Isolation and characterization of highly polymorphic microsatellite loci in the bladder campion, Silene vulgaris (Caryophyllaceae)

This study reports the isolation and characterization of seven highly polymorphic microsatellite loci in Silene vulgaris (Caryophyllaceae). The loci were isolated from two libraries constructed from genomic DNA enriched for CA and GA repeats. These markers yielded nine to 40 alleles per locus (mean 22.1) in a survey of 45 individuals from a single population located in the western Swiss Alps. Average observed heterozygosity ranged from 16.2 to 77.4%. These microsatellite loci should be valuable tools for studying fine-scale genetic structure.

Characterization for plant height and flowering date in the biological species oat

The use of wild oat races in artificial hybridization with cultivated oat (Avena sativa L.) has been used as a way of increasing the variability. This work aimed to identify the variability for plant height and flowering date of groups of cultivated oat genotypes, wild introductions of A. fatua L. and segregating populations of natural crosses between A. sativa and A. fatua. Wide genetic variability was observed for both traits in the groups and between them. The wild group of A. fatua L. showed high plants with early maturity, but in the segregating group there was reduced plant height and early maturity. The wild introductions of A. fatua L. studied in this work can be used in oat breeding programs to increase genetic variability by transferring specific characters into the cultivated germ plasm.

Characterization of thirteen microsatellite markers in river and brook lampreys (Lampetra fluviatilis and L-planeri)

We describe the development based on 454 pyrosequencing technology of thirteen microsatellite markers for two closely related species of lamprey: Lampetra fluviatilis and L. planeri. The number of alleles per locus ranged from 2 to 5 in L. fluviatilis and from 2 to 6 in L. planeri. Gene diversity ranged from 0.062 to 0.718 in L. fluviatilis and from 0.322 to 0.677 in L. planeri. These markers will be helpful to study population genetic structure of both species and resolve their taxonomic status as separate species or ecotypes of a single species.

Feasibility of RNA studies on illegitimate transcription for molecular characterization of splicing mutations in the ATP7B gene: a case report.

Approximately 520 Wilson disease-causing mutations in the ATP7B gene have been described to date. In this study we report DNA and RNA analyses carried out for molecular characterization of a consensus sequence splicing mutation found in homozygosity in a Swiss Wilson disease patient. RNA analysis of 1946 +6 T→C in both the peripheral lymphoblasts and liver resulted in the production in the propositus of only an alternative transcript lacking exons 6, 7, and 8 resulting most likely in alterations of cell biochemistry and disease. The patient presents an early form of severe hepatic disease characterized by hepatosplenomegaly, reduced hepatic function, anemia and thrombocytopenia indicating that 1946 +6 T→C is a severe mutation. Since identical results were obtained from both peripheral lymphoblasts and liver they also suggest that RNA studies of illegitimate transcripts can be safely used for molecular characterization of ATP7B splicing mutations, thus improving genetic counseling and diagnosis of Wilson disease. Moreover these studies, contribute to reveal the exact molecular mechanisms producing Wilson disease.

Characterization of mandarin citrus germplasm from Southern Brazil by morphological and molecular analyses

The objective of this work was to characterize mandarin (Citrus spp.) germplasm from Southern Brazil by morphological and molecular analyses. Thirty seven cultivars from 34 distinct mandarin varieties were evaluated by morphological and agronomic traits of leaves, flowers and fruits, and by microsatellite markers. The morphological and agronomic characteristics suggested that almost all varieties can be produced for commercial use, and some, as the Satsuma variety, are recommended for breeding programs. Pooled DNA samples from 1-5 plants belonging to each cultivar were tested. Eight of the nine primers detected polymorphisms. Specific markers were found for some accessions. The dendrogram constructed with the morphological results divided the 37 cultivars into four groups, while that obtained with the microsatellites clustered 35 of the 37 cultivars into three groups only. Generally, intervarietal differences are not high, and this lack of agreement in the two multifactorial analyses indicates that diverse evolutionary factors are acting at these two levels of investigation.

Characterization of HbpR binding by site-directed mutagenesis of its DNA-binding site and by deletion of the effector domain.

