Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-13T12:16:01Z No. of bitstreams: 2 TESE José Ribamar Neto.pdf: 4437334 bytes, checksum: e433a4e3d2c7d769fc2471bd563c6c66 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T12:16:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE José Ribamar Neto.pdf: 4437334 bytes, checksum: e433a4e3d2c7d769fc2471bd563c6c66 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / A soja (Glycine max) é o principal produto do agronegócio nacional. A despeito de sua importância estratégica e dos progressos de seus programas de melhoramento, essa cultura ainda sofre severas perdas devido à ocorrência de condições adversas, com ênfase à seca. Desta forma, a adição de tecnologias que propiciem o uso de novas ferramentas no melhoramento, se faz imperativo. Os trabalhos aqui apresentados tiveram como objetivos analisar os transcriptomas de acessos contrastantes (tolerante e sensível) de soja, submetidos à desidratação radicular, visando o seu entendimento e mineração de possíveis alvos moleculares para aplicação no melhoramento da referida espécie. Análises globais dos transcriptomas produzidos indicaram que tais acessos expressaram 120.770 tags DeepSuperSAGE, dos quais 1.127 foram induzidos somente no acesso tolerante, enquanto que 1.557 foram induzidos em ambos, quando comparados aos acessos seus respectivos controles. A categorização do transcriptoma via ferramenta Gene Ontology, indicou que CDPK e CBL foram as famílias proteicas com maior número de representantes induzidos para a categoria “Função Molecular”. Adicionalmente, a validação de nove transcritos (HMGR, XET, WRKY20, RAP2-4, EREBP, NAC3, PER, GPX5 e BMY) indicou que a partir de 25 minutos de submissão do estresse os transcriptomas dos acessos analisados já são submetidos à reorganização para enfrentar a nova condição imposta. Em outro trabalho, foi realizada mineração de dados nas bibliotecas analisadas, buscando-se transcritos específicos associados à osmoproteção. Foram encontrados 35 unitags diferencialmente expressas associadas a quatro classes de osmoprotetores, sendo: prolina (P5CS: 4 transcritos, P5CR: 2 transcritos), trealose (TPS1: 9, TPPB: 1), glicina betaina (BADH: 4) e myo-inositol (MIPS: 7, INPS1: 8)], os quais foram mapeados em 25 loci no genoma de soja. A análise da genômica estrutural dos genes ancoradores das referidas unitags indicou que os mesmos estão presentes em todos os cromossomos da espécie analisada, com alta densidade para algumas regiões subterminais e sintenia observada entre alguns pares cromossômicos. Tais genes e loci são importantes alvos para futuros ensaios, visando obtenção de maior tolerância ao estresse aqui analisado. Dessa forma os trabalhos aqui apresentados fornecem recursos inéditos de genômica funcional para aplicação no melhoramento de soja, sendo que, o desdobramento biotecnológico dos dados aqui obtidos auxiliará na manutenção da estabilidade da cadeia produtiva dessa cultura e diminuição de perdas econômicas.

MOREIRA, R.F. Alteração no perfil de expressão dos genes de folhas de Cajueiro CCP76 (Anacardium occidentale L.) em resposta ao estresse salino. 2014. 61 f. Dissertação (MESTRADO EM BIOTECNOLOGIA) - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2014. / Submitted by Djeanne Costa (djeannecosta@gmail.com) on 2017-09-01T13:06:02Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rfmoreira.pdf: 835812 bytes, checksum: 32f27b61103a1ca3e73c348804c3b552 (MD5) / Approved for entry into archive by Djeanne Costa (djeannecosta@gmail.com) on 2017-10-03T14:14:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rfmoreira.pdf: 835812 bytes, checksum: 32f27b61103a1ca3e73c348804c3b552 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-03T14:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rfmoreira.pdf: 835812 bytes, checksum: 32f27b61103a1ca3e73c348804c3b552 (MD5) Previous issue date: 2014 / Salt stress is touted as having negative impacts on the production of commercial cultivars interest. In recent years studies have focused on the research and understanding of the mechanisms used by plants to tolerate this kind of stress naturally. Among the species that tolerate salt stress is Anacardium occidentale L. or popularly known as Cashew. Studies in the literature have described the mechanisms that this cultivar can use to support the stress condition. However, additional studies to obtain an overall view of the process are required for a better understanding of the pathways that are involved in response to salt stress in Cashew. This study aimed to evaluate the global gene expression in leaves Cashew CCP76 based on transcriptomic profile in normal and stress condition. As such, there is induction of salt stress with 150 mM NaCl and collections of leaves were performed after 1, 3, 6 and 12 hours of salt addition. The leaves transcriptome assembled using the Velvet program. Finally, the data identified by the BLAST tool and were classified based on Gene Ontology (GO) and KEGG Pathways. The data were used in the comparative analysis between the plants in salt stress and control. A total of 9,133,193 and 10,787,002 reads were obtained for the control condition and stress, respectively. The results showed that contigs with covers greater than 50 times were related pathways for the production of amino acids, secondary metabolites and antioxidative enzymes. These results show metabolic changes undergone by the species under for adaptation to stress conditions. In short, it can be observed efficiently global changes in the metabolism of cashew for adaptation to stress condition. The results augment the information about possible routes that Anacardium occidentale L. uses to tolerate the stress condition, and also point to elucidate new mechanisms used by this organism. This is the first work in the literature that examined the impacts on transcripts in the early hours of salt stress on cashew. / O estresse salino é apontado como tendo impactos negativos sobre a produção de cultivares de interesse comercial. Nos últimos anos os estudos têm focado na pesquisa e no entendimento dos mecanismos utilizados pelas plantas que toleram esse tipo de estresse naturalmente. Dentre as espécies que toleram ao estresse salino encontra-se Anacardium occidentale L. ou popularmente conhecida como Cajueiro. Trabalhos na literatura já descrevem mecanismos que esse cultivar pode utilizar para suportar a condição de estresse. Contudo, estudos adicionais que permitam obter uma visão global do processo são requeridos para um melhor entendimento das vias que estão envolvidas em resposta ao estresse salino no Cajueiro. O presente trabalho objetivou a avaliação da expressão global de genes em folhas de Cajueiro CCP76 com base no perfil transcriptômico em condições normais e de estresse. Para tanto, fez-se indução do estresse salino com 150 mM de NaCl e as coletas de folhas foram realizadas após 1, 3, 6 e 12 horas da adição do sal. O transcriptoma das folhas foi montado utilizando-se o programa Velvet. Por fim, os dados identificados pela ferramenta BLAST foram classificados com base no Gene Ontology (GO) e KEGG Pathways. Os dados obtidos foram utilizados na análise comparativa entre às plantas em estresse salino e o controle. Foram obtidos um total de 9.133.193 e 10.787.002 leituras para condição controle e estresse, respectivamente. Os resultados revelaram que os contigs com coberturas maiores que 50 vezes estavam relacionados as vias de produção de aminoácidos, metabólitos secundários e enzimas antioxidativas. Tais resultados mostram as mudanças metabólicas sofridas pela espécie em estudo para adequação às condições de estresse. Em suma, pôde-se observar de forma eficiente as mudanças globais no metabolismo do cajueiro para adaptação a condição de estresse. Os resultados aumentam as informações sobre as possíveis vias que Anacardium occidentale L. usa para tolerar a condição de estresse, além de apontarem para elucidação de novos mecanismos usada por tal organismo. Esse é o primeiro trabalho na literatura que analisou os impactos em transcritos nas primeiras horas de estresse salino em cajueiro.

