CERKL Knockdown Causes Retinal Degeneration in Zebrafish

The human CERKL gene is responsible for common and severe forms of retinal dystrophies. Despite intense in vitro studies at the molecular and cellular level and in vivo analyses of the retina of murine knockout models, CERKL function remains unknown. In this study, we aimed to approach the developmental and functional features of cerkl in Danio rerio within an Evo-Devo framework. We show that gene expression increases from early developmental stages until the formation of the retina in the optic cup. Unlike the high mRNA-CERKL isoform multiplicity shown in mammals, the moderate transcriptional complexity in fish facilitates phenotypic studies derived from gene silencing. Moreover, of relevance to pathogenicity, teleost CERKL shares the two main human protein isoforms. Morpholino injection has been used to generate a cerkl knockdown zebrafish model. The morphant phenotype results in abnormal eye development with lamination defects, failure to develop photoreceptor outer segments, increased apoptosis of retinal cells and small eyes. Our data support that zebrafish Cerkl does not interfere with proliferation and neural differentiation during early developmental stages but is relevant for survival and protection of the retinal tissue. Overall, we propose that this zebrafish model is a powerful tool to unveil CERKL contribution to human retinal degeneration

Comparative genomics of Hedgehog loci in chordates and the origin of Shh regulatory novelties

The origin and evolution of the complex regulatory landscapes of some vertebrate developmental genes, often spanning hundreds of Kbp and including neighboring genes, remain poorly understood. The Sonic Hedgehog (Shh) genomic regulatory block (GRB) is one of the best functionally characterized examples, with several discrete enhancers reported within its introns, vast upstream gene-free region and neighboring genes (Lmbr1 and Rnf32). To investigate the origin and evolution of this GRB, we sequenced and characterized the Hedgehog (Hh) loci from three invertebrate chordate amphioxus species, which share several early expression domains with Shh. Using phylogenetic footprinting within and between chordate lineages, and reporter assays in zebrafish probing >30 Kbp of amphioxus Hh, we report large sequence and functional divergence between both groups. In addition, we show that the linkage of Shh to Lmbr1 and Rnf32, necessary for the unique gnatostomate-specific Shh limb expression, is a vertebrate novelty occurred between the two whole-genome duplications.

Planarians as a model to assess in vivo the role of matrix metalloproteinase genes during homeostasis and regeneration

Matrix metalloproteinases (MMPs) are major executors of extracellular matrix remodeling and, consequently, play key roles in the response of cells to their microenvironment. The experimentally accessible stem cell population and the robust regenerative capabilities of planarians offer an ideal model to study how modulation of the proteolytic system in the extracellular environment affects cell behavior in vivo. Genome-wide identification of Schmidtea mediterranea MMPs reveals that planarians possess four mmp-like genes. Two of them (mmp1 and mmp2) are strongly expressed in a subset of secretory cells and encode putative matrilysins. The other genes (mt-mmpA and mt-mmpB) are widely expressed in postmitotic cells and appear structurally related to membrane-type MMPs. These genes are conserved in the planarian Dugesia japonica. Here we explore the role of the planarian mmp genes by RNA interference (RNAi) during tissue homeostasis and regeneration. Our analyses identify essential functions for two of them. Following inhibition of mmp1 planarians display dramatic disruption of tissues architecture and significant decrease in cell death. These results suggest that mmp1 controls tissue turnover, modulating survival of postmitotic cells. Unexpectedly, the ability to regenerate is unaffected by mmp1(RNAi). Silencing of mt-mmpA alters tissue integrity and delays blastema growth, without affecting proliferation of stem cells. Our data support the possibility that the activity of this protease modulates cell migration and regulates anoikis, with a consequent pivotal role in tissue homeostasis and regeneration. Our data provide evidence of the involvement of specific MMPs in tissue homeostasis and regeneration and demonstrate that the behavior of planarian stem cells is critically dependent on the microenvironment surrounding these cells. Studying MMPs function in the planarian model provides evidence on how individual proteases work in vivo in adult tissues. These results have high potential to generate significant information for development of regenerative and anti cancer therapies.

