996 resultados para Homologous genes


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Specification and differentiation of skeletal muscle cells are driven by the activity of genes encoding members of the myogenic regulatory factors (MRFs). In vertebrates, the MRF family includes MyoD, Myf5, myogenin, and MRF4. The MRFs are capable of converting a variety of nonmuscle cells into myoblasts and myotubes. To better understand their roles in fish muscle development, we isolated the MyoD gene from flounder (Paralichthys olivaceus) and analyzed its structure and patterns of expression. Sequence analysis showed that flounder MyoD shared a structure similar to that of vertebrate MRFs with three exons and two introns, and its protein contained a highly conserved basic helix-loop-helix domain (bHLH). Comparison of sequences revealed that flounder MyoD was highly conserved with other fish MyoD genes. Sequence alignment and phylogenetic analysis indicated that flounder MyoD, seabream (Sparus aurata) MyoD1, takifugu (Takifugu rubripes) MyoD, and tilapia (Oreochromis aureus) MyoD were more likely to be homologous genes. Flounder MyoD expression was first detected as two rows of presomitic cells in the segmental plate. From somitogenesis, MyoD transcripts were present in the adaxial cells that give rise to slow muscles and the lateral somitic cells that give rise to fast muscles. After 30 somites formed, MyoD expression decreased in the somites except the caudal somites, coincident with somite maturation. In the hatching stage, MyoD was expressed in other muscle cells and caudal somites. It was detected only in muscle in the growing fish.

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Une réconciliation entre un arbre de gènes et un arbre d’espèces décrit une histoire d’évolution des gènes homologues en termes de duplications et pertes de gènes. Pour inférer une réconciliation pour un arbre de gènes et un arbre d’espèces, la parcimonie est généralement utilisée selon le nombre de duplications et/ou de pertes. Les modèles de réconciliation sont basés sur des critères probabilistes ou combinatoires. Le premier article définit un modèle combinatoire simple et général où les duplications et les pertes sont clairement identifiées et la réconciliation parcimonieuse n’est pas la seule considérée. Une architecture de toutes les réconciliations est définie et des algorithmes efficaces (soit de dénombrement, de génération aléatoire et d’exploration) sont développés pour étudier les propriétés combinatoires de l’espace de toutes les réconciliations ou seulement les plus parcimonieuses. Basée sur le processus classique nommé naissance-et-mort, un algorithme qui calcule la vraisemblance d’une réconciliation a récemment été proposé. Le deuxième article utilise cet algorithme avec les outils combinatoires décrits ci-haut pour calculer efficacement (soit approximativement ou exactement) les probabilités postérieures des réconciliations localisées dans le sous-espace considéré. Basé sur des taux réalistes (selon un modèle probabiliste) de duplication et de perte et sur des données réelles/simulées de familles de champignons, nos résultats suggèrent que la masse probabiliste de toute l’espace des réconciliations est principalement localisée autour des réconciliations parcimonieuses. Dans un contexte d’approximation de la probabilité d’une réconciliation, notre approche est une alternative intéressante face aux méthodes MCMC et peut être meilleure qu’une approche sophistiquée, efficace et exacte pour calculer la probabilité d’une réconciliation donnée. Le problème nommé Gene Tree Parsimony (GTP) est d’inférer un arbre d’espèces qui minimise le nombre de duplications et/ou de pertes pour un ensemble d’arbres de gènes. Basé sur une approche qui explore tout l’espace des arbres d’espèces pour les génomes considérés et un calcul efficace des coûts de réconciliation, le troisième article décrit un algorithme de Branch-and-Bound pour résoudre de façon exacte le problème GTP. Lorsque le nombre de taxa est trop grand, notre algorithme peut facilement considérer des relations prédéfinies entre ensembles de taxa. Nous avons testé notre algorithme sur des familles de gènes de 29 eucaryotes.

