Caracterização microbiológica, química e presença de poluentes orgânicos em amostras de lodo de esgoto de São Paulo

Objetivou-se com este trabalho avaliar o potencial agrícola do lodo de esgoto produzido no estado de São Paulo, bem como, verificar a possibilidade de interação entre a composição química e a abundância relativa de bactérias no lodo. Foram realizadas coletas de amostra de lodo de esgoto em 19 estações de tratamento de esgoto, em três épocas distintas. Nas amostras provenientes das três épocas foram determinados as concentrações dos 16 hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) listados como prioritários no monitoramento ambiental pela USEPA (acenafteno, acenaftileno, antraceno, benzo(a)antraceno, benzo(a)pireno, benzo(b)fluoranteno, benzo(ghi)perileno, benzo(k)fluoranteno, criseno, dibenzo(a,h)antraceno, fenantreno, fluoranteno, fluoreno, indeno(1,2,3-cd)pireno, naftaleno e pireno). Nas amostras da segunda época de coleta, além da presença de HPAs, determinou-se as concentrações de poluentes orgânicos emergentes (hormônios, produtos farmacêuticos e produtos de uso industrial), realizou-se a caracterização completa segundo a Resolução CONAMA 375/2006 (umidade, pH, N-Kjeldahl e inorgânico, carbono orgânico, cálcio, potássio, fósforo, magnésio, enxofre, boro, cobre, ferro, níquel, manganês, molibdênio, selênio, zinco, alumínio, arsênio, bário, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio e sódio) e a caracterização da comunidade bacteriana através de metodologia independente de cultivo (sequenciamento illumina). Os macronutrientes em maiores concentrações no lodo de esgoto são: N > Ca > S > P > Mg > K. Os elementos inorgânicos Ni e Zn apresentaram concentração superior à máxima permitida para utilização agrícola pela resolução Conama 375/2006 em 1 e 3 amostras, respectivamente. A substância inorgânica que mais limita o enquadramento do lodo de esgoto como adubo orgânico (Instrução Normativa 27/2006) é o Hg. Os compostos benzilparabeno, bisfenol AF (BPAF), ácido perfluorooctanoico (PFOA) e tetrabromobisfenol A (TBBPA) não foram detectados. Por outro lado, cimetidina, metilparabeno, bisfenol A (BPA) e triclocarban foram detectados nas 19 amostras avaliadas. O composto presente em maior concentração é o triclocarban. As concentrações de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos são baixas, de acordo com a norma Europeia. Os filos Proteobacteria e Bacteroidetes estão presentes em maior abundância relativa. Existe uma comunidade bacteriana núcleo nas estações de tratamento de esgoto do estado de São Paulo, composta por 81 gêneros, presentes nas 19 ETEs avaliadas, dos quais, os que estão em maior abundância relativa são Treponema, Clostridium, Propionibacterium, Syntrophus e Desulfobulbus. A elevação do pH a valores próximos de 12 reduz a diversidade microbiana. Considerando a abundância relativa e a composição química do lodo de esgoto, as estações podem ser agrupadas em três grupos distintos, sendo que um deles é influenciado principalmente pelos teores de Ca, Zn e Cu, o outro pelos teores de Fe e S e o terceiro grupo que foi influenciado pelos demais fatores avaliados.

Analise microbiológica da flora intestinal do mosquito Aedes Aegypti através do sequenciamento do gene 16S rRNA na plataforma Illumina MiSeq

