância dos transcritos exerce um papel importante na regulação da expressão deste gene / The RNA pol II transcription in tripanosomatids produces a RNA precursor harboring ten to hundreds of genes that must be processed to produce monocistronic mRNAs. The trans-splicing and polyadenylation processing of the RNA precursor is responsibles for the mRNA ends formation, important points of post-transcriptional regulation and functional diversity around the UTRs. The T. cruzi genome harbor both multicopy and few copies genes that are important for the interaction with the parasite host and to carry out essential biological process for the T. cruzi survival. This fact rases relevant aspects about the transcription and processing of genes in T. cruzi. To increase the knowledge on the mRNA processing of genes with few copies we studied this process in two strains: Y and CL-Brener clone. We analyzed the final mRNA from the epimastigote, amastigote and blood trypomastigote of Y strain using amplicon pyrosequencing and for the CL-brener epimastigote and metacyclic stage we devised an RT-PCR and RACE to target calmodulin UTRs combined with amplicon cloning and Sanger sequencing. The results point out that the mRNA processing of the transcripts of the calmodulin locus in all T. cruzi stages from studied strains produced mostly calmodulin mRNA bearing long 5'UTR and short 3'UTR. Also, we found a remarkable allelic imbalance in the frequency of the transcripts from calmodulin copies in all stages of CL-Brener. Finally, there was an inter-copy and intra-copy asymmetric frequency of calmodulin mRNA in all stages of the T. cruzi strain studied here indicating that the control of transcript abundance may has an important role in the calmodulin gene expression regulation

Mycoplasma hyopneumoniae, Mycoplasma flocculare e Mycoplasma hyorhinis são capazes de aderir e colonizar o trato respiratório de suínos. Enquanto a presença de M. flocculare é considerada assintomática, M. hyopneumoniae e M. hyorhynis são relacionados ao desenvolvimento de patologias. M. hyopneumoniae é o agente etiológico da pneumonia enzoótica suína e M. hyorhynis além dos pulmões pode atingir outros sítios e hospedeiros, estando relacionado a artrites, poliserosites e desenvolvimento de vários tipos de câncer em humanos. Apesar dos avanços tecnológicos na área de genômica, raros são os dados quanto ao papel de M. flocculare no trato respiratório suíno. Além do mais, informações relativas à transcrição gênica nessas espécies são escassas, apesar da importância desses microrganismos. Neste estudo são apresentados os dados da sequência do genoma de uma linhagem de M. flocculare, bem como do genoma de um novo isolado de M. hyopneumoniae. Com estas novas sequências foram realizadas análises de genômica comparativa visando a identificação de características que pudessem explicar os diferentes comportamentos quanto à patogenicidade dessas espécies. Além disso, a análise global dos transcritomas de cada uma das espécies foi realizada e o perfil transcricional entre M. hyopneumoniae, M. flocculare e M. hyorhynis foi analisado comparativamente objetivando identificar características peculiares para cada um dos mapas transcricionais, além de compreender a coordenação do modo de transcrição gênica em Mycoplasma. De um modo geral, as três espécies de Mycoplasma que habitam o trato respiratório suíno possuem grandes semelhanças na composição gênica, assim como na abundância de transcritos. A análise do repertório transcricional, mostra que os genomas são transcritos quase que em sua totalidade, incluindo as regiões intergênicas, nas três espécies. M. hyopneumoniae e M. flocculare apresentam conteúdo gênico e perfil transcricional muito semelhantes. Uma importante diferença encontrada entre estas duas espécies refere-se à presença exclusiva de genes e transcritos de adesinas específicas. M. hyorhynis possui genes e transcritos exclusivos, os quais sabidamente estão relacionados à sua capacidade mutacional, de invasividade e infecção de diferentes sítios. Por fim, a análise comparativa dos genomas, e a obtenção dos mapas transcricionais para M. hyopneumoniae, M. flocculare e M. hyorhynis, foram abordagens que resultaram em um grande número de informações, as quais são importantes para embasamento de futuros estudos de caracterização dos mecanismos moleculares, como os eventos de regulação da transcrição gênica, no gênero Mycoplasma. / Mycoplasma hyopneumoniae, Mycoplasma hyorhinis and Mycoplasma flocculare are able to adhere and to colonize the swine respiratory tract. While M. flocculare presence is virtually assymptomatic, M. hyopneumoniae and M. hyorhynis infections may cause respiratory disease. M. hyopneumoniae is the causative agent of swine enzootic pneumonia and M. hyorhynis may affect the lungs and other sites in a diversity of hosts and has been related to arthritis, poliserosites and to the development of several types of human cancer. Despite genomics technological advances, there are very few data about the possible role of M. flocculare in the swine respiratory tract. Moreover, little information about gene transcription is available in these species, despite the importance of these microorganisms. In this work the genome sequences of M. flocculare and a new isolate of M. hyopneumoniae are presented. A comparative genomic analyzes was performed to identify possible characteristics that may help to explain the different behaviors of these species in the swine respiratory tracts. Furthermore, a transcriptome map of each species was performed and a comparative transcriptional profile analysis between M. hyopneumoniae, M. flocculare and M. hyorhynis was undertaken to identify the exclusive features for each of the transcriptional maps, in addition to understanding the coordination mode of gene transcription in Mycoplasma. In general, the three Mycoplasma species that inhabit the swine respiratory tract have a similar gene composition as well as the abundance of transcripts. The transcriptome maps showed that most of the predicted genes are transcribed from these Mycoplasma genomes, as well as some intergenic regions. M. hyopneumoniae and M. flocculare present very similar gene content and transcriptional profile. However, an important difference between these two species is related to the exclusive presence of genes and transcripts of some specific adhesins. M. hyorhynis presents exclusive genes and transcripts that have been related to its invasiveness, mutation rate and infection of different sites. Finally, the comparative analysis of the genomes and transcriptional maps between M. hyopneumoniae, M. flocculare and M. hyorhynis have resulted in a large amount of information, which are important for future studies of the molecular characterization, as transcriptional regulation in the Mycoplasma spp.

