Biological interpretation of genome-wide association studies using predicted gene functions.

The main challenge for gaining biological insights from genetic associations is identifying which genes and pathways explain the associations. Here we present DEPICT, an integrative tool that employs predicted gene functions to systematically prioritize the most likely causal genes at associated loci, highlight enriched pathways and identify tissues/cell types where genes from associated loci are highly expressed. DEPICT is not limited to genes with established functions and prioritizes relevant gene sets for many phenotypes.

Migration and horizontal gene transfer divide microbial genomes into multiple niches.

Horizontal gene transfer is central to microbial evolution, because it enables genetic regions to spread horizontally through diverse communities. However, how gene transfer exerts such a strong effect is not understood. Here we develop an eco-evolutionary model and show how genetic transfer, even when rare, can transform the evolution and ecology of microbes. We recapitulate existing models, which suggest that asexual reproduction will overpower horizontal transfer and greatly limit its effects. We then show that allowing immigration completely changes these predictions. With migration, the rates and impacts of horizontal transfer are greatly increased, and transfer is most frequent for loci under positive natural selection. Our analysis explains how ecologically important loci can sweep through competing strains and species. In this way, microbial genomes can evolve to become ecologically diverse where different genomic regions encode for partially overlapping, but distinct, ecologies. Under these conditions ecological species do not exist, because genes, not species, inhabit niches.

Functional studies of a germ-line polymorphism at codon 47 within the p53 gene.

A rare germ-line polymorphism in codon 47 of the p53 gene replaces the wild-type proline (CCG) with a serine (TCG). Restriction analysis of 101 human samples revealed the frequency of the rare allele to be 0% (n = 69) in Caucasians and 4.7% (3/64, n = 32) among African-Americans. To investigate the consequence of this amino acid substitution, a cDNA construct (p53 mut47ser) containing the mutation was introduced into a lung adenocarcinoma cell line (Calu-6) that does not express p53. A growth suppression similar to that obtained after introduction of a wild-type p53 cDNA construct was observed, in contrast to the result obtained by introduction of p53 mut143ala. Furthermore, expression of neither p53 mut47ser nor wild-type p53 was tolerated by growing cells. In transient expression assays, both mut47ser and wild-type p53 activated the expression of a reporter gene linked to a p53 binding sequence (PG13-CAT) and inhibited the expression of the luciferase gene under the control of the Rous sarcoma virus promoter (RSVluc). In the same assay, mut143ala did not activate the expression of PG13-CAT and produced only a slight inhibitory effect on RSVluc. These findings indicate that the p53 variant with a serine at codon 47 should be considered as a rare germ-line polymorphism that does not alter the growth-suppression activity of p53.

Transition mutation in codon 248 of the p53 tumor suppressor gene induced by reactive oxygen species and a nitric oxide-releasing compound.

Exposing the human bronchial epithelial cell line BEAS-2B to the nitric oxide (NO) donor sodium 1-(N,N-diethylamino)diazen-1-ium-1, 2-diolate (DEA/NO) at an initial concentration of 0.6 mM while generating superoxide ion at the rate of 1 microM/min with the hypoxanthine/xanthine oxidase (HX/XO) system induced C:G-->T:A transition mutations in codon 248 of the p53 gene. This pattern of mutagenicity was not seen by 'fish-restriction fragment length polymorphism/polymerase chain reaction' (fish-RFLP/PCR) on exposure to DEA/NO alone, however, exposure to HX/XO led to various mutations, suggesting that co-generation of NO and superoxide was responsible for inducing the observed point mutation. DEA/NO potentiated the ability of HX/XO to induce lipid peroxidation as well as DNA single- and double-strand breaks under these conditions, while 0.6 mM DEA/NO in the absence of HX/XO had no significant effect on these parameters. The results show that a point mutation seen at high frequency in certain common human tumors can be induced by simultaneous exposure to reactive oxygen species and a NO source.

Clinical Application of Prognostic Gene Expression Signature in Fusion Gene-Negative Rhabdomyosarcoma: A Report from the Children's Oncology Group.