Expression of Glycogen Phosphorylase Isoforms in Cultured Muscle from Patients with McArdle´s Disease Carrying the p.R771PfsX33 PYGM Mutation

Mutations in the PYGM gene encoding skeletal muscle glycogen phosphorylase (GP) cause a metabolic disorder known as McArdle's disease. Previous studies in muscle biopsies and cultured muscle cells from McArdle patients have shown that PYGM mutations abolish GP activity in skeletal muscle, but that the enzyme activity reappears when muscle cells are in culture. The identification of the GP isoenzyme that accounts for this activity remains controversial.

Developmental and tissue-specific involvement of peroxisome proliferator-activated receptor-alpha in the control of mouse uncoupling protein-3 gene expression.

Uncoupling protein-3 (UCP3) is a member of the mitochondrial carrier family expressed preferentially in skeletal muscle and heart. It appears to be involved in metabolic handling of fatty acids in a way that minimizes excessive production of reactive oxygen species. Fatty acids are powerful regulators of UCP3 gene transcription. We have found that the role of peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPARα) on the control of UCP3 gene expression depends on the tissue and developmental stage. In adults, UCP3 mRNA expression is unaltered in skeletal muscle from PPARα-null mice both in basal conditions and under the stimulus of starvation. In contrast, UCP3 mRNA is down-regulated in adult heart both in fed and fasted PPARα-null mice. This occurs despite the increased levels of free fatty acids caused by fasting in PPARα-null mice. In neonates, PPARα-null mice show impaired UCP3 mRNA expression in skeletal muscle in response to milk intake, and this is not a result of reduced free fatty acid levels. The murine UCP3 promoter is activated by fatty acids through either PPARα or PPARδ but not by PPARγ or retinoid X receptor alone. PPARδ-dependent activation could be a potential compensatory mechanism to ensure appropriate expression of UCP3 gene in adult skeletal muscle in the absence of PPARα. However, among transcripts from other PPARα and PPARδ target genes, only those acutely induced by milk intake in wild-type neonates were altered in muscle or heart from PPARα-null neonates. Thus, PPARα-dependent regulation is required for appropriate gene regulation of UCP3 as part of the subset of fatty-acid-responsive genes in neonatal muscle and heart.

Sex Reversal in Zebrafish fancl Mutants is Caused by Tp53-Mediated Germ Cell Apoptosis

The molecular genetic mechanisms of sex determination are not known for most vertebrates, including zebrafish. We identified a mutation in the zebrafish fancl gene that causes homozygous mutants to develop as fertile males due to female-to-male sex reversal. Fancl is a member of the Fanconi Anemia/BRCA DNA repair pathway. Experiments showed that zebrafish fancl was expressed in developing germ cells in bipotential gonads at the critical time of sexual fate determination. Caspase-3 immunoassays revealed increased germ cell apoptosis in fancl mutants that compromised oocyte survival. In the absence of oocytes surviving through meiosis, somatic cells of mutant gonads did not maintain expression of the ovary gene cyp19a1a and did not down-regulate expression of the early testis gene amh; consequently, gonads masculinized and became testes. Remarkably, results showed that the introduction of a tp53 (p53) mutation into fancl mutants rescued the sex-reversal phenotype by reducing germ cell apoptosis and, thus, allowed fancl mutants to become fertile females. Our results show that Fancl function is not essential for spermatogonia and oogonia to become sperm or mature oocytes, but instead suggest that Fancl function is involved in the survival of developing oocytes through meiosis. This work reveals that Tp53-mediated germ cell apoptosis induces sex reversal after the mutation of a DNA-repair pathway gene by compromising the survival of oocytes and suggests the existence of an oocyte-derived signal that biases gonad fate towards the female developmental pathway and thereby controls zebrafish sex determination.

MIR135A1 (microRNA 135a-1)

Review on MIR135A1, with data on DNA/RNA and where the gene is implicated.

Progressive Purkinje Cell Degeneration in tambaleante Mutant Mice Is a Consequence of a Missense Mutation in HERC1 E3 Ubiquitin Ligase

