A Comparison of the SNP Variation in the Calcification PMCA Gene of Lottia gigantea between a Santa Barbara Population and a More Acidic Monterey Bay Population

As the atmospheric levels of CO2 rise from human activity, the carbonic acid levels of the ocean increase, causing ocean acidification. This increase in acidity breaks down the calcified bodies that many marine organisms depend upon. Upwelling regions such as Monterey Bay in California have pH levels that are not expected to reach the open ocean for a few decades. This study reviews one of the common intertidal animals of the California coast, the Owl Limpet Lottia gigantea, and its genetic variation of the plasma membrane Ca2+ ATPase (PMCA) in relation to the acidity of its environment. The PMCA protein functions in the calcification process of many organisms. Specifically in limpets, this gene functions to form its protective shell. Single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were found among five sections of the gene to determine variation between the acidic environment population in Monterey, California and the non-acidic environment population in Santa Barbara, California. While some variation was determined, the Monterey Bay and Santa Barbara Lottia gigantea populations are not significantly distinct at the PMCA gene. Sections B, C, and D were found to be linked. Only one location in Section B was found to have an amino acid change within an exon. Section A has the strongest connection to the sampling location. Monterey individuals were seen to be more genetically recognizable, while Santa Barbara individuals showed slightly more variation. Understanding the trends of ocean acidification, upwelling region activities, and population genetics will assist in determining how the ocean environment will behave in the future.

Relógios biológicos e padrões de alimentação em camundongos normais e com sobrepeso

A saudável interação entre o indivíduo e o meio depende do alinhamento entre a dinâmica fisiológica do primeiro e os periódicos movimentos da natureza. A interação entre tais ritmos por sua vez constitui-se em base e derivação do processo de evolução. O comprometimento de tal alinhamento representa um risco para a sobrevivência das espécies. Neste contexto, os organismos alinham seus ritmos fisiológicos a diferentes ciclos externos. Desta forma, ciclos endógenos são coordenados por relógios biológicos que determinam em nosso organismo, específicos ritmos em fase com a natureza, tais como ritmos circadianos (RC), cujo período aproxima-se de 24 horas. O peso corporal, a ingestão de alimentos e o consumo de energia são processos caracterizados pelo RC e a obesidade está associada a uma dessincronização deste processo. A modulação do RC é resultado da expressão dos clock gens CLOCK e BMAL1 que formam um heterodímero responsável pela transcrição gênica de Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. As proteínas codificadas por estes genes, uma vez sintetizadas, formam dímeros (PER-CRY) no citoplasma que, a partir de determinada concentração, retornam ao núcleo, bloqueando a ação do heterodímero CLOCK/BMAL1 na transcrição dos próprios genes, formando assim uma alça de retroalimentação negativa de transcrição e tradução. Estes genes asseguram a periodicidade e são significativamente expressos no núcleo supraquiasmático (SCN) do hipotálamo. Para estudar esse processo em camundongos normais e hiperalimentados, saciados e em estado de fome, foi utilizado um método de registro do comportamento alimentar baseado no som produzido pela alimentação dos animais, e a correlação destes estados metabólicos com a expressão de CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, bem como das proteínas Cry1 e Cry2 no SCN, por análise de imagens obtidas em microscopia confocal. Camundongos suíços controle em estado de fome (CF) e saciados (CS) foram comparados com animais hiperalimentados com fome (HF) e saciados (HS). Nenhum grupo demonstrou diferença nos conteúdos CLOCK e BMAL1, indicando capacidade potencial para modular os ritmos biológicos. No entanto, as proteínas Per1, Per2, Per3 e Cry1 apresentaram menor expressão no grupo CS, mostrando uma diferença significativa quando comparados com o grupo CF (P<0,05), diferença esta não encontrada na comparação entre os grupos HF e HS. A quantidade de proteína Cry2 não foi diferente na mesma comparação. Os resultados do estudo indicaram que as alterações dos ritmos endógenos e exógenos, refletido pelo comportamento hiperfágico observado em camundongos hiperalimentados, pode ser devido a um defeito no mecanismo de feedback negativo associado ao dímero Cry-Per, que não bloqueia a transcrição de Per1 Per2, Per3 e Cry1 pelo heterodímero CLOCK-BMAL1.