PURPOSE: Pediatric rhabdomyosarcoma (RMS) has two common histologic subtypes: embryonal (ERMS) and alveolar (ARMS). PAX-FOXO1 fusion gene status is a more reliable prognostic marker than alveolar histology, whereas fusion gene-negative (FN) ARMS patients are clinically similar to ERMS patients. A five-gene expression signature (MG5) previously identified two diverse risk groups within the fusion gene-negative RMS (FN-RMS) patients, but this has not been independently validated. The goal of this study was to test whether expression of the MG5 metagene, measured using a technical platform that can be applied to routine pathology material, would correlate with outcome in a new cohort of patients with FN-RMS. EXPERIMENTAL DESIGN: Cases were taken from the Children's Oncology Group (COG) D9803 study of children with intermediate-risk RMS, and gene expression profiling for the MG5 genes was performed using the nCounter assay. The MG5 score was correlated with clinical and pathologic characteristics as well as overall and event-free survival. RESULTS: MG5 standardized score showed no significant association with any of the available clinicopathologic variables. The MG5 signature score showed a significant correlation with overall (N = 57; HR, 7.3; 95% CI, 1.9-27.0; P = 0.003) and failure-free survival (N = 57; HR, 6.1; 95% CI, 1.9-19.7; P = 0.002). CONCLUSIONS: This represents the first, validated molecular prognostic signature for children with FN-RMS who otherwise have intermediate-risk disease. The capacity to measure the expression of a small number of genes in routine pathology material and apply a simple mathematical formula to calculate the MG5 metagene score provides a clear path toward better risk stratification in future prospective clinical trials. Clin Cancer Res; 21(20); 4733-9. ©2015 AACR.

The Armc10/SVH gene: Genome context, regulation of mitochondrial dynamics and protection against Aβ-induced mitochondrial fragmentation

Mitochondrial function and dynamics are essential for neurotransmission, neural function and neuronal viability. Recently, we showed that the eutherian-specific Armcx gene cluster (Armcx1-6 genes), located in the X chromosome, encodes for a new family of proteins that localise to mitochondria, regulating mitochondrial trafficking. The Armcx gene cluster evolved by retrotransposition of the Armc10 gene mRNA, which is present in all vertebrates and is considered to be the ancestor gene. Here we investigate the genomic organisation, mitochondrial functions and putative neuroprotective role of the Armc10 ancestor gene. The genomic context of the Armc10 locus shows considerable syntenic conservation among vertebrates, and sequence comparisons and CHIP-data suggest the presence of at least three conserved enhancers. We also show that the Armc10 protein localises to mitochondria and that it is highly expressed in the brain. Furthermore, we show that Armc10 levels regulate mitochondrial trafficking in neurons, but not mitochondrial aggregation, by controlling the number of moving mitochondria. We further demonstrate that the Armc10 protein interacts with the KIF5/Miro1-2/Trak2 trafficking complex. Finally, we show that overexpression of Armc10 in neurons prevents A beta-induced mitochondrial fission and neuronal death. Our data suggest both conserved and differential roles of the Armc10/Armcx gene family in regulating mitochondrial dynamics in neurons, and underscore a protective effect of the Armc10 gene against A beta-induced toxicity. Overall, our findings support a further degree of regulation of mitochondrial dynamics in the brain of more evolved mammals.

The Armc10/SVH gene: Genome context, regulation of mitochondrial dynamics and protection against Aβ-induced mitochondrial fragmentation

Mitochondrial function and dynamics are essential for neurotransmission, neural function and neuronal viability. Recently, we showed that the eutherian-specific Armcx gene cluster (Armcx1-6 genes), located in the X chromosome, encodes for a new family of proteins that localise to mitochondria, regulating mitochondrial trafficking. The Armcx gene cluster evolved by retrotransposition of the Armc10 gene mRNA, which is present in all vertebrates and is considered to be the ancestor gene. Here we investigate the genomic organisation, mitochondrial functions and putative neuroprotective role of the Armc10 ancestor gene. The genomic context of the Armc10 locus shows considerable syntenic conservation among vertebrates, and sequence comparisons and CHIP-data suggest the presence of at least three conserved enhancers. We also show that the Armc10 protein localises to mitochondria and that it is highly expressed in the brain. Furthermore, we show that Armc10 levels regulate mitochondrial trafficking in neurons, but not mitochondrial aggregation, by controlling the number of moving mitochondria. We further demonstrate that the Armc10 protein interacts with the KIF5/Miro1-2/Trak2 trafficking complex. Finally, we show that overexpression of Armc10 in neurons prevents A beta-induced mitochondrial fission and neuronal death. Our data suggest both conserved and differential roles of the Armc10/Armcx gene family in regulating mitochondrial dynamics in neurons, and underscore a protective effect of the Armc10 gene against A beta-induced toxicity. Overall, our findings support a further degree of regulation of mitochondrial dynamics in the brain of more evolved mammals.