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Les gènes sont les parties du génome qui codent pour les protéines. Les gènes d’une ou plusieurs espèces peuvent être regroupés en "familles", en fonction de leur similarité de séquence. Cependant, pour connaître les relations fonctionnelles entre ces copies de gènes, la similarité de séquence ne suffit pas. Pour cela, il est important d’étudier l’évolution d’une famille par duplications et pertes afin de pouvoir distinguer entre gènes orthologues, des copies ayant évolué par spéciation et susceptibles d’avoir conservé une fonction commune, et gènes paralogues, des copies ayant évolué par duplication qui ont probablement développé des nouvelles fonctions. Étant donnée une famille de gènes présents dans n espèces différentes, un arbre de gènes (obtenu par une méthode phylogénétique classique), et un arbre phylogénétique pour les n espèces, la "réconciliation" est l’approche la plus courante permettant d’inférer une histoire d’évolution de cette famille par duplications, spéciations et pertes. Le degré de confiance accordé à l’histoire inférée est directement relié au degré de confiance accordé à l’arbre de gènes lui-même. Il est donc important de disposer d’une méthode préliminaire de correction d’arbres de gènes. Ce travail introduit une méthodologie permettant de "corriger" un arbre de gènes : supprimer le minimum de feuilles "mal placées" afin d’obtenir un arbre dont les sommets de duplications (inférés par la réconciliation) sont tous des sommets de "duplications apparentes" et obtenir ainsi un arbre de gènes en "accord" avec la phylogénie des espèces. J’introduis un algorithme exact pour des arbres d’une certaine classe, et une heuristique pour le cas général.

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L’infertilité affecte jusqu’à 15-20% des couples en âge de se reproduire. C’est pourquoi, mieux comprendre les mécanismes à la base de la fécondation est essentiel pour l’identification de nouvelles causes d’infertilité et l’optimisation des techniques de reproduction assistée. La capacitation est une étape de la maturation des spermatozoïdes qui se déroule dans le tractus génital femelle. Elle est requise pour la fécondation d’un ovocyte. Notre laboratoire a démontré que des protéines du plasma séminal bovin, appelées protéines Binder of SPerm (BSP), se lient aux phospholipides portant des groupements choline à la surface de la membrane des spermatozoïdes lors de l’éjaculation et promeuvent la capacitation. Ces protéines exprimées par les vésicules séminales sont ubiquitaires chez les mammifères et ont été étudiées chez plusieurs espèces dont l’étalon, le porc, le bouc et le bélier. Récemment, l’expression de gènes homologues aux BSP a été découverte dans les épididymes d’humains (BSPH1) et de souris (Bsph1 et Bsph2). Notre hypothèse est que les BSP chez ces deux espèces sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de la maturation épididymaire et ont des rôles dans les fonctions spermatiques, similaires à ceux des protéines BSP bovines. Les protéines BSP humaines et murines représentent une faible fraction des protéines totales du plasma séminal. Pour cette raison, afin d’étudier leurs caractéristiques biochimiques et fonctionnelles, des protéines recombinantes ont été produites. Les protéines recombinantes ont été exprimées dans des cellules Escherichia coli origami B(DE3)pLysS en utilisant un vecteur d’expression pET32a. Suivant la lyse cellulaire, les protéines ont été dénaturées avec de l’urée et purifiées par chromatographie d’affinité sur ions métalliques immobilisés. Une fois liées à la colonne, les protéines ont été repliées à l’aide d’un gradient d’urée décroissant avant d’être éluées. Cette méthode a mené à la production de trois protéines recombinantes (rec-BSPH1 humaine, rec-BSPH1 murine et rec-BSPH2 murine) pures et fonctionnelles. Des expériences de chromatographie d’affinité et de co-sédimentation nous ont permis de démontrer que les trois protéines peuvent se lier à des ligands connus des protéines BSP comme la gélatine et l’héparine en plus de pouvoir se lier aux spermatozoïdes. Nos études ont également révélées que les deux protéines rec-BSPH1 peuvent se lier aux liposomes de phosphatidylcholine (PC) et sont capable de promouvoir la capacitation des spermatozoïdes. À l’opposé, rec-BSPH2 ne peut ni se lier aux liposomes de PC, ni stimuler la capacitation. Finalement, les protéines recombinantes n’ont aucun effet sur la réaction acrosomique ou sur la motilité des spermatozoïdes. Chez les bovins, les protéines BSP induisent la capacitation grâce des interactions avec les lipoprotéines de haute densité (HDL) et les glycosaminoglycanes. Puisque le HDL est également un joueur important de la capacitation chez la souris, le rôle de la protéine native BSPH1 murine au niveau de la capacitation induite par le HDL a été étudié. Les résultats obtenus suggèrent que, in vivo, la protéine BSPH1 de souris serait impliquée dans la capacitation via une interaction directe avec le HDL. Comme les protéines BSPH1 humaines et murines sont orthologues, ces résultats pourraient aussi s’appliquer à la fertilité humaine. Les résultats présentés dans cette thèse pourraient mener à une meilleure compréhension de la fertilité masculine et aider à améliorer les techniques de reproduction assistée. Ils pourraient également mener au développement de nouveaux tests diagnostiques ou de contraceptifs masculins.