Avaliação da presença de mutações de resistência no gene da NS5B e do prognóstico da infecção pelo HCV através da IL-28B em pacientes monoinfectados com HCV no RJ

Estima-se que a prevalência global da população mundial com hepatite C é de 3%. Pouco se sabe sobre a resposta ao tratamento com respeito à resistência viral. Algumas mutações no fragmento de 109 aminoácidos da NS5B são associadas com resistência ao interferon (IFN) e ribavirina (RBV). Estudos moleculares e clínicos identificaram fatores associados com o hospedeiro e vírus relacionados associada com a resposta ao tratamento, tal como o gene que codifica a IL-28B. Este estudo foi dividido em duas fases, cujos objetivos foram caracterizar a frequência de mutações que conferem resistência ao HCV e avaliar a relevância das mutações em pacientes Respondedores (R) ou Não Respondedores (NR) ao tratamento e caracterizar geneticamente as populações sobre polimorfismos genéticos nos SNPs da IL-28B em relação ao prognóstico da resposta ao tratamento. As amostras dos pacientes foram submetidas a testes de genotipagem e carga viral. As sequências geradas foram comparadas no BLAST e no banco de dados Los Alamos HCV. Realizamos o alinhamento das sequências homólogas e as mutações identificadas. Com base no genótipo e carga viral determinamos a classificação dos pacientes de acordo com a resposta à terapia. O DNA genômico foi isolado a partir de sangue periférico para a realização da tipagem de SNPs de IL-28B. A metodologia utilizada foi de PCR em tempo real utilizando sondas TaqMan SNP específico. A análise dos dados foi realizada utilizando GraphPad Prism com qui-quadrado, risco relativo (RR), Odds Ratio (OR) e intervalo de confiança de 95%, com um nível de significância de P <0,05. Foi encontrado na primeira fase deste estudo uma taxa significativa mutações associadas ao tratamento nas amostras estudadas. A prevalência de mutações associadas à resistência ao IFN e RBV bem como a novos medicamentos antivirais localizados no fragmento de 109 aminoácidos da NS5B foi examinado em 69 indivíduos infectados naïve no Rio de Janeiro, Brasil. Na segunda fase, as mutações foram clinicamente relevantes. Desde então, procuramos observar as diferenças entre melhor ou pior prognóstico de acordo com a imunogenética que mostrou diferenciação entre os grupos R e NR ao tratamento em relação ao prognóstico da resposta terapêutica. Quando as diferenças entre as sequências da NS5B e a resposta ao tratamento foram consideradas verificou-se que associada a mutação R254K, estava a C316N que poderia conduzir a uma não resposta à terapia no genótipo 1b. Os nossos dados também suportaram forte associação de IL-28B rs12979860, com elevada probabilidade de resposta à terapia de IFN + RBV. Nossos dados evidenciam a presença de pacientes virgens de tratamento que abrigam mutações de resistência previamente descritas na literatura. A análise dos fatores preditores de resposta virológica mostrou que a predição de boa resposta ou não ao tratamento e ainda da progressão da doença é dependente de uma importante interação entre a genética viral e a do hospedeiro. Fato este importante para que no momento de avaliação de diagnóstico e conduta terapêutica, o médico possa tomar medidas apropriadas para o tratamento de cada paciente individualmente independentemente do genótipo do HCV em questão.

Variantes no gene MBL2 codificador da Lectina Ligante de Manose (MBL): implicações na leishmaniose visceral humana