Detecção de um isolado de Grapevine virus A e caracterização do gene da proteína capsidial

O Grapevine virus A (GVA) está associado à "Acanaladura do lenho de Kober", uma doença do complexo rugoso da videira (Vitis spp.). Neste trabalho, um isolado brasileiro de GVA (GVA-RS) foi caracterizado biologicamente por transmissão mecânica para cinco hospedeiras herbáceas e por enxertia na videira indicadora cv. Kober 5BB, e também por sorologia. O RNA total foi extraído de videira infetada cv. Pirovano 65. Para a RT-PCR, dois pares de oligonucleotídeos foram utilizados. Dois fragmentos de DNA, 430 e 451 pb, apresentando sobreposição parcial de nucleotídeos, foram amplificados por PCR. A seqüência do gene da proteína capsidial do GVA-RS com 597 nucleotídeos e 198 aminoácidos deduzidos, com massa molecular calculada de 21,6 kDa, foi alinhada a outros isolados virais. As seqüências de nucleotídeos e aminoácidos deduzidos do GVA-RS apresentaram maior identidade, 91,4% e 95,4%, respectivamente, com um isolado italiano. O GVA-RS apresentou expressiva divergência dos Vitivirus Heracleum latent virus (HLV), Grapevine virus B (GVB) e Grapevine virus D (GVD), com identidade de nucleotídeos variando de 76% a 83,1%.

Comparação da seqüência de nucleotídeos do gene da proteína capsidial de estirpes severas e premunizantes do Papaya ringspot virus

This study compared three mild and three severe strains of Papaya ringspot virus - type W (PRSV-W), based on nucleotide and amino acid sequences of the capsid protein (CP) gene. The CP nucleotide sequences of the mild strains shared 98% to 100% identity. When compared to the severe strains the identity ranged from 93% to 95%, except in the case of PRSV-W-2R, which resulted from reversion of the mild strains PRSV-W-2. The CP sequence of the reverting strain showed 100% identity with the sequence of its parental strain. An insertion of six nucleotides in the core region of the CP gene, which reflected the addition of two amino acids (Asn and Asp) in the deduced sequence of the protein, was found in all mild strains. These sequence comparisons were used to design strain-specific primers that were used to specifically amplify regions for either the mild or severe strains.

Caracterização de um isolado do Pepper mild mottle virus que não quebra a resistência do gene L3 em Capsicum sp.

Sementes de pimenta (Capsicum baccatum) 'Dedo de Moça' destinadas ao plantio comercial e adquiridas no município de São Paulo, SP, analisadas quanto à presença de vírus, por meio de testes biológicos e sorológicos revelaram-se infetadas por uma estirpe do Pepper mild mottle virus (PMMoV). Para confirmar a identidade do isolado, promoveu-se a RT-PCR com oligonucleotídeos que flanqueiam a ORF da capa protéica de espécies do gênero Tobamovirus do subgrupo 1. Os fragmentos de DNA amplificados, quando seqüenciados e comparados com outros isolados de tobamovírus depositados no GenBank, apresentaram valores de identidade de nucleotídeos entre 94 e 100% com outras seqüências de PMMoV, inferiores a 75% para as demais espécies de tobamovírus do subgrupo I (Tobacco mosaic virus, Tomato mosaic virus e Odontoglossum ringspot virus) e 65% para os tobamovírus dos subgrupos II e III. O PMMoV-BR revelou 100% de identidade com isolados japoneses, sugerindo que este patógeno pode ter sido introduzido daquele país. A seqüência de aminoácidos deduzidos da capa protéica indicou também, que este isolado não é capaz de quebrar a resistência do gene L3 de Capsicum spp. Fato confirmado pelos sintomas causados nas hospedeiras diferenciais de Capsicum spp., verificando-se que este isolado não foi capaz de infetar plantas de C. chinense (L3) e C. chacoense (L4). Estes resultados confirmaram a importância da caracterização dos isolados de tobamovírus, fundamental para adequação de medidas de controle, principalmente, prevenindo a entrada e posterior disseminação do patógeno em novas áreas de cultivo.

