Genetic relationships among native americans based on beta-globin gene cluster haplotype frequencies

The distribution of b-globin gene haplotypes was studied in 209 Amerindians from eight tribes of the Brazilian Amazon: Asurini from Xingú, Awá-Guajá, Parakanã, Urubú-Kaapór, Zoé, Kayapó (Xikrin from the Bacajá village), Katuena, and Tiriyó. Nine different haplotypes were found, two of which (n. 11 and 13) had not been previously identified in Brazilian indigenous populations. Haplotype 2 (+ - - - -) was the most common in all groups studied, with frequencies varying from 70% to 100%, followed by haplotype 6 (- + + - +), with frequencies between 7% and 18%. The frequency distribution of the b-globin gene haplotypes in the eighteen Brazilian Amerindian populations studied to date is characterized by a reduced number of haplotypes (average of 3.5) and low levels of heterozygosity and intrapopulational differentiation, with a single clearly predominant haplotype in most tribes (haplotype 2). The Parakanã, Urubú-Kaapór, Tiriyó and Xavante tribes constitute exceptions, presenting at least four haplotypes with relatively high frequencies. The closest genetic relationships were observed between the Brazilian and the Colombian Amerindians (Wayuu, Kamsa and Inga), and, to a lesser extent, with the Huichol of Mexico. North-American Amerindians are more differentiated and clearly separated from all other tribes, except the Xavante, from Brazil, and the Mapuche, from Argentina. A restricted pool of ancestral haplotypes may explain the low diversity observed among most present-day Brazilian and Colombian Amerindian groups, while interethnic admixture could be the most important factor to explain the high number of haplotypes and high levels of diversity observed in some South-American and most North-American tribes.

Haplotype diversity of 17 Y-str loci in an admixed population from the Brazilian Amazon

The allelic and haplotype frequencies of 17 Y-STR loci most commonly used in forensic testing were estimated in a sample of 138 unrelated healthy males from Macapá, in the northern Amazon region of Brazil. The average gene diversity was 0.6554 ± 0.3315. 134 haplotypes of the 17 loci were observed, 130 of them unique and four present in two individuals each. The haplotype diversity index was 0.9996 + 0.0009, with the most frequent haplogroups being R1b (52.2%), E1b1b (11.6%), J2 (10.1%) and Q (7.2%). Most haplogroups of this population belonged to European male lineages (89.2%), followed by Amerindian (7.2%) and African (3.6%) lineages.

Taxonomic implications of molecular studies on Northern Brazilian Teredinidae (Mollusca: Bivalvia) specimens

The current taxonomy of the Teredinidae (shipworms) is wholly based on morphology and up to now no molecular studies of the phylogeny of this group have been published. In the present study the relationships between four genera of the subfamilies Teredininae and Bankiinae were established and the efficiency of the 16S rRNA gene in characterizing four Teredinidae species was tested. Phylogenetic trees support the grouping of Bankia fimbriatula with Nausitora fusticula and of Neoteredo reynei with Psiloteredo healdi, but the genetic distances do not justify the classification of these species into two distinct subfamilies. The results show that B. fimbriatula, N. reynei and P. healdi specimens from the coast of the Brazilian state of Pará have five distinct 16S rRNA haplotypes, with one N. reynei haplotype differing from the other haplotypes in respect to at least seven sequences sites, indicating the existence of two very distinct sympatric lineages.

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.

Significant genetic differentiation among populations of Anomalocardia brasiliana (Gmelin, 1791): a bivalve with planktonic larval dispersion

Four Brazilian populations of Anomalocardia brasiliana were tested for mutual genetic homogeneity, using data from 123 sequences of the mtDNA cytochrome oxidase c subunit I gene. A total of 36 haplotypes were identified, those shared being H3 (Canela Island, Prainha and Acupe) and both H5 and H9 (Prainha and Acupe). Haplotype diversity values were high, except for the Camurupim population, whereas nucleotide values were low in all the populations, except for that of Acupe. Only the Prainha population showed a deviation from neutrality and the SSD test did not reject the demographic expansion hypothesis. Fst values showed that the Prainha and Acupe populations represent a single stock, whereas in both the Canela Island and Camurupim stocks, population structures are different and independent. The observed structure at Canela Island may be due to the geographic distance between this population and the remainder. The Camurupim population does not share any haplotype with the remaining populations in northeastern Brazil. The apparent isolation could be due to the rocky barrier located facing the mouth of the Mamanguape River. The results highlight the importance of wide-scale studies to identify and conserve local genetic diversity, especially where migration is restricted.