The HERC gene family encodes proteins with two characteristic domains: HECT and RCC1-like. Proteins with HECT domain shave been described to function as ubiquitin ligases, and those that contain RCC1-like domains have been reported to function as GTPases regulators. These two activities are essential in a number of important cellular processes such as cell cycle, cell signaling, and membrane trafficking. Mutations affecting these domains have been found associated with retinitis pigmentosa, amyotrophic lateral sclerosis, and cancer. In humans, six HERC genes have been reported which encode two subgroups of HERC proteins: large (HERC1-2) and small (HERC3-6). The giant HERC1 protein was the first to be identified. It has been involved in membrane trafficking and cell proliferation/growth through its interactions with clathrin, M2-pyruvate kinase, and TSC2 proteins. Mutations affecting other members of the HERC family have been found to be associated with sterility and growth retardation. Here, we report the characterization of a recessive mutation named tambaleante, which causes progressive Purkinje cell degeneration leading to severe ataxia with reduced growth and lifespan in homozygous mice aged over two months. We mapped this mutation in mouse chromosome 9 and then performed positional cloning. We found a GuA transition at position 1448, causing a Gly to Glu substitution (Gly483Glu) in the highly conserved N- terminal RCC1-like domain of the HERC1 protein. Successful transgenic rescue, with either a mouse BAC containing the normal copy of Herc1 or with the human HERC1 cDNA, validated our findings. Histological and biochemical studies revealed extensive autophagy associated with an increase of the mutant protein level and a decrease of mTOR activity. Our observations concerning this first mutation in the Herc1 gene contribute to the functional annotation of the encoded E3 ubiquitin ligase and underline the crucial and unexpected role of this protein in Purkinje cell physiology.

Incidência de Leifsonia xyli subsp. xyli em variedades de cana-de-açúcar a serem empregados para multiplicação no estado de São Paulo

O raquitismo-da-soqueira, causada por Leifsonia xyli subsp xyli (Lxx) é uma das principais doenças da cana-de-açúcar pelo dano que acarreta à produtividade e estar presente em todas as regiões produtoras do país. Outro fator que contribui para sua importância na cultura é a dificuldade da sua identificação no campo pelo sintomas produzidos. Aliado a isso, mudas contaminadas juntamente com instrumentos de corte são os principais meios de disseminação da doença. O Laboratório de Genética Molecular (LAGEM) da UFSCar é um dos laboratórios que realizam exames de sanidade quanto ao raquitismo-da-soqueira. O objetivo de presente trabalho foi o de examinar a incidência de Lxx nas canas enviadas para análise de sanidade ao LAGEM e reportar os resultados dos exames realizados entre os anos de 2005 e 2007. Esses resultados evidenciaram que RB867515 foi a variedade mais enviada em cada um dos três anos. Vinte e quatro das 98 variedades analisadas mostraram-se positivas quanto a Lxx, com porcentagem variando de 0,4 a 38,9 %.

Concentrações salinas combinadas com tempos de hidratação: efeito no tempo de cocção em feijão

Este trabalho teve como objetivo investigar o efeito da adição de diferentes doses de NaCl na água de hidratação, durante diferentes tempos, buscando uma redução no tempo de cocção. O Brasil, embora seja considerado um grande produtor e um dos maiores consumidores de feijão, está reduzindo gradativamente o consumo. Sendo assim, é necessário dispor de técnicas que facilitem o preparo do feijão, podendo dessa forma reverter a tendência de consumo e como consequência incentivar a produção. O experimento foi conduzido na área experimental do Instituto de Melhoramento e Genética Molecular da UDESC - IMEGEM, em Lages - SC. Foram avaliados os efeitos de três concentrações de NaCL (0, 50 e 125 g.L-1) em dois genótipos de feijão (Pérola e IPR Uirapuru) hidratados durante três tempos (0,5, 9 e 18 horas). Os resultados revelaram um efeito significativo das doses de NaCl na redução do tempo de cocção. A adição de 56,50 g.L-1 de NaCl foi suficiente para reduzir significativamente o tempo de cocção. A hidratação dos grãos de feijão propiciou a redução no tempo de cocção, sendo necessárias 12,5 horas para a máxima hidratação, independente dos genótipos avaliados.

