Algorithms and computational tools for metabolic flux analysis

PhD thesis in Biomedical Engineering

Construction of an innocuous Salmonella phage

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Insights into bacterial colony morphology evolution and diversification during infection development in cystic fibrosis

Tese de Doutoramento em Engenharia Biomédica.

Óxido nítrico e sistema cardiovascular: ativação celular, reatividade vascular e variante genética

O óxido nítrico (NO), primariamente identificado como um fator relaxante derivado do endotélio, é um radical livre atuante na sinalização de diferentes processos biológicos. A identificação das isoformas das sintases do NO (NOS) e a subsequente caracterização dos mecanismos de ativação celulares das enzimas possibilitaram tanto a compreensão de parte das interações fisiológicas como a compreensão de parte dos mecanismos de doença, na qual o NO está envolvido. A isoforma endotelial da NOS (eNOS), expressa principalmente no endotélio vascular, desempenha importante papel na regulação da reatividade vascular e no desenvolvimento e na progressão da aterosclerose. Esta revisão tem o propósito de contextualizar o leitor sobre a estrutura da eNOS e seus mecanismos de ativação celular. Tendo em vista os avanços da biologia molecular, trataremos ainda dos conhecidos mecanismos de regulação da expressão gênica e do papel de variantes no código genético da eNOS associados a fenótipos cardiovasculares. Embora se reconheça a importância do NO como molécula ateroprotetora, nossa atenção estará voltada à revisão de literatura envolvendo NO e sua participação na modulação do fenótipo de vasodilatação muscular.

A influência do genótipo da ECA sobre a aptidão cardiovascular de jovens do sexo masculino moderadamente ativos

FUNDAMENTO: O gene da enzima conversora de angiotensina (gene ECA) tem sido amplamente estudado em relação a fenótipos de aptidão cardiorrespiratória, contudo a associação do genótipo da ECA com corridas de meia-distância tem sido pouco investigada. OBJETIVO: O presente estudo investigou a possível influência da enzima conversora de angiotensina (ECA) (I/D) sobre a aptidão cardiovascular e o desempenho em corridas de meia-distância por parte de brasileiros jovens do sexo masculino. A validade da previsão de VO2max em relação ao genótipo da ECA também foi analisada. MÉTODOS: Um grupo homogêneo de homens jovens moderadamente ativos foi avaliado em um teste de corrida (V1600 m; m.min-1) e em um teste adicional em esteira ergométrica para a determinação de VO2max. Posteriormente, o [(0,177*V1600m) + 8.101] VO2max real e previsto foi comparado com os genótipos da ECA. RESULTADOS: O VO2max e V1600m registrados para os genótipos DD, ID e II foram 45,6 (1,8); 51,9 (0,8) e 54,4 (1,0) mL.kg-1.min-1 e 211,2 (8,3); 249,1 (4,3) e 258,6 (5,4 ) m.min-1, respectivamente e foram significativamente mais baixos para os genótipos DD (p < 0,05). O VO2max real e previsto não diferiram entre si, apesar do genótipo da ECA, mas o nível de concordância entre os métodos de VO2max real e estimado foi menor para o genótipo DD. CONCLUSÃO: Concluiu-se que existe uma possível associação entre o genótipo da ECA, a aptidão cardiovascular e o desempenho em corridas de média distância de jovens do sexo masculino moderadamente ativos e que a precisão da previsão do VO2max também pode ser dependente do genótipo da ECA dos participantes.