In the presence of 2-hydroxybiphenyl, the enhancer binding protein, HbpR, activates the sigma54-dependent P(hbpC) promoter and controls the initial steps of 2-hydroxybiphenyl degradation in Pseudomonas azelaica. In the activation process, an oligomeric HbpR complex of unknown subunit composition binds to an operator region containing two imperfect palindromic sequences. Here, the HbpR-DNA binding interactions were investigated by site-directed mutagenesis of the operator region and by DNA-binding assays using purified HbpR. Mutations that disrupted the twofold symmetry in the palindromes did not affect the binding affinity of HbpR, but various mutations along a 60 bp region, and also outside the direct palindromic sequences, decreased the binding affinity. Footprints of HbpR on mutant operator fragments showed that a partial loss of binding contacts occurs, suggesting that the binding of one HbpR 'protomer' in the oligomeric complex is impaired whilst leaving the other contacts intact. An HbpR variant, devoid of its N-terminal sensing A-domain, was unable to activate transcription from the hbpC promoter while maintaining protection of the operator DNA in footprints. Wild-type HbpR was unable to activate transcription from the hbpC promoter when delta A-HbpR was expressed in the same cell, suggesting the formation of (repressing) hetero-oligomers. This model implies that HbpR can self-associate on its operator DNA without effector recognition or ATP binding. Furthermore, our findings suggest that the N-terminal sensing domain of HbpR is needed to activate the central ATPase domain rather than to repress a constitutively active C domain, as is the case for the related regulatory protein XylR.

Characterization of potato genotypes using molecular markers

The objective of this work was to characterize 27 potato genotypes, using molecular markers. Polyacrylamide gel electrophoresis, RAPD techniques and isozymes of esterase, phosphoglucomutase and soluble proteins were analyzed in tubers, and isocitrate dehydrogenase, aspartate transaminase, phosphoglucomutase and peroxidase, in leaves. Eighteen primers were tested and four were chosen, kits OPX (01, 04 and 09) and OPY (07), to analyze RAPD markers in leaf extracts. Similarity and cluster analysis were conducted using Jaccard coefficient and the unweighted pair-group method using arithmetic average. Despite the differences detected in the analysis of proteins and isozymes in the tubers, as well as of isozymes in the leaves, the characterization of all genotypes through gel electrophoresis was not possible, while RAPD markers were efficient to characterize all the 27 genotypes.