A leishmaniose visceral (LV) ou calazar é uma doença endêmica, crônica, grave e de alta letalidade se não tratada. Os estudos apontam a proteína Lectina Ligante de Manose (MBL), codificada pelo gene MBL2, como uma peça-chave na imunidade inata, dada a sua função no reconhecimento microbiano, na eliminação, inflamação e morte celular. Neste trabalho realizamos um estudo do tipo caso-controle que teve como objetivo investigar a associação entre variantes no gene MBL2 e a suscetibilidade à LV em indivíduos residentes em áreas endêmicas da Ilha de São Luís-MA. A amostra foi constituída por 322 indivíduos, sendo 161 casos com LV, não aparentados, de ambos os sexos, residentes em áreas endêmicas da doença na Ilha de São Luís e 161 controles saudáveis, não infectados e não aparentados da mesma região. A identificação dos casos de LV se deu por meio do contato constante com os principais hospitais e ambulatórios de referência para a doença na cidade. Também foram feitas buscas de pacientes com LV em ambiente domiciliar, a partir de registros da FUNASA-MA. A análise molecular consistiu na genotipagem de 6 variantes localizadas na região promotora [posições -550 (C>G), -221(G>C), +4(C>T)] e codificadora [códons 52 (C>T), 54 (G>A) e 57 (G>A)] do gene MBL2, através da reação em cadeia da polimerase e sequenciamento automático. A dosagem da proteína MBL no soro foi realizada pelo teste de ELISA. Verificamos que os fenótipos MBL dependem do conjunto de alelos presentes no gene MBL2, sendo nítido o efeito que as variantes defectivas causam nos níveis da proteína. Não encontramos diferença significativa entre casos e controles em relação à distribuição dos genótipos MBL2 e dos níveis séricos de MBL. As frequências alélicas das variantes exônicas na amostra total mostram que o alelo A é o mais comum (74,8%) e que os alelos defectivos (B, C e D) se encontram principalmente em heterozigose (36,6%), o que reforça a ideia de que alelos MBL2 defectivos são mantidos na população por conferirem vantagem seletiva aos heterozigotos. Em relação aos 3 principais polimorfismos existentes na região promotora, verificamos ser a variante -221G (Y) a mais frequente (88%) seguida de +4C (P) (73%) e de -550C (L) (67%). Identificamos oito haplótipos em MBL2 num total de 644 cromossomos avaliados, em 30 combinações diferentes, sendo HYPA e LYQA os mais frequentes e HYPD e HYPB os mais raros. Todos os portadores de combinações de haplótipos homozigotos para alelos defectivos apresentaram níveis séricos de MBL indetectáveis. Os genótipos LYQA/LYQA e HYPA/HYPA apresentaram as maiores concentrações médias de MBL no soro. A combinação entre SNPs no éxon 1 e na região promotora do gene MBL2 resulta em grande variação nas concentrações de MBL em indivíduos saudáveis. Consideramos que o conjunto de dados gerados é uma contribuição valiosa que poderá ser expandida para outros cenários.

Polimorfismo Arg16Gly e Gln27Glu do Gene β2-ADR e a sensibilização fúngica associada ao controle e gravidade da asma

A asma brônquica é uma doença inflamatória crônica das vias aéreas inferiores que resulta da interação entre fatores genéticos e ambientais.Teve como objetivo estudar o polimorfismo Arg16Gly e Gln27Glu do Gene β2-ADR e a sensibilização fúngica associada ao controle e gravidade da asma. Trata-se de um estudo observacional analítico caso controle em portadores de asma, assistidos no Programa de Assistência ao Paciente Asmático do Hospital Universitário Presidente Dutra (PAPA-HUPD). Foram incluídos no estudo 83 pacientes com asma brônquica e 46 não asmáticos como controles. Os participantes coletaram duas amostra de 5ml de sangue, para genotipagem do gene β2AR-16 e β2AR-27 por PCR-RFLP e teste de sensibilização Elisa específico para fungos. Os dados de controle foram obtidos através do Teste de Controle da Asma (ACT) e os dados clínicos dos prontuários. As análises de polimorfismo não apresentaram associação com o estado de controle da asma para o gene β2-ADR-16 e β2-ADR-27. Entre asmáticos e não asmáticos foi observado diferença estatisticamente significante (p<0,05) com maior expressão do alelo Glu (74%) entre os não asmáticos. O homozigoto Glu/Glu também foi mais frequentes entre os não asmáticos, sugerindo que o alelo Glu-27 pode estar associado ao risco diminuído para asma. Quanto à sensibilização fúngica, não houve associação significante com os genótipos estudados. O estudo mostrou que, asmáticos graves são mais sensibilizados que não asmáticos e asmáticos moderados. Não houve diferença estatisticamente significante entre controle da asma e sensibilização fúngica, no entanto houve associação significativa com a gravidade. Associações isoladas entre sensibilização fúngica e asma, assim como entre polimorfismo e asma ficou evidente neste estudo.