Mycoplasma hyopneumoniae, Mycoplasma flocculare e Mycoplasma hyorhinis são capazes de aderir e colonizar o trato respiratório de suínos. Enquanto a presença de M. flocculare é considerada assintomática, M. hyopneumoniae e M. hyorhynis são relacionados ao desenvolvimento de patologias. M. hyopneumoniae é o agente etiológico da pneumonia enzoótica suína e M. hyorhynis além dos pulmões pode atingir outros sítios e hospedeiros, estando relacionado a artrites, poliserosites e desenvolvimento de vários tipos de câncer em humanos. Apesar dos avanços tecnológicos na área de genômica, raros são os dados quanto ao papel de M. flocculare no trato respiratório suíno. Além do mais, informações relativas à transcrição gênica nessas espécies são escassas, apesar da importância desses microrganismos. Neste estudo são apresentados os dados da sequência do genoma de uma linhagem de M. flocculare, bem como do genoma de um novo isolado de M. hyopneumoniae. Com estas novas sequências foram realizadas análises de genômica comparativa visando a identificação de características que pudessem explicar os diferentes comportamentos quanto à patogenicidade dessas espécies. Além disso, a análise global dos transcritomas de cada uma das espécies foi realizada e o perfil transcricional entre M. hyopneumoniae, M. flocculare e M. hyorhynis foi analisado comparativamente objetivando identificar características peculiares para cada um dos mapas transcricionais, além de compreender a coordenação do modo de transcrição gênica em Mycoplasma. De um modo geral, as três espécies de Mycoplasma que habitam o trato respiratório suíno possuem grandes semelhanças na composição gênica, assim como na abundância de transcritos. A análise do repertório transcricional, mostra que os genomas são transcritos quase que em sua totalidade, incluindo as regiões intergênicas, nas três espécies. M. hyopneumoniae e M. flocculare apresentam conteúdo gênico e perfil transcricional muito semelhantes. Uma importante diferença encontrada entre estas duas espécies refere-se à presença exclusiva de genes e transcritos de adesinas específicas. M. hyorhynis possui genes e transcritos exclusivos, os quais sabidamente estão relacionados à sua capacidade mutacional, de invasividade e infecção de diferentes sítios. Por fim, a análise comparativa dos genomas, e a obtenção dos mapas transcricionais para M. hyopneumoniae, M. flocculare e M. hyorhynis, foram abordagens que resultaram em um grande número de informações, as quais são importantes para embasamento de futuros estudos de caracterização dos mecanismos moleculares, como os eventos de regulação da transcrição gênica, no gênero Mycoplasma. / Mycoplasma hyopneumoniae, Mycoplasma hyorhinis and Mycoplasma flocculare are able to adhere and to colonize the swine respiratory tract. While M. flocculare presence is virtually assymptomatic, M. hyopneumoniae and M. hyorhynis infections may cause respiratory disease. M. hyopneumoniae is the causative agent of swine enzootic pneumonia and M. hyorhynis may affect the lungs and other sites in a diversity of hosts and has been related to arthritis, poliserosites and to the development of several types of human cancer. Despite genomics technological advances, there are very few data about the possible role of M. flocculare in the swine respiratory tract. Moreover, little information about gene transcription is available in these species, despite the importance of these microorganisms. In this work the genome sequences of M. flocculare and a new isolate of M. hyopneumoniae are presented. A comparative genomic analyzes was performed to identify possible characteristics that may help to explain the different behaviors of these species in the swine respiratory tracts. Furthermore, a transcriptome map of each species was performed and a comparative transcriptional profile analysis between M. hyopneumoniae, M. flocculare and M. hyorhynis was undertaken to identify the exclusive features for each of the transcriptional maps, in addition to understanding the coordination mode of gene transcription in Mycoplasma. In general, the three Mycoplasma species that inhabit the swine respiratory tract have a similar gene composition as well as the abundance of transcripts. The transcriptome maps showed that most of the predicted genes are transcribed from these Mycoplasma genomes, as well as some intergenic regions. M. hyopneumoniae and M. flocculare present very similar gene content and transcriptional profile. However, an important difference between these two species is related to the exclusive presence of genes and transcripts of some specific adhesins. M. hyorhynis presents exclusive genes and transcripts that have been related to its invasiveness, mutation rate and infection of different sites. Finally, the comparative analysis of the genomes and transcriptional maps between M. hyopneumoniae, M. flocculare and M. hyorhynis have resulted in a large amount of information, which are important for future studies of the molecular characterization, as transcriptional regulation in the Mycoplasma spp.