Aplicação da metodologia de dissociação em alta resolução (HRM) para determinação de perfis genéticos com interesse forense

A genética forense tem grande importância na geração de provas em casos de violência sexual, paternidade criminal, identificação de cadáveres e investigação de evidências de locais de crime. A análise de STRs apresenta grande poder de discriminação, mas é uma metodologia multi-etapas, trabalhosa, cara e em muitos casos a análise genética é prejudicada pela baixa quantidade e qualidade das evidências coletadas. Este estudo teve como objetivo desenvolver e caracterizar uma metodologia de triagem de amostras forenses através da análise de perfis de dissociação em alta resolução (HRM) de regiões do DNA mitocondrial, o qual está presente em maior número de cópias e mais resistente a degradação. Para tanto, foram extraídos DNAs de 68 doadores. Estas amostras foram sequenciadas e analisadas por HRM para sete alvos no DNA mitocondrial. Também foram realizados ensaios para determinar a influência do método de extração, da concentração e nível de degradação do DNA no perfil de HRM obtido para uma amostra. Os resultados demonstraram a capacidade da técnica de excluir indivíduos com sequências diferentes da referência comparativa em cinco regiões amplificadas. Podem ser analisadas em conjunto, amostras de DNA com variação de concentração de até a ordem de 100 vezes e extraídas por diferentes metodologias. Condições de degradação de material genético não prejudicaram a obtenção de perfis de dissociação em alta resolução. A sensibilidade da técnica foi aprimorada com a análise de produtos de amplificação de tamanho reduzido. A fim de otimizar o ensaio foi testada a análise de HRM em reações de PCR duplex. Um dos pares de amplificação forneceu perfis de HRM compatíveis com resultados obtidos de reações com amplificação de apenas um dos alvos. Através da análise conjunta das cinco regiões, esta metodologia visa a identificação de indivíduos não relacionados com as referências comparativas, diminuindo o número de amostras a serem analisadas por STRs, reduzindo gastos e aumentando a eficiência da rotina de laboratórios de genética forense.

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

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

Achromobacter xylosoxidans na fibrose cística: infecção crônica e disseminação clonal

A mortalidade na Fibrose Cística (FC) é decorrente de infecções pulmonares causadas comumente por: Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus e espécies do Complexo Burkholderia cepacia (CBc). Mais recentemente, tem sido observada a emergência de BGN-NF raros, como Achromobacter xylosoxidans, porém, sua prevalência, potencial de transmissão e significado clínico são desconhecidos. O objetivo deste trabalho foi verificar a ocorrência de colonização crônica por A. xylosoxidans e avaliar a possibilidade de transmissão cruzada entre os pacientes acompanhados em dois centros de referência na cidade do Rio de Janeiro. Foram incluídos 39 pacientes com FC, com pelo menos uma cultura positiva para o gênero Achromobacter spp., em um total de 897 analisadas, do período de janeiro de 2003 a dezembro de 2008. A frequência de isolamento de Achromobacter spp. nas culturas analisadas foi de 14,5% (130 em 897 culturas). A maioria (n=122; 93,8%) foi identificada como A. xylosoxidans por testes fenotípicos e pelo sequenciamento do gene rrs que codifica o 16S rRNA. A análise do polimorfismo genético dos isolados de A. xylosoxidans pela técnica de PFGE, mostrou 22 grupos clonais. Destes, sete foram compartilhados entre pacientes distintos sugerindo transmissão cruzada. Apenas o clone G foi amplamente disseminado entre 56,4% dos pacientes estudados, sugerindo a possibilidade de um surto. Os 15 clones restantes constituíram-se em clones exclusivos por pacientes. Os cinco pacientes colonizados cronicamente por A. xylosoxidans mostraram a prevalência de clones únicos. Até o momento, este é o primeiro caso da ocorrência de surto por A. xylosoxidans em pacientes com Fibrose Cística. A. xylosoxidans é um microrganismo que vem se destacando em frequência e como um possível patógeno pulmonar nesses pacientes. Entretanto, até o momento os dados são insuficientes para avaliar a sua contribuição para a evolução da doença pulmonar. Estudos que busquem elucidar as características de A. xylosoxidans que o permitem colonizar persistentemente o pulmão dos pacientes com FC, bem como seu potencial de virulência, são necessários.