SOUSA, Nathanna Mateus de. Isolado proteico de Amburana cearensis (Allemao) A. C. Smith como nova fonte de proteínas alimentares: caracterização funcional e análise toxicogenômica comparativa com outras proteínas vegetais. 2014. 142 f. Tese (Doutorado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-20T19:20:21Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_nmsousa.pdf: 3236916 bytes, checksum: e4eec635ae5a1e4bb155ae301ef06c63 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-26T18:39:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_nmsousa.pdf: 3236916 bytes, checksum: e4eec635ae5a1e4bb155ae301ef06c63 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-26T18:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_nmsousa.pdf: 3236916 bytes, checksum: e4eec635ae5a1e4bb155ae301ef06c63 (MD5) Previous issue date: 2014 / Amburana cearensis (cumaru) is an underutilized legume from Caatinga. Because of their high protein content its seeds are a possible novel source of food protein. Were determined the best conditions for protein extraction and preparation of protein isolate (IPAc).Analysis were carried out also with the defatted flour (FDAc) and with a marketed soybean protein isolate (IPS). IPAc showed protein content of 90% and amino acid composition compatible with the IPS’s composition, with remarkable low methionine content. Some functional properties were measured in order to predict the adequacy of the isolates as an ingredient for food industry. The results for FDAc, IPAc and IPS were, respectively: solubility 20-79; 9-99 e 3-76%; water holding capacity 1.7; 3.9 e 7.5 g/g; oil holding capacity 1.5; 6.3 e 1.6 g/g; emulsion formation / stability 52 / 46%; 55 / 51% e 53 / 21%; foamability / stability 47 / 32%; 65 / 53% e 33 / 8; least gelling concentration (LGC) 18, 16 and 12%. In order to investigate whether IPAc e IPS exhibit signs of toxicity, two cell lines of human adenocarcinoma (MCF-7 e Caco-2) were exposed to these isolates as well as to others prepared from soyabean (IPGm), white bean (IPPv), Jack bean (IPCe) and castor bean (IPRc), to the protein fraction from castor bean (FPRc), to the lectins PHA-E and ConA (50 µg/mL) and to the chemical control (Crtl_Quim). Subcitotoxic doses were determined by viability test to later exposure assay for 24 h. The MCF-7 cell’s RNA were extracted and hybridized to a microarray containing the complete human genome. The expression profiles after the exposition to the proteins were compared to that ones generated after PBS and Crtl_Quim and hierarchicaly clustered. Crtl_Quim, IPAc and IPGm were unsuitable for further analysis by their overestimated effect. Analysis of biological pathways and process showed that genes involved with the cholesterol biosynthesis, ER stress and immune response were upregulated and genes involved with cell cycle and DNA replication were downregulated after exposure of cells to IPPv, IPCe, PHA-E and ConA. The samples IPRc and FPRc upregulated genes involved with apoptosis and immune response and downregulated genes involved with cell cycle and cAMP signaling. Connectivity Map analysis showed high correlation of ConA, PHA-E and IPCe with drugs that are Ca2+ and K+ channel blockers, while IPRc and FPRc showed biological function similar to at least six drugs inhibitors of protein synthesis. It’s possible to conclude that the IPAc has a high potentiality as a novel protein food with wide applicability in the food industry and should, however, be modified in the method of obtaining aiming the improvement in its solubility and eliminating the residual salt. / Amburana cearensis (cumaru) é uma leguminosa subutilizada da Caatinga. O alto teor proteico das sementes faz delas uma possível nova fonte de proteínas alimentares. Foram determinadas as melhores condições de extração proteica para posterior produção do isolado proteico de cumaru (IPAc). As análises também foram conduzidas com a farinha delipidada (FDAc) e com um isolado proteico de soja comercial (IPS). IPAc apresentou teor proteico > 90% e composição de aminoácidos comparável a IPS, com notável deficiência em metionina. Foram determinadas algumas propriedades funcionais para predizer sua adequação como ingrediente na indústria alimentícia. Os resultados para FDAc, IPAc e IPS foram, respectivamente: solubilidade 20-79; 9-99 e 3-76%; capacidade de retenção de água 1,7; 3,9 e 7,5 g/g; capacidade de retenção de óleo 1,5; 6,3 e 1,6 g/g; capacidade emulsificante / estabilidade 52 / 46%; 55 / 51% e 53 / 21%; capacidade espumante / estabilidade 47 / 32%; 65 / 53% e 33 / 8 e menor concentração geleificante 18, 16 e 12%. Para investigar se IPAc e IPS apresentam indícios de toxicidade, células de adenocarcinoma humano foram expostas por 24 h aos isolados. Para comparação, também foi realizada exposição com os isolados de soja (IPGm), feijão comum (IPPv), feijão de porco (IPCe) e mamona (IPRc), a fração proteica de mamona (FPRc), as lectinas PHA-E e ConA e o controle químico (Crtl_Quim). O RNA das células foi hibridizado em microarranjos contendo o genoma humano completo. Os perfis de expressão gênica após exposição às proteínas foram comparados aos de PBS e Crtl_Quim e agrupados hierarquicamente. Crtl_Quim, IPAc e IPGm se mostraram inadequados para a continuação das análises por provocar um efeito superestimado. A análise de vias e processos biológicos afetados apontou que genes envolvidos com a biossíntese de colesterol, estresse do RE e resposta imune foram superexpressos e genes envolvidos com o ciclo celular e replicação do DNA foram subexpressos após exposição a IPPv, IPCe, PHA-E e ConA. As amostras IPRc e FPRc regularam para cima genes envolvidos com a apoptose e resposta imune e para baixo genes envolvidos com o ciclo celular e sinalização do cAMP. Análise do mapa conectivo mostrou alta correlação de ConA, PHA-E e IPCe com drogas bloqueadoras de canais de Ca2+ e de K+; enquanto IPRc e FPRc apresentam função biológica semelhante a pelo menos seis drogas inibitórias da síntese proteica. Conclui-se que IPAc tem grande potencialidade como novo alimento proteico com grande aplicabilidade na indústria de alimentos, devendo, no entanto, sofrer modificações no método de obtenção visando a melhora na solubilidade e a eliminação do sal residual.

