MicroRNAs

Os microRNAs (miRNAs) são curtas cadeias de RNA não codificante, com cerca de 18 a 25 nucleotídeos, que regulam os níveis de mRNAs que são produzidos a partir de genes codificantes de proteínas. A descoberta dos miRNAs e a sua subsequente caracterização estrutural e funcional revelou a existência de um novo processo de regulação pós-transcricional da expressão génica em células eucarióticas que afeta uma grande variedade de funções celulares. A senescência acompanha o processo de evelhecimento dos organismos e é manifestada pela perda da capacidade proliferativa das células em resposta a diversos fatores de stress que desencadeiam alterações moleculares específicas. Na última década foram identificados e caracterizados vários miRNAs que participam na regulação do fenótipo da senescência celular, quer através da modulação de vias de sinalização endógenas que controlam a progressão do ciclo celular, quer através da secreção de factores de sinalização. Vários estudos têm também revelado a enorme potencialidade dos miRNAs como biomarcadores e alvos moleculares de novas abordagens terapêuticas. No futuro, é expectável que os avanços científicos possam ser transferidos para a prática clínica com vista a uma efetiva prevenção, vigilância e tratamento do envelhecimento prematuro e de doenças associadas ao envelhecimento.

Study of tRNA modifying enzymes and codon usage bias in cancer

Recent evidences indicate that tRNA modifications and tRNA modifying enzymes may play important roles in complex human diseases such as cancer, neurological disorders and mitochondrial-linked diseases. We postulate that expression deregulation of tRNA modifying enzymes affects the level of tRNA modifications and, consequently, their function and the translation efficiency of their tRNA corresponding codons. Due to the degeneracy of the genetic code, most amino acids are encoded by two to six synonymous codons. This degeneracy and the biased usage of synonymous codons cause alterations that can span from protein folding to enhanced translation efficiency of a select gene group. In this work, we focused on cancer and performed a meta-analysis study to compare microarray gene expression profiles, reported by previous studies and evaluate the codon usage of different types of cancer where tRNA modifying enzymes were found de-regulated. A total of 36 different tRNA modifying enzymes were found de-regulated in most cancer datasets analyzed. The codon usage analysis revealed a preference for codons ending in AU for the up-regulated genes, while the down-regulated genes show a preference for GC ending codons. Furthermore, a PCA biplot analysis showed this same tendency. We also analyzed the codon usage of the datasets where the CTU2 tRNA modifying enzyme was found deregulated as this enzyme affects the wobble position (position 34) of specific tRNAs. Our data points to a distinct codon usage pattern between up and downregulated genes in cancer, which might be caused by the deregulation of specific tRNA modifying enzymes. This codon usage bias may augment the transcription and translation efficiency of some genes that otherwise, in a normal situation, would be translated less efficiently.

Inibição de linhagens do complexo Fusarium Graminearum por compostos naturais e sintéticos