Avaliação da indução de lesões no DNA por lasers terapêuticos de baixa potência

Na medicina regenerativa há uma crescente utilização de lasers de baixa intensidade em protocolos terapêuticos para tratamento de doenças em tecidos moles e no tecido ósseo. Lasers emitem feixes de luz com características específicas, nas quais o comprimento de onda, a frequência, potência e modo de missão são propriedades determinantes para as respostas fotofísica, fotoquímica e fotobiológica. Entretanto, sugere-se que lasers de baixa potência induzem a produção de radicais livres, que podem reagir com biomoléculas importantes, como o DNA. Essas reações podem causar lesões e induzir mecanismos de reparo do DNA para preservar a integridade do código genético e homeostase celular. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar lesões no DNA de células do sangue periférico de ratos Wistar e a expressão dos genes ERCC1 e ERCC2 em tecidos biológicos expostos a lasers de baixa intensidade em comprimentos de onda, fluências, potências e modos de emissão utilizados em protocolos terapêuticos. Para tal, amostras de sangue periférico foram expostas ao laser vermelho (660 nm) e infravermelho (808 nm) em diferentes fluências, potências e modos de emissão, e a indução de lesões no DNA foi avaliada através do ensaio cometa. Em outros experimentos, lesões no DNA foram analisadas através do ensaio cometa modificado, utilizando as enzimas de reparo: formamidopirimidina DNA glicosilase (FPG) e endonuclease III. Pele e músculo de ratos Wistar foram expostos aos lasers e amostras desses tecidos foram retiradas para extração de RNA, síntese de cDNA e avaliação da expressão dos genes por PCR quantitativo em tempo real. Os dados obtidos neste estudo sugeriram que a exposição aos lasers induz lesões no DNA dependendo da fluência, potência e modo de emissão, e que essas lesões são alvos da FPG e endonuclease III. A expressão relativa do RNAm de ERCC1 e de ERCC2 foi alterada nos tecidos expostos dependendo do comprimento de onda e fluência utilizada. Os resultados obtidos neste estudo sugerem que danos oxidativos no DNA poderiam ser considerados para segurança do paciente e eficácia terapêutica, bem como alterações na expressão dos genes de reparo do DNA participariam dos efeitos de bioestimulação que justificam as aplicações terapêutica de lasers de baixa potência.

Avaliação do delineamento experimental utilizado em teste progênie de erva-mate.

2010

Computação da Seleção Genômica Ampla (GWS).

Métodos para GWS; Teoria dos métodos de regressão; Computação do método Random (Ridge) Regression BLUP (RR-BLUP/GWS); Fenótipos corrigidos; Frequências alélicas, variância dos marcadores e herdabilidade; Marcadores codominantes (SNP) ? Modelo genotípico; Marcadores dominantes (DArT) - Modelo genotípico; Marcadores codominantes (SNP) ? Modelo gamético ou alélico; Número de marcadores com efeitos significativos; Populações de estimação, validação e seleção; População de validação e Jacknife; Correlação e regressão entre valores genéticos preditos e fenótipos na população de validação; Análise de associação na GWAS; Software Selegen Genômica: Random (Ridge) Regression BLUP: RR-BLUP/GWS; Exemplo aplicado ao melhoramento do eucalipto.

Extração de DNA genômico de Brachiaria e Panicum maximum.

2002

Uso de marcadores RAPD na identificação de híbridos de Brachiaria humidicola.

Brachiaria humidicola é uma importante gramínea forrageira tropical de origem africana, tolerante a solos maldrenados ou temporariamente alagados. No Brasil, somente três cultivares foram registradas no Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, e destas, apenas duas estão disponíveis no mercado, o que demanda o desenvolvimento de novas cultivares. O programa de melhoramento da Embrapa Gado de Corte baseia-se em cruzamentos e seleção de genótipos mais produtivos. Recentemente, foi identificado um acesso sexual e tetraplóide natural (H31) no banco de germoplasma dessa espécie, que permitiu a realização de cruzamentos controlados com Brachiaria humidicola cv. BRS Tupi, gerando uma população única em todo o mundo tropical. O objetivo deste trabalho foi a identificação segura e precoce de híbridos dessa população usando marcadores RAPD. Dez primers que amplificaram 31 bandas informativas, exclusivas do genitor paterno, foram usados para analisar as 347 plantas dessa população. Por esses marcadores RAPD, 286 plantas foram confirmadas como híbridas e 61 foram não híbridas, que podem resultar de autopolinização da planta sexual. A identificação precoce de híbridos torna o programa de melhoramento mais eficiente, reduzindo o tempo e o trabalho necessários para o desenvolvimento de novas cultivares.