Frequency of the Q192R and L55M polymorphisms of the human serum paraoxonase gene (PON1) in ten Amazonian Amerindian tribes

Human serum paraoxonase (PON1) is an esterase associated with high density lipoproteins (HDLs) in the plasma and may confer protection against coronary artery disease. Serum PON1 levels and activity vary widely among individuals and populations of different ethnic groups, such variations appearing to be related to two coding region polymorphisms (L55M and Q192R). Several independent studies have indicated that the polymorphism at codon 192 (the R form) is a significant risk factor for cardiovascular disease in some populations, although this association has not been confirmed in other populations. Given the possible associations of these mutations with heart diseases and the fact that little or nothing is known of their prevalence in Amerindian populations, we investigated the variability of both polymorphisms in ten Amazonian Indian tribes and compared the variation found with that of other Asian populations in which both polymorphisms have been investigated. The results show that the LR haplotype is the most frequent and the MR haplotype is absent in all Amerindians and Asian populations. We also found that South America Amerindians present the highest frequency of the PON1192*R allele (considered a significant risk factor for heart diseases in some populations) of all the Amerindian and Asian populations so far studied.

Characterization of polymorphisms in the mannose-binding lectin gene promoter among human immunodeficiency virus 1 infected subjects

ABSTRACT: The present study investigated the prevalence of mutations in the -550 (H/L) and -221 (X/Y) mannose-binding lectin (MBL) gene promoter regions and their impact on infection by human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) in a population of 128 HIV-1 seropositive and 97 seronegative patients. The allele identification was performed through the sequence-specific primer polymerase chain reaction method, using primer sequences specific to each polymorphism. The evolution of the infection was evaluated through CD4+ T-lymphocyte counts and plasma viral load. The allele and haplotype frequencies among HIV-1-infected patients and seronegative healthy control patients did not show significant differences. CD4+ T-lymphocyte counts showed lower levels among seropositive patients carrying haplotypes LY, LX and HX, as compared to those carrying the HY haplotype. Mean plasma viral load was higher among seropositive patients with haplotypes LY, LX and HX than among those carrying the HY haplotype. When promoter and exon 1 mutations were matched, it was possible to identify a significantly higher viral load among HIV-1 infected individuals carrying haplotypes correlated to low serum levels of MBL. The current study shows that haplotypes related to medium and low MBL serum levels might directly influence the evolution of viral progression in patients. Therefore, it is suggested that the identification of haplotypes within the promoter region of the MBL gene among HIV-1 infected persons should be further evaluated as a prognostic tool for AIDS progression.

Population structure of Lutjanus purpureus (Lutjanidae - Perciformes) on the Brazilian coast: further existence evidence of a single species of red snapper in the western Atlantic

ABSTRACT: The present study focus on the mitochondrial control region to investigate phylogeographic patterns and population structure in Lutjanus purpureus, and to evaluate the genetic similarity between L. purpureus and L. campechanus. For the initial analysis, 810 base pairs sequence from control region were obtained from 239 specimens of L. purpureus collected from four localities off the Brazilian coast. The results revealed the presence of a single panmictic population characterized by high values of genetic diversity. The 299 base pairs hypervariable portion were used for the combined analysis of L. purpureus and L. campechanus, being 275 haplotypes identified in the 414 specimens. Phylogenetic tree and haplotype network did not indicate phylogeographic substructuring between the two species, but rather an intense intermingling of individuals. Considering their marked morphological similarity, the molecular data presented here indicatethat only one species of red snapper exists in the western Atlantic.

