Os papéis dos RNAs não codificantes no desenvolvimento embrionário: um panorama geral

The genome of multicellular organisms shows a ruge index of RNA transcripts that are not protein coding. These ncRNAs act in housekeeping and genic regulation, as well in signaling and cell differentiation, crucial events to embryonic and ontogenetic development. Moreover, another events require the orderly expression these transcripts, as in cromossomic inactivation and genomic imprinting process, and their fail may cause several syndromes, malformations, illness and even death of affected individual. This review focus is to present the main acting pathways of ncRNAs already studied, as well to introduce the actual landscape of Dapper gene cluster and its performance in vertebrate development.

Investigação de mecanismos genéticos e epigenéticos em distúrbios do crescimento humano

Parcela considerável de pacientes com distúrbios de crescimento não têm a causa de seus quadros clínicos estabelecida, incluindo aproximadamente 50% dos pacientes com diagnóstico clínico de síndrome de Silver−Russell (SRS) e 10-20% dos pacientes com síndrome de Beckwith-Wiedemann (BWS). O objetivo deste estudo foi investigar as causas genéticas e epigenéticas de distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida, numa contribuição para o entendimento de mecanismos que regulam o crescimento. O estudo compreendeu: (1) a investigação de microdesequilíbrios cromossômicos, por aCGH; (2) a análise do perfil de expressão alelo-específica de genes sujeitos a imprinting (IG), por pirossequenciamento (PSQ) ou sequenciamento de Sanger; (3) a investigação do padrão de metilação global em pacientes com restrição de crescimento, utilizando microarray de metilação. A casuística constituiu-se de 41 pacientes não aparentados, com distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida: (1) 25, com hipótese diagnóstica de SRS; (2) seis, com restrição de crescimento intrauterino e peso ao nascimento abaixo do 10º percentil, associados a outros sinais clínicos; (3) sete, com hipótese diagnóstica de BWS; e (4) três, com macrossomia pré-natal ou pós-natal, associada a outros sinais. A investigação de microdesequilíbrios cromossômicos foi realizada em 40 pacientes. Foram detectadas 58 variantes raras em 30/40 pacientes (75%): 40 foram consideradas provavelmente benignas (18 pacientes, 45%), 12, com efeito patogênico desconhecido (11 pacientes, 27,5%), duas, provavelmente patogênicas (um paciente, 2,5%) e quatro, patogênicas (três pacientes, 7,5%). Essas frequências são comparáveis àquelas descritas em estudos que investigaram CNV em grupos de pacientes com distúrbios de crescimento e outras alterações congênitas, incluindo SRS, e mostram a importância da investigação de microdesequilíbrios cromossômicos nesses pacientes. A diversidade dos microdesequilíbrios cromossômicos identificados é reflexo da heterogeneidade clínica das casuísticas. Neste estudo, muitos dos pacientes com hipótese diagnóstica de SRS e BWS apresentavam sinais clínicos atípicos, explicando a ausência neles das alterações (epi)genéticas que causam essas síndromes. A identificação de CNV características de outras síndromes reflete a sobreposição de sinais clínicos com BWS e SRS. A análise do perfil de expressão alelo-específica de IG foi realizada em um subgrupo de 18 pacientes com restrição de crescimento. Trinta IG com função em proliferação celular, crescimento fetal ou neurodesenvolvimento foram inicialmente selecionados. Após seleção de SNP transcritos com alta frequência na população, genotipagem de pacientes, genitores e indivíduos controle, determinação da expressão dos IG em sangue periférico e seu padrão de expressão (mono ou bialélico), 13 IG, expressos no sangue, tiveram a expressão alelo-específica avaliada, sete deles por PSQ e seis por sequenciamento de Sanger. Alterações no perfil de expressão de dois genes, de expressão normalmente paterna, foram detectadas em 4/18 pacientes (22%). Este estudo é o primeiro a utilizar pirossequenciamento e sequenciamento de Sanger na avaliação do perfil de expressão alelo-específica de IG, em pacientes com restrição de crescimento. Apesar de terem limitações, ambas as técnicas mostraram-se robustas e revelaram alterações de expressão alélica interessantes; entretanto, a relação dessas alterações com o quadro clínico dos pacientes permanece por esclarecer. A investigação da metilação global do DNA foi realizada em subgrupo de 21 pacientes com restrição de crescimento e em 24 indivíduos controle. Dois tipos de análise foram realizados: (1) análise diferencial de grupo e (2) análise diferencial individual. Na primeira análise, em que foi comparado o padrão de metilação do grupo de pacientes com quadro clínico sugestivo de SRS (n=16) com o do grupo controle (n=24), não houve indicação de hipo ou hipermetilação global no grupo SRS. Na segunda análise, foi comparado o padrão de metilação de cada um dos 21 pacientes com restrição de crescimento e dos 24 indivíduos controle, com o padrão de metilação do grupo controle. O número médio de CpG hipermetilados e de segmentos diferencialmente metilados (SDM) foi significativamente maior nos pacientes. Foram identificados 82 SDM hipermetilados, estando 57 associados a gene(s) (69,5%), em 16 pacientes, e 51 SDM hipometilados, 41 deles associados a gene(s) (80,4%), em 10 pacientes. A análise de ontologia genética dos 61 genes associados aos SDM hipo ou hipermetilados nos pacientes destacou genes que atuam no desenvolvimento e na morfogênese do sistema esquelético e de órgãos fetais, e na regulação da transcrição gênica e de processos metabólicos. Alterações de metilação em genes que atuam em processos de proliferação e diferenciação celulares e crescimento foram identificadas em 9/20 dos pacientes (45%), sugerindo implicação clínica. Não foi detectada alteração epigenética comum aos pacientes com diagnóstico clínico de SRS, explicável provavelmente pela heterogeneidade clínica. A investigação de metilação global, utilizando microarray, produziu novos dados que podem contribuir para a compreensão de mecanismos moleculares que influenciam o crescimento pré- e pós-natal. Na translocação aparentemente equilibrada - t(5;6)(q35.2;p22.3)dn, detectada em paciente com suspeita clínica de SRS, a interrupção de um gene, pela quebra no cromossomo 6, pode ser a causa do quadro clínico; alternativamente, a translocação pode ter impactado a regulação de genes de desenvolvimento localizados próximos aos pontos de quebra. A análise de expressão em sangue periférico mostrou que os níveis de cDNA do gene, interrompido pelo ponto de quebra da translocação, estavam reduzidos à metade. Além de sinais típicos da SRS, a paciente apresentava algumas características clínicas sugestivas de displasia cleidocraniana. Assim, a translocação t(5;6) pode ter alterado a interação de genes de desenvolvimento e seus elementos reguladores, levando à desregulação de sua expressão espaço-temporal, e resultando num fenótipo atípico, com características sobrepostas de mais de uma síndrome genética