This thesis presents a more in-depth understanding of the interaction between the pathogenic fungus Sporisorium scitamineum and sugarcane, a disease known as \"cane smut\". The development of a long structure like a \"whip\" from the meristem of infected plants is the main characteristic of the disease, allowing the effective dispersion of teliospores in the field. Infected plants have a reduced sucrose content and juice quality, leading to considerable economic losses. In the first chapter, the gene expression profile of the pathogen during its development in planta - in the first moments of infection and after the emission of the whip - and in vitro was evaluated using the RNAseq technique. Were analyzed genes preferentially expressed in each condition, differentially expressed in comparison to its growth in vitro, and expressed only during interaction. The results allowed the identification of some potential pathogenicity mechanisms, active effectors and gene clusters expressed only during interaction. In the second chapter, the transient expression technique was used to determine the target cell compartment of some of the candidate effectors and to establish a viable protocol for the study of S. scitamineum proteins. The four putatively secreted genes most expressed during the initial moments of the interaction were fused to the gene encoding the fluorescent green protein (Citrine) and expressed in Nicotiana benthamiana. The results of confocal microscopy and westernblots indicated an accumulation of each candidate protein in the membrane, cytosol and/or nucleus, in addition to the occurrence of post-translational modifications. These data offer new study opportunities for the identification of plant proteins that interact with such effectors. In the third chapter, the transcriptional responses of sugarcane in the first moments of a compatible interaction and after the development of the whip were analyzed using again the data obtained from the dual RNAseq cane-smut. Among the main responses, was identified an increase in MADS-type transcription factors expression, indicating that the whip development may use a route similar to flowering, whose signaling seems to start as early as the colonization. In addition, whip development is accompanied by increased transcription of genes involved in energetic pathways, and hormones synthesis and signaling pathways. Genes encoding RGAs were differentially expressed and may be related to pathogen effector\'s recognition. In the fourth chapter, the metabolic profile of sugarcane was evaluated during disease progression, confirming that in the meristem of infected plants carbon allocation is channeled to energetic pathways, besides the regulation of several amino acids and changes in plant cell composition in response to whip development. Metabolomics approach also allowed the identification of a probable mycotoxin derived from S. scitamineum. The results obtained in this study contributed to increase the understanding of the interaction between S. scitamineum and sugarcane that is characterized by high complexity and specialization to the host, and can be used in a way to help the characterization of resistant varieties and contribute to the improvement of sugarcane with resistance to smut. / Esta tese apresenta uma compreensão mais aprofundada da interação entre o fungo patogênico Sporisorium scitamineum e a cana-de-açúcar, doença conhecida como \"carvão da cana\". O desenvolvimento de uma longa estrutura similar a um \"chicote\" a partir do meristema de plantas infectadas é a principal característica da doença, permitindo a efetiva dispersão dos teliósporos no campo. As plantas doentes apresentam um teor reduzido de sacarose e qualidade do sumo, levando a perdas econômicas consideráveis. No primeiro capítulo, o perfil de expressão gênica do patógeno durante o seu desenvolvimento in planta - nos primeiros momentos da infecção e após a emissão do chicote - e in vitro foi avaliado utilizando a técnica RNA-Seq. Foram analisados os genes preferencialmente expressos em cada condição, diferencialmente expressos em relação ao crescimento em meio de cultura, ou expressos apenas durante a interação. Os resultados permitiram a elaboração de hipóteses sobre os mecanismos de patogenicidade, sobre os genes candidatos a efetores ativos e a identificação de agrupamentos de genes expressos apenas durante a interação. No segundo capítulo, para determinar o compartimento celular alvo de alguns dos efetores candidatos e estabelecer um protocolo viável para o estudo de proteínas de S. scitamineum foi utilizada a técnica de expressão transiente. Os quatro genes mais expressos durante os momentos iniciais da interação que fazem parte do secretoma do fungo foram fusionados ao gene que codifica a proteína verde fluorescente (Citrina) e expressos em Nicotiana benthamiana. Os resultados de microscopia confocal e westernblots indicaram um acúmulo de cada uma das proteínas candidatas na membrana, citosol e/ou núcleo, além da ocorrência de modificações pós-traducionais. Esses dados oferecem novas oportunidades de estudo para a identificação de proteínas vegetais que interagem com tais efetores. No terceiro capítulo, as respostas transcricionais da cana-de-açúcar nos primeiros momentos de uma interação compatível e após o desenvolvimento do chicote foram analisadas utilizando novamente os dados obtidos a partir do dual RNAseq cana-carvão. Entre as principais respostas da cana destacou-se um aumento da expressão de genes que codificam fatores de transcrição do tipo MADS, indicando que o desenvolvimento do chicote pode usar uma rota semelhante à do florescimento, cuja sinalização parece iniciar logo nos primeiros momentos de colonização. Além disso, o desenvolvimento do chicote é acompanhado pelo aumento da transcrição de genes envolvidos em vias energéticas, e vias de síntese e sinalização hormonal. Genes que codificam para RGAs foram diferencialmente expressos e podem estar relacionados ao reconhecimento de efetores. No quarto capítulo, foi avaliado o perfil metabólico da cana-de-açúcar durante a progressão da doença, confirmando que no meristema de plantas infectadas ocorre um aumento da alocação de carbono em vias energéticas, além da regulação de vários aminoácidos e mudanças em relação à composição da parede celular em resposta ao desenvolvimento do chicote. A abordagem metabólica também permitiu a identificação de uma provável micotoxina derivada de S. scitamineum. Os resultados obtidos neste estudo contribuíram para aumentar a compreensão da interação entre S. scitamineum e a cana-de-açúcar que se caracteriza pela alta complexidade e especialização ao hospedeiro, e poderão ser utilizados de forma a auxiliar a caracterização de variedades resistentes e contribuir para o melhoramento da cana-de-açúcar com resistência ao carvão.