Diversidade de respostas de Corynebacterium diphtheriae frente a agentes oxidantes: resistência, adaptação e envolvimento do determinante de resistência ao telurito (TeR) e do sistema OxyR na virulência bacteriana

Corynebacterium diphtheriae é um importante patógeno humano e agente causal da difteria. Embora seja observada uma redução mundial no número de casos da doença, a difteria permanece endêmica em muitos países e surtos são esporadicamente notificados. No Brasil, o último surto ocorreu no estado no Maranhão e revelou mudanças em aspectos clínico-epidemiológicos da doença. Diferentemente da maioria das cepas de difteria brasileiras, que pertencem ao biovar mitis, nesse surto dois diferentes pulsotipos de C. diphtheriae biovar intermedius foram isolados. Além disso, sinais patognomônicos da doença não foram relatados em parte dos casos. C. diphtheriae também vem sendo relacionado com quadros de infecções invasivas, apesar de ser reconhecido como patógeno tipicamente extracelular. Em conjunto, estas mudanças no perfil das infecções por C. diphtheriae sugerem a existência de outros fatores de virulência além da produção da toxina diftérica. Neste sentindo, foram realizadas análises de tipagem molecular e de genômica comparativa para avaliar a diversidade genética e o potencial de virulência de cepas de C. diphtheriae isoladas de difteria clássica e infecções invasivas. Os resultados obtidos demonstram a circulação de diferentes clones invasores no Brasil. Além disso, revelaram diferenças marcantes na presença e na composição de ilhas de patogenicidade entre as amostras, bem como nos genes sob regulação do DtxR e nas sequências dos corinefagos integradas ao cromossomo bacteriano. Uma vez que o potencial invasor bacteriano e a persistência no ambiente podem estar relacionados à tolerância ao estresse oxidativo, foram procurados nos genomas sequenciados, genes possivelmente envolvidos neste processo. Dentre estes, os genes DIP0906, predito como gene de resistência ao oxidante telurito (TeO32-), e DIP1421, codificador do regulador transcricional OxyR, foram caracterizados funcionalmente e tiveram seus papéis na patogenicidade investigados. Ensaios in vivo utilizando o nematódeo Caenorhabditis elegans demonstraram que ambos são importantes para a virulência de C. diphtheriae. Além da resistência ao TeO32, DIP0906 parece contribuir para a resistência ao peróxido de hidrogênio (H2O2) e para a viabilidade no interior de células respiratórias humanas. Já OxyR, além de controlar negativamente a resposta ao H2O2, parece estar envolvido com a ligação de C. diphtheriae a proteínas plasmáticas e de matriz extracelular. Adicionalmente, foi investigada resistência e a capacidade de adaptação de C. diphtheriae frente a agentes oxidantes, através da indução de resposta adaptativa e/ou resistência cruzada e da formação de biofilme. As cepas de C. diphtheriae apresentaram diferentes níveis de resistência e um comportamento heterogêneo na presença dos agentes oxidantes, o que sugere a existência de diferentes estratégias de sobrevivência e adaptação de C. diphtheriae nas condições de estresse oxidativo.

Gene function prediction from synthetic lethality networks via ranking on demand.

MOTIVATION: Synthetic lethal interactions represent pairs of genes whose individual mutations are not lethal, while the double mutation of both genes does incur lethality. Several studies have shown a correlation between functional similarity of genes and their distances in networks based on synthetic lethal interactions. However, there is a lack of algorithms for predicting gene function from synthetic lethality interaction networks. RESULTS: In this article, we present a novel technique called kernelROD for gene function prediction from synthetic lethal interaction networks based on kernel machines. We apply our novel algorithm to Gene Ontology functional annotation prediction in yeast. Our experiments show that our method leads to improved gene function prediction compared with state-of-the-art competitors and that combining genetic and congruence networks leads to a further improvement in prediction accuracy.