Expression of Grapevine leafroll-associated virus 3 coat protein gene in Escherichia coli and production of polyclonal antibodies

Grapevine leafroll-associated virus 3 (GLRaV-3), the main viral species of the grapevine leafroll complex, causes yield and quality reduction in grapes (Vitis spp.). The coat protein gene was RT-PCR-amplified from total RNA extracted from infected grapevine leaves and the amplified fragment was cloned and completely sequenced. The fragment was subsequently subcloned into the pRSET-C expression vector. The recombinant plasmid was used to transform Escherichia coli BL21:DE3 and express the capsid protein. The coat protein, fused to a 6 His-tag, was purified by affinity chromatography using an Ni-NTA resin. The identity of the purified protein was confirmed by SDS-PAGE and Western blot. The in vitro-expressed protein was quantified and used for rabbit immunizations. The antiserum was shown to be sensitive and specific for the detection of GLRaV-3 in grapevine extracts in Western blot and DAS-ELISA assays, with no unspecific or heterologous reactions against other non-serologically related viruses being observed.

Avaliação da expressão do gene MGMT nos tecidos normal e neoplásico de doentes com câncer colorretal

OBJETIVO: Avaliar a expressão tecidual do gene de reparo MGMT comparando a mucosa cólica normal e neoplásica em doentes com câncer colorretal. MÉTODOS: Foram estudados 44 portadores de adenocarcinoma colorretal confirmado por estudo histopatológico. Foram excluídos doentes suspeitos de pertencerem a famílias com câncer colorretal hereditário (HNPCC e PAF) e os portadores de câncer do reto médio e inferior submetidos a tratamento quimioradioterápico neoadjuvante. A expressão do gene MGMT foi avaliada pela técnica da reação de polimerase em cadeia em tempo real (RT-PCR). A comparação dos resultados encontrados para expressão do gene MGMT entre tecidos normais e neoplásicos foi feita pelo teste t de Student pareado, adotando-se nível de significância de 5% (p <0,05). RESULTADOS: A expressão tecidual do gene MGMT em todos os doentes foi menor no tecido neoplásico quando comparada a do tecido normal (p=0,002). CONCLUSÃO: O gene de reparo MGMT encontra-se menos expresso no tecido neoplásico quando comparados aos tecidos normais em portadores de CCR esporádico.

Análise do gene PTEN por hibridização in situ fluorescente no carcinoma de células renais

OBJETIVO: avaliar a frequência de deleção do gene PTEN no carcinoma de células renais e o impacto da deleção nas taxas de sobrevida global e livre de doença. MÉTODOS: foram analisados 110 pacientes portadores de carcinoma de células renais submetidos à nefrectomia radical ou parcial entre os anos de 1980 e 2007. Em 53 casos foi possível a análise do gene PTEN pelo método de hibridização in situ fluorescente através da técnica de "tissue microarray". Para a análise estatística, os pacientes foram classificados em dois grupos, de acordo com a presença ou ausência de deleção. RESULTADOS: o tempo médio de seguimento foi de 41,9 meses. Deleção hemizigótica foi identificada em 18 pacientes (33,9%), ao passo que deleção homozigótica esteve presente em três (5,6%). Em aproximadamente 40% dos casos analisados havia deleção. Monossomia e trissomia foram detectadas, respectivamente, em nove (17%) e dois pacientes (3,8%). Em 21 pacientes (39,6%), a análise por hibridização in situ do gene PTEN foi normal. Não houve diferenças estatisticamente significativas nas taxas de sobrevida global (p=0,468) e livre de doença (p=0,344) entre os pacientes portadores ou não de deleção. Foram fatores independentes para a sobrevida global: estádio clínico TNM, sintomatologia ao diagnóstico, alto grau de Fuhrmann performance status (Ecog) e recorrência tumoral. A livre de doença foi influenciada unicamente pelo estádio clínico TNM. CONCLUSÃO: deleção do gene PTEN no CCR foi detectada com frequência de aproximadamente 40% e sua presença não foi determinante de menores taxas de sobrevida, permanecendo os fatores prognósticos tradicionais como determinantes da evolução dos pacientes.