Características fenotípicas da hipertensão arterial resistente na população brasileira

Hipertensão resistente (HAR) é definida como a pressão arterial que permanece acima da meta pressórica, apesar do uso de três classes de anti-hipertensivos em doses otimizadas, sendo um deles um diurético. Além disso, são considerados também hipertensos resistentes os pacientes que usam quatro ou mais classes e possuem suas pressões controladas. Embora essa definição seja útil na categorização de um maior grupo de resistentes, visto esses dois subgrupos compartilharem alto risco cardiovascular, algumas importantes particularidades clínicas e fisiopatológicas necessitam ser mais bem avaliadas antes de resistentes controlados e não controlados pertencerem ao mesmo grupo. Foram comparadas algumas características cardiovasculares nesses dois subgrupos de hipertensos resistentes. Embora algumas semelhanças, o subgrupo HRNC apresenta fenótipos cardiovasculares com pior prognóstico como maior rigidez vascular e hipertrofia ventricular esquerda, além de função endotelial mais prejudicada e menor queda de pressão arterial no período noturno, entre outras. Frente às diferenças, o subgrupo HRNC está associado à maior risco cardiovascular, podendo ser considerado mais resistente ao tratamento anti-hipertensivo. Além da importância de melhor prevenção e tratamento da HAR com medidas de identificar precocemente os fatores de risco e otimizar a terapia farmacológica, algumas implicações clínicas devem ser consideradas na abordagem de pacientes controlados e não controlados como semelhantes ao grupo de resistentes.

mRNA metabolism: nonsense mediated mRNA decay as a tool for gene therapy and the role of human DIS3L2 in transcript degradation

Tese de mestrado em Biologia Humana e Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015

Caracterização de sorotipos de Escherichia coli potencialmente produtores de enterotoxinas em alimentos

Em 137 amostras de alimentos de diferentes origens (animal e vegetal) foi investigada a ocorrência de sorotipos de Escherichia coli mais comumente descritos como produtores de enterotoxinas. A análise sorológica dos antígenos somáticos, de envoltórios e flagelares nas 265 culturas isoladas, resultou na identificação de 34 amostras distribuídas em doze sorotipos e oriundas de 24 produtos de origem animal. Outros aspectos foram analisados, visando associá-los como possíveis marcadores epidemiológicos. Assim, na biotipificação, verificou-se o perfil das 34 amostras diante da melibiose, rafinose, sacarose, salicina e sorbitol, obtendo-se a caracterização de 11 biotipos. Todavia, a acentuada heterogeneidade de biotipos distribuídos pelos sorotipos, não permitiu um relacionamento de tipos soro-fermentativos com as fontes de isolamento. Os demais testes, representados pela atividade hemolítica e a capacidade hemaglutinante, pouco acrescentaram para o problema da diferenciação de fenótipos ou na caracterização de marcadores epidemiológicos.

Densidade e diversidade fenotípica de bactérias diazotróficas endofíticas em solos de mineração de bauxita, em reabilitação

Bactérias diazotróficas endofíticas contribuem para o desenvolvimento das plantas por meio da fixação biológica do nitrogênio, produção e liberação de substâncias reguladoras do crescimento vegetal, podendo, assim, facilitar a revegetação de solos degradados por atividades antrópicas. No entanto, pouco se conhece sobre as populações destas bactérias em solos ou plantas de áreas de mineração. Objetivando avaliar o efeito de diferentes tipos de vegetação e tempo de reabilitação de áreas degradadas por mineração de bauxita na densidade e diversidade de algumas espécies de bactérias diazotróficas endofíticas, realizaram-se, em duas épocas, amostragens de solo, de dois ambientes distintos, submetidos a diferentes processos de reabilitação. A densidade, avaliada pelo número mais provável, utilizando os meios de cultura: NFb, JNFb e Fam, para Azospirillum brasilense e A. lipoferum, Herbaspirillum spp. e A. amazonense, respectivamente, variou de 0 a 2,0 x 10(4) bactérias por grama de solo e mostrou que o tipo de vegetação influiu nas populações destas bactérias. Foram encontradas densidades maiores em solos revegetados com gramíneas: braquiária (Brachiaria decumbens), capim-azevém (Lolium multiflorum) e capim-gordura (Melinis minutiflora). Contudo, estas densidades podem ser consideradas baixas, se comparadas às de solos agrícolas, e não apresentaram relação com o tempo de reabilitação da área. Foram encontrados 36 fenótipos culturais em meio batata, entre os 72 isolados obtidos dos três meios de cultura utilizados. A partir destes, foram formados sete grandes grupos com similaridade superior ou igual a 63 %, dos quais cinco, representando 62,5 % do total de isolados obtidos, continham as estirpes-tipo de Burkholderia brasilensis, Herbaspirillum seropedicae e Azospirillum spp. (A. brasilense, A. amazonense, A. lipoferum, A. irakense). Apesar da baixa densidade, este grupo de bactérias apresentou alta diversidade fenotípica no ambiente estudado.