Variabilidade genética em acessos e cultivares de quatro espécies de Brachiaria estimada por marcadores RAPD.

A importância do gênero Brachiaria para o desenvolvimento da pecuária nas regiões tropicais e subtropicais é notória. Brachiaria brizantha, Brachiaria decumbens, Brachiaria ruziziensis e Brachiaria humidicola estão entre as principais espécies utilizadas como forrageiras e fazem parte do programa de melhoramento da Embrapa Gado de Corte. Neste trabalho, a técnica de Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) foi utilizada para estimar a variabilidade genética em 14 genótipos dessas quatro espécies, incluindo cultivares e acessos utilizados como genitores em cruzamentos inter e intra-específicos. Foram utilizados 47 primers que amplificaram 396 bandas, escoradas como "1" para presença e "0" para ausência, e uma matriz de similaridade genética foi construída usando o coeficiente de Jaccard. Os valores de similaridade genética variaram de 0,49 a 0,87, dos quais os acessos mais similares (C48 e B105) pertencem à mesma espécie, B. brizantha. As cultivares B. brizantha cv. Marandu e B. humidicola cv. BRS Tupi foram as mais divergentes. As análises de agrupamento obtidas pelos métodos Unweighted Pair-group Method with Arithmetical Average (UPGMA) e de Tocher foram similares, dividindo os acessos em quatro grupos que correspondem às espécies estudadas. O dendrograma obtido com o método UPGMA mostrou que B. brizantha, B. decumbens e B. ruziziensis são geneticamente mais próximas entre si do que B. humidicola. Além disso, este trabalho possibilitou a identificação de primers que podem ser utilizados com a finalidade de identificação precoce de híbridos quando esses genótipos forem utilizados como genitores.

Aplicações da proteômica na pesquisa vegetal.

A Proteômica surgiu como uma das vertentes da era pós-genômica e vem contribuindo significativamente para o entendimento global e integrado do sistema biológico. O estudo do proteoma envolve todo o conjunto de proteínas expresso pelo genoma de uma célula, como também pode ser direcionado somente àquelas que se expressam diferencialmente em condições específicas. Proteômica dedica-se também ao conjunto de isoformas de proteínas e modificações pós-traducionais, às interações entre elas, bem como à descrição estrutural de moléculas e seus complexos. Esta revisão apresenta as principais tecnologias empregadas em estudos proteômicos, e faz um levantamento de trabalhos recentes que utilizaram abordagens proteômicas para a identificação de genes e rotas envolvidos na resposta da planta a estresses bióticos e abióticos. Finalmente, são discutidos aspectos do potencial do emprego da proteômica na compreensão de questões biológicas complexas e no melhoramento genético de plantas na busca de genótipos superiores.

A biotecnologia nos programas de melhoramento de forrageiras tropicais da Embrapa Gado de Corte.

Neste trabalho procurou-se apresentar e discutir, de forma ampla, o uso da biotecnologia e seu potencial para os programas de melhoramento de forrageiras tropicais realizados na Embrapa Gado de Corte. O uso da biotecnologia nesses programas é uma atividade recente, mas importantes resultados vêm sendo gerados a fim de auxiliar o processo de obtenção de novas cultivares forrageiras. A maioria dos trabalhos apresentados utiliza marcadores Random Amplification of Polymorphic DNA (RAPD) para aplicações em curto prazo: estudos de diversidade em acessos de bancos de germoplasma, identificação de híbridos e estimação da taxa de cruzamento. Aplicações em médio e longo prazos do uso de marcadores, como mapeamento genético e seleção auxiliada por marcadores moleculares (SAMM), ainda necessitam de maiores investimentos, tanto na busca de novos marcadores, quanto no desenvolvimento de populações adequadas para esses estudos. Em 2007, teve início uma nova linha de pesquisa nessa unidade, a prospecção de genes com características econômicas. Genes para a tolerância ao alumínio são o foco dessa pesquisa que pretende explorar a sintenia entre os genomas de gramíneas, visando ao desenvolvimento de cultivares de braquiária mais tolerantes ao alumínio. A Embrapa Gado de Corte vem investindo em pessoal e aquisição de equipamentos para avançar não só na produção de cultivares de forrageiras mais adaptadas às necessidades de um mercado cada vez mais exigente, como também no crescimento institucional do setor de biotecnologia.

Protocolos para assepsia de meristemas e cultura de tecidos para o gênero Brachiaria (Trin.) Griseb e melhor tratamento para duplicação de número cromossômico.