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The cephalochordate amphioxus is the best available proxy for the last common invertebrate ancestor of the vertebrates. During the last decade, the developmental genetics of amphioxus have been extensively examined for insights into the evolutionary origin and early evolution of the vertebrates. Comparisons between expression domains of homologous genes in amphioxus and vertebrates have strengthened proposed homologies between specific body parts. Molecular genetic studies have also highlighted parallels in the developmental mechanisms of amphioxus and vertebrates. In both groups, a similar nested pattern of Hox gene expression is involved in rostrocaudal patterning of the neural tube, and homologous genes also appear to be involved in dorsoventral neural patterning. Studies of amphioxus molecular biology have also hinted that the protochordate ancestor of the vertebrates included cell populations that modified their developmental genetic pathways during early vertebrate evolution to yield definitive neural crest and neurogenic placodes. We also discuss how the application of expressed sequence tag and gene-mapping approaches to amphioxus have combined with developmental studies to advance our understanding of chordate genome evolution. We conclude by considering the potential offered by the sequencing of the amphioxus genome, which was completed in late 2004.

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Development of an efficient tissue culture protocol in coconut is hampered by numerous technical constraints. Thus a greater understanding of the fundamental aspects of embryogenesis is essential. The role of AINTEGUMENTA-like genes in embryogenesis has been elucidated not only in model plants but also in economically important crops. A coconut gene, CnANT, that encodes two APETALA2 (AP2) domains and a conserved linker region similar to those of the BABY BOOM transcription factor was cloned, characterized, and its tissue specific expression was examined. The full-length cDNA of 1,780 bp contains a 1,425-bp open reading frame that encodes a putative peptide of 474 amino acids. The genomic DNA sequence includes 2,317 bp and consists of nine exons interrupted by eight introns. The exon/intron organization of CnANT is similar to that of homologous genes in other plant species. Analysis of differential tissue expression by real-time polymerase chain reaction indicated that CnANT is expressed more highly in in vitro grown tissues than in other vegetative tissues. Sequence comparison of the genomic sequence of CnANT in different coconut varieties revealed one single nucleotide polymorphism and one indel in the first exon and first intron, respectively, which differentiate the Tall group of trees from Dwarfs. The indel sequence, which can be considered a simple sequence repeats marker, was successfully used to distinguish the Tall and Dwarf groups as well as to develop a marker system, which may be of value in the identification of parental varieties that are used in coconut breeding programs in Sri Lanka.