Caracterização e diversidade genética do capim-elefante e seus híbridos com milheto mediante padrões isoenzimáticos

Foram avaliadas isoenzimaticamente sete cultivares de capim-elefante (Pennisetum purpureum) e seus híbridos com milheto (P. americanum), selecionados pela Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária (IPA), visando à identificação de acessos. Foram estudados, em gel de poliacrilamida, os sistemas peroxidase (POX), esterase (EST), glutamato oxalacetato transaminase (GOT), leucina aminopeptidase (LAP), álcool-desidrogenase (ADH) e fosfatase ácida (ACP), em folhas jovens, aos 28 dias após o corte de uniformização. Não foi observada atividade isoenzimática da ADH e observou-se baixa resolução do sistema LAP, os quais não são indicados para caracterização dos germoplasmas. Os padrões de ACP, GOT, POX e EST permitiram conhecer os fenótipos dos 14 acessos estudados. Foram revelados 9, 3, 13 e 19 diferentes padrões de bandas, respectivamente, sendo possível a identificação da coleção de forma rápida e segura utilizando apenas os padrões de esterase.

Tamanho da amostra para avaliação de famílias de meios-irmãos de milho

Este trabalho teve como objetivo verificar o efeito do número de plantas por parcela na avaliação de famílias de meios-irmãos de milho. Para isso, 25 famílias da população CMS-39 foram avaliadas utilizando um látice 5 x 5 com duas repetições. Cada parcela era constituída por três linhas com 10 m de comprimento. Cada parcela foi subdividida em estratos de 1 m com cinco plantas; associando os estratos contíguos, foi possível obter número de plantas por parcela, que variou de 5 a 135. Utilizando esses diferentes tamanhos de parcelas, foram realizadas 270 análises de variância quanto ao caráter peso da espiga despalhada. A partir dessas análises, foram estimados os parâmetros genéticos e fenotípicos com os seus respectivos erros e simulando o ganho esperado com a seleção. Constatou-se que quanto maior o número de plantas, mais precisos foram os experimentos; as parcelas contendo o mesmo número de plantas, porém distribuídos em duas ou três linhas, propiciam maior precisão experimental; o ganho esperado com a seleção decresce com o aumento do número de plantas utilizadas, por parcela.

Nova metodologia de avaliação da reação de genótipos de capim-colonião ao alumínio

Foi definida nova metodologia de avaliação de genótipos quanto à reação ao alumínio (Al3+), presente em soluções nutritivas, através da associação de análises de componentes principais e de estabilidade/adaptabilidade fenotípicas. Os experimentos foram instalados em delineamentos de blocos ao acaso, em parcelas subdivididas, com três repetições e conduzidos em casa de vegetação da Seção de Genética - Centro Experimental de Campinas/IAC, no período de 1995 a 1997. Em diferentes genótipos de capim-colonião (Panicum maximum Jacq.) foram avaliados caracteres de sistema radicular e de parte aérea, sob três concentrações de Al3+ (zero, 12 e 24 mg/L) e três períodos de permanência em solução (15, 30 e 45 dias). Reduções porcentuais, causadas pela presença do Al3+, foram calculadas para cada caráter analisado e, a partir delas, efetuadas as análises acima citadas. Considerável precisão foi observada na diferenciação dos genótipos quanto ao estresse, sugerindo o seu emprego em programas de melhoramento genético.