Tree-ring records as indicators of air-sea interaction in the northeast Pacific sector

Climate conditions in land areas of the Pacific Northwest are strongly influenced by atmosphere/ocean variability, including fluctuations in the Aleutian Low, Pacific-North American (PNA) atmospheric circulation modes, and the El Niño-Southern Oscillation (ENSO). It thus seems likely that climatically sensitive tree-ring data from these coastal land areas would likewise reflect such climatic parameters. In this paper, tree-ring width and maximum lakewood density chronologies from northwestern Washington State and near Vancouver Island, British Columbia, are compared to surface air temperature and precipitation from nearby coastal and near-coastal land stations and to monthly sea surface temperature (SST) and sea level pressure (SLP) data from the northeast Pacific sector. Results show much promise for eventual reconstruction of these parameters, potentially extending available instrumental records for the northeastern Pacific by several hundred years or more.

Step synchronization and third person speed perception in virtual environment locomotion simulators

Human locomotion is known to be influenced by observation of another person's gait. For example, athletes often synchronize their step in long distance races. However, how interaction with a virtual runner affects the gait of a real runner has not been studied. We investigated this by creating an illusion of running behind a virtual model (VM) using a treadmill and large screen virtual environment showing a video of a VM. We looked at step synchronization between the real and virtual runner and at the role of the step frequency (SF) in the real runner's perception of VM speed. We found that subjects match VM SF when asked to match VM speed with their own (Figure 1). This indicates step synchronization may be a strategy of speed matching or speed perception. Subjects chose higher speeds when VMSF was higher (though VM was 12km/h in all videos). This effect was more pronounced when the speed estimate was rated verbally while standing still. (Figure 2). This may due to correlated physical activity affecting the perception of VM speed [Jacobs et al. 2005]; or step synchronization altering the subjects' perception of self speed [Durgin et al. 2007]. Our findings indicate that third person activity in a collaborative virtual locomotive environment can have a pronounced effect on an observer's gait activity and their perceptual judgments of the activity of others: the SF of others (virtual or real) can potentially influence one's perception of self speed and lead to changes in speed and SF. A better understanding of the underlying mechanisms would support the design of more compelling virtual trainers and may be instructive for competitive athletics in the real world. © 2009 ACM.

A de novo originated gene depresses budding yeast mating pathway and is repressed by the protein encoded by its antisense strand

Recent transcription profiling studies have revealed an unexpectedly large proportion of antisense transcripts in eukaryotic genomes. These antisense genes seem to regulate gene expression by interacting with sense genes. Previous studies have focused on the non-coding antisense genes, but the possible regulatory role of the antisense protein is poorly understood. In this study, we found that a protein encoded by the antisense gene ADF1 acts as a transcription suppressor, regulating the expression of sense gene MDF1 in Saccharomyces cerevisiae. Based on the evolutionary, genetic, cytological and biochemical evidence, we show that the protein-coding sense gene MDF1 most likely originated de novo from a previously non-coding sequence and can significantly suppress the mating efficiency of baker's yeast in rich medium by binding MAT alpha 2 and thus promote vegetative growth. These results shed new light on several important issues, including a new sense-antisense interaction mechanism, the de novo origination of a functional gene, and the regulation of yeast mating pathway.

DnaJ-like protein gene sll1384 is involved in phototaxis in Synechocystis sp PCC 6803

In Synechocystis sp. PCC 6803, gene sll1384 encodes a protein with a DnaJ domain at its N-terminal portion and a TPR domain at the C-terminal portion. An sll1384 mutant shows no difference from the wild type in adaptation to different temperatures, but almost completely loses its capability of phototactic movement. After complementation with sll1384, the mutant regains the phototaxis. As shown with electron microscopy, on the cell surface, mutant cells have pili that appear to be the same as that of the wild type. Also, the transformation efficiency remains unchanged in the mutant. It is postulated that Sll1384 regulates phototaxis of Synechocystis through protein-protein interaction. It is the first DnaJ-like protein gene identified in a cyanobacterium for a role in phototaxis.