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Background Lipoxygenases (LOXs), a type of non-haem iron-containing dioxygenase, are ubiquitous enzymes in plants and participate in the formation of fruit aroma which is a very important aspect of fruit quality. Amongst the various aroma volatiles, saturated and unsaturated alcohols and aldehydes provide the characteristic aroma of the fruit. These compounds are formed from unsaturated fatty acids through oxidation, pyrolysis and reduction steps. This biosynthetic pathway involves at least four enzymes, including LOX, the enzyme responsible for lipid oxidation. Although some studies have been conducted on the LOX gene family in several species including Arabidopsis, soybean, cucumber and apple, there is no information from pear; and the evolutionary history of this gene family in the Rosaceae is still not resolved. Results In this study we identified 107 LOX homologous genes from five Rosaceous species (Pyrus bretschneideri, Malus × domestica, Fragaria vesca, Prunus mume and Prunus persica); 23 of these sequences were from pear. By using structure analysis, phylogenic analysis and collinearity analysis, we identified variation in gene structure and revealed the phylogenetic evolutionary relationship of this gene family. Expression of certain pear LOX genes during fruit development was verified by analysis of transcriptome data. Conclusions 23 LOX genes were identified in pear and these genes were found to have undergone a duplication 30–45 MYA; most of these 23 genes are functional. Specific gene duplication was found on chromosome4 in the pear genome. Useful information was provided for future research on the evolutionary history and transgenic research on LOX genes.

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The low-molecular-mass rhoptry complex of Plasmodium falciparum consists of three proteins, rhoptry-associated protein 1 (RAP1), RAP2, and RAP3. The genes encoding RAP1 and RAP2 are known; however, the RAP3 gene has not been identified. In this study we identify the RAP3 gene from the P. falciparum genome database and show that this protein is part of the low-molecular-mass rhoptry complex. Disruption of RAP3 demonstrated that it is not essential for merozoite invasion, probably because RAP2 can complement the loss of RAP3. RAP3 has homology with RAP2, and the genes are encoded on chromosome 5 in a head-to-tail fashion. Analysis of the genome databases has identified homologous genes in all Plasmodium spp., suggesting that this protein plays a role in merozoite invasion. The region surrounding the RAP3 homologue in the Plasmodium yoelii genome is syntenic with the same region in P. falciparum; however, there is a single gene. Phylogenetic comparison of the RAP2/3 protein family from Plasmodium spp. suggests that the RAP2/3 duplication occurred after divergence of these parasite species.

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Pós-graduação em Genética - IBILCE

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The family Phycodnaviridae encompasses a diverse and rapidly expanding collection of large icosahedral, dsDNA viruses that infect algae. These lytic and lysogenic viruses have genomes ranging from 160 to 560 kb. The family consists of six genera based initially on host range and supported by sequence comparisons. The family is monophyletic with branches for each genus, but the phycodnaviruses have evolutionary roots that connect them with several other families of large DNA viruses, referred to as the nucleocytoplasmic large DNA viruses (NCLDV).The phycodnaviruses have diverse genome structures, some with large regions of noncoding sequence and others with regions of ssDNA. The genomes of members in three genera in the Phycodnaviridae have been sequenced. The genome analyses have revealed more than 1000 unique genes, with only 14 homologous genes in common among the three genera of phycodnaviruses sequenced to date. Thus, their gene diversity far exceeds the number of so-called core genes. Not much is known about the replication of these viruses, but the consequences of these infections on phytoplankton have global affects, including influencing geochemical cycling and weather patterns.

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Background: The integration of sequencing and gene interaction data and subsequent generation of pathways and networks contained in databases such as KEGG Pathway is essential for the comprehension of complex biological processes. We noticed the absence of a chart or pathway describing the well-studied preimplantation development stages; furthermore, not all genes involved in the process have entries in KEGG Orthology, important information for knowledge application with relation to other organisms. Results: In this work we sought to develop the regulatory pathway for the preimplantation development stage using text-mining tools such as Medline Ranker and PESCADOR to reveal biointeractions among the genes involved in this process. The genes present in the resulting pathway were also used as seeds for software developed by our group called SeedServer to create clusters of homologous genes. These homologues allowed the determination of the last common ancestor for each gene and revealed that the preimplantation development pathway consists of a conserved ancient core of genes with the addition of modern elements. Conclusions: The generation of regulatory pathways through text-mining tools allows the integration of data generated by several studies for a more complete visualization of complex biological processes. Using the genes in this pathway as “seeds” for the generation of clusters of homologues, the pathway can be visualized for other organisms. The clustering of homologous genes together with determination of the ancestry leads to a better understanding of the evolution of such process.