Divergência entre subpopulações de cagaiteira (Eugenia dysenterica) em resposta a padrões edáficos e distribuição espacial

A domesticação e a utilização de espécies nativas em sistemas de produção muitas vezes são inviabilizadas pela falta de conhecimento prévio sobre a variabilidade genética. Uma vez quantificada, esta variabilidade pode ser útil tanto para o melhoramento genético da espécie quanto em programas de conservação. O objetivo deste trabalho foi avaliar a diferenciação, com base em caracteres genéticos e fenotípicos, entre dez subpopulações de Eugenia dysenterica DC. nativas da região sudeste do Estado de Goiás. Foram utilizados testes de Mantel a fim de comparar os padrões de variação genética, com base em oito locos isoenzimáticos, e caracteres fenotípicos (caracteres morfológicos e demográficos), entre as subpopulações, e estabelecer suas relações com as diferenças geográficas e edáficas entre as regiões. Os testes de Mantel sugeriram que o principal fator determinando a divergência genética é a distribuição geográfica das subpopulações, em um modelo no qual existe um balanço entre deriva genética atuando dentro das subpopulações e fluxo gênico em curtas distâncias ligando as subpopulações. A variação fenotípica, por sua vez, é melhor explicada pelos padrões edáficos e pela distribuição espacial. Esses resultados podem servir de guia para a coleta de germoplasma visando a sua utilização em programa de melhoramento genético desta espécie.

Linhagens de feijoeiro com resistência à antracnose selecionadas quanto a características agronômicas desejáveis

O objetivo deste trabalho foi identificar entre as linhagens de feijoeiro resistentes à antracnose, aquelas com alta produtividade, tipo de grãos Carioca, resistência à mancha-angular (Phaeoisariopsis griseola) e porte arbustivo. Foram avaliadas 256 linhagens oriundas de um programa de melhoramento genético por retrocruzamentos. Quatro experimentos foram conduzidos em três locais no Estado de Minas Gerais, em que foram avaliadas a produção e o tipo de grãos, o porte e a reação à mancha-angular. Observaram-se acentuadas diferenças genéticas entre as linhagens e, conseqüentemente, as herdabilidades foram também elevadas e propiciaram acentuados ganhos com a seleção. A maioria das correlações fenotípicas estimadas entre os caracteres não foi significativa, indicando a possibilidade de seleção de linhagens superiores em todos os fenótipos de interesse. Foram selecionadas cinco linhagens com alto potencial produtivo, grãos do tipo Carioca, porte arbustivo e maior nível de resistência à mancha-angular, sendo que duas delas possuem uma pirâmide de alelos de resistência à antracnose.

Seleção de famílias de feijoeiro resistente à antracnose e à mancha-angular

O objetivo deste trabalho foi identificar famílias de feijoeiro com resistência a Colletotrichum lindemuthianum e Phaeoisariopsis griseola e com outros fenótipos agronômicos desejáveis. As famílias utilizadas foram obtidas do cruzamento entre a linhagem H91, portadora de três alelos de resistência à antracnose, com três famílias F2:5 resistentes à mancha-angular, derivadas da cultivar Jalo EEP 558. Foi utilizado o delineamento látice quadrado em todos os experimentos. Inicialmente, foram avaliadas 144 famílias F2:3, no inverno de 2004, em Lavras, MG, com base no tipo de grão. Foram selecionadas 80 famílias F2:4 e avaliadas com a testemunha BRSMG Talismã, no período das águas de 2004/2005, no mesmo local. Considerando-se o tipo de grão e a resistência à mancha-angular e antracnose, foram mantidas 48 famílias F2:5, que foram avaliadas na seca de 2005, em Lavras e Lambari, MG. Essas 48 famílias passaram por inoculação das raças 2047, 73 e 1545 de C. lindemuthianum, para verificação da presença dos alelos de resistência Co-4², Co-5 e Co-7, respectivamente. Foram identificados genótipos da maioria das 48 famílias, quanto à reação à antracnose, das quais se destacaram quatro, em relação ao tipo de grão semelhante ao 'Carioca', de porte ereto, produtividade elevada e resistência à mancha-angular.