Quando produtos alimentícios e especiarias são contaminados por micotoxinas é quase impossível detoxificar utilizando processos usuais da indústria de alimentos ou durante o preparo doméstico. Por isso, controlar o crescimento do fungo e a produção de toxinas é uma demanda para garantir a segurança alimentar. Os agrotóxicos são rotineiramente utilizados como estratégia para proteger as plantas de doenças provocadas pela contaminação fúngica. No entanto, eles estão associados a efeitos adversos ao sistema nervoso central e periférico, têm ação imunodepressora e são cancerígenos. Em virtude disso, o objetivo deste trabalho foi estudar a inibição do desenvolvimento, do potencial toxigênico e da expressão gênica de linhagens do Complexo Fusarium graminearum por compostos naturais comparativamente aos fungicidas azoxistrobina e trifloxistrobina. Do farelo de arroz, foram extraídos o γ-orizanol e os ácidos fenólicos (EFF). Das sementes de nim foram extraídos os ácidos fenólicos (EFN), totalizando três extratos naturais. A capacidade antioxidante dos extratos foi verificada pelo consumo do radical livre DPPH• , capacidade de captura do radical ABTS●+, redução do ferro e inibição da oxidação enzimática. Os mecanismos de inibição de três linhagens de F. graminearum foram avaliados através da determinação de compostos estruturais (glicosamina e ergosterol) e da atividade de enzimas do metabolismo primário (α- amilase e proteases). Foram determinadas as micotoxinas de Fusarium: deoxinivalenol (DON), 15 acetildeoxinivalenol (15AcDON), 3 acetildeoxinivalenol (3AcDON), nivalenol (NIV) e zearalenona (ZEA). A expressão dos genes Tri1 e Tri5 foi determinada a fim de verificar se ocorria modificação da expressão gênica nas linhagens do Complexo F. graminearum ocasionada pela presença dos antifúngicos. O EFF apresenta atividade antioxidante destacada em relação aos demais extratos naturais para inibir a iniciação do processo, a propagação do radical livre e a catálise enzimática. A presença dos compostos naturais mostrou efeito promissor como antifúngico para as linhagens, sendo que a concentração necessária para inibir 50% do crescimento radial das colônias (MIC50) foi 0,9 g/kg para γ-orizanol; 0,032 g/kg para EFF e 0,037 g/kg para EFN, portanto, os extratos fenólicos são mais eficazes para inibição de F. graminearum do que o γ-orizanol. Os extratos naturais afetaram as atividades das enzimas α-amilase e proteases. Também ocorreu a redução da formação de componentes estruturais (glicosamina e ergosterol). Os extratos naturais se destacaram pela capacidade de inibição de micotoxinas produzidas pela biomassa fúngica, com destaque para o EFN sobre a produção de DON, 15AcDON, 3AcDON e ZEA. Sendo assim, é possível dizer que há uma relação direta entre a atividade antioxidante na inibição do fungo e na manifestação do seu potencial toxigênico. Além disso, esse estudo contribuiu com a elucidação do mecanismo de ação dos antifúngicos naturais estudados. Ocorre modificação na expressão gênica quando a linhagem é submetida ao tratamento com antifúngico, havendo uma relação direta entre a expressão do gene Tri5 e a produção de DON.

Efeito da exposição ao herbicida glifosato sobre parâmetros bioquímicos, moleculares e espermáticos do peixe Danio rerio

Agroquímicos são amplamente utilizados na atividade agrícola com o objetivo de aumentar a produção e melhorar a qualidade dos alimentos, no entanto podem vir a gerar danos ao meio ambiente e a organismos não-alvo. Dentre esses pesticidas encontra-se o herbicida glifosato, o qual vem sendo mais utilizado mundialmente. Seu mecanismo de ação se dá através da inibição da enzima 5-enolpiruvilshikimato-3- fosfatosintase, intermediária da síntese de aminoácidos aromáticos essenciais em plantas. Pouco se sabe sobre os efeitos da substância glifosato em animais, pois os estudos realizados visam principalmente os efeitos da formulação comercial, a qual contém surfactantes e outras substâncias inertes. Tendo isso em vista, esse estudo avaliou o efeito do glifosato no teleósteo Danio rerio considerando parâmetros de estresse oxidativo, atividade e expressão da acetilcolinesterase e parâmetros reprodutivos. Foram feitas exposições a 5 mg/L e 10 mg/L de glifosato, mais um grupo controle por 24 e 96 horas, somente com peixes machos. Para análise bioquímica foram retirados cérebro, brânquias e músculo; para análise molecular, cérebro e músculo; e para análise na qualidade espermática dos peixes, os testículos. Quanto às análises bioquímicas houve um aumento na capacidade antioxidante contra radicais peroxil nas brânquias na concentração de 5 mg/L após 24 horas de exposição; uma redução na peroxidação lipídica no cérebro na maior concentração (10 mg/L) após 24h e um aumento da mesma em músculo, também em 10 mg/L, após 96 horas. Não foi observada alteração na geração de espécies reativas de oxigênio decorrente da exposição ao glifosato, assim como na atividade da enzima acetilcolinesterase; já na expressão gênica desta enzima houve uma diminuição no cérebro após 24 horas de exposição e um aumento no cérebro e no músculo após 96 horas. Quanto à qualidade espermática dos peixes, houve uma redução na motilidade e período de motilidade dos espermatozóides nas concentrações de 5 mg/L e 10 mg/L em ambos tempos de exposição; na concentração de 10 mg/L ainda houve uma redução da funcionalidade mitocondrial, integridade de membrana do espermatozóide e integridade de DNA após 24 e 96 horas. Sendo assim, o glifosato se mostrou capaz de alterar o balanço oxidativo dos tecidos do peixe Danio rerio bem como alterar significativamente a expressão gênica da enzima acetilcolinesterase. Além disso, nossos resultados demonstram que o glifosato pode interferir na reprodução deste animal, através da redução de sua qualidade espermática.