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2590.pdf: 1752867 bytes, checksum: 7dd2196f0a9d489b35a0759a6cc018c6 (MD5) Previous issue date: 2009-09-04 / Pipeline systems for genomic and transcriptomic analysis aim to create communication bridges among the existing analysis tools, therefore reducing researchers efforts. Most of the pipelines found in the literature lack important features which would be useful to the development of genome or transcriptome sequencing projects. Among them, the capacity of tracking the project results along its development, including the generation of partial reports; the presence of a collaborative environment where the involved laboratories can contribute with new data and chromatograms; the possibility to configure analysis parameters; multiple pipeline support and the possibility to include new tools and modules. In this work, a pipeline prototype was developed to overcome these shortcomings. Sequencing projects progresses are tracked along all over their developments. Chromatograms are progressively received along the development of the project and partial reports over newly received data are generated. The communication with the processing server is done via Web service, which offers a universal language interface, allowing client applications in heterogeneous platforms to submit data and execute operations and queries. Pipelines are configured in XML documents written in a predefined format, through which the researchers choose the tools and parameters to be used. The prototype offers support to multiple pipelines executed simultaneously in the same project. Pipelines are executed in parallel by the means of thread pools, what increases efficiency by distributing the workload in multiprocessed systems. Another feature of the prototype is the extensibility as each pipeline step is wrapped in a module. New modules can be easily inserted in the system through the implementation of a programming interface, therefore without the needing of recompilation. Module insertions are done in a declarative way through XML documents. A client application was also developed in the collaborative platform Sakai, allowing different research groups involved in a sequencing project to create pipelines, view results and exchange information on the project current status. To evaluate the efficiency of the prototype, a case study was carried out. Sequences generated from sequencing of Sphenophorus levis transcriptome were submitted and a pipeline was configured to analyze the data. The case study has pointed out that the prototype is efficient and produces good results. / Sistemas de pipeline para análise de genomas e transcriptomas têm o objetivo de criar pontes de comunicação entre as diferentes ferramentas no intuito de reduzir os esforços do pesquisador no processo de análise. A maioria dos pipelines descritos na literatura carece de funcionalidades importantes para o desenvolvimento de projetos de sequenciamento. Entre elas, a capacidade de acompanhar e gerar resultados parciais das análises ao longo do desenvolvimento do projeto; a presença de um ambiente colaborativo onde os diferentes laboratórios envolvidos possam contribuir com novos dados e cromatogramas; a possibilidade da configuração dos parâmetros da análise; o suporte a múltiplos pipelines com diferentes configurações; e o suporte à inclusão de novos programas e módulos. Neste trabalho, foi desenvolvido um protótipo que supre essas deficiências. O progresso dos projetos é acompanhado ao longo de todo o seu desenvolvimento. Para isso, recebe dados brutos de cromatogramas, realiza análises dos dados parciais e emite relatórios com os resultados. A comunicação com o servidor de processamento é realizada via Web service, oferecendo uma interface na linguagem universal XML que permite que aplicações cliente em plataformas heterogêneas submetam dados e realizem operações e consultas. Os pipelines são configurados através de arquivos XML em formato específico, no qual o pesquisador define os programas a parâmetros a utilizar. O protótipo dá suporte a múltiplos pipelines com execução simultânea em um mesmo projeto. A execução dos pipelines é realizada em paralelo por meio de um pool de threads, o que aumenta a eficiência dividindo a carga de processamento em servidores com mais de um núcleo. Uma aplicação cliente foi desenvolvida na plataforma colaborativa, permitindo que os diferentes grupos de pesquisa envolvidos no sequenciamento criem pipelines, visualizem resultados e troquem informações sobre o andamento do projeto. Outro diferencial do protótipo desenvolvido é a extensibilidade. Cada etapa do pipeline é encapsulada em um módulo. Novos módulos podem ser facilmente inseridos sem a necessidade de recompilação de todo o sistema, bastando para isso que o mesmo implemente uma interface específica. A inserção no sistema é realizada declarativamente em arquivos XML. Um estudo de caso foi realizado com a submissão de cromatogramas a partir do sequenciamento de ESTs (Expressed Sequence Tags) de Sphenophorus Levis. Um pipeline foi configurado para o estudo, e sua execução mostrou que o sistema é eficiente e apresenta bons resultados.

