Mitochondrial DNA-like sequence in the nuclear genome of Saguinus (Callitrichinae, Primates): transfer estimation

Seqüências tipo mitocondriais têm comumente sido encontradas no genoma nuclear de diversos organismos. Quando acidentalmente incluídas em estudos de seqüências mitocondriais, diversas conclusões errôneas podem ser obtidas. No entanto, estes pseudogenes nucleares tipo mitocondriais podem ser usados para a estimativa da taxa relativa de evolução de genes mitocondriais e também como grupo externo em análises filogenéticas. No presente trabalho, seqüências mitocondriais com características do tipo de pseudogene, tais como deleções e/ou inserções e códons de parada, foram encontradas em tamarins (Saguinus spp., Callitrichinae, Primates). A análise filogenética permitiu a estimativa do tempo da migração da seqüência mitocondrial para o genoma nuclear e algumas inferências filogenéticas. A escolha de um grupo externo não adequado (Aotus infulatus) não permitiu uma reconstrução filogenética confiável da subfamília Callitrichinae. A divergência bastante antiga de Cebidae (Callitrichinae, Aotinae e Cebinae) pode ter favorecido o aparecimento de homoplasias, obscurecendo a análise.

Aplicação de redes neurais artificiais na classificação de padrões filogeográficos com base na variabilidade genômica do DNA mitocondrial

Historicamente, o processo de formação das populações da Amazônia, assim como de todo território brasileiro, envolveu três grupos étnicos principais: o ameríndio, o europeu e o africano. Como conseqüência, estas populações possuem em geral constituição miscigenada do ponto de vista social e biológico. Desde o final do século passado, estudos do DNA mitocondrial (mtDNA) tem sido desenvolvidos com o propósito de estimar a mistura interétnica presente nestas populações. Para isto, é de fundamental importância a classificação de uma determinada linhagem de mtDNA em um dos mais de 250 haplogrupos/subclados propostos na literatura. Com o objetivo de desenvolver um sistema automatizado, preciso e acurado de classificação de seqüências (linhagens) de mtDNA, o presente trabalhou lançou mão da técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA’s) tendo como base os estudos de filogeografia. Para esta classificação, foram desenvolvidas quatro redes neurais artificiais diretas, com múltiplas camadas e algoritmo de aprendizagem de retropropagação. As entradas de cada rede equivalem às posições nucleotídicas polimórficas da região hipervariável do DNA mitocondrial, as quais retornam como saída a classificação específica de cada linhagem. Posterior ao treinamento, todas as redes apresentaram índices de acerto de 100%, demonstrando que a técnica de Rede Neural Artificial pode ser utilizada, com êxito, na classificação de padrões filogeográficos com base no DNA mitocondrial.

Análises moleculares da região controle do DNA mitocondrial de astrocitomas na população paraense

O câncer do sistema nervoso central representa 2% de todas as neoplasias malignas na população mundial e 23% dos casos de câncer infantil. No Brasil, estimam-se 4.820 casos deste câncer em homens e 4.450 em mulheres para o ano de 2012. Os gliomas são tumores do sistema nervoso central formados a partir de células da glia e somam mais de 70% do tumores cerebrais. A propriedade mais importante dos gliomas é sua capacidade de evasão imunológica. Idade, etnia, gênero e ocupação podem ser considerados fatores de risco para o surgimento de gliomas, e são duas vezes mais frequentes em afro-americanos. O astrocitoma é o tumor glial mais frequente, constituindo cerca de 75% dos casos de gliomas. Estes tumores são classificados em quatro graus, de acordo com a Organização Mundial de Saúde. O DNA mitocondrial está relacionado com o desenvolvimento e a progressão de vários tipos de tumores. A mitocôndria é responsável pelo balanço energético celular e está envolvida no disparo da apoptose em resposta ao estresse oxidativo. Mutações na D-LOOP podem alterar a taxa de replicação do DNA e aumentar o risco do desenvolvimento do câncer. Neste estudo foram analisadas 29 amostras de astrocitoma classificados de acordo com a OMS. Nossos dados sugerem que os astrocitomas de baixo grau podem estar relacionados à herança genética, tornando portadores de alguns polimorfismos ou mutações específicas, mais suscetíveis ao risco de desenvolver a doença, e os de alto grau podem estar relacionados à exposição prolongada aos agentes carginógenos. Foram identificados polimorfismos e mutações onde alguns apresentaram relação com o risco do desenvolvimento de astrocitomas e com a progressão da doença. A inserção de dois ou mais nucleotídeos nas regiões de microssatélites pode causar sua instabilidade e contribuir com o surgimento do câncer. A deleção no sítio 16132 pode ser um marcador para astrocitoma de alto grau, assim como a inserção de duas ou mais citosinas no sítio 16190 pode ser um marcador específico para astrocitomas. As mutações heteroplásmicas podem ser determinantes para o surgimento e/ou progressão de astrocitomas de alto grau.