Characterization of polyphosphate synthesis by isolated yeast vacuoles

Polyphosphate (iPOP) is a linear polymer of orthophosphate units linked together by high energy phosphoanhydride bonds. It is found in all organisms, localized in organelles called acidocalcisomes and ranges from a few to few hundred monomers in length. iPOP has been found to play a vast array of roles in all organisms, including phosphate and energy metabolism, regulation of enzymes, virulence, pathogenicity, bone remodelling and blood clotting, among many others. Recently it was found that iPOP levels were increased in myeloma cells. The growing interest in iPOP in human cell lines makes it an interesting molecule to study. However, not much is known about its metabolism in eukaryotes. Acidocalcisomes are electron dense, acidic organelles that belong to the group of Lysosome Related Organelles (LROs). The conservation of acidocalcisomes among all kingdoms of life is suggestive of their important roles for the organisms. However, they are difficult to analyse because of limited biochemical tools for investigation. Yeast vacuoles present remarkable similarities to acidocalcisomes in terms of their physiological and structural features, including synthesis and storage of iPOP, which make them an ideal candidate to study biological processes which are shared between vacuoles and acidocalcisomes. The availability of tools for genetic manipulation and isolation of vacuoles makes yeast a candidate of choice for the characterization of iPOP synthesis in eukaryotes. Our group has identified the Vacuolar Transporter Chaperone (VTC) complex as iPOP polymerase and identified the catalytic subunit (Vtc4). The goal of my study was to characterize the process of iPOP synthesis by isolated vacuoles and to reconstitute iPOP synthesis in liposomes. The first step was to develop a method for monitoring iPOP by isolated vacuoles over time and comparing it with previously known methods. Next, a detailed characterization was performed to determine the modulators of the process, both for intact as well as solubilized vacuoles. Finally, attempts were made to purify the VTC complex and reconstitute it in liposomes. A parallel line of study was the translocation and storage of synthesized iPOP in the lumen of the vacuoles. As a result of this study, it is possible to determine distinct pools of iPOP- inside and outside the vacuolar lumen. Additionally, I establish that the vacuolar lysate withstands harsh steps during reconstitution on liposomes and retains iPOP synthesizing activity. The next steps will be purification of the intact VTC complex and its structure determination by cryo-electron microscopy. - Les organismes vivants sont composés d'une ou plusieurs cellules responsables des processus biologiques élémentaires tels que la digestion, la respiration, la synthèse et la reproduction. Leur environnement interne est en équilibre et ils réalisent un très grand nombre de réactions chimiques et biochimiques pour maintenir cet équilibre. A différents compartiments cellulaires, ou organelles, sont attribuées des tâches spécifiques pour maintenir les cellules en vie. L'étude de ces fonctions permet une meilleure compréhension de la vie et des organismes vivants. De nombreux processus sont bien connus et caractérisés mais d'autres nécessitent encore des investigations détaillées. L'un de ces processus est le métabolisme des polyphosphates. Ces molécules sont des polymères linéaires de phosphate inorganique dont la taille peut varier de quelques dizaines à quelques centaines d'unités élémentaires. Ils sont présents dans tous les organismes, des bactéries à l'homme. Ils sont localisés principalement dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes, des organelles acides observés en microscopie électronique comme des structures denses aux électrons. Les polyphosphates jouent un rôle important dans le stockage et le métabolisme de l'énergie, la réponse au stress, la virulence, la pathogénicité et la résistance aux drogues. Chez l'homme, ils sont impliqués dans la coagulation du sang et le remodelage osseux. De nouvelles fonctions biologiques des polyphosphates sont encore découvertes, ce qui accroît l'intérêt des chercheurs pour ces molécules. Bien que des progrès considérables ont été réalisés afin de comprendre la fonction des polyphosphates chez les bactéries, ce qui concerne la synthèse, le stockage et la dégradation des polyphosphates chez les eucaryotes est mal connu. Les vacuoles de la levure Saccharomyces cerevisiae sont similaires aux acidocalcisomes des organismes supérieurs en termes de structure et de fonction. Les acidocalcisomes sont difficiles à étudier car il n'existe que peu d'outils génétiques et biochimiques qui permettent leur caractérisation. En revanche, les vacuoles peuvent être aisément isolées des cellules vivantes et