"Mutações no gene OCT4 em células eritroleucêmicas humanas: implicações sobre o fenótipo de resistência a múltiplas drogas (MDR)”

O fator de transcrição OCT4 é um importante marcador de células tronco e tem sido relacionado com o conceito de células tronco tumorais (CTTs). Recentemente, ele tem sido também relacionado ao fenótipo de resistência a múltiplas drogas (MDR). O objetivo deste trabalho foi testar se o OCT4 está ligado ao fenótipo MDR em células eritroleucêmicas derivadas da linhagem LMC-K562. Para isso, foi realizada a análise de expressão de genes associados à superfamília de transportadores ABC (ATP Binding Cassette) e, também, de fatores de transcrição relacionados a células tronco. Os primeiros resultados apontaram uma relação direta entre OCT4 e transportadores ABC na linhagem MDR derivada de K562 (Lucena). O sequenciamento de promotores ABC não revelou qualquer mutação que pudesse explicar a expressão diferenciada do OCT4 na linhagem MDR. Posteriormente, o sequenciamento da região contendo o domínio homeobox do gene OCT4 de ambas as linhagens celulares evidenciou, pela primeira vez, que este fator de transcrição é alvo de mutações que podem estar relacionados com o fenótipo MDR. As mutações encontradas implicam substituições de vários aminoácidos em ambas as linhagens celulares. K562 teve sete substituições (três exclusivas), enquanto Lucena teve 13 (nove exclusivas). Além disso, um busca in silico por motivos de fosforilação dentro da sequência de aminoácidos comparada, revelou que o OCT4 humano normal possui sete motivos potenciais de fosforilação. Entretanto, K562 perdeu um motivo e Lucena dois deles. Moléculas com diferentes padrões de fosforilação podem ter sua função modificada. Estes resultados indicam o OCT4 com uma alvo potencial para o tratamento do câncer, especialmente aqueles resistentes à quimioterapia.

O papel modulatório do ferro sobre a resposta imune na Leishmaniose Visceral

Iron is an essential element for many cellular functions, including the immune response against intracellular pathogens. In this study, we aimed evaluate the effect of iron on IRP2, IFN-γ, TNF-α, IL-6, IL-10, MIG and IP10 expression in PBMC and assess the effect of the spleen parasite load on the expression of these genes in the spleen of L. infantum naturally infected dogs. Blood sample from 7 DTH+ donor was collected and PBMC was obtained. The cells were cultivated in absence (iron chelator desferroximane, DFO 10 μM supplemented media) or in presence of iron (hemin 6 mM) for 1 h, followed by stimulation with Leishmania infatum antigen for 4 h. 44 dog spleen samples were obtained and parasite load in this organ was determinate by qPCR. Gene expression was analyzed by qPCR and cytokine production quantified by flow cytometry. In antigen stimulated cells, genes involved in immune response are significantly more expressed in presence of iron. T CD4+ and TCD8+ lymphocytes produces IFN-γ, TNF-α and IL-10 possibly in iron dependent pathway. Monocytes antigen stimulated reduced TNF-α, IL-6 and IL-10 production in presence of iron. We found spleen of infected dogs IRP2 expression increases according to parasite load in that organ, while an inverse profile was found for IFN-γ, TNF-α e IL-10 expression. These results suggest that T lymphocytes depends on iron to produce IFN-γ, TNF-α and IL-10, while iron seems to inhibit cytokine production in monocytes. So, we propose an immunoregulatory mechanism carried out by iron during L. infantum infection in humans and dogs