A Biologia de Sistemas proporciona um olhar holístico sobre os processos biológicos, integrando os diversos componentes intracelulares através de redes altamente complexas. Em particular, redes de co-expressão tem permitido nos últimos anos uma compreensão cada vez maior dos sistemas biológicos e dos mecanismos moleculares que os regem. Por outro lado, as ferramentas matemáticas e estatísticas já desenvolvidas para a análise destas redes e sistemas são, em geral, densas e pouco familiares para profissionais das áreas biológicas e da saúde. Portanto, a fim de possibilitar uma análise ao mesmo tempo relevante e facilitada, nosso grupo criou a ferramenta CEMiTool, que tem por objetivo identificar módulos de coexpressão de genes de modo automático, de maneira fácil e intuitiva para usuários com pouca ou nenhuma experiência com linguagens de programação. A fim de demonstrar a facilidade de uso da ferramenta, aplicamos o CEMiTool a mais de 1000 estudos de transcriptômica, cujos resultados foram utilizados para a confecção de um banco de dados, permitindo a integração de informações entre estudos. Além disso, para facilitar ainda mais o acesso a este tipo de análises, foi criada uma versão online da ferramenta, denominada webCEMiTool, que permite realizar as análises no navegador. Finalmente, criou-se também a ferramenta annotator, permitindo a definição automática de grupos de amostras de estudos de transcriptômica a partir do agrupamento de cadeias de caracteres presentes em dados de anotação. Todo o código está livremente disponível à comunidade. / System biology methods provide a holistic view of biological processes, integrating the several intracellular molecular components via the use of highly complex networks. In particular, co-expression networks have allowed for an increasing understanding of biological systems and the complex molecular mechanisms driving them. On the other hand, previously described tools for the analysis of biological networks are in general relatively difficult to use for life and health scientists given their high mathematical and computational demand. Therefore, in order to provide at the same time a relevant and easy-to-use analysis, we have developed the CEMiTool package, which aims to identify gene coexpression modules in an automatic, easy and intuitive way for users with little to no prior computational expertise. We applied CEMiTool to over 1000 transcriptomics studies and used the results to create a new gene coexpression database, which allows users to integrate information across analyses. Moreover, to further facilitate analyses we developed an online version of the tool named webCEMiTool, which permits users to run coexpression analysis easily via browser. Finally, we also developed annotator, a package for automatically determining experimental groups based on sample annotation string similarity. All code is freely available to the community.

Estudos prévios demonstraram que as atividades biológicas do veneno da serpente Bothrops jararaca sofrem significantes modificações ontogenéticas. Neste estudo é apresentada uma análise comparativa do proteoma, peptidoma e transcriptoma da glândula de veneno de filhotes e adultos de B. jararaca, correlacionando os resultados obtidos com algumas características funcionais dos venenos. Venenos de 694 filhotes de até duas semanas de idade e 110 adultos, provenientes do Estado de São Paulo foram extraídos e liofilizados para as análises proteômicas/peptidômicas e funcionais. O mRNA de glândulas de veneno de 20 filhotes e 10 adultos foi obtido para a contrução de bibliotecas de cDNA e a análise de Expressed Sequence Tag (ESTs). Demonstramos que a atividade hemorrágica é similar para os venenos de filhotes e adultos, enquanto que o veneno de adultos é discretamente mais letal para camundongos; entretanto, o veneno de filhotes mostrou-se extremamente mais letal para aves, uma característica que pode garantir proteção contra potenciais predadores nas fases iniciais de vida da espécie. A atividade coagulante do veneno de filhotes é cerca de 10 vezes mais alta que aquela verificada para o veneno de adultos e é atribuída sobretudo à atividade de metaloproteinases. Essas diferenças nas atividades funcionais se refletiram nos diferentes perfis verificados por eletroforese bidimensional e identificação de spots de proteínas por digestão tripsínica in-gel seguida de análise por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas em tandem, zimografia com gelatina, imunocoloração utilizando anticorpos específicos anti-proteinases, e glicoproteínas com afinidade pela concanavalina -A. A comparação dos venenos por derivatização com tags isóbaros (iTRAQ) e a análise das ESTs revelaram diferenças claras entre os níveis de toxinas presentes nos venenos e as metaloproteinases foram a classe de toxinas mais expressa, além de serem as toxinas cujos perfis estruturais apresentaram maior mudança, como ilustrado pelo quociente PIII/PI, que é maior nos venenos de filhotes. Dimorfismo sexual foi detectado em diversas classes de toxinas no veneno de adultos por análises proteômicas e transcriptômicas e, surpreendentemente, o fator de crescimento de nervo foi detectado apenas no veneno/glândula de veneno de machos. A análise glicoproteômica mostrou que N-glicosilações parecem ser as modificações pós-traducionais mais proeminentes nas toxinas de B. jararaca, e os perfis de N-glicosilação apresentaram-se distintos para as proteínas dos venenos de filhotes e adultos. Entretanto, a composição de N-glicanos não variou entre as amostras, indicando que diferenças na utilização de motivos de N-glicosilação poderiam explicar as diferenças nos níveis de glicosilação observados pelos diferentes perfis eletroforéticos dos venenos. A análise da fração peptídica dos venenos de filhotes e adultos por espectrometria de massas resultou num perfil similar de Peptídeos Potenciadores de Bradicinina (BPPs), que foram detectados em suas formas canônicas e também com novas seqüências, cujas estruturas primárias sugerem um processamento da proteína precursora em sítios até então não descritos. Acreditamos que este seja o estudo mais abrangente sobre a variabilidade do veneno de uma serpente já realizado e os resultados demonstram que há uma relação clara entre as alterações ontogenéticas na dieta e tamanho corporal e o proteoma/peptidoma do veneno desta espécie. / Previous studies have demonstrated that the biological activities displayed by the venom of the snake Bothrops jararaca undergo a significant ontogenetic shift. In this investigation, we performed comparative proteomic, peptidomic and transcriptomic analyses of venoms and venom glands from newborn and adult specimens of B. jararaca and correlated the results