O objetivo neste trabalho é divulgar os protocolos utilizados na Embrapa Gado de Corte para a assepsia e micropropagação in vitro de explantes de braquiária. Estes foram coletados in vivo para a cultura de tecidos, com a finalidade de otimizar a micropropagação e a poliploidização de genótipos diplóides. A metodologia utilizada resultou na duplicação somática efetiva de algumas plantas do gênero. O domínio dessas técnicas contribui extraordinariamente para a economia de tempo e espaço em obter genótipos valiosos ao programa de melhoramento da referida gramínea. Plantas duplicadas permitirão o melhoramento intra-específico nesse gênero, caracterizado por plantas apomíticas tetraplóides de grande importância agronômica.

Genética molecular aplicada à qualidade da carne bovina.

A manutenção da competitividade da bovinocultura de corte nacional nos mercados interno e externo implica a produção de carne com máxima eficiência e com um padrão de qualidade que atenda aos mercados mais exigentes. Dentre os fatores que determinam a qualidade da carne estão os atributos organolépticos e, dentre esses, a maciez é o principal quesito de avaliação ou apreciação por parte do consumidor. Sabe-se que há inúmeros fatores que afetam a maciez da carne bovina, como a raça do animal e os manejos pré e pós-abate. No entanto, mesmo existindo diferentes padrões de maciez entre as raças, a variação mais importante é aquela que ocorre em uma mesma raça. Por isso, a identificação precoce de animais que apresentam potencial para produção de carne mais macia, por meio da utilização de testes de DNA, constitui uma ferramenta importante para viabilizar a seleção dos reprodutores que possuam essas características, aumentando, assim, a qualidade da carne do rebanho comercial. Os ganhos genéticos poderão ser acelerados com a integração das descobertas sobre as bases genéticas e moleculares que regulam tais características aos programas de melhoramento clássico, permitindo a formação de rebanhos mais uniformes quanto às características dos produtos derivados. Para que o Brasil não só mantenha, mas também aumente sua competitividade no mercado mundial da carne, é extremamente importante que essas novas tecnologias sejam incorporadas aos programas de melhoramento genético animal, a fim de gerar informações e conhecimentos que irão garantir novos avanços qualitativos e quantitativos em médio e longo prazos nos rebanhos zebuínos e cruzados. Um dos esforços da Embrapa Gado de Corte na busca da produção de conhecimentos científicos e tecnológicos necessários para a difusão e adoção desta nova tecnologia se concretizou com a criação, em 2007, da área de Biologia Molecular aplicada ao Melhoramento Animal, visando ao desenvolvimento de novos produtos e/ou processos que sejam capazes de agregar qualidade e valor econômico ao produto final.

Análise da diversidade genética em Stylosanthes guianensis utilizando marcadores RAPD.

O conhecimento da variabilidade genética e da relação entre diferentes acessos de Stylosanthes guianensis é importante para maximizar o uso dos recursos genéticos disponíveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar a variabilidade genética em 20 acessos dessa espécie, pertencentes ao banco de germoplasma da Embrapa Gado de Corte, usando marcadores RAPD (DNA Polimórfico Amplificado ao Acaso). Foram selecionados 40 primers randômicos, que produziram um total de 210 bandas; destas, 82 polimórficas (39,05%). Os dados obtidos foram utilizados para gerar uma matriz de similaridade genética usando o coeficiente de Jaccard. A similaridade genética variou de 0,747 a 0,945, o que indicou uma variabilidade genética pouco acentuada entre os acessos estudados. Os acessos com menor similaridade genética foram SG01 e SG14. Os resultados das análises de agrupamento com os métodos UPGMA (Agrupamento com Média Aritmética Não Ponderada) e Tocher foram similares. Apesar da baixa variabilidade genética detectada entre os 20 acessos, estes foram separados em nove grupos distintos pelo método UPGMA e seis grupos pelo método de Tocher.

Comparação de três métodos de extração de DNA genômico para análises moleculares em Stylosanthes guianensis.

O objetivo deste trabalho foi comparar a quantidade e qualidade do DNA isolado de folhas de S. guianensis pelos métodos de Bonato et al. (2002), de Faleiro et al. (2003) e um método baseado no de Bonato et al. (2002), mas com modificações que resultem um DNA mais puro e em quantidade suficiente para execução de diversas análises moleculares, incluindo amplificação, clonagem e sequenciamento.