Coordenação entre as respostas da catalase e da ascorbato peroxidade em folhas de feijão caupi submetidas a diferentes fontes de peróxido de hidrogênio

The plants are often exposed to variations in environmental conditions that may trigger metabolic disturbances leading to a consequent loss in productivity of crops. These stressful conditions usually induce an accumulation of reactive oxygen species (ROS) in the cell, a condition known how oxidative stress. Among these species, hydrogen peroxide (H2O2) is an important molecule involved in numerous signaling mechanisms. The present study aimed to understand the relationship between the different enzymatic mechanisms of elimination of H2O2 by catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) in leaf tissues of seedlings of the species Vigna unguiculata L. Walp, under conditions of oxidative stress induced by application of CAT inhibitor, 3-amino-1,2,4-triazole (3-AT), and H2O2 itself on the roots. Three experiments were conducted. The first experiment was performed applying the compound 3-AT (5 mM) during the time (hours). In the second experiment, seedlings were exposed to different concentrations of H2O2 (2.5, 5.0, 7.5, 10 mM) for 48 h. The third strategy included the pre-treatment with H2O2 (2.5 mM) for 24 h, followed by subsequent treatment with the inhibitor 3-AT and recovery control condition. Treatment with 3-AT causes a strong inhibition of CAT activity in leaf tissues accompanied by an increase of activity of APX. However a decrease in oxidative damage to lipids is not observed as indicated by TBARS. It was observed that activity of APX is directly linked to the content of peroxide. Inductions in the activities of CAT and APX were observed mainly in the seedlings treated with 2.5 mM H2O2. This can be associated with a decrease in oxidative damage to lipids. In contrast, one same tendency was not observed in treatments with higher concentrations of this ROS. These results suggest that the concentration of 2.5 mM H2O2 can induce responses antioxidants later in seedling cowpea. This concentration when applied as pre-treatment for 24 h promoted an induction systems removers CAT and APX, both in activity and in terms of gene expression. However this increment was not observed in the recovered plants and the plants subsequently subjected to 3-AT. Additionally, the pretreatment was not sufficient to attenuate the inhibition of CAT activity and oxidative damage to lipids caused by the subsequent application of this inhibitor. The results showed that the application of 3-AT and H2O2 in the root systems of seedlings of cowpea promote changes in the parameters analyzed in leaf tissues that indicate a direct response to the presence of these factors or systemic signaling mecanisms. H2O2 appears to activate the responses of two antioxidant systems in this study thar does not promote greater protection in case of additional treatment with 3-AT. This demonstrates the importance of the CAT system. In this work, complete results indicate that there is a difference between the signaling and the effects caused by exposure to H2O2 and by treatment with 3-AT

Análise filogenética e funcional de dois genes de reparo homólogos a AP endonuclease em cana-de-açúcar: ScARP1 e ScARP3

The genome of all organisms constantly suffers the influence of mutagenic factors from endogenous and/or exogenous origin, which may result in damage for the genome. In order to keep the genome integrity there are different DNA repair pathway to detect and correct these lesions. In relation to the plants as being sessile organisms, they are exposed to this damage frequently. The Base Excision DNA Repair (BER) is responsible to detect and repair oxidative lesions. Previous work in sugarcane identified two sequences that were homologous to Arabidopsis thaliana: ScARP1 ScARP3. These two sequences were homologous to AP endonuclease from BER pathway. Then, the aim of this work was to characterize these two sequence using different approaches: phylogenetic analysis, in silico protein organelle localization and by Nicotiana tabacum transgenic plants with overexpression cassette. The in silico data obtained showed a duplication of this sequence in sugarcane and Poaceae probably by a WGD event. Furthermore, in silico analysis showed a new localization in nuclei for ScARP1 protein. The data obtained with transgenic plants showed a change in development and morphology. Transgenic plants had slow development when compared to plants not transformed. Then, these results allowed us to understand better the potential role of this sequence in sugarcane and in plants in general. More work is important to be done in order to confirm the protein localization and protein characterization for ScARP1 and ScARP3