Filogenia molecular dos xenarthra (Mammalia): análise do grupo cingulata a partir de sequências nucleotídicas do gene mitocondrial rRNA 16S

Os Xenarthra são o grupo de mamíferos que inclui os tatus, os tamanduás e as preguiças. A América do Sul serviu de cenário para a história natural do grupo que, somente no fim do Cenozóico, dispersou-se para a América Central e, com uma perda de variedade, chegou à América do Norte e à algu-mas ilhas do Caribe. Trinta e uma espécies estão descritas dentro da linha-gem dos Xenarthra. Elas estão classificadas em 13 gêneros, quatro famílias (Bradypodidae, Megalonychidae, Myrmecophagidae e Dasypodidae) e duas ordens (Cingulata e Pilosa). A filogenia deste grupo tem sido alvo de diver-sas pesquisas que analisaram tanto dados morfológicos, quanto moleculares. Delsuc et al. (2003) analisaram seqüências de genes mitocondriais e nucleares e confirmaram a monofilia das três subfamílias (Dasypodinae, Euphacti-nae e Tolypeutinae) inclusas na família Dasypodidae. Delsuc et al. (2003) geraram a seguinte árvore: (((Bradypus, Choloepus)100, ((Myrmecophaga, Tamandua)100, Cyclopes)100), ((D. kappleri, D. novemcinctus)100, (Toly-pentes, (Priodontes, Cabassous)54)100, (Zaedyus, (Euphractus, Chaetophrac-tus)60)100)). Gaudin (2005) apresentou um trabalho que reviu e ampliou as análises morfológicas apresentadas até então, concluindo que os tatus atu-ais estão divididos em dois grupos, um mais basal (Dasypodinae) e outro mais derivado (Euphractinae), de acordo com o seguinte arranjo: (Bradypus, Tamandua), (Dasypus, (Priodontes, (Cabassous, (Tolypeutes, (Euphractus, Chaetophractus, (Zaedyus, Chlamyphorus)42)36)72)72)40)85). Neste traba-lho utilizou-se parte do gene mitocondrial rRNA 16S de 12 táxons atu-ais de Xenarthra para analisar a filogenia do grupo através do critério de máxima verossimilhança. Nossos resultados são apresentados analisando-se o gene 16S e analisando o banco de dados do 16S mais o de Delsuc et al. (2003). Nas duas situações, as filogenias apresentadas apóiam os resulta-dos de Delsuc et al. (2003): (Bradypus, (Choloepus, ((Cyclopes, (Myrme-cophaga, Tamandua)100)100, (Dasypus, (((Cabassous, Priodontes)68, Toly-peutes)100,((Chaetophractus, Euphractus)65, Zaedyus)100)100)100)100)100). Uma melhora nos valores de bootstrap nos ramos dentro das sub-famílias da família Dasypodidae é percebida em relação ao trabalho de Delsuc et al. (2003). Acreditamos que Elementos de Transposição do tipo (LINES) são os marcadores moleculares mais adequados para confirmar o arranjo obtido com as seqüências de genes mitocondriais e nucleares.