Cariometria digital em adenocarcinoma de pâncreas

O adenocarcinoma de pâncreas continua sendo uma doença com alta mortalidade apesar dos avanços na ciência e na tecnologia. O diagnóstico é tardio, na maior parte dos casos, impossibilitando uma abordagem com fins curativos. Os estudos em busca de um método para o diagnóstico precoce ou mesmo um tratamento eficaz, até o momento, não revelaram mudanças significativas. Atualmente, pesquisas em biologia molecular apontando alterações em determinados genes nos tumores de pâncreas parecem ser promissoras. Neste sentido, porém seguindo uma outra linha de pesquisa, o estudo atual que objetiva a determinação das características nucleares das células neoplásicas através da cariometria por análise digital, constitui um passo inicial para futuras especulações. Recentemente, estudos em outros tecidos como o prostático, o mamário e o endométrio vêm demonstrando existir eficácia na diferenciação entre seus tecidos normais e neoplásicos e também uma forte relação entre as alterações encontradas na cromatina de seus núcleos celulares e a agressividade de seus respectivos tumores. Utilizando-se tecido pancreático estocado em parafina por até onze anos no laboratório de Patologia do Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), foram determinadas as características nucleares em mil e trezentos núcleos de células ductais de adenocarcinoma de pâncreas e de tecido pancreático normal. Noventa e três características da cromatina foram estudadas por análise digital. Onze características apresentaram valores diferentes entre os dois grupos e estas diferenças foram estatisticamente significativas. A média para o valor da ÁREA nuclear nos tumores foi de 977.78 e de 336.60, no tecido normal; a da RLM278 foi de 353.23 e 97.07; a da RLM266 de 99.32 e 28.06; a do PERIM de 125.58 e 65.05; a do ROUND de 1.37 e 1.04; a da IOD de 123.49 e 107.97; a da FRACDIM de 1.22 e 1.05; a da DENSMIN de 0.01 e 0.14; a da DENSMAX de 0.53 e 0.62; a da DENSSD 0.25 e 0.10 e a da DENS20P de 0.49 e 0.33, respectivamente para os núcleos dos tumores e para os do tecido normal. Sete destas características serviram como marcadores ideais de neoplasia. Estes achados permitiram a criação de uma assinatura digital específica para cada um dos dois tipos de tecido estudado.

O polimorfismo T102C do receptor serotonérgico 5-HT2A participa na manutenção do tabagismo e dos mecanismos de preferência alimentar

A serotonina tem sido relacionada aos comportamentos apetitivo, emocional, motor, cognitivo e autonômico. Os neurônios serotonérgicos estão localizados nos núcleos da rafe, projetam-se para todas as regiões do sistema nervoso central e atuam através de sete tipos de receptores diferentes (5-HT1-7). Os receptores do tipo 2 são categorizados em 3 sub-tipos (A, B e C). Os receptores 5-HT2A são receptores pós sinápticos que promovem a ativação da fosfolipase C, responsável pela hidrólise de fosfolipídios da membrana neuronal, dando origem aos segundos mensageiros diacilglicerol e trifosfato de inositol. O gene do receptor 5-HT2A apresenta alguns polimorfismos, entre os quais o T102C, onde na posição 102 pode estar ou uma timina (T) ou uma citosina (C). Este polimorfismo, apesar de não determinar uma alteração na seqüência de amionoácidos que compõem o receptor determina sua expressão em quantidade diferente. Nesta tese, o polimorfismo T102C do gene do receptor 5-HT2A foi empregado como uma ferramenta para o estudo da neuroquímica do tabagismo e do comportamento alimentar. No estudo acerca do tabagismo, um grupo de 625 sujeitos foi genotipado e classificado de acordo com seu comportamento em relação ao fumo (fumantes atuais, exfumantes ou não fumantes). Foram encontradas diferenças na distribuição dos genótipos quando fumantes atuais foram comparados com ex-fumantes e não fumantes, sugerindo que o polimorfismo T102C está associado com a manutenção, e não o início, do hábito de fumar. O genótipo CC era mais freqüente nos fumantes atuais do que nos ex-fumantes e não fumantes. No estudo sobre o comportamento alimentar, um grupo de 240 sujeitos idosos foi genotipado e sua dieta espontânea foi avaliada tanto quanto ao conteúdo de macro quanto de micro-nutrientes. Foram encontradas diferenças na dieta relacionadas ao polimorfismo T102C. Os indivíduos TT comem uma maior quantidade e proporção de proteínas, apesar de não alterar a quantidade de calorias ingeridas. Eles ingerem mais carne vermelha todos os aminoácidos essenciais. Concluindo, através de um instrumento da genética molecular que identifica sujeitos com suscetibilidade para terem uma menor ou maior quantidade de receptores 5-HT2A, para o qual não há agonistas específicos, é possível sugerir o provável envolvimento deste receptor tanto nos mecanismos de manutenção da adição ao tabaco quanto nos de preferência alimentar.