Inclusion of South American samples reveals new population structuring of the blacktip shark (Carcharhinus limbatus) in the western Atlantic

ABSTRACT: Carcharhinus limbatus has a cosmopolitan distribution and marked genetic structuring, mainly because of its philopatric behavior. However, analysis of this structuring has not previously included South American populations. In the present study, we analyzed a sample of adult individuals collected on the northern coast of Brazil and compared the sequences of the mitochondrial control region with those of populations already genotyped. Relatively high haplotype diversity (12 haplotypes, genetic diversity of 0.796) was observed, similar to that in other populations but with a much larger number of private alleles. In contrast to populations studied previously, which were represented by neonates, the pronounced allelic variability found in the South American individuals may have resulted from migrations from other populations in the region that have yet to be genotyped. This population was also genetically distinct from the other Atlantic populations (Fst > 0.8), probably because of female philopatry, and apparently separated from the northwestern Atlantic group 1.39 million years ago. These findings indicate that the C. limbatus population from northern Brazil is genetically distinct from all other populations and should be considered as a different management unit for the protection of stocks.

Filogeografia de três espécies de Passeiriformes (Suboscines) na região do Baixo Tocantins - Ilha do Marajó - Pará

A região do Baixo Tocantins - ilha do Marajó é excelente local para se realizar um estudo de integração de dados geológicos e biológicos visando-se a compreensão dos processos de diversificação de espécies. Foram estimados parâmetros de genética populacional e realizadas análises filo genéticas das populações amostradas utilizando-se o gene ND2, relacionando-os com o cenário geológico proposto para a evolução da região. Foram utilizadas inferência bayesiana e máxima verossimilhança para reconstrução de filogenias intraespecíficas, redes de haplótipos e o teste de desvio de neutralidade R2, AMOVA, F _ST e Nm para as análises populacionais, para três espécies de aves Passeriformes: Xiphorhynchus spixii e Glyphorynchs spirurus (Dendrocolaptidae) e Willisornis poecilinotus (Thamnophilidae). As populações de X spixii não apresentaram estruturação geográfica, exibindo altos níveis de fluxo gênico entre elas. A árvore filogenética de G. spirurus apresentou um grupo de haplótipos únicos da ilha do Marajó (1M) e um grupo irmão contendo haplótipos pertencentes às áreas de endemismo Xingu (XI), Belém (BE) e 1M. Essa topologia indica um aparente contato secundário recente na 1M entre uma população isolada e endêmica da própria ilha com populações do continente (XI). A árvore obtida para W poecilinotus apresentou uma topologia semelhante àquela de G. spirurus, indicando que a formação da 1M provavelmente atuou de maneira similar em diferentes espécies, com similares capacidades de dispersão, gerando padrões filogeográficos concordantes. Comparando--se as três espécies, concluímos que X spixii possui maior capacidade de dispersão respondendo de maneira distinta ao mesmo efeito vicariante. Estimativas do relógio molecular para o nó que separa o grupo de haplótipos endêmicos da ilha do Marajó mostram que tanto as populações de G. spirurus, quanto às de W. poecilinotus são muito mais antigas que os eventos que levaram à separação total da 1M em relação ao continente (aproximadamente 10.000 anos AP), com uma idade estimada aproximadamente 747.000 anos AP para G. spirurus e 798.000 anos AP para W. poecilinotus, indicando que outros processos vicariantes anteriores à separação total da Ilha do Marajó poderiam ter separado essas populações endêmicas da ilha.

Variação morfológica e molecular de Typhlops reticulatus (Linnaeus, 1758) (Serpentes: Typhlopidae)