Caracterização molecular e relação filogenética do genoma completo dos arbovírus Bussuquara, Iguape, Ilhéus e Rocio (Família Flaviviridae, Gênero Flavivirus)

Os flavivírus são conhecidos por seu complexo ciclo biológico e importância na saúde pública e na economia mundial. Os aspectos ecológicos e quadros clínicos estão estreitamente relacionados à filogenia e evolução dos flavivírus. Este trabalho objetiva a caracterização molecular dos genomas dos flavivírus Bussuquara (VBSQ), Iguape (VIGU), Ilhéus (VILH) e Rocio (VROC), determinando relações filogenéticas com os demais integrantes do gênero Flavivirus. Foi realizado o seqüenciamento completo da região codificadora (ORF) e regiões não codificantes (RNC) 5’ e 3’; análise da estrutura secundária do RNA viral e das sequências conservadas da 3’RNC; determinação dos sítios de clivagem, glicosilação, resíduos Cis e motivos conservados na poliproteína; e as análises de similaridade e filogenética. Os genomas dos VBSQ, VIGU, VILH e VROC apresentaram a mesma organização que os demais flavivírus, medindo 10.815 nt, 10.922 nt, 10.775 nt, 10.794 nt, respectivamente. O padrão das sequências conservadas da 3’RNC do VBSQ foi RCS2-CS2-CS1, enquanto que para os VIGU, VILH e VROC foram CS3-RCS2-CS2-CS1. As características das estruturas secundárias do RNAs dos flavivírus em estudo foram similares aos demais flavivírus. O número dos sítios de glicosilação das proteínas PrM, E e NS1 foi distinto entre os flavivírus brasileiros, porém o padrão 6,12,12 dos resíduos de Cis e do sítios de clivagem permaneceram conservados. Na proteína E, alterações aminoacídicas pontuais foram observadas no peptídeo de fusão dos VBSQ, VIGU e VROC, e a sequência do tripepídeo RGD foi distinta para os quatro vírus em estudo. Os motivos determinantes das atividades de MTase-SAM da NS5, bem como da helicase e protease da NS3, permanecem conservados. Dentre os oito motivos da polimerase viral (NS5), somente os motivos V, VI e VII possuem alguma substituição nucleotídica para o VILH e VROC. As análises de similaridade mostram que VBSQ apresenta maior relação com VIGU enquanto que o VILH e VROC são mais relacionados entre si, porém sendo consideradas espécies virais distintas. Com base nas análises filogenéticas, características moleculares do genoma e biológicas, propõem-se a formação de três grupos genéticos: o grupo Rocio, que agrupa VROC e VILH; o grupo Bussuquara formado pelos VBSQ e Vírus naranjal e o grupo Aroa que inclui o Vírus Aroa e VIGU.

Detecção do genoma do vírus de Epstein Barr (EBV) em tecidos de pacientes com doença de Hodgkin da região Norte do Brasil

O vírus de Epstein Barr (EBV) é o agente causador da mononucleose infecciosa e está associado com várias desordens proliferativas malignas tais como: linfoma de Burkitt, linfoma de Hodgkin e linfomas não Hodgkin. Um total de 118 casos de linfomas diagnosticados no Hospital Ofir Loyola no período de 1996 e 2005 foram analisados no Instituto Evandro Chagas, Ananindeua, Brasil; com o objetivo de detectar o genoma do EBV mediante a identificação dos genes EBER 1 e EBNA1 em casos de doença de Hodgkin. Os espécimes parafinizados foram analisados por hibridização in situ (gene EBER 1) e PCR em tempo real (EBNA 1). Do total, 61% (72/118) dos pacientes eram do sexo masculino e 39% (46/118) do sexo feminino com faixa etária variando entre 3- 98 anos. Sessenta e cinco (55%) foram diagnosticados como doença de Hodgkin e cinqüenta e três (45%) como linfomas não-Hodgkin. O EBV foi identificado nas células Reed Sternberg e variantes em 76,9% (50/65) dos casos de linfoma de Hodgkin com idade média de 28,3 anos (variação, 2-84 anos). Os subtipos histológicos de casos EBV-positivos foram o seguinte: esclerose nodular em 50% (25/50), celularidade mista em 28% (14/50), depleção linfocitária em 14% (7/50) e predominância linfocitária em 8% (4/50). O DNA do EBV foi detectado em 53% (26/49) com um coeficiente de regressão para a curva padrão de 0,99. Este estudo foi a primeira descrição do vírus de Epstein Barr em casos de doença de Hodgkin na região Norte do Brasil; reforçando a hipótese de que o EBV seja um co-fator no processo de transformação neoplásica em conjunto com a predisposição genética e imunidade do paciente, justificando a condução de estudos posteriores a nível molecular.