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Caveolae sind vesikuläre Invaginationen der eukaryontischen Zellmembran, die bei einer Vielzahl zellbiologischer Prozesse eine bedeutende Rolle spielen. Die strukturellen und funktionellen Hauptbestandteile der Caveolae sind die Caveolin-Proteine, welche von drei homologen Genen (Caveolin-1,-2,-3) kodiert werden. Die Caveoline stellen die Struktur-Organisatoren der Caveolae dar, und regulieren direkt die Aktivität von zahlreichen Caveolae-assoziierten Rezeptorproteinen und Signalmolekülen. Oftmals werden die pleiotropen Effekte der Caveoline über eine Veränderung der Caveolin-Genexpressionsstärke moduliert. In der vorliegenden Arbeit wurden drei unterschiedliche biologische Steuerfaktoren identifiziert, unter deren Kontrolle die Caveolin-Genexpression in neuralen Zellsystemen steht. Bei diesen Faktoren handelt es sich um das Steroidhormon Oestrogen und seine Rezeptoren, den Wachstumsfaktor TGFa und den sekundären Botenstoff zyklisches AMP (cAMP). Oestrogen wirkt über die Aktivierung von Oestrogen-Rezeptoren (ERs) im zentralen Nervensystem in der Regel als neurotropher Faktor. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmalig gezeigt werden, daß in humanen Neuroblastom-Zellen (SK-N-MC) die stabile, rekombinante Expression des ERa-Subtyps zu einer drastischen Reduktion der Caveolin-1/-2-Transkription führt, und daß in der Folge die zelluläre Caveolin-Biosynthese eingestellt wird. Eine Analyse des Caveolin-1-Gens ergab, daß einhergehend mit der Inaktivierung der Caveolin-1-Transkription eine Vielzahl der im Promoter enthaltenen CpG-Dinukleotide methyliert vorliegen. Durch pharmakologische Inhibition der nukleären DNA-Methyltransferasen sowie der Histon-Deacetylasen konnte die Caveolin-1-Transkription teilweise wiederhergestellt werden. Diese Befunde lassen auf die Existenz eines DNA-Methylierungs-abhängigen Stilllegungsmechanismus der Caveolin-Genexpression durch ERa schließen. Dagegen führte die Überexpression des ERb-Subtyps in SK-N-MC-Zellen zu keiner Veränderung der Caveolin-1/-2-Expression. Interessanterweise wurde die supprimierende Wirkung des ERa durch die gleichzeitige Überexpression des ERb vollständig aufgehoben. Der mitogene Wachstumsfaktor TGFa wurde als zweites extrazelluläres Signalmolekül identifiziert, welches eine Reduktion der Caveolin-1/-2-Genexpression bewirkt. In primären kortikalen Astrozyten konnte gezeigt werden, daß TGFa seine supprimierende Wirkung auf die Caveolin-1-Expression partiell über die Aktivierung des PI3-Kinase-abhängigen Signalweges vermittelt. Zudem wurde die supprimierende Wirkung von TGFa durch einen Inhibitior der Histon-Deacetylasen relativiert. Daher scheinen sowohl für den ERa als auch für TGFa epigenetische Prozesse bei der Suppression der Caveolin-1-Genexpression eine entscheidende Rolle zu spielen. Intrazellulär wirkte neben der PI3-Kinase auch der Botenstoff cAMP in kortikalen Astrozyten als Suppressor der Caveolin-Genexpression. Es wäre denkbar, daß die Caveolin-Suppression funktioneller Bestandteil des seit langem etablierten Effekts der cAMP-induzierten Astrozyten-Differenzierung ist. Desweiteren wiesen der cAMP- und TGFa-abhängige Signalweg ein überlappendes, Gehirnregion-spezifisches Regulationsprofil der Caveolin-Expression in Astrozyten auf: während in Kortex und Striatum eine Regulation durch cAMP und TGFa erfolgte, blieb diese in Klein- und Zwischenhirn aus. Somit bewirken drei zentrale regulatorische Faktoren der Proliferation und Differenzierung neuraler Zellen eine Reduktion in der Konzentration der pleiotrop funktionellen Caveoline. Zukünftige Studien müssen zeigen, inwieweit die reduzierte Caveolin-Expression für die morphologischen und biochemischen Primärwirkungen dieser Faktoren während der Entwicklung und im Zuge der Tumorgenese mitverantwortlich ist. Außerdem könnten über die Beobachtungen der zellbiologischen Auswirkungen reduzierter Caveolin-Spiegel neue Erkenntnisse über die Funktion dieser Proteine gewonnen werden.