with the evaluation of functional venom features. Venoms from 694 two-week old newborns and 110 adults from São Paulo state were milked and lyophilized for functional and proteomic/peptidomic analyses. Additionally, mRNA was obtained from the venom glands of 20 newborns and 10 adults and used for the construction of cDNA libraries and Expressed Sequence Tag (ESTs). We demonstrate that newborn and adult venoms have similar hemorrhagic activities, while the adult venom has a slightly higher lethal activity upon mice; however, the newborn venom is extremely more potent to kill chicks, a feature that might ensure protection against potential predators in early stages of B. jararaca life. Interestingly, the coagulant activity of the newborn venom upon human plasma is ten times higher than that of the adult venom and is contributed mainly by metalloproteinases. Differences in functional activities were clearly reflected in the venom different profiles of two-dimensional gel electrophoresis (2D-PAGE) and protein spot identification by in-gel trypsin digestion followed by liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), gelatin zimography, immunostaining using specific anti-proteinase antibodies, and concanavalin A-binding proteins. The venom comparison by isobaric tag peptide labeling (iTRAQ) and ESTs analysis revealed clear differences in toxin levels. The metalloproteinases were detected as the toxin class most expressed in the venoms in addition to being the toxins whose structural profile most changed, as illustrated by the ratio P-III/P-I class being higher in newborn venoms. Sexual dimorphism has been detected in various adult venom toxin classes by proteomic and transcriptomic analyses and, interestingly, the nerve growth factor was detected only in the male venom gland/venom. The glycoproteomic analysis showed that N-glycosylation seems to be the most prominent post-translational modification in B. jararaca toxins and the N-glycosylation profiles differed for newborn and adult venom toxins. Nevertheless, the N-glycan composition between the samples did not vary indicating that differences in the utilization of the N-glycosylation motif could be the explanation for the differences in the glycosylation levels indicated by the differential electrophoretic profiles of venom proteins. The analysis of the peptide fraction of newborn and adult venoms by mass spectrometry revealed a similar profile of Bradykinin Potentiating peptides (BPPs), however these were detected in the venoms showing their canonical sequences and also novel sequences corresponding to BPPs processed from their precursor protein at sites so far not described. To the best of our knowledge, this is the most comprehensive study on a snake venom variation and the results clearly demonstrate a relationship between the ontogenetic shift in diet and animal size, and the venom proteome/peptidome in B. jararaca species

No Brasil, o eucalipto é uma das principais fontes de matéria-prima para a produção de celulose e papel. A crescente demanda por sua madeira tem levado à expansão dos plantios florestais para regiões com déficit hídrico e baixa fertilidade do solo, resultando no interesse pela obtenção de plantas tolerantes à condições ambientais estressantes. Nas plantas, o déficit hídrico acarreta diversas respostas fisiológicas, bioquímicas e moleculares. Estudos fisiológicos observaram que plantas com um adequado suprimento de potássio (K+) são mais tolerantes à seca. Contudo, na nutrição de algumas plantas, o sódio (Na+) pode substituir parcialmente o K+. Como muitas áreas agricultáveis do mundo são deficientes em potássio, essa pode ser uma solução mais econômica para a fertilização dos plantios florestais. Assim, é de sumo interesse compreender à nível molecular os mecanismos de interação entre esses minerais com a água e suas consequências para o metabolismo da planta, visando a sustentabilidade dos plantios florestais e o desenvolvimento de programas de melhoramento genético florestal. Neste contexto, o presente trabalho objetivou realizar o estudo do transcriptoma foliar de Eucalyptus grandis visando identificar e categorizar funcionalmente transcritos diferencialmente expressos para os quais o efeito de interação entre os fatores fertilização e água foi significativo, considerando três regimes de fertilização (controle (C) ou fertilização com potássio (+K) ou sódio (+Na)) associados a dois regimes hídricos (sem exclusão da precipitação interna (+H2O) ou 37% de exclusão da precipitação interna (-H2O)). Transcritos relacionados às funções osmótica, fotossíntese e metabolismo do carbono foram selecionados para estudos mais detalhados. Para a análise do transcriptoma foi utilizada a técnica de RNA-Seq através da plataforma Illumina e diversos programas de bioinformática como o Bowtie 2, TopHat, pacote DEseq2 (programa R) para as análises estatísticas e Blast2GO para anotação e a categorização funcional. Seis comparações estatísticas foram realizadas: (I) +K+H2O vs C+H2O, (II) +Na+H2O vs C+H2O, (III) +K+H2O vs +Na+H2O, (IV) +K-H2O vs C-H2O, (V) +Na-H2O vs C-H2O e (VI) +K-H2O vs +Na-H2O. Nas comparações entre os tratamentos +H2O, transcritos relacionados ao metabolismo energético e ao processo biológico \"Crescimento\" foram mais abundantes em árvores fertilizadas com potássio e sódio. Nas comparações entre os tratamentos -H2O, transcritos que podem estar relacionados ao ajuste osmótico e transcritos associados ao processo biológico \"Resposta ao estresse\" foram mais abundantes em árvores fertilizadas com potássio. Ainda, foram associados ao tratamento +K-H2O transcritos que podem afetar a biossíntese da parede celular. Em ambos os regimes hídricos, transcritos associados ao fechamento estomático foram menos abundantes nas árvores fertilizadas com potássio. Verificou-se também que vias bioquímicas relacionadas ao metabolismo de açúcares e do carbono foram impactadas. Tais dados observados abrem novos caminhos para pesquisas futuras relacionadas à substituição parcial do potássio pelo sódio na fertilização de plantas, à melhor compreensão molecular do controle estomático e do metabolismo energético e à formação da parede celular influenciados por diferentes condições ambientais visando o melhoramento de tal espécie florestal. / In Brazil, eucalypts is one of the main sources of raw material to produce pulp and paper. The increasing demand for this wood has induced the expansion of forest plantations to lands presenting water deficit and low fertility soils, becoming interesting the obtainment of tolerant plants to stressful environmental conditions. In plants, water deficit causes several physiological, biochemical and molecular responses. Some physiological studies showed