Dengue é uma arbovirose que afeta cerca de 100 milhões de pessoas anualmente, em mais de 100 países situados nas regiões tropicais e subtropicais. Foi considerada a doença viral que mais cresceu no ultimo ano, repercutindo em impactos sociais e econômicos nas regiões endêmicas devido às altas taxas de morbidade e mortalidade desencadeadas pela infecção. O principal vetor da dengue é o mosquito Aedes aegypti, presente em toda a faixa tropical e subtropical. Por apresentar hematofagia antropofílica, rápido desenvolvimento e características comportamentais especificas, é um excelente transmissor do vírus dengue. Medidas de controle da disseminação da dengue são restritas à eliminação do mosquito vetor, e um tratamento específico ainda não foi desenvolvido, bem como a criação de uma vacina que previna simultaneamente a infecção pelos quatro sorotipos do arbovírus. Uma característica que determina a disseminação de doenças é a alta competência vetorial de seus mosquitos transmissores, que tem sido associada à composição da microbiota intestinal do inseto. As bactérias presente no intestino do mosquito exercem funções relacionadas a sua nutrição, desenvolvimento e reprodução, e são também um importante fator na eliminação de patógenos, por interferirem diretamente na atividade viral, ou indiretamente a partir da ativação das vias antivirais pelos micro-organismos. Dessa forma, este trabalho visa estudar a diversidade microbiana intestinal do mosquito Aedes aegypti em diferentes estágios de vida, através de sequenciamento de última geração com a plataforma MiSeq Illumina

Abordagem probabilística para caracterização do sistema de marcação de sequenciamento multiplex na plataforma ABI SOLID

Os sequenciadores de nova geração como as plataformas Illumina e SOLiD geram uma grande quantidade de dados, comumente, acima de 10 Gigabytes de arquivos-texto. Particularmente, a plataforma SOLiD permite o sequenciamento de múltiplas amostras em uma única corrida (denominada de corrida multiplex) por meio de um sistema de marcação chamado Barcode. Esta funcionalidade requer um processo computacional para separação dos dados por amostra, pois, o sequenciador fornece a mistura de todas amostras em uma única saída. Este processo deve ser seguro a fim de evitar eventuais embaralhamentos que possam prejudicar as análises posteriores. Neste contexto, o presente trabalho propõe desenvolvimento de um modelo probabilístico capaz de caracterizar sistema de marcação utilizado em sequenciamentos multiplex. Os resultados obtidos corroboraram a suficiência do modelo obtido, o qual permite, dentre outras coisas, identificar faltas em algum passo do processo de sequenciamento; adaptar e desenvolver de novos protocolos para preparação de amostras, além de atribuir um Grau de Confiança aos dados gerados e guiar um processo de filtragem que respeite as características de cada sequenciamento, não descartando sequências úteis de forma arbitrária.

Identificação de genes de predisposição à síndrome dos carcinomas de mama e tireoide por sequenciamento total do exoma

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comparing genotyping algorithms for Illumina's Infinium whole-genome SNP BeadChips

Background Illumina's Infinium SNP BeadChips are extensively used in both small and large-scale genetic studies. A fundamental step in any analysis is the processing of raw allele A and allele B intensities from each SNP into genotype calls (AA, AB, BB). Various algorithms which make use of different statistical models are available for this task. We compare four methods (GenCall, Illuminus, GenoSNP and CRLMM) on data where the true genotypes are known in advance and data from a recently published genome-wide association study. Results In general, differences in accuracy are relatively small between the methods evaluated, although CRLMM and GenoSNP were found to consistently outperform GenCall. The performance of Illuminus is heavily dependent on sample size, with lower no call rates and improved accuracy as the number of samples available increases. For X chromosome SNPs, methods with sex-dependent models (Illuminus, CRLMM) perform better than methods which ignore gender information (GenCall, GenoSNP). We observe that CRLMM and GenoSNP are more accurate at calling SNPs with low minor allele frequency than GenCall or Illuminus. The sample quality metrics from each of the four methods were found to have a high level of agreement at flagging samples with unusual signal characteristics. Conclusions CRLMM, GenoSNP and GenCall can be applied with confidence in studies of any size, as their performance was shown to be invariant to the number of samples available. Illuminus on the other hand requires a larger number of samples to achieve comparable levels of accuracy and its use in smaller studies (50 or fewer individuals) is not recommended.