manipulées génétiquement. Les vacuoles comme les acidocalcisomes synthétisent et stockent les polyphosphates. Ainsi, les découvertes faites grâce aux vacuoles de levures peuvent être extrapolées aux acidocalcisomes des organismes supérieurs. Le but de mon projet était de caractériser la synthèse des polyphosphates par des vacuoles isolées. Au cours de mon travail de thèse, j'ai mis au point une méthode de mesure de la synthèse des polyphosphates par des organelles purifés. Ensuite, j'ai identifié des composés qui modulent la réaction enzymatique lorsque celle-ci a lieu dans la vacuole ou après solubilisation de l'organelle. J'ai ainsi pu mettre en évidence deux groupes distincts de polyphosphates dans le système : ceux au-dehors de la vacuole et ceux en-dedans de l'organelle. Cette observation suggère donc très fortement que les vacuoles non seulement synthétisent les polyphosphates mais aussi transfère les molécules synthétisées de l'extérieur vers l'intérieur de l'organelle. Il est très vraisemblable que les vacuoles régulent le renouvellement des polyphosphates qu'elles conservent, en réponse à des signaux cellulaires. Des essais de purification de l'enzyme synthétisant les polyphosphates ainsi que sa reconstitution dans des liposomes ont également été entrepris. Ainsi, mon travail présente de nouveaux aspects de la synthèse des polyphosphates chez les eucaryotes et les résultats devraient encourager l'élucidation de mécanismes similaires chez les organismes supérieurs. - Les polyphosphates (iPOP) sont des polymères linéaires de phosphates inorganiques liés par des liaisons phosphoanhydres de haute énergie. Ces molécules sont présentes dans tous les organismes et localisées dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes. Elles varient en taille de quelques dizaines à quelques centaines d'unités phosphate. Des fonctions nombreuses et variées ont été attribuées aux iPOP dont un rôle dans les métabolismes de l'énergie et du phosphate, dans la régulation d'activités enzymatiques, la virulence, la pathogénicité, le remodelage osseux et la coagulation sanguine. Il a récemment été montré que les cellules de myélome contiennent une grande quantité de iPOP. Il y donc un intérêt croissant pour les iPOP dans les lignées cellulaires humaines. Cependant, très peu d'informations sur le métabolisme des iPOP chez les eucaryotes sont disponibles. Les acidocalcisomes sont des compartiments acides et denses aux électrons. Ils font partie du groupe des organelles similaires aux lysosomes (LROs pour Lysosome Related Organelles). Le fait que les acidocalcisomes soient conservés dans tous les règnes du vivant montrent l'importance de ces compartiments pour les organismes. Cependant, l'analyse de ces organelles est rendue difficile par l'existence d'un nombre limité d'outils biochimiques permettant leur caractérisation. Les vacuoles de levures possèdent des aspects structuraux et physiologiques très similaires à ceux des acidocalcisomes. Par exemple, ils synthétisent et gardent en réserve les iPOP. Ceci fait des vacuoles de levure un modèle idéal pour l'étude de processus biologiques conservés chez les vacuoles et les acidocalcisomes. De plus, la levure est un organisme de choix pour l'étude de la synthèse des iPOP compte-tenu de l'existence de nombreux outils génétiques et la possibilité d'isoler des vacuoles fonctionnelles. Notre groupe a identifié le complexe VTC (Vacuole transporter Chaperone) comme étant responsable de la synthèse des iPOP et la sous-unité Vtc4p comme celle possédant l'activité catalytique. L'objectif de cette étude était de caractériser le processus de synthèse des iPOP en utilisant des vacuoles isolées et de reconstituer la synthèse des iPOP dans des liposomes. La première étape a consisté en la mise au point d'un dosage permettant la mesure de la quantité de iPOP synthétisés par les organelles isolés en fonction du temps. Cette nouvelle méthode a été comparée aux méthodes décrites précédemment dans la littérature. Ensuite, la caractérisation détaillée du processus a permis d'identifier des composés modulateurs de la réaction à la fois pour des vacuoles intactes et des vacuoles solubilisées. Enfin, des essais de purification du complexe VTC et sa reconstitution dans des liposomes ont été entrepris. De façon parallèle, une étude sur la translocation et le stockage des iPOP dans le lumen des vacuoles a été menée. Il a ainsi été possible de mettre en évidence différents groupes de iPOP : les iPOP localisés à l'intérieur et ceux localisés à l'extérieur des vacuoles isolées. De plus, nous avons observé que le lysat vacuolaire n'est pas détérioré par les étapes de reconstitution dans les liposomes et conserve l'activité de synthèse des iPOP. Les prochaines étapes consisteront en la purification du complexe intact et de la détermination de sa structure par cryo-microscopie électronique.