Controle epigenético do gene imprinted SNRPN durante o desenvolvimento e reprogramação nuclear em equídeos

A tranferência nuclear de células somáticas (TNCS) está sendo utilizada para produzir cavalos de elite. No entanto, durante este procedimento pode ocorrer a perfuração da zona pelúcida, levando, ocasionalmente, à secção da massa celular interna, e conseqüente derivação de gêmeos monozigóticos. Além de serem relatadas alterações no processo de imprinting genômico, que conduzem ao desenvolvimento de doenças. Com a descoberta da possibilidade de reprogramar as células somáticas a um estado de pluripotência (iPSCs), estas células passaram a ser muito utilizadas em pesquisas de neurociência. Contudo, também ocorrem modificações epigenéticas durante esta reprogramação celular. Portanto, nossas hipóteses são que os gêmeos eqüinos gerados pela TNCS podem levar às irregularidades no desenvolvimento do sistema nervoso. O padrão de metilação do SNRPN nas estruturas dos fetos muares clonados, e as células iPSCs são diferentes dos padrões encontrados nos muares analisados. A expressão dos genes SNRPN, Necdin e UBE3A são maiores no cérebro, enquanto a expressão do H19 é maior nas membranas extra-embrionárias. Em nosso estudo, obtivemos duas gestações gemelares equinas derivadas da TNCS, que foram interrompidas com 40 e 60 dias de gestação, e comparados com gestações eqüinas únicas de idade similar. Diferenças no comprimento entre os embriões gêmeos foram observadas aos 40 (2.0 e 2.2 cm 10%) e aos 60 (6,5 e 8,5 cm 24%) dias de gestação. Somente o plexo coróide do quarto ventrículo apresentou-se mais desenvolvido nos fetos com maior comprimento. Ao analisarmos fetos muares clonados em diferentes idades gestacionais e compará-los com muares, nos períodos embrionário, fetal e adulto, não foi observada diferença no padrão de metilação do gene SNRPN. No entanto, na décima passagem das células iPSC o padrão de metilação alterou, em relação aos muares estudados e ao padrão observado nos fibroblastos. Ao analisarmos os fetos clonados nas diferentes idades gestacionais observou-se no cérebro menor expressão dos gene H19 e UBE3A, e maior expressão do gene SNRPN. Contudo, a expressão do gene Necdin variou entre as estruturas estudadas. Em conclusão, apesar dos gêmeos eqüinos provenientes de TNCS diferirem quanto ao tamanho, morfologicamente são iguais. Dentre as estruturas cerebrais o plexo coróide se apresentou mais desenvolvido nos fetos de maior comprimento. Os fetos muares clonados não apresentaram diferença no padrão de metilação do gene SNRPN. No entanto, as iPSCs apresentaram alteração no padrão de metilação deste gene na décima passagem. Embora os genes SNRPN, Necdin e UBE3A sejam expressos no cérebro, o SNRPN apresentou-se prevalente nessa estrutura