Optimization of sample preparation for next-generation sequencing with Illumina Genome Analyzer II

The growing interest for sequencing with higher throughput in the last decade has led to the development of new sequencing applications. This thesis concentrates on optimizing DNA library preparation for Illumina Genome Analyzer II sequencer. The library preparation steps that were optimized include fragmentation, PCR purification and quantification. DNA fragmentation was performed with focused sonication in different concentrations and durations. Two column based PCR purification method, gel matrix method and magnetic bead based method were compared. Quantitative PCR and gel electrophoresis in a chip were compared for DNA quantification. The magnetic bead purification was found to be the most efficient and flexible purification method. The fragmentation protocol was changed to produce longer fragments to be compatible with longer sequencing reads. Quantitative PCR correlates better with the cluster number and should thus be considered to be the default quantification method for sequencing. As a result of this study more data have been acquired from sequencing with lower costs and troubleshooting has become easier as qualification steps have been added to the protocol. New sequencing instruments and applications will create a demand for further optimizations in future.

Caracterização de Bacilos Gram-Negativos Não Fermentadores não usuais em bacteremias pelas técnicas de Matrix-Assisted Laser Desorption IonizationTime of Flight Mass Spectrometry, sequenciamento de DNA e método fenotípico convencional

Alguns Bastonetes Gram-negativos não fermentadores (BGNNF) costumam ser considerados clinicamente pouco significantes e a sua implicação em infecções é subestimada. Devido à similaridade fenotípica, mudanças taxonômicas, baixa reatividade bioquímica e limitações nos bancos de dados em sistemas comerciais, a identificação de BGNNF é frequentemente equivocada, culminando com a denominação de diferentes micro-organismos apenas como BGNNF, por falta de melhor diferenciação. O objetivo desse estudo foi avaliar, por métodos fenotípico convencional, proteômico e molecular, a identificação de BGNNF incomuns isolados em hemoculturas de pacientes atendidos em um hospital universitário no Rio de Janeiro. Foram selecionadas 78 amostras isoladas de hemoculturas caracterizadas no laboratório clinico como BGNNF para a identificação por sequenciamento dos genes 16S RNA e recA, por um conjunto amplo de testes fenotípicos manuais e por MALDI-TOF MS. Os micro-organismos predominantes na amostragem foram genotipados pela técnica de eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). Pelo sequenciamento do gene 16S rRNA, a maioria das amostras (n=31; 40%) foi incluída no gênero Burkholderia, seguido de Pseudomonas stutzeri (10%) e Delftia acidovorans (4%). Os demais isolados foram agrupados em 27 diferentes espécies. O sequencimento do gene recA identificou a maioria das espécies de Burkholderia como Burkholderia contaminans (n=19; 24%). Os testes fenotípicos incluíram as 31 amostras apenas no CBc e para as outras 47 amostras, a concordância com o sequenciamento do gene 16S rRNA em nível de espécie foi de 64% (n=30) e apenas em gênero a concordância foi de 17% (n=8). A análise comparativa geral da identificação por MALDI-TOF MS com o sequenciamento do gene16S rRNA mostrou que 42% (n=33) das 78 amostras foram concordantes em nível de espécie e 45% (n=35) apenas em gênero. Excluindo as amostras do CBc, houve um aumento da concordância em nível de espécie para 60%. As discordâncias parecem ser devido às diferenças nos perfis proteicos das amostras em relação às amostras-referência do banco de dados do equipamento e podem ser aprimorados com a atualização de perfis no sistema. A análise do polimorfismo genético de B. contaminans mostrou a ausência de um clone disseminado causando surto, além da provável origem ambiental das infecções. Os setores de nefrologia e hemodiálise contribuíram com maior número de pacientes com amostras positivas (5 pacientes e 9 amostras). Os grupos clonais BcoD e BcoE foram encontrados em pacientes assistidos no mesmo setor com diferença de quatro meses (BcoD, nefrologia) e 1,5 ano (BcoE, hemodilálise), entre as culturas, respectivamente. As discordâncias entre as técnicas ocorreram principalmente devido a dificuldade de identificação das espécies do CBc. Os BGNNF incomuns são de difícil caracterização independente da metodologia usada e nenhum método por si só foi capaz de identificar todas as amostras.