Molecular characterization of grapevine from Santa Catarina, Brazil, using microsatellite markers

The objective of this work was to characterize the grape germplasm in Santa Catarina, Brazil, using microsatellite DNA markers (simple sequence repeats - SSR). The DNA samples were collected from leaves and shoots of accessions of public and private collections from the counties Urussanga, Nova Trento, Rodeio, São Joaquim, Campos Novos, Videira, and Água Doce. Ten SSR loci (VVS2, VVMD5, VVMD7, VVMD27, VrZAG62, VrZAG79, VVMD25, VVMD28, VVMD31, and VVMD32) were analysed by capillary electrophoresis. Molecular profiling was conducted for 190 grapevines (European, American, and hybrids), and 67 genotypes were obtained. The data were compared with each other and with those from the literature and from online databases, in order to identify varieties and discover cases of synonymy and homonymy. Forty molecular profiles corresponded to known varieties, while 27 genotypes were described for the first time. The existence of typical germplasm composed mainly of American and hybrid varieties is an important finding for local viticulture. Applications of the results rely on quality control and certification at the nursery level. Increasing precision in the characterization of grapevine genotypes may help breeding programs.

Agronomical and molecular characterization of banana germplasm

The objective of the present work was to characterize banana accessions from the Germplasm Bank at Embrapa Mandioca e Fruticultura Tropical (Brazil), using agronomical, physical and physicochemical characteristics of fruit and simple sequence repeats (SSR) markers. Twenty-six accessions were analyzed, in which high genetic variability was found, especially for the agronomical characters number of fruit and weight of bunch. Accessions with high contents of carotenoids (diploid 'Jaran'), polyphenols (triploid 'Caipira' and tetraploid 'Teparod') and vitamin C (diploid 'Tuugia' and an unknown triploid AAA) in the fruit were identified. Thirteen microsatellite primers revealed an average of 7.23 alleles, which showed high variability. A dendrogram was prepared using the Gower algorithm for the distance matrices obtained from the agronomical, physical and physicolchemical analysis of fruit and SSR markers. Adopting the average genetic divergence as the cut-off point, three clusters were found: G1, formed by the diploids 'Jaran', 028003-01 and M-48; G2, by the diploids 'Malbut' and 'Ido 110'; and G3, by 21 tri-and tetraploid accessions, including one diploid, 'Tuugia'. The triploids with the B genome 'Thap Maeo', 'Walha', 'Pacha Nadan' and 'Champa Madras' were grouped in G2. Results from this work can be used for breeding hybrids with good agronomical traits and fruit quality.