Caracterização do genoma de tumores bem diferenciados da tireóide por hibridização genômica comparativa em matriz (aCGH)

Os tumores bem diferenciados da tireóide representam mais de 95% das neoplasias malignas da glândula. A identificação pré-operatória dos carcinomas papilíferos está bem estabelecida através dos métodos de Punção aspirativa por Agulha fina e Ultrassonografia, com quase 100% de acurácia, enquanto os tumores foliculares significam um dilema para o cirurgião, visto que os métodos existentes não conseguem determinar com eficiência o diagnóstico sendo que 60-80% dos casos operados são benignos. Dessa forma, com o intuito de se analisar alterações genômicas do tipo variações no número de cópias (CNVs) que possam diferenciar esse tumor de outros tipos de doenças da tireóide, foram analisados 13 pacientes com doença tireoidiana (3 bócios, 2 hiperplasias, 4 adenomas foliculares e 4 carcinomas foliculares ) mais 1 individuo sadio através do método de aCGH, para identificação de CNVs que pudessem determinar com eficiência a presença de carcinoma folicular. Os achados foram confrontados com dados de carcinomas papilífero clássico (4 pacientes) e variante folicular (2 pacientes). Foram encontradas 725 CNVs na amostra, 703 dos pacientes com patologia. Dentre estas foram selecionadas 18 regiões mais frequentes. Houve um padrão de amplificação maior em pacientes jovens com adenomas e deleção em pacientes mais velhos. Os pacientes com carcinoma apresentaram taxas de CNVs muito próximas. Os carcinomas foliculares apresentaram padrões exclusivos de alteração nos cromossomos 8 e 12. Concluímos, assim, que os carcinomas foliculares da tireoide são uma patologia com um padrão exclusivo de alterações, não havendo correlação de progressão tumoral a partir de adenomas foliculares, sendo que duas regiões -8p22 e 12p13.32-p13.33, estão presentes em 100% e 75% das amostras respectivamente, podendo ser fortes candidatos a marcadores desse tipo tumoral.

Exposição à concentração subletal de metilmercúrio: genotoxicidade e alterações na proliferação celular

O mercúrio é um metal que se destaca dos demais por se apresentar líquido em temperatura e pressão normais. Este xenobiótico se apresenta como a maior fonte de poluição em várias partes do mundo e tem como característica ser altamente tóxico ao Sistema Nervoso Central (SNC). O despejo é na forma líquida diretamente no solo e leito dos rios. Este metal pesado é complexado com vários elementos presentes no solo ou sedimentos sendo convertido à metilmercúrio (MeHg) pela microbiota aquática. O MeHg apresenta a capacidade de se acumular ao longo da cadeia trófica, um evento conhecido como biomagnificação, o qual afeta diretamente a vida humana. Nesse sentido, a Região Amazônica se destaca por possuir todos os componentes necessários para a manutenção do ciclo biogeoquímico do mercúrio, além de populações cronicamente expostas a este metal pesado, sendo este fato considerado um problema de saúde pública. Tem-se conhecimento que este xenobiótico após a exposição aguda a altas doses promove desordens relacionadas ao surgimento de processos degenerativos no SNC, entretanto, os efeitos a baixas concentrações ainda não são totalmente conhecidos. Nesse sentido, se destacam as células gliais que atuam como mediadores no processo de neurotoxicidade desse metal, principalmente em baixas concentrações. Apesar de este tipo celular exibir um importante papel no processo de intoxicação mercurial, a ação deste metal sobre as células glias é pouco conhecida, principalmente sobre o genoma e a proliferação celular. Desta forma, este trabalho se propõe a avaliar o efeito da exposição a este xenobiótico em baixa concentração sobre o material genético e a proliferação celular em células da linhagem glial C6. As avaliações bioquímica (atividade mitocondrial – medida pelo ensaio de MTT –) e morfofuncional (integridade da membrana – avaliada pelo ensaio com os corantes BE e AA –) confirmaram a ausência de morte celular após a exposição ao metal pesado na concentração de 3 μM por um intervalo de 24 horas. Mesmo sem promover processos de morte celular, o tratamento com esta concentração subletal de MeHg foi capaz de aumentar significativamente os níveis dos marcadores de genotoxicidade (fragmentação do DNA, formação de micronúcleos, pontes nucleoplásmica e brotos nucleares). Ao mesmo tempo, foi possível observar uma alteração no ciclo celular através do aumento do índice mitótico e uma mudança no perfil do ciclo celular com aumento da população celular nas fases S e G2/M, sugerindo um aprisionamento nessa etapa. Esta mudança no ciclo celular, provocada por 24h de exposição ao MeHg, foi seguida de uma redução no número de células viáveis e confluência celular 24h após a retirada do MeHg e substituição do meio de cultura, além do aumento no tempo de duplicação da cultura do mesmo. Este estudo demonstrou pela primeira vez que a exposição ao metilmercúrio em concentração baixa e subletal é capaz de promover eventos genotóxicos e distúrbios na proliferação celular em células de origem glial.