Relaxed purifying selection of rhodopsin gene within a Chinese endemic cavefish genus Sinocyclocheilus (Pisces: Cypriniformes)

The cyprinid fish genus Sinocyclocheilus, as the most cavefish rich genus, includes many species showing striking adaptation to caves and convergent reduction or even loss of eyes and pigmentation. RH1 is responsible for dim vision. In order to explore the evolution of RH1 gene in this genus, we sequenced the complete gene from 28 individuals of 16 representative species of Sinocyclocheilus, with cave and surface species included. Phylogenetic analyses supported the monophyly of Sinocyclocheilus and polyphyly of the cave species. Codon models implemented in PAML were used to infer the evolution of RH1. We found that Sinocyclocheilus had a significantly higher evolutionary rate for amino acids than other cyprinid fishes compared, which might be the result of relaxation of purifying selection and could be ascribed to cave habit of this genus. In contrast to previous hypotheses, both cave and surface lineages exhibited a similar rate of molecular evolution, so the RH1 of cave species may still be functional, although these species were highly adapted to cave environment. Two amino acid substitutions (D83G and E122V) that were not reported before were found, which may be useful for site-directed mutagenesis in the future.

Identification and characterization of a novel gene differentially expressed in zebrafish cross-subfamily cloned embryos

m Background: Cross-species nuclear transfer has been shown to be a potent approach to retain the genetic viability of a certain species near extinction. However, most embryos produced by cross-species nuclear transfer were compromised because that they were unable to develop to later stages. Gene expression analysis of cross-species cloned embryos will yield new insights into the regulatory mechanisms involved in cross-species nuclear transfer and embryonic development. Results: A novel gene, K31, was identified as an up-regulated gene in fish cross-subfamily cloned embryos using SSH approach and RACE method. K31 complete cDNA sequence is 1106 base pairs (bp) in length, with a 342 bp open reading frame (ORF) encoding a putative protein of 113 amino acids (aa). Comparative analysis revealed no homologous known gene in zebrafish and other species database. K31 protein contains a putative transmembrane helix and five putative phosphorylation sites but without a signal peptide. Expression pattern analysis by real time RT-PCR and whole-mount in situ hybridization (WISH) shows that it has the characteristics of constitutively expressed gene. Sub-cellular localization assay shows that K31 protein can not penetrate the nuclei. Interestingly, over-expression of K31 gene can cause lethality in the epithelioma papulosum cyprinid (EPC) cells in cell culture, which gave hint to the inefficient reprogramming events occurred in cloned embryos. Conclusion: Taken together, our findings indicated that K31 gene is a novel gene differentially expressed in fish cross-subfamily cloned embryos and over-expression of K31 gene can cause lethality of cultured fish cells. To our knowledge, this is the first report on the determination of novel genes involved in nucleo-cytoplasmic interaction of fish cross-subfamily cloned embryos.

Excision of Sleeping Beauty transposons: parameters and applications to gene therapy

A major problem in gene therapy is the determination of the rates at which gene transfer has occurred. Our work has focused on applications of the Sleeping Beauty (SB) transposon system as a non-viral vector for gene therapy. Excision of a transposon from a donor molecule and its integration into a cellular chromosome are catalyzed by SB transposase. In this study, we used a plasmid-based excision assay to study the excision step of transposition. We used the excision assay to evaluate the importance of various sequences that border the sites of excision inside and outside the transposon in order to determine the most active sequences for transposition from a donor plasmid. These findings together with our previous results in transposase binding to the terminal repeats suggest that the sequences in the transposon-junction of SB are involved in steps subsequent to DNA binding but before excision, and that they may have a role in transposase-transposon interaction. We found that SB transposons leave characteristically different footprints at excision sites in different cell types, suggesting that alternative repair machineries operate in concert with transposition. Most importantly, we found that the rates of excision correlate with the rates of transposition. We used this finding to assess transposition in livers of mice that were injected with the SB transposon and transposase. The excision assay appears to be a relatively quick and easy method to optimize protocols for delivery of genes in SB transposons to mammalian chromosomes in living animals. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.