Characterization of the molecular mechanisms of insulin exocytosis and of their adaptation to physiopathological conditions

Résumé large public Le glucose est une source d'énergie essentielle pour notre organisme, indispensable pour le bon fonctionnement des cellules de notre corps. Les cellules β du pancréas sont chargées de réguler l'utilisation du glucose et de maintenir la glycémie (taux de glucose dans le sang) à un niveau constant. Lorsque la glycémie augmente, ces dernières sécrètent l'insuline, une hormone favorisant l'absorption, l'utilisation et le stockage du glucose. Une sécrétion insuffisante d'insuline provoque une élévation anormale du taux de glucose dans le sang (hyperglycémie) et peut mener au développement du diabète sucré. L'insuline est sécrétée dans le sang par un mécanisme particulier appelé exocytose. Une meilleure compréhension de ce mécanisme est nécessaire dans l'espoir de trouver des nouvelles thérapies pour traiter les 170 millions de personnes atteintes de diabète sucré à travers le monde. L'implication de diverses protéines, comme les SNAREs ou Rabs a déjà été démontrée. Cependant leurs mécanismes d'action restent, à ce jour, peu compris. De plus, l'adaptation de la machinerie d'exocytose à des conditions physiopathologiques, comme l'hyperglycémie, est encore à élucider. Le but de mon travail de thèse a été de clarifier le rôle de deux protéines, Noc2 et Tomosyn, dans l'exocytose ; puis de déterminer les effets d'une exposition prolongée à un taux élevé de glucose sur l'ensemble des protéines de la machinerie d'exocytose. Noc2 est un partenaire potentiel de deux Rabs connues pour leur implication dans les dernières étapes de l'exocytose, Rab3 et Rab27. Grâce à l'étude de différents mutants de Noc2, j'ai montré que l'interaction avec Rab27 permet à la protéine de s'associer avec les organelles de la cellule β contenant l'insuline. De plus, en diminuant sélectivement l'expression de Noc2, j'ai déterminé l'importance de cette protéine pour le bon fonctionnement du processus d'exocytose et le relâchement de l'insuline. Quant à Tomosyn, une protéine interagissant avec les protéines SNAREs, j'ai démontré son importance dans la sécrétion d'insuline en diminuant de manière sélective son expression dans les cellules β. Ensuite, grâce à une combinaison d'approches moléculaires et de microscopie, j'ai mis en évidence le rôle de Tomosyn dans les dernières étapes de l'exocytose. Enfin, puisque la sécrétion d'insuline est diminuée lors d'une hyperglycémie prolongée, j'ai analysé l'adaptation de la machinerie d'exocytose à ces conditions. Ceci m'a permis de découvrir que l'expression de quatre protéines essentielles pour le processus d'exocytose, Noc2, Rab3, Rab27 et Granuphilin, est fortement diminuée lors d'une hyperglycémie chronique. L'ensemble de ces données met en évidence l'importance de Noc2 et Tomosyn dans la sécrétion d'insuline. L'inhibition, par un taux élevé de glucose, de l'expression de Noc2 et d'autres protéines indispensables pour l'exocytose suggère que ce phénomène pourrait contribuer au développement du diabète sucré. Résumé L'exocytose d'insuline, en réponse au glucose circulant dans le sang, est la fonction principale de la cellule β. Celle-ci permet de stabiliser le taux de glucose sanguin (glycémie). Le diabète de type 2 est caractérisé par une glycémie élevée due, principalement, à un défaut de sécrétion d'insuline en réponse au glucose. La compréhension des mécanismes qui contrôlent l'exocytose d'insuline est essentielle pour clarifier les causes du diabète sucré. Plusieurs composants impliqués dans ce processus ont été identifiés. Ceux-ci incluent les SNAREs Syntaxin-1, VAMP2 et SNAP25 et les GTPases Rab3 et Rab27 qui jouent un rôle dans les dernières étapes de l'exocytose. Pendant mon travail de thèse, j'ai étudié le rôle de Noc2, un des partenaires de Rab3 et Rab27, dans l'exocytose d'insuline. Nous avons déterminé que Noc2 s'associe aux granules de sécrétion d'insuline grâce à son interaction avec Rab27. La diminution de l'expression de Noc2 dans la lignée cellulaire β INS-1E, par ARN interférence, influence négativement la sécrétion d'insuline stimulée par différents sécrétagogues et prouve que cette protéine Noc2 est essentielle pour l'exocytose d'insuline. L'interaction avec Munc13, une protéine impliquée dans l'arrimage des vésicules, suggère que Noc2 participe au recrutement des granules d'insuline à la membrane plasmique. Ensuite, j'ai analysé l'adaptation de la machinerie d'exocytose à des concentrations supraphysiologiques de glucose. Le niveau d'expression de Rab3 et Rab27 et de leurs effecteurs Granuphilin/S1p4 et Noc2 est fortement diminué par une exposition prolongée des cellules β à haut glucose. L'effet observé est en relation avec l'induction de l'expression de ICER, un facteur de transcription surexprimé dans des conditions d'hyperglycémie et également dans des modèles génétiques de diabète de type 2. La surexpression de ICER dans des cellules INS-1E diminue l'expression de Rab3, Rab27, Granuphilin/Slp4 et Noc2 et par conséquent l'exocytose d'insuline. Ainsi, l'induction de ICER, après une exposition prolongée à haut glucose, régule négativement l'expression de protéines essentielles pour l'exocytose et altère la sécrétion d'insuline. Ce mécanisme pourrait contribuer au dysfonctionnement de l'exocytose d'insuline dans le diabète de type 2. Dans la dernière partie de ma thèse, j'ai investigué le rôle de la protéine Tomosyn-1 dans la formation du complexe SNARE. Cette protéine a une forte affinité pour Syntaxin-1 et contient un domaine SNARE. Tomosyn-1 est concentrée dans les régions cellulaires enrichies en granules de sécrétion. La diminution sélective de l'expression de Tomosyn-1 induit une réduction de l'exocytose stimulée par différents sécrétagogues. Cet effet est dû à un défaut de fusion des granules avec la membrane plasmique. Ceci nous indique que Tomosyn-1 intervient dans une phase importante de la préparation des vésicules à la fusion, qui est nécessaire à l'exocytose. Abstract: Insulin exocytosis from pancreatic β-cells plays a central role in blood glucose homeostasis. Diabetes mellitus is a complex metabolic disorder characterized by secretory dysfunctions in pancreatic β-cells and release of amounts of insulin that are inappropriate to maintain blood glucose concentration within normal physiological ranges. To define the causes of β-cell failure a basic understanding of the molecular mechanisms that control insulin exocytosis is essential. Some of the molecular components involved in this process have been identified, including the SNARE proteins VAMP2, Syntaxin-1 and SNAP25 and the two GTPases, Rab3 and Rab27, that regulate the final steps of insulin secretion. I first investigated the role of Noc2, a potential Rab3 and Rab27 partner, in insulin secretion. I found that Noc2 associates with Rab27 and is recruited by this GTPase on insulin- containing granules. Silencing of the Noc2 gene by RNA interference led to a strong impairment in the capacity of the β-cell line INS-1E to respond to secretagogues, indicating that appropriate levels of the protein are essential for insulin exocytosis. I also showed that Noc2 interacts with Munc13, a protein that controls vesicle priming, suggesting a possible involvement of Noc2 in the recruitment of secretory granules at the plasma membrane. In the second part of my thesis, I investigated the adaptation of the molecular machinery of exocytosis to physiopathological conditions. I found that the expression of Rab3, Rab27 and of their effectors Granuphilin/Slp4 and Noc2 is dramatically decreased by chronic exposure of β-ce1ls to supraphysiological glucose levels. The observed glucotoxic effect is a consequence of the induction of ICER, a transcriptional repressor that is increased by prolonged hyperglycemia and in genetic models of type 2 diabetes. Overexpression of ICER reduced Granuphilin, Noc2, Rab3 and Rab27 levels and inhibited exocytosis. These results suggest that the presence of inappropriate levels of ICER diminishes the expression of a group of proteins essential for exocytosis and contributes to defective insulin release in type 2 diabetes. In the last part of my thesis, I focused my attention on the role of Tomosyn-1, a Syntaxin-1 binding protein possessing a SNARE-like motif, in the control of SNARE complex assembly. I found that Tomosyn-1 is concentrated in cellular compartments enriched in insulin-containing secretory granules. Silencing of Tomosyn-1 did not affect the number of secretory granules docked at the plasma membrane but decreased their release probability, resulting in a reduction in stimulus-induced insulin exocytosis. These findings suggest that Tomosyn-1 is involved in a post-docking event that prepares secretory granules for fusion and is necessary to sustain exocytosis in response to insulin secretagogues.