that plants with an adequate potassium (K+) supply are more drought tolerant. Nevertheless, for the nutrition of some plants, sodium (Na+) can partially replace the K+. As many agricultural fields in the world are potassium deficient, this can be a cheaper solution for forest plantations fertilization. Understanding at the molecular level the mechanisms of interaction between these minerals and water as well as its consequences for the plant metabolism is very important for the sustainability of forest plantations and the development of forest breeding programs. Thus, the present work aimed the study of Eucalyptus grandis leaf transcriptome to identify and functionally categorize differentially expressed transcripts for which the interaction effect between fertilization and water was significant, given three fertilization regimes (control (C), potassium fertilization (+K) or sodium fertilization (+Na)) associated to two water regimes (regime without throughfall exclusion (+H2O) or regime with 37% of throughfall exclusion (-H2O)). Transcripts related to osmotic functions, photosynthesis and carbon metabolism were selected for more detailed studies. RNA-seq via Illumina platform and many bioinformatic softwares, like Bowtie 2, TopHat, DEseq2 package for R (for statistical analyzes) and Blast2GO tool (for annotation and functional categorization) were used in the transcriptome analysis. Six statistical comparisons were performed: (I) +K+H2O vs C+H2O, (II) +Na+H2O vs C+H2O, (III) +K+H2O vs +Na+H2O, (IV) +K-H2O vs C-H2O, (V) +Na-H2O vs C-H2O and (VI) +KH2O vs +Na-H2O. In the comparisons between +H2O treatments, transcripts related to energetic metabolism and \"Growth\" biological process were more abundant in potassium or sodium fertilized trees. In the comparisons between -H2O treatments, transcripts possibly associated to osmotic adjustment and transcripts related to \"Response to stress\" biological process were more abundant in potassium-fertilized trees. Besides, transcripts that could affect cell wall biosynthesis were associated to +K-H2O treatment. In both water regimes, transcripts associated to stomatal closure were less abundant in potassium-fertilized trees. In addition, biochemical pathways related to carbohydrates and carbon metabolism were impacted. These data provide new perspectives for future researches related to partial replacement of potassium by sodium in plant fertilization, to a better molecular understanding of stomatal control and energetic metabolism and to the cell wall synthesis under different environmental conditions, aiming the breeding of this forest specie.

Estudos prévios demonstraram que as atividades biológicas do veneno da serpente Bothrops jararaca sofrem significantes modificações ontogenéticas. Neste estudo é apresentada uma análise comparativa do proteoma, peptidoma e transcriptoma da glândula de veneno de filhotes e adultos de B. jararaca, correlacionando os resultados obtidos com algumas características funcionais dos venenos. Venenos de 694 filhotes de até duas semanas de idade e 110 adultos, provenientes do Estado de São Paulo foram extraídos e liofilizados para as análises proteômicas/peptidômicas e funcionais. O mRNA de glândulas de veneno de 20 filhotes e 10 adultos foi obtido para a contrução de bibliotecas de cDNA e a análise de Expressed Sequence Tag (ESTs). Demonstramos que a atividade hemorrágica é similar para os venenos de filhotes e adultos, enquanto que o veneno de adultos é discretamente mais letal para camundongos; entretanto, o veneno de filhotes mostrou-se extremamente mais letal para aves, uma característica que pode garantir proteção contra potenciais predadores nas fases iniciais de vida da espécie. A atividade coagulante do veneno de filhotes é cerca de 10 vezes mais alta que aquela verificada para o veneno de adultos e é atribuída sobretudo à atividade de metaloproteinases. Essas diferenças nas atividades funcionais se refletiram nos diferentes perfis verificados por eletroforese bidimensional e identificação de spots de proteínas por digestão tripsínica in-gel seguida de análise por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas em tandem, zimografia com gelatina, imunocoloração utilizando anticorpos específicos anti-proteinases, e glicoproteínas com afinidade pela concanavalina -A. A comparação dos venenos por derivatização com tags isóbaros (iTRAQ) e a análise das ESTs revelaram diferenças claras entre os níveis de toxinas presentes nos venenos e as metaloproteinases foram a classe de toxinas mais expressa, além de serem as toxinas cujos perfis estruturais apresentaram maior mudança, como ilustrado pelo quociente PIII/PI, que é maior nos venenos de filhotes. Dimorfismo sexual foi detectado em diversas classes de toxinas no veneno de adultos por análises proteômicas e transcriptômicas e, surpreendentemente, o fator de crescimento de nervo foi detectado apenas no veneno/glândula de veneno de machos. A análise glicoproteômica mostrou que N-glicosilações parecem ser as modificações pós-traducionais mais proeminentes nas toxinas de B. jararaca, e os perfis de N-glicosilação apresentaram-se distintos para as proteínas dos venenos de filhotes e adultos. Entretanto, a composição de N-glicanos não variou entre as amostras, indicando que diferenças na utilização de motivos de N-glicosilação poderiam explicar as diferenças nos níveis de glicosilação observados pelos diferentes perfis eletroforéticos dos venenos. A análise da fração peptídica dos venenos de filhotes e adultos por espectrometria de massas resultou num perfil similar de Peptídeos Potenciadores de Bradicinina (BPPs), que foram detectados em suas formas canônicas e também com novas seqüências, cujas estruturas primárias sugerem um processamento da proteína precursora em sítios até então não descritos. Acreditamos que este seja o estudo mais abrangente sobre a variabilidade do veneno de uma serpente já realizado e os resultados demonstram que há uma relação clara entre as alterações ontogenéticas na dieta e tamanho corporal e o proteoma/peptidoma do veneno desta espécie. / Previous studies have demonstrated that the biological activities displayed by the venom of the snake Bothrops jararaca undergo a significant ontogenetic shift. In this investigation, we performed comparative proteomic, peptidomic and transcriptomic analyses of venoms and venom glands from newborn and adult specimens of B. jararaca and correlated the results with the evaluation of functional venom features. Venoms from 694 two-week old newborns and 110 adults from São Paulo state were milked and lyophilized for functional and proteomic/peptidomic analyses. Additionally, mRNA was obtained from the venom glands of 20 newborns and 10 adults and used for the