As serpentes atuais são tradicionalmente divididas em dois grupos: Alethinophidia, taxonômica e ecologicamente mais diverso e Scolecophidia, grupo de serpentes fossoriais popularmente conhecidas como cobras-cegas, sendo Typhlopidae a família que possui maior número de espécies. Em função do hábito fossorial, os Typhlopidae são pouco representados em coleções cientificas e a escassez de amostras de tecido tem sido um fator limitante para realização de estudos moleculares dessa família. Por isso aspectos da biologia evolutiva como modos de especiação, padrão de diversificação e estruturação geográfica que devido o hábito fossorial e a pouca diferenciação morfológica intra e interespecífica são ainda pouco entendidos. Esse trabalho teve como objetivo analisar a variação morfológica e molecular de Typhlops reticulatus. Para isso foram analisados 314 exemplares de Typhlops, sendo 192 de T. reticulatus. Para análise morfológica foram utilizados caracteres morfométricos, morfológicos (folidose, hemipênis e osteologia craniana). Nas análises moleculares foram sequenciados 21 amostras de T. reticulatus dos genes mitocondriais Coi e Cyt b de diferentes localidades. As árvores filogenéticas foram feitas usando os métodos de Máxima Parcimônia e Máxima Verossimilhança e as relações entre os grupos foram inferidos através de rede de haplótipos. Através da combinação de caracteres moleculares e morfológicos foi possível observar a presença de duas linhagens evolutivas distintas de T. reticulatus: uma ao norte do Rio Amazonas e outra ao sul, esta última descrita como nova espécie nesse trabalho. Durante a análise dos exemplares de Typhlops para esse trabalho foi possível identificar duas novas espécies: Typhlops sp nov. 1 presente no Estado do Maranhão e Typhlops sp nov. 2 proveniente de Manaus, Amazonas. Os resultados desse estudo corroboram a afirmação que espécies com ampla distribuição geográfica podem apresentar diversidade críptica considerável e uma história evolutiva mais complexa do que se imagina.

Origin of the hemoglobin S gene in a northern Brazilian population: the combined effects of slave trade and internal migrations

Com o objetivo de investigar a origem da mutação bS na população da região norte do Brasil, foram analisados polimorfismos de DNA no complexo de genes b da hemoglobina em 30 pacientes com anemia falciforme na população de Belém, a capital do Estado do Pará. Sessenta e sete por cento dos cromossomos bS analisados apresentaram o haplótipo Bantu, 30% o haplótipo Benin e 3% o haplótipo Senegal. A origem da mutação bS na população de Belém, estimada de acordo com a distribuição de haplótipos, não está de acordo com a esperada com base em dados históricos sobre o tráfico de escravos para a região norte, os quais indicam uma reduzida contribuição de escravos da região do Benin. Essas diferenças podem ser atribuídas ao tráfico interno de escravos, bem como ao posterior fluxo de populações imigrantes, particularmente de nordestinos. A distribuição de haplótipos em Belém não difere significativamente da observada em outras regiões brasileiras, muito embora os dados históricos sugiram que a maioria dos escravos procedentes da região do Atlântico-Oeste africano, onde predomina o haplótipo Senegal, foi trazida para o norte do Brasil, enquanto que o nordeste (Bahia, Pernambuco e Maranhão) recebeu o maior contingente de escravos oriundos da região centro-oeste africana, onde o haplótipo Benin é o mais comum. Nós sugerimos que as diferenças regionais quanto à procedência dos escravos africanos também foram modificadas pelo tráfico de escravos estabelecido entre as diferentes regiões brasileiras e posteriormente pelos movimentos migratórios.

Polimorfismo da região promotora do gene MBL (Mannose-Binding Lectin) e o seu impacto na infecção pelo Vírus da imunodeficiência humana 1 (HIV-1) e na progressão da SIDA/AIDS