Molecular phylogeny of the genus Saguinus (Platyrrhini, Primates) based on the ND1 mitochondrial gene and implications for conservation

The systematics of the subfamily Callitrichinae (Platyrrhini, Primates), a group of small monkeys from South America and Panama, remains an area of considerable discussion despite many investigations, there being continuing controversy over subgeneric taxonomic classifications based on morphological characters. The purpose of our research was to help elucidate the phylogenetic relationships within the monkey genus Saguinus (Callitrichinae) using a molecular approach to discover whether or not the two different sections containing hairy-faced and bare-faced species are monophyletic, whether Saguinus midas midas and Saguinus bicolor are more closely related than are S. midas midas and Saguinus midas niger, and if Saguinus fuscicollis melanoleucus and Saguinus fuscicollis weddelli really are different species. We sequenced the 957 bp ND1 mitochondrial gene of 21 Saguinus monkeys (belonging to six species and nine morphotypes) and one Cebus monkey (the outgroup) and constructed phylogenetic trees using maximum parsimony, neighbor joining, and maximum likelihood methods. The phylogenetic trees obtained divided the genus Saguinus into two groups, one containing the small-bodied species S. fuscicollis and the other, the large-bodied species S. mystax, S. leucopus, S. oedipus, S. midas, S. bicolor. The most derived taxa, S. midas and S. bicolor, grouped together, while S. fuscicollis melanoleucus and S. f. weddelli showed divergence values that did not support the division of these morphotypes into subspecies. On the other hand, S. midas individuals showed divergence compatible with the existence of three subspecies, two of them with the same morphotype as the subspecies S. midas niger. The results of our study suggest that there is at least one Saguinus subspecies that has not yet been described and that the conservation status of Saguinus species and subspecies should be carefully revised using modern molecular approaches.

Molecular studies of Callithrix pygmaea (Primates, Platyrrhini) based on transferrin intronic and ND1 regions: implications for taxonomy and conservation

As classificações tradicionais envolvendo os macacos da infraordem Platyrrhini, principalmente baseadas em características morfológicas, têm sido contestadas por dados moleculares recentes. A subfamília Callitrichinae (Platyrrhine, Primates) engloba um diverso grupo de espécies, muitas das quais consideradas em perigo de extinção. A presente análise de duas regiões do DNA, um gene mitocondrial (ND1) e um gene nuclear (regiões intrônicas da transferrina), sugerem que Callithrix pygmaea apresenta variabilidade suficiente para justificar a existência de subespécies ou até mesmo de espécies distintas. As árvores filogenéticas baseadas na região do ND1 indicam que esta espécie está relacionada mais proximamente aos marmosets amazônicos do que aos da mata Atlântica. Estes resultados reabrem a discussão sobre diversidade e programas de conservação baseados apenas em classificações taxonômicas tradicionais.

Genetic characterization of native and introduced populations of the neotropical cichlid genus Cichla in Brazil

A molecular phylogenetic analysis based on mitochondrial 16S ribosomal DNA and Control Region sequences from native and introduced populations was undertaken, in order to characterize the introduction of Cichla (peacock bass or tucunaré) species in Brazil. Mitochondrial DNA haplotypes found in introduced fish from Minas Gerais state (southeastern Brazil) clustered only with those from native species of the Tocantins River (Cichla piquiti and C. kelberi), thereby suggesting a single or, at most, few translocation acts in this area, even though with fish from the same source-population. Our study contributes to an understanding of the introduction of Cichla in regions of Brazil outside the Amazon basin, and adds phylogenetic data to the recently describe Cichla species, endemic from the Tocantins-Araguaia basin.