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Identification and genetic diversity of phytoplasmas infecting tropical plant species, selected among those most agronomically relevant in South-east Asia and Latin America were studied. Correlation between evolutionary divergence of relevant phytoplasma strains and their geographic distribution by comparison on homologous genes of phytoplasma strains detected in the same or related plant species in other geographical areas worldwide was achieved. Molecular diversity was studied on genes coding ribosomal proteins, groEL, tuf and amp besides phytoplasma 16S rRNA. Selected samples infected by phytoplasmas belonging to diverse ribosomal groups were also studied by in silico RFLP followed by phylogenetic analyses. Moreover a partial genome annotation of a ‘Ca. P. brasiliense’ strain was done towards future application for epidemiological studies. Phytoplasma presence in cassava showing frog skin (CFSD) and witches’ broom (CWB) diseases in Costa Rica - Paraguay and in Vietnam – Thailand, respectively, was evaluated. In both cases, the diseases were associated with phytoplasmas related to aster yellows, apple proliferation and “stolbur” groups, while only phytoplasma related to X-disease group in CFSD, and to hibiscus witches’ broom, elm yellows and clover proliferation groups in CWB. Variability was found among strains belonging to the same ribosomal group but having different geographic origin and associated with different disease. Additionally, a dodder transmission assay to elucidate the role of phytoplasmas in CWB disease was carried out, and resulted in typical phytoplasma symptoms in periwinkle plants associated with the presence of aster yellows-related strains. Lethal wilt disease, a severe disease of oil palm in Colombia that is spreading throughout South America was also studied. Phytoplasmas were detected in symptomatic oil palm and identified as ‘Ca. P. asteris’, ribosomal subgroup 16SrI-B, and were distinguished from other aster yellows phytoplasmas used as reference strains; in particular, from an aster yellows strain infecting corn in the same country.

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Recently, a novel group of fungal peroxidases, known as the aromatic peroxygenases (APO), has been discovered. Members of these extracellular biocatalysts produced by agaric basidiomycetes such as Agrocybe aegerita or Coprinellus radians catalyze reactions--for example, the peroxygenation of naphthalene, toluene, dibenzothiophene, or pyridine--which are actually attributed to cytochrome P450 monooxygenases. Here, for the first time, genetic information is presented on this new group of peroxide-consuming enzymes. The gene of A. aegerita peroxygenase (apo1) was identified on the level of messenger RNA and genomic DNA. The gene sequence was affirmed by peptide sequences obtained through an Edman degradation and de novo peptide sequencing of the purified enzyme. Quantitative real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction demonstrated that the course of enzyme activity correlated well with that of mRNA signals for apo1 in A. aegerita. The full-length sequences of A. aegerita peroxygenase as well as a partial sequence of C. radians peroxygenase confirmed the enzymes' affiliation to the heme-thiolate proteins. The sequences revealed no homology to classic peroxidases, cytochrome P450 enzymes, and only little homology (<30%) to fungal chloroperoxidase produced by the ascomycete Caldariomyces fumago (and this only in the N-terminal part of the protein comprising the heme-binding region and part of the distal heme pocket). This fact reinforces the novelty of APO proteins. On the other hand, homology retrievals in genetic databases resulted in the identification of various APO homologous genes and transcripts, particularly among the agaric fungi, indicating APO's widespread occurrence in the fungal kingdom.