Molecular characterization of soybean cultivars by microsatellite markers with universal tail sequence

The objective of this work was to standardize a semiautomated method for genotyping soybean, based on universal tail sequence primers (UTSP), and to compare it with the conventional genotyping method that uses electrophoresis in polyacrylamide gels. Thirty soybean cultivars were genotypically characterized by both methods, using 13 microsatellite loci. For the UTSP method, the number of alleles (NA) was 50 (2-7 per marker) and the polymorphic information content (PIC) ranged from 0.40 to 0.74. For the conventional method, the NA was 38 (2-5 per marker) and the PIC varied from 0.39 to 0.67. The genetic dissimilarity matrices obtained by the two methods were highly correlated with each other (0.8026), and the formed groups were coherent with the phenotypic data used for varietal registration. The 13 markers allowed the distinction of all analyzed cultivars. The low cost of the UTSP method, associated with its high accuracy, makes it ideal for the characterization of soybean cultivars and for the determination of genetic purity.

Genetic variability of hull-less barley accessions based on molecular and quantitative data

The objective of this work was to characterize and quantify the genetic, molecular, and agronomic variability of hull-less barley genotypes, for the selection of parents and identification of genotypes adapted to the irrigated production system in the Brazilian Cerrado. Eighteen hull-less barley accessions were evaluated, and three covered barley accessions served as reference. The characterization was based on 157 RAPD molecular markers and ten agronomic traits. Genetic distance matrices were obtained based on molecular markers and quantitative traits. Graphic grouping and dispersion analyses were performed. Genetic, molecular, and agronomic variability was high among genotypes. Ethiopian accessions were genetically more similar, and the Brazilian ones were genetically more distant. For agronomic traits, two more consistent groupings were obtained, one with the most two-rowed materials, and the other with six-rowed materials. The more diverging materials were the two-rowed CI 13453, CN Cerrado 5, CN Cerrado 1, and CN Cerrado 2. The PI 356466, CN Cerrado 1, PI 370799, and CI 13453 genotypes show agronomic traits of interest and, as genetically different genotypes, they are indicated for crossing, in breeding programs.

Identification and characterization of a resistance gene analog (RGA) from the Caricaceae Dumort family

The majority of cloned resistance (R) genes characterized so far contain a nucleotide-binding site (NBS) and a leucine-rich repeat (LRR) domain, where highly conserved motifs are found. Resistance genes analogs (RGAs) are genetic markers obtained by a PCR-based strategy using degenerated oligonucleotide primers drawn from these highly conserved "motifs". This strategy has the advantage of the high degree of structural and amino acid sequence conservation that is observed in R genes. The objective of the present study was to search for RGAs in Carica papaya L. and Vasconcellea cauliflora Jacq. A. DC. Out of three combinations of primers tested, only one resulted in amplification. The amplified product was cloned in pCR2.1TOPO and than sequenced using M13 forward and reverse primers. Forty-eight clones were sequenced from each species. The 96 sequences generated for each species were cleaned of vector sequences and clustered using CAP3 assembler. From the GENEBANK, one RGA was identified in C. papaya showing a BlastX e-value of 2x10-61 to the gb|AAP45165.1| putative disease resistant protein RGA3 (Solanum bulbocastanum). To the extent of our knowledge this is the first report of a RGA in the Caricaceae Dumort family. Preliminary structural studies were performed to further characterize this putative NBS-LRR type protein. Efforts to search for other RGAs in papaya should continue, mostly to provide basis for the development of transgenic papaya with resistance to diseases.