G9a histone methyltransferase contributes to imprinting in the mouse placenta

Whereas DNA methylation is essential for genomic imprinting, the importance of histone methylation in the allelic expression of imprinted genes is unclear. Imprinting control regions (ICRs), however, are marked by histone H3-K9 methylation on their DNA-methylated allele. In the placenta, the paternal silencing along the Kcnq1 domain on distal chromosome 7 also correlates with the presence of H3-K9 methylation, but imprinted repression at these genes is maintained independently of DNA methylation. To explore which histone methyltransferase (HMT) could mediate the allelic H3-K9 methylation on distal chromosome 7, and at ICRs, we generated mouse conceptuses deficient for the SET domain protein G9a. We found that in the embryo and placenta, the differential DNA methylation at ICRs and imprinted genes is maintained in the absence of G9a. Accordingly, in embryos, imprinted gene expression was unchanged at the domains analyzed, in spite of a global loss of H3-K9 dimethylation (H3K9me2). In contrast, the placenta-specific imprinting of genes on distal chromosome 7 is impaired in the absence of G9a, and this correlates with reduced levels of H3K9me2 and H3K9me3. These findings provide the first evidence for the involvement of an HMT and suggest that histone methylation contributes to imprinted gene repression in the trophoblast.

The evolution of genomic imprinting

We explore three possible pathways for the evolution of genomic imprinting. (1) Imprinting may be advantageous in itself when imprinted and unimprinted alleles of a locus confer different phenotypes. If a segment of DNA is imprinted in the gametes of one sex but not in those of the other, it might lead to effects correlated with sexual dimorphism. More fundamentally, in certain organisms, sex determination might have evolved because of imprinting. When imprinting leads to chromosome elimination or inactivation and occurs in some embryos but not in others, two classes of embryos, differing in the number of functional gene copies, would result. A model for sex determination based on inequality in the actual or effective copy-number of particular noncoding, regulatory sequences of DNA has been proposed (Chandra, Proc. natn. Acad. Sci. U.S.A. 82. 1165–1169 and 6947–6949, 1985). Maternal control of offspring sex is another possible consequence of imprinting; this would indicate a potential role for imprinting in sex ratio evolution. (2) Genes responsible for imprinting may have pleiotropic effects and they may have been selected for reasons other than their imprinting ability. Lack of evidence precludes further consideration of this possibility. (3) Imprinting could have co-evolved with other traits. For instance, gamete-specific imprinting could lead to a lowered fitness of androgenetic or gynogenetic diploids relative to the fitness of ‘normal’ diploids. This in turn would reinforce the evolution of anisogamy. The reversibility of imprinting raises the possibility of occasional incomplete or improper erasure. If the site of imprinting is the egg – as appears to be the case with the human X (Chandra and Brown, Nature 253. 165–168, 1975) – either improper imprinting or improper erasure could lead to unusual patterns of inheritance (as in the fragile-X syndrome) or fitness effects skipping generations.

El derecho genómico en México

Introducción: En esta investigación abordaremos el tema del Derecho genómico en el contexto mexicano que nos llevará a conocer su fundamento legal y sus carencias. Cuando empezamos a desarrollar esta investigación nos encontramos con la problemática de que en México no existe un fundamento jurídico-bioético para empezar a realizarlo debido a que el que existía lo reformaron, en lo relativo al marco constitucional, es ahí donde observamos este horizonte desértico. La historia de la bioética muestra que desde el inicio se fue privilegiando el paradigma Personalista el cual favorece, en general, la proliferación de reglas de acción sobre la vida, favoreciendo así una tendencia mecanicista o funcionalizante de la Bioética, que conduce a una excesiva objetivación de las circunstancias de acción, incluido el ser humano, limitando así a la Bioética a un plano de normatividad, restringido a la práctica y muy abandonado del sentido legal con la dignidad humana; en circunstancias que ella es también, y primariamente, reflexión en cuanto exigencia de fundamentación del comportamiento...