Estudo cinético na caracterização do status corporal de zinco na Síndrome de Berardinelli-Seip

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Fatores genéticos e ambientais envolvidos na carciogênese gástrica

RACIONAL: O câncer de estômago é o segundo tipo mais comum de neoplasia no mundo. A carcinogênese de estômago é processo de múltiplos passos, podendo manifestar-se em várias etapas como gastrite superficial, gastrite atrófica crônica, metaplasia intestinal, displasia e, finalmente, como um carcinoma. Essas condições costumam ser seqüenciais e ocorrer num período de muitos anos como resultado da exposição a uma variedade de fatores endógenos e exógenos, que causam alterações genéticas. Os recentes avanços da genética molecular têm mostrado que o acúmulo dessas várias anormalidades, incluindo a ativação de oncogenes e a inativação de genes supressores de tumores, resultam no desenvolvimento do câncer. Alterações genéticas descritas em carcinomas gástricos incluem amplificações e mutações dos genes c-ERBB2, K-RAS, c-MET e TP53. O ganho de cromossomos também foi encontrado em várias combinações com perda de outros cromossomos e pode estar associado com a expressão elevada de oncogenes, que contribuem com a progressão tumoral. CONCLUSÃO: Essas mudanças genéticas em carcinomas evidenciam o processo de múltiplas etapas da carcinogênese gástrica, por meio do acúmulo de uma série de alterações.

Allelic imbalance studies of chromosome 9 suggest major differences in chromosomal instability among nonmelanoma skin carcinomas

CONTEXTO: Vários estudos de perda de heterozigozidade na região 9p21-p22, que abriga os genes supressores tumorais CDKN2a/p16INK4a, p19ARF e p15INK4b, têm sido realizados em uma ampla série de tumores humanos, incluindo os melanomas familiares. Perdas e ganhos em outras regiões do cromossomo 9 também têm sido observados com freqüência e podem indicar mecanismos adicionais no processo de tumorigênese dos carcinomas basocelulares da pele. OBJETIVO: Investigar o equilíbrio alélico existente na região 9p21-p22 em carcinomas basocelulares. TIPO DE ESTUDO: Análise molecular de marcadores de microssatélites em tumores e controles. LOCAL: Dois serviços de dermatologia de atendimento terciário em universidades públicas de São Paulo e o Laboratório de Genética Molecular do Câncer da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Brasil. PARTICIPANTES: Examinamos 13 casos benignos, incluindo 4 queratoses solares, 3 queratoacantomas, 3 nevos melanocíticos, 2 doenças de Bowen e 1 neurofibroma cutâneo, além de 58 tumores malignos da pele: 14 de células escamosas, 40 carcinomas basocelulares e 4 melanomas; em pacientes consecutivamente encaminhados à clínica de Dermatologia da Unicamp e que concordaram em participar do estudo. VARIÁVEIS ESTUDADAS: O tumor principal e uma porção normal de pele não-adjacente foram removidos cirurgicamente de pacientes que consecutivamente procuraram os ambulatórios de dermatologia da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e da Universidade Estadual de São Paulo (Unesp), São Paulo, por causa de lesões cutâneas. Extraímos DNA tanto de tecido tumoral como do correspondente tecido normal de cada paciente. Para amplificar regiões de repetição polimórfica de microssatélites do cromossomo 9, foram utilizados quatro pares de primers, sendo dois deles destinados à região 9p21-p22. RESULTADOS: Identificamos oito casos (20%) de desequilíbrio alélico entre os carcinomas basocelulares, sendo dois casos de perda de heterozigozidade e seis casos de instabilidade de microssatélite na região 9p21-p22. Outros marcadores também mostravam anormalidades em três destes tumores, enquanto nenhuma alteração foi detectada entre os casos benignos e nos outros tumores malignos. CONCLUSÃO: Esta dependência fenotípica sugere que existem diferenças importantes no comportamento das formas mais comuns de tumores cutâneos não-melanocíticos em relação à sua tendência para instabilidade de microssatélite no cromossomo 9. Considerando-se que os genes CDKN2a/p16INK4a, p19ARF e p15INK4b não parecem responsáveis pelas anormalidades observadas, outros genes em 9p21-p22 podem estar envolvidos na etiopatogenia e na progressão dos carcinomas basocelulares.