Perfil genético por sequenciamento e genotipagem de cepas multirresistentes do Mycobacterium tuberculosis provenientes de diversos estados brasileiros

A tuberculose multirresistente (MR) a drogas é uma séria ameaça à saúde pública devido à maiores complexidade, custo e efeitos colaterais do tratamento. Poucos estudos descreveram a epidemiologia molecular de isolados de Mycobacterium tuberculosis MR no Brasil. Neste trabalho foi investigada a diversidade genética e mutações associadas à resistência a drogas de 99 isolados MR e 7 não MR coletados em um período de 8 anos e provenientes de 12 estados brasileiros. Esta investigação foi feita através da análise do polimorfismo de fragmentos de restrição do elemento de inserção IS6110 (IS6110-RFLP), spoligotyping e sequenciamento de regiões dos genes rpoB e katG que conferem resistência aos antibióticos rifampicina e isoniazida, respectivamente. Mutações nos genes katG e rpoB foram encontradas em 90,9% e 93% dos isolados MR analisados, respectivamente. Para o gene rpoB, 91,9% das mutações estavam contidas na região RRDR de 81-pb. Um total de 51 (51.5%), 23 (23.3%) e 11 (11.1%) isolados MR apresentaram mutações nos códons 531, 526 e 516, respectivamente. Com relação ao gene katG, foram encontradas mutações em 93% dos isolados MR analisados, sendo que 7 apresentaram mutações apenas na primeira região analisada (katG1). O codon 315 da segunda região analisada do gene katG (katG2) apresentou mutações em 82.8% dos isolados MR, sendo a maioria Ser315Thr. A região katG1 apresentou mutações em 30.3% dos isolados MR sendo a maioria deleção do códon 4. Pelo spoligotyping foi possível determinar que os isolados MR deste estudo pertencem a 5 diferentes famílias (com suas subfamílias) de M. tuberculosis circulantes no Brasil, onde as mais frequentemente encontradas foram: LAM (46%), T (17%) e H (12%). Nós observamos que uma das famílias, a EAI5, carrega mutações no códon 463 do gene katG, o que não ocorre para as demais. Além disso, entre nossos isolados foi identificada um isolado pertencente à cepa Beijing (extremamente virulenta), mas este fato não é alarmante já que se tratou de apenas um caso. Através de nossos dados foram descritos novos alelos mutados para os genes rpoB e katG. Com exceção da família X2, foi identificada uma região inicial do gene katG com alta frequência de mutações nos isolados MR. A análise por IS6110-RFLP revelou que 25 isolados formaram 11 grupos genotípicos enquanto 74 mostraram um padrão único de bandas. Esta alta taxa de polimorfismo indica aquisição independente de resistência entre nossos isolados. Para a família H, foi identificada uma inversão na freqüência de ocorrência de mutações no gene rpoB, sendo o códon 516 o mais mutado, seguido pelo 526 e 531. Os resultados deste estudo fornecem informações úteis para um melhor entendimento do espectro de mutações dos isolados MR de pacientes no Brasil. Nossos resultados também se tornam úteis no desenvolvimento de testes diagnósticos de tuberculose MR e para auxiliar no rastreamento da transmissão global desta doença.

Efeitos da microgravidade em plantas de cana-de-açúcar

Sugarcane (Saccharum spp.) is a plant from Poaceae family that has an impressive ability to accumulate sucrose in the stalk, making it a significant component of the economy of many countries. About 100 countries produce sugarcane in an area of 22 million hectares worldwide. For this reason, many studies have been done using sugarcane as a plant model in order to improve production. A change in gravity may be one kind of abiotic stress, since it generates rapid responses after stimulation. In this work we decided to investigate the possible morphophysiological, biochemical and molecular changes resulting from microgravity. Here, we present the contributions of an experiment where sugarcane plants were submitted to microgravity flight using a vehicle VSB-30, a sounding rocket developed by Aeronautics and Space Institute teams, in cooperation with the German Space Agency. Sugarcane plants with 10 days older were submitted to a period of six minutes of microgravity using the VSB-30 rocket. The morphophysiological analyses of roots and leaves showed that plants submitted to the flight showed changes in the conduction tissues, irregular pattern of arrangement of vascular bundles and thickening of the cell walls, among other anatomical changes that indicate that the morphology of the plants was substantially influenced by gravitational stimulation, besides the accumulation of hydrogen peroxide, an important signaling molecule in stress conditions. We carried out RNA extraction and sequencing using Illumina platform. Plants subjected to microgravity also showed changes in enzyme activity. It was observed an increased in superoxide dismutase activity in leaves and a decreased in its activity in roots as well as for ascorbate peroxidase activity. Thus, it was concluded that the changes in gravity were perceived by plants, and that microgravity environment triggered changes associated with a reactive oxygen specie signaling process. This work has helped the understanding of how the gravity affects the structural organization of the plants, by comparing the anatomy of plants subjected to microgravity and plants grown in 1g gravity