Fabrication of an organic field effect transistor using nano imprinting of Ag inks and semiconducting polymers

A simple and cheap procedure for flexible electronics fabrication was demonstrated by imprinting metallic nanoparticles (NPs) on flexible substrates. Silver NPs with an average diameter of 10 nm were prepared via an improved chemical approach and Ag Np ink was produced in α-terpineol with a concentration up to 15%. Silver micro/nanostructures with a dimension varying from nanometres to microns were produced on a flexible substrate (polyimide) by imprinting the as-prepared silver ink. The fine fluidic properties of an Ag NP/α-terpineol solution and low melting temperatures of silver nanoparticles render a low pressure and low temperature procedure, which is well suited for flexible electronics fabrication. The effects of sintering and mechanical bending on the conductivity of imprinted silver contacts were also investigated. Large area organic field effect transistors (OFET) on flexible substrates were fabricated using an imprinted silver electrode and semiconducting polymer. The OFET with silver electrodes imprinted from our prepared oleic acid stabilized Ag nanoparticle ink show an ideal ohmic contact; therefore, the OFET exhibit high performance (Ion/Ioff ratio: 1 × 103; mobility: 0.071 cm2 V-1 s-1). © 2010 IOP Publishing Ltd.

Realization of MMI power splitter by UV-light imprinting technique using hybrid sol-gel SiO2 materials

An efficient fabrication scheme of buried ridge waveguide devices is demonstrated by UV-light imprinting technique using organic-in organic hybrid sol-gel Zr-doped SiO2 materials. The refractive indices of a guiding layer and a cladding layer for the buried ridge waveguide structure are 1.537 and 1.492 measured at 1550 nm, respectively. The tested results show more circular mode profiles clue to existence of the cladding layer. A buried ridge single-mode waveguide operating at 1550 nm has a low propagation loss (0.088 dB/cm) and the 1 x 2 MMI power splitter exhibits uniform outputs, with a very low splitting loss of 0.029 dB at 1549 nm.

Molecular imprinting of nitrophenol and hydroxybenzoic acid isomers: effect of molecular structure and acidity on imprinting

Three nitrophenol isomer-imprinted polymers were prepared under the same conditions using 4-vinylpyridine as a functional monomer. Different recognition capacities for template molecules were observed for the three polymers. Another imprinting system with stronger acidity than nitrophenol isomers, 2-hydroxybenzoic acid (salicylic acid) and 4-hydroxybenzoic acid, was imprinted using 4-vinylpyridine or acrylamide as functional monomer respectively. Both 4-hydroxybenzoic acid-imprinted polymers using the two monomers showed recognition ability for the template molecule. However, when acrylamide was chosen as functional monomer, the salicylic acid-imprinted polymer showed very weak recognition for the template molecule, whereas strong recognition ability of the resultant polymer for salicylic acid was observed with 4-vinylpyridine as functional monomer. It seems that the structure and acidity of template molecules is responsible for the difference in recognition, by influencing the formation and strength of interaction between template molecule and functional monomer during the imprinting process. An understanding of the mechanism of molecular imprinting and molecular recognition of MIPs will help to predict the selectivity of MIPs on the basis of template molecule properties. Copyright (C) 2003 John Wiley Sons, Ltd.

Sensitive biomimetic sensor based on molecular imprinting at functionalized indium tin oxide electrodes

We initially report an electrochemical sensing platform based on molecularly imprinted polymers (MIPs) at functionalized Indium Tin Oxide Electrodes (ITO). In this research, aminopropyl-derivatized organosilane aminopropyltriethoxysilane (APTES), which plays the role of functional monomers for template recognition, was firstly self-assembled on an ITO electrode and then dopamine-imprinted sol was spin-coated on the modified surface. APTES which can interact with template dopamine (DA) through hydrogen bonds brought more binding sites located closely to the surface of the ITO electrode, thus made the prepared sensor more sensitive for DA detection. Potential scanning is presented to extract DA from the modified film, thus DA can rapidly and completely leach out. The affinity and selectivity of the resulting biomimetic sensor were characterized using cyclic voltammetry (CV). It exhibited an increased affinity for DA over that of structurally related molecules, the anodic current for DA oxidation depended on the concentration of DA in the linear range from 2 x 10(-6) M to 0.8 x 10(-3) M with a correlation coefficient of 0.9927.In contrast, DA-templated film prepared under identical conditions on a bare ITO showed obviously lower response toward dopamine in solution.

Simultaneous chiral separation using a combinatorial molecular imprinting phase

Molecular imprinting chiral stationary phase against Cbz-L-Serine (Cbz-L-Ser) and Cbz-L-Alaine (Cbz-L-Ala) were prepared utilizing acrylamide + 2-vinylpyridine as combined basic functional monomers. Cross-selectivity was used to obtain simultaneous chiral separations of Cbz-DL-Ser and Cbz-DL-Ala by connecting two columns packed with Cbz-L-Ser and Cbz-L-Ala imprinted chiral stationary phase, respectively.