Identification and phylogenetic inferences on stocks of sharks affected by the fishing industry off the Northern coast of Brazil

The ongoing decline in abundance and diversity of shark stocks, primarily due to uncontrolled fishery exploitation, is a worldwide problem. An additional problem for the development of conservation and management programmes is the identification of species diversity within a given area, given the morphological similarities among shark species, and the typical disembarkation of processed carcasses which are almost impossible to differentiate. The main aim of the present study was to identify those shark species being exploited off northern Brazil, by using the 12S-16S molecular marker. For this, DNA sequences were obtained from 122 specimens collected on the docks and the fish market in Bragança, in the Brazilian state of Pará. We identified at least 11 species. Three-quarters of the specimens collected were either Carcharhinus porosus or Rhizoprionodon sp, while a notable absence was the daggernose shark, Isogomphodon oxyrhyncus, previously one of the most common species in local catches. The study emphasises the value of molecular techniques for the identification of cryptic shark species, and the potential of the 12S-16S marker as a tool for phylogenetic inferences in a study of elasmobranchs.

Novel 12S mtDNA findings in sloths (Pilosa, Folivora) and anteaters (Pilosa, Vermilingua) suggest a true case of long branch attraction

We sequenced 12S RNA mtDNA for the majority of the extant species of sloths and anteaters and compared our results with previous data obtained by our group using 16S RNA mtDNA in the same specimens and to GenBank sequences of the extinct giant sloth Mylodon. Our results suggest that pigmy-anteaters may be a case of the long-branch attraction phenomenon and also show the large genetic difference between the Amazonian and Atlantic forest three-toed sloths, contrasting with the small differences observed between the two non-Atlantic forest forms of sloths. These results have important implications for the taxonomy of sloths and anteaters and strongly suggest the placement of pigmy anteaters in their own family (Cyclopidae) and raising the taxonomic status of Bradypus torquatus to a genus.

Can Lutjanus purpureus (South red snapper) be "legally" considered a red snapper (Lutjanus campechanus)?

Red snappers (Lutjanus purpureus in Brazil and Lutjanus campechanus in USA and Gulf of Mexico) are both under clear effect of overfishing. Because of their high morphological similarity it has already been suggested that they could possibly be considered as a single species. To investigate the degree of similarity and the genetic structure of red snapper populations we constructed a common dataset of partial D-loop mtDNA sequences of L. purpureus from Brazil (Amapá, Pará and Maranhão) and L. campechanus from the Atlantic coast of the USA (Florida, Louisiana and Mississippi). Phylogenetic and population genetic analyses surprisingly depicted high similarity between L. campechanus and L. purpureus, compatible with the hypothesis of a single species of red snapper for the Western Atlantic Ocean. These preliminary but very curious findings open an important discussion regarding the legislation involved on the capture of this overexploited fish resources as well as regarding their taxonomy.

Low levels of genetic diversity depicted from mitochondrial DNA sequences in a heavily exploited marine fish (Cynoscion acoupa, Sciaenidae) from the Northern coast of Brazil

The acoupa weakfish (Cynoscion acoupa - Sciaenidae) is a marine species of croaker with estuarine-dependent behavior, found in the western Atlantic from Panama to Argentina. It is one of the most exploited food fish on the northern coast of Brazil. In this study, DNA sequences were determined from the entire control region (D-loop) of the mitochondrial genome of 297 individuals collected during seven different months between December 2003 and August 2005 on the northern coast of Brazil (Amapá and Pará). Genetic variability expressed by haplotype (h = 0,892) and nucleotide (p = 0,003) diversities were low compared to other heavily exploited marine fish species from the western Atlantic and eastern Asia. AMOVA depicted a lack of genetic structuring among the samples from different years, indicating the presence of a single stock of C. acoupa within the sample area. The possible reasons for the low levels of genetic diversity are discussed. These results demonstrate a need for the monitoring of C. acoupa harvesting and the preservation of the estuaries within its geographic range, considering that this large fish depends on estuarine ecosystems during part of its life cycle.