Polimorfismo do gene do receptor de progesterona (PROGINS) em mulheres com câncer de mama: estudo caso-controle

OBJETIVOS: analisar a correlação entre o polimorfismo PROGINS e o câncer de mama. MÉTODOS: estudo caso-controle desenvolvido entre abril e outubro de 2004 com o pareamento de 50 mulheres com diagnóstico histopatológico de carcinoma de mama e 49 mulheres saudáveis. A inserção Alu de 306 pares de base no intron G do gene do receptor da progesterona denominada PROGINS foi detectada por meio de reação em cadeia da polimerase e analisada em gel de agarose 2% corado com brometo de etídio. Os grupos controle e experimental foram comparados, por meio de programa estatístico Epi-Info 6.0, quanto aos genótipos e às freqüências alélicas, utilizando-se o teste do chi2. RESULTADOS: em relação ao PROGINS encontramos uma prevalência na população estudada de 62 (62,6%) indivíduos homozigotos selvagens, 35 (35,3%) de heterozigotos e dois (2,1%) casos com a presença da mutação. Não foi evidenciada diferença significante em relação ao polimorfismo PROGINS, quando comparados os casos e controles, seja com relação à homozigose (62 vs 65,3%), heterozigose (36 vs 34,6%) ou à presença de mutação (2,0 vs 2,1%), com p de 0,920 (OR=1,01), 0,891 (OR=1,06) e 0,988 (OR=1,10), respectivamente. CONCLUSÕES: os resultados mostraram que o polimorfismo PROGINS não conferiu risco substancial de câncer de mama em seus portadores.

Relação entre polimorfismo do gene do receptor de progesterona, raça, paridade e ocorrência de leiomioma uterino

OBJETIVOS: analisamos raça, paridade e presença do polimorfismo do gene do receptor de progesterona, denominado PROGINS, como fatores relacionados à ocorrência de leiomioma uterino em mulheres brasileiras. MÉTODOS: realizamos estudo caso-controle, no qual foram incluídas 122 pacientes com diagnóstico de leiomioma e 125 mulheres sem a doença. Após registro dos dados clínicos, coletamos material biológico para extração de DNA, reação em cadeia da polimerase e eletroforese em gel de agarose, a fim de identificar a presença do polimorfismo PROGINS. A análise estatística foi feita pelo teste não paramétrico de Mann-Whitney ou pelo teste do chi2, a depender da variável estudada. O risco para ocorrência da doença foi calculado pelo modelo de regressão logística, com obtenção da odds ratio (OR) (razão de chances). O nível de significância adotado foi de 5% (p<0,05) e o intervalo de confiança foi de 95% (IC 95%). RESULTADOS: observamos maior prevalência de "não-brancas"- pardas e negras - (50 vs 22,4%) e de nulíparas (23,8 vs 11,2%) nos casos, ao passo que o genótipo do receptor de progesterona foi mais freqüentemente PROGINS positivo - heterozigoto ou homozigoto mutante - entre os controles (21,6 vs 10,7%). A razão de chances indicou elevação do risco para leiomioma relacionada à raça "não branca"(OR=3,46; IC 95%: 2,0-6,0) e à nuliparidade (OR=3,30; IC 95%: 1,9-5,6), com redução na presença de genótipos PROGINS positivo (OR=0,43; IC 95%: 0,2-0,9). CONCLUSÕES: a raça "não branca"e a nuliparidade foram consideradas fatores de risco para a ocorrência de leiomioma uterino em mulheres da população estudada, ao passo que o polimorfismo PROGINS demonstrou ser fator protetor.