Caracterização de rizóbios indicados para produção de inoculantes por meio de sequenciamento parcial do 16S rRNA

O objetivo deste trabalho foi confrontar as sequências parciais do gene 16S rRNA de estirpes padrão de rizóbios com as de estirpes recomendadas para a produção de inoculantes no Brasil, com vistas à verificação da confiabilidade do sequenciamento parcial desse gene para a identificação rápida de estirpes. Foram realizados sequenciamentos através de reação em cadeia da polimerase (PCR) com iniciadores relativos à região codificadora do gene 16S rRNA entre as bactérias estudadas. Os resultados foram analisados pela consulta de similaridade de nucleotídeos aos do Basic Local Alignment Search Tool (Blastn) e por meio da interpretação de árvores filogenéticas geradas usando ferramentas de bioinformática. A classificação taxonômica das estirpes Semia recomendadas para inoculação de leguminosas com base em propriedades morfológicas e especificidade hospedeira não foi confirmada em todas as estirpes. A maioria das estirpes estudadas, consultadas no Blastn, é consistente com a classificação proposta pela construção de árvores filogenéticas das sequências destas estirpes, com base na similaridade pelo sequenciamento parcial do gene considerado.

Hibridização reversa e sequenciamento na genotipagem do vírus da hepatite C

INTRODUÇÃO: Os métodos de genotipagem do vírus da hepatite C têm sido muito discutidos. O objetivo deste trabalho foi comparar as metodologias de hibridização reversa e sequenciamento direto para a genotipagem do vírus da hepatite C. MÉTODOS: Noventa e uma amostras de plasma de pacientes assistidos na Faculdade de Medicina de Botucatu da Universidade Estadual Paulista foram utilizadas. A genotipagem por hibridização reversa foi realizada utilizando o kit comercial INNO-LiPA® v.1.0. O sequenciamento direto foi efetuado em sequenciador automático utilizando protocolos in house. RESULTADOS: A genotipagem por sequenciamento direto mostrou-se eficiente na resolução dos resultados inconclusivos pelo kit comercial. O kit mostrou resultados errôneos em relação à subtipagem viral. Além disso, a genotipagem por sequenciamento direto revelou um erro do kit com relação à determinação genotípica questionando a eficiência do método também para a identificação do genótipo viral. CONCLUSÕES: A genotipagem realizada por meio de sequenciamento direto permite uma maior acurácia na classificação viral quando comparada à hibridização reversa.

Sequenciamento de DNA de nova geração e suas aplicações na genômica de plantas

As plataformas de sequenciamento de nova geração são uma alternativa poderosa para estudos de genômica estrutural e funcional. Na genômica de plantas, os trabalhos com as novas plataformas têm sido destinados ao sequenciamento de transcritos, ressequenciamento ou sequenciamento de novo de genomas plastidiais. Neste trabalho, são detalhadas as tecnologias das plataformas mais utilizadas atualmente, bem como é revisada a aplicação dessas tecnologias na genômica estrutural e funcional de plantas.

Reformulação para um problema integrado de dimensionamento e sequenciamento de lotes

In this paper, some new constraints and an extended formulation are presented for a Lot Sizing and Scheduling Model proposed in the literature. In the production process considered a key material is prepared and is transformed into different final items. The sequencing decisions are related to the order in which the materials are processed and the lot sizing decisions are related to the final items production. The mathematical formulation considers sequence-dependent setup costs and times. Results of the computational tests executed using the software Cplex 10.0 showed that the performance of the branch-and-cut method can be improved by the proposed a priori reformulation.

Estrutura populacional de Lutzomya longipalpis através da amplificação e sequenciamento do segmento ribossomal 12S de DNA mitocondrial

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)