Um emergente interesse à MBL tem surgido, devido a sua importância no sistema imune inato. Recentes estudos relatam uma influência do polimorfismo na região promotora nas regiões -550 (H/L) e -221 (X/Y) do gene MBL, com a deficiência do sistema imune à determinados patógenos. O objetivo do presente estudo é investigar a associação entre o polimorfismo na região promotora do gene MBL e a infecção pelo HIV-1e a progressão à SIDA/AIDS. No estudo foi feita identificação destes alelos em uma população de 127 pacientes soropositivos para HIV-1 e em 97 indivíduos soronegativos, a partir da técnica de SSP-PCR, utilizando-se seqüências de iniciadores específicos para cada variante. A evolução da infecção nos pacientes soropositivos foi avaliada por meio da contagem de linfócito T CD4⁺ e da carga viral plasmática. As distribuições nas freqüências alélicas e haplotípicas entre os grupos de portadores do HIV-1 e nos controles soronegativos não apresentaram diferenças estatisticamente significantes (p>0,05). Entretanto, pacientes soropostivos portadores do haplótipo HY apresentaram uma maior contagem e uma evolução significativa no número de linfócitos T CD4⁺; e uma menor contagem e maior redução da carga viral plasmática, em relação aos pacientes portadores dos haplótipos LY, LX e HX. Os resultados do presente estudo mostram que a presença de haplótipos relacionados a médios e baixos níveis séricos de MBL podem ter um papel direto na forma como o paciente soropositivo evolui laboratorialmente. Desse modo, conclui-se que a caracterização dos haplótipos da região promotora do gene MBL em portadores da infecção pelo HIV-1 pode ser importante na avaliação do prognóstico de evolução da SIDA/AIDS.

Polimorfismos no gene MTHFR – Metilenotetrahidrofolato redutase (C677T e A1298C) envolvidos no metabolismo do folato, em mães de pacientes com Síndrome de Down

A Síndrome de Down, ou trissomia do 21 é o distúrbio cromossômico mais freqüente em recém-nascidos. Esta trissomia é na maioria das vezes (95% dos casos) decorrente da não disjunção meiótica materna durante a meiose I. Com exceção da idade materna avançada, outros fatores de risco para não disjunção meiótica não estão bem estabelecidos. Estudos preliminares recentes sugerem que o metabolismo anormal do folato e polimorfismos no gene MTHFR (C677T e A1298C) podem ser fatores de riscos materno para Síndrome de Down. Com objetivo de verificar a freqüência dos polimorfismos no gene MTHFR (C677T e A1298C) e uma possível associação destes, como fatores de risco materno para Síndrome de Down, realizamos um estudo do tipo caso-controle, em 41 mulheres de filhos com a Síndrome de Down (freqüentadoras da APAE) e 39 controles da cidade de Belém-PA. Nossos resultados demonstraram que a distribuição dos genótipos para os dois polimorfismos entre as mães investigadas e controles se encontravam em equilíbrio de Hardy Weinberg. Não encontramos diferenças entre as freqüências nas mães investigadas e mães controles. Esses resultados sugerem que estas mutações isoladas e/ou em forma de haplótipos, não podem ser consideradas como risco materno para Síndrome de Down, para população analisada e sim polimorfismos comuns dentro desta população.

Innovative molecular approach to the identification of Colossoma macropomum and its hybrids

O Tambaqui (Colossoma macropomum) é a espécie de peixe mais comumente cultivada em pisciculturas no Brasil. A espécie é altamente adaptada às condições de cativeiro, apresentando rápido crescimento e alta fecundidade. Nos últimos anos tem ocorrido o cruzamento artificial entre espécies de Characiformes, produzindo os híbridos "Tambacu" e "Tambatinga". A identificação de híbridos é uma tarefa difícil, em virtude da grande similaridade morfológica entre as espécies parentais. O presente estudo apresenta uma abordagem molecular inovadora para identificação de híbridos com base em PCR Multiplex de um gene nuclear (α-Tropomiosina), em que foram testados 93 espécimes obtidos em pisciculturas da região norte do Brasil. O sequenciamento de um fragmento de 505 pares de bases da Região Controle permitiu a identificação da linhagem materna de todos os espécimes como sendo de C. macropomum. Inesperadamente foram encontrados apenas dois haplótipos nas 93 amostras, um baixíssimo índice de diversidade para populações cultivadas de Tambaqui. A PCR multiplex identificou 42 híbridos, em contraste aos 23 híbridos citados pelos fornecedores dos peixes, em uma identificação realizada com base na morfologia. Esta ferramenta inovadora possui um grande potencial para o desenvolvimento da aquicultura brasileira dada a possibilidade de identificação sistemática das características genéticas tanto das matrizes produtoras de alevinos quanto dos alevinos e juvenis criados em fazendas.