Transcriptoma diferencial entre células-tronco mesenquimais humanas jovens e senescentes

Human mesenchymal stem cells (MSC) are powerful sources for cell therapy in regenerative medicine. The long time cultivation can result in replicative senescence or can be related to the emergence of chromosomal alterations responsible for the acquisition of tumorigenesis features in vitro. In this study, for the first time, the expression profile of MSC with a paracentric chromosomal inversion (MSC/inv) was compared to normal karyotype (MSC/n) in early and late passages. Furthermore, we compared the transcriptome of each MSC in early passages with late passages. MSC used in this study were obtained from the umbilical vein of three donors, two MSC/n and one MSC/inv. After their cryopreservation, they have been expanded in vitro until reached senescence. Total RNA was extracted using the RNeasy mini kit (Qiagen) and marked with the GeneChip ® 3 IVT Express Kit (Affymetrix Inc.). Subsequently, the fragmented aRNA was hybridized on the microarranjo Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 arrays (Affymetrix Inc.). The statistical analysis of differential gene expression was performed between groups MSC by the Partek Genomic Suite software, version 6.4 (Partek Inc.). Was considered statistically significant differences in expression to p-value Bonferroni correction ˂.01. Only signals with fold change ˃ 3.0 were included in the list of differentially expressed. Differences in gene expression data obtained from microarrays were confirmed by Real Time RT-PCR. For the interpretation of biological expression data were used: IPA (Ingenuity Systems) for analysis enrichment functions, the STRING 9.0 for construction of network interactions; Cytoscape 2.8 to the network visualization and analysis bottlenecks with the aid of the GraphPad Prism 5.0 software. BiNGO Cytoscape pluggin was used to access overrepresentation of Gene Ontology categories in Biological Networks. The comparison between senescent and young at each group of MSC has shown that there is a difference in the expression parttern, being higher in the senescent MSC/inv group. The results also showed difference in expression profiles between the MSC/inv versus MSC/n, being greater when they are senescent. New networks were identified for genes related to the response of two of MSC over cultivation time. Were also identified genes that can coordinate functional categories over represented at networks, such as CXCL12, SFRP1, xvi EGF, SPP1, MMP1 e THBS1. The biological interpretation of these data suggests that the population of MSC/inv has different constitutional characteristics, related to their potential for differentiation, proliferation and response to stimuli, responsible for a distinct process of replicative senescence in MSC/inv compared to MSC/n. The genes identified in this study are candidates for biomarkers of cellular senescence in MSC, but their functional relevance in this process should be evaluated in additional in vitro and/or in vivo assays

Social buffering of fear in zebrafish

Tese de Doutoramento em Biologia Comportamental apresentada ao ISPA - Instituto Universitário

Transcription of alternative oxidase (AOX) and plastid terminal oxidase (PTOX) during stress-regulated root tissue growth in Daucus carota L. - An approach to identify functional marker candidates for breeding on carrot yield stability