construction of cDNA libraries and Expressed Sequence Tag (ESTs). We demonstrate that newborn and adult venoms have similar hemorrhagic activities, while the adult venom has a slightly higher lethal activity upon mice; however, the newborn venom is extremely more potent to kill chicks, a feature that might ensure protection against potential predators in early stages of B. jararaca life. Interestingly, the coagulant activity of the newborn venom upon human plasma is ten times higher than that of the adult venom and is contributed mainly by metalloproteinases. Differences in functional activities were clearly reflected in the venom different profiles of two-dimensional gel electrophoresis (2D-PAGE) and protein spot identification by in-gel trypsin digestion followed by liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), gelatin zimography, immunostaining using specific anti-proteinase antibodies, and concanavalin A-binding proteins. The venom comparison by isobaric tag peptide labeling (iTRAQ) and ESTs analysis revealed clear differences in toxin levels. The metalloproteinases were detected as the toxin class most expressed in the venoms in addition to being the toxins whose structural profile most changed, as illustrated by the ratio P-III/P-I class being higher in newborn venoms. Sexual dimorphism has been detected in various adult venom toxin classes by proteomic and transcriptomic analyses and, interestingly, the nerve growth factor was detected only in the male venom gland/venom. The glycoproteomic analysis showed that N-glycosylation seems to be the most prominent post-translational modification in B. jararaca toxins and the N-glycosylation profiles differed for newborn and adult venom toxins. Nevertheless, the N-glycan composition between the samples did not vary indicating that differences in the utilization of the N-glycosylation motif could be the explanation for the differences in the glycosylation levels indicated by the differential electrophoretic profiles of venom proteins. The analysis of the peptide fraction of newborn and adult venoms by mass spectrometry revealed a similar profile of Bradykinin Potentiating peptides (BPPs), however these were detected in the venoms showing their canonical sequences and also novel sequences corresponding to BPPs processed from their precursor protein at sites so far not described. To the best of our knowledge, this is the most comprehensive study on a snake venom variation and the results clearly demonstrate a relationship between the ontogenetic shift in diet and animal size, and the venom proteome/peptidome in B. jararaca species

Mais de 20 milhões de hectares em todo o mundo são atualmente destinados a plantações de Eucalyptus, sendo que o Brasil possui a segunda maior área. No ano de 2007 a rede internacional EUCAGEN, liderada pelo Brasil, África do Sul e Estados Unidos, surgiu com o objetivo de colaboração para a pesquisa genômica do eucalipto. A árvore escolhida para o sequenciamento (Brasuz) foi fornecida pelo Brasil e em 2011 as primeiras sequências foram disponibilizadas. Em todas as fases de seu desenvolvimento, o eucalipto está sob o constante ataque de patógenos, destacando-se a ferrugem, causada pelo Basideomiceto Puccinia psidii Winter como a mais importante doença em regiões tropicais. A doença vem se espalhando rapidamente pelo mundo e recentemente foi relatada na Austrália, centro de origem do eucalipto. Com o objetivo de estudar o mecanismo molecular da interação plantapatógeno entre Eucalyptus grandis e Puccinia psidii, estabeleceu-se um patossistema modelo composto por um isolado monopustular do fungo e plantas resistente e susceptível provenientes de uma progênie de meios irmãos da planta Brasuz. O desenvolvimento do patógeno nos genótipos selecionados foi analisado por meio de microscopia de luz e de epifluorescência, e permitiu o monitoramento da dinâmica do desenvolvimento do fungo nos dois genótipos, com a identificação de todas as etapas de desenvolvimento do patógeno no genótipo susceptível bem como o estágio em que o genótipo resistente bloqueia o seu desenvolvimento. Com base nesses resultados determinou-se seis intervalos de interesse para a realização da análise da expressão gênica por meio da técnica de RNA-Seq. As análises revelaram grandes diferenças no perfil transcricional dos dois genótipos em resposta à presença do patógeno, permitindo a identificação de genes conhecidamente envolvidos em mecanismos de defesa de plantas como Receptores LRR-Quinase, fatores de transcrição WRKY, MYBS e GRAS, Proteínas R TIR-NBS-LRR Proteína Induzida por Injúria e proteínas envolvidas em processos de degradação proteica como F-Box. A comparação dos resultados provenientes das análises histológicas e moleculares permitiram a elaboração de um modelo para explicar os principais processos envolvidos no mecanismo de resistência de Eucalyptus grandis à Puccinia psidii. / More than 20 million hectares are destined to Eucalyptus plantations worldwide and Brazil has the second largest planted area. The International Eucalyptus Genome Network, EUCAGEN, was created in 2007 in order to perform genomic research on Eucalyptus. Brazil provided the biological material from the model tree (Brasuz) to have the complete genome sequenced and the first sequences were released to the scientific community in 2011. During Eucalyptus development, it is constantly exposed to pathogen attack with one of the most threatening diseases being eucalyptus rust caused by the neotropical rust fungus Puccinia psidii Winter which is rapidly spreading around the world and was recently described in Australia. In order to try and understand the molecular plant-microbe interaction between E. grandis and P. psidii we have to create a model system by isolating the pathogen from a single pustle and select resistant and susceptible plants from half-sib population generated using Brasuz as the pollen receptor. We performed light and epifluorescence microscopy analyses, identified all of the stages of the fungal development and recognized the moment which the resistant genotype blocks pathogen development. Based on these results we selected six time points to carry out transcriptomic analysis. Using RNA-Seq analysis we were able to verify large differences in transcriptional profile between resistant and susceptible plants and identify genes known involved in plant defense response such as LRR recptor Kinase, transcription factors (WRKY, MYBS and GRAS), TIR-NBS-LRR Proteins, Woundinduced protein and proteins involved in protein degradation (F-Box). Comparing microscopy and transcriptomic results allowed us to propose a model to explain the molecular mechanism of resistance of Eucalyptus grandis to Puccinia psidii.