A presente tese explora a hipótese de utilização dos genes da oxidase alternativa (AOX) e da oxidase terminal da plastoquinona (PTOX) como genes-alvo para o desenvolvimento de marcadores funcionais (MF) para avaliar a performance do crescimento em cenoura, fator determinante da produtividade. Para avaliar se os referidos genes estão associados com o crescimento da cenoura procedeu—se ao seu isolamento e posterior análise dos seus perfis de transcrição em diversos sistemas biológicos. O sistema in vitro selecionado, denominado sistema de culturas primárias, permitiu avaliar alterações na quantidade de transcritos desses genes durante os processos de reprogramação celular e crescimento. Ao nível da planta foi também estudado o efeito do frio na expressão precoce dos genes AOX. Ambos os genes DcAOX1 e DcAOX2a revelaram uma resposta rápida e um padrão semelhante apos stresse (inoculação in vitro e resposta ao frio). Foi igualmente verificado um incremento na expressão do gene DcPTOX durante a fase inicial do processo de reprogramação celular. Estudos de expressão dos genes AOX durante o desenvolvimento da raiz da cenoura revelaram que o gene DcAOX2a será potencialmente o gene mais envolvido neste processo. De modo a avaliar a hipótese de envolvimento do gene DcPTOX no crescimento da raíz procederam—se a estudos de expressão ao nível do tecido meristemático. Todavia, para um mais completo entendimento da ligação entre DcPTOX e o crescimento secundário e/ou acumulação de carotenos, a expressão do gene DcPTOX foi também avaliada em raízes de cenoura durante o desenvolvimento, utilizando cultivares caracterizadas por distintos conteúdos de carotenos. Os resultados obtidos demonstraram a associação do gene DcPTOX a ambos os processos. O envolvimento da PTOX no crescimento adaptativo da raiz foi analisado com um ensaio que permitiu identificar, no tecido meristemático, uma resposta precoce do gene DcPTOX face a uma diminuição da temperatura. Adicionalmente, foi efetuada a seleção de genes de referência para uma analise precisa da expressão génica por RT-qPCR em diversos sistemas biológicos de cenoura, e a importância do seu estudo ao nível do sistema biológico foi realçada. Os resultados desta tese são encorajadores para prosseguir os estudos de utilização dos genes AOX e PTOX como MF no melhoramento da performance do crescimento adaptativo em cenoura, fator determinante para a produtividade; ABSTRACT: This thesis explores the hypothesis of using the alternative oxidase (AOX) and theplastid terminal oxidase (PTOX) as target genes for functional marker (FM) development for yield-determining growth performance in carrot. To understand if these genes are associated to growth, different AOX gene family members and the single PTOX gene were isolated, and their expression patterns evaluated in diverse carrot plant systems. An in-vitro primary culture system was selected to study AOX and PTOX transcript changes during cell reprogramming and growth performance. At plant level, a putative early response of AOX to chilling was also evaluated. In fact, both DcAOXl and DcAOXZa were early responsive and showed similar patterns under stress conditions (in vitro inoculation and chilling). A role for DcPTOX during earliest events of cell reprogramming was also suggested. Next, the expression profiles of AOX gene family members during carrot tap root development were investigated. DcAOXZa was identified as the most responsive gene to root development. In order to evaluate if DcPTOX is associated with carrot tap root growth performance, DcPTOX transcript levels were measured in the central root meristem. To further understand whether DcPTOX is associated with secondary growth and/or carotenoids accumulation, DcPTOX expression was also studied in deveIOping carrot tap roots in cultivars with different carotenoids contents. The results indicated that DcPTOX associates to both carotenoid biosynthesis and secondary growth during storage root development. To obtain further insights into the involvement of PTOX on adaptive growth, the early effects of temperature decrease were explored in the root meristem, where a short—term early response in DcPTOX was found, probably associated with adaptive growth. Furthermore, a selection of the most suitable reference genes for accurate RT—qPCR analysis in several carrot experimental systems was performed and discussed. The present research provides the necessary toolbox for continuing studies in carrot AOX and PTOX genes as promising resources for FM candidates in order to assist breeding on yield—determining adaptive growth performance.

Differential expression in “rogue” paramutation in peas (Pisum sativum L.)

Dissertação de Mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Multifactorial approach to non-viral gene therapy: development of an efficient system for the retina

Tese de Doutoramento, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016

Efeito do GQ-02, derivado de tiazolidinadionas, sobre a aquisição de fenótipo termogênico pelo adipócito in vivo e em cultura de células

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade em Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2016.

Role of Ccbe1 during cardiac differentiation of mouse ESCs

Tese de Doutoramento, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016