The evolution of microRNA in primates

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Function and Regulation of Cytochrome P450 4V2 and the Implications in Bietti’s Crystalline Dystrophy

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

RNA regulation: a new genetics?

Do non-coding RNAs that are derived from the introns and exons of protein-coding and non-protein-coding genes represent a fundamental advance in the genetic operating system of higher organisms? Recent evidence from comparative genomics and molecular genetics indicates that this might be the case. If so, there will be profound consequences for our understanding of the genetics of these organisms, and in particular how the trajectories of differentiation and development and the differences among individuals and species are genomically programmed. But how might this hypothesis be tested?

Small regulatory RNAs in mammals

Mammalian cells harbor numerous small non-protein-coding RNAs, including small nucleolar RNAs (snoRNAs), microRNAs (miRNAs), short interfering RNAs (siRNAs) and small double-stranded RNAs, which regulate gene expression at many levels including chromatin architecture, RNA editing, RNA stability, translation, and quite possibly transcription and splicing. These RNAs are processed by multistep pathways from the introns and exons of longer primary transcripts, including protein-coding transcripts. Most show distinctive temporal- and tissue-specific expression patterns in different tissues, including embryonal stem cells and the brain, and some are imprinted. Small RNAs control a wide range of developmental and physiological pathways in animals, including hematopoietic differentiation, adipocyte differentiation and insulin secretion in mammals, and have been shown to be perturbed in cancer and other diseases. The extent of transcription of non-coding sequences and the abundance of small RNAs suggests the existence of an extensive regulatory network on the basis of RNA signaling which may underpin the development and much of the phenotypic variation in mammals and other complex organisms and which may have different genetic signatures from sequences encoding proteins.

RNAdb - a comprehensive mammalian noncoding RNA database

In recent years, there have been increasing numbers of transcripts identified that do not encode proteins, many of which are developmentally regulated and appear to have regulatory functions. Here, we describe the construction of a comprehensive mammalian noncoding RNA database (RNAdb) which contains over 800 unique experimentally studied noncoding RNAs (ncRNAs), including many associated with diseases and/or developmental processes. The database is available at http://research.imb.uq. edu.au/RNAdb and is searchable by many criteria. It includes microRNAs and snoRNAs, but not infrastructural RNAs, such as rRNAs and tRNAs, which are catalogued elsewhere. The database also includes over 1100 putative antisense ncRNAs and almost 20000 putative ncRNAs identified in high-quality murine and human cDNA libraries, with more to be added in the near future. Many of these RNAs are large, and many are spliced, some alternatively. The database will be useful as a foundation for the emerging field of RNomics and the characterization of the roles of ncRNAs in mammalian gene expression and regulation.

Clusters of internally primed transcripts reveal novel long noncoding RNAs

Non- protein- coding RNAs ( ncRNAs) are increasingly being recognized as having important regulatory roles. Although much recent attention has focused on tiny 22- to 25- nucleotide microRNAs, several functional ncRNAs are orders of magnitude larger in size. Examples of such macro ncRNAs include Xist and Air, which in mouse are 18 and 108 kilobases ( Kb), respectively. We surveyed the 102,801 FANTOM3 mouse cDNA clones and found that Air and Xist were present not as single, full- length transcripts but as a cluster of multiple, shorter cDNAs, which were unspliced, had little coding potential, and were most likely primed from internal adenine- rich regions within longer parental transcripts. We therefore conducted a genome- wide search for regional clusters of such cDNAs to find novel macro ncRNA candidates. Sixty- six regions were identified, each of which mapped outside known protein- coding loci and which had a mean length of 92 Kb. We detected several known long ncRNAs within these regions, supporting the basic rationale of our approach. In silico analysis showed that many regions had evidence of imprinting and/ or antisense transcription. These regions were significantly associated with microRNAs and transcripts from the central nervous system. We selected eight novel regions for experimental validation by northern blot and RT- PCR and found that the majority represent previously unrecognized noncoding transcripts that are at least 10 Kb in size and predominantly localized in the nucleus. Taken together, the data not only identify multiple new ncRNAs but also suggest the existence of many more macro ncRNAs like Xist and Air.

Non-coding RNA

The term non-coding RNA (ncRNA) is commonly employed for RNA that does not encode a protein, but this does not mean that such RNAs do not contain information nor have function. Although it has been generally assumed that most genetic information is transacted by proteins, recent evidence suggests that the majority of the genomes of mammals and other complex organisms is in fact transcribed into ncRNAs, many of which are alternatively spliced and/or processed into smaller products. These ncRNAs include microRNAs and snoRNAs (many if not most of which remain to be identified), as well as likely other classes of yet-to-be-discovered small regulatory RNAs, and tens of thousands of longer transcripts (including complex patterns of interlacing and overlapping sense and antisense transcripts), most of whose functions are unknown. These RNAs (including those derived from introns) appear to comprise a hidden layer of internal signals that control various levels of gene expression in physiology and development, including chromatin architecture/epigenetic memory, transcription, RNA splicing, editing, translation and turnover. RNA regulatory networks may determine most of our complex characteristics, play a significant role in disease and constitute an unexplored world of genetic variation both within and between species.

RNA interference-inducing hairpin RNAs in plants act through the viral defence pathway

RNA interference (RNAi) is widely used to silence genes in plants and animals. it operates through the degradation of target mRNA by endonuclease complexes guided by approximately 21 nucleotide (nt) short interfering RNAs (siRNAs). A similar process regulates the expression of some developmental genes through approximately 21 nt microRNAs. Plants have four types of Dicer-like (DCL) enzyme, each producing small RNAs with different functions. Here, we show that DCL2, DCL3 and DCL4 in Arabidopsis process both replicating viral RNAs and RNAi-inducing hairpin RNAs (hpRNAs) into 22-, 24- and 21 nt siRNAs, respectively, and that loss of both DCL2 and DCL4 activities is required to negate RNAi and to release the plant's repression of viral replication. We also show that hpRNAs, similar to viral infection, can engender long-distance silencing signals and that hpRNA-induced silencing is suppressed by the expression of a virus-derived suppressor protein. These findings indicate that hpRNA-mediated RNAi in plants operates through the viral defence pathway.

AS RELAÇÕES ENTRE CONFLITO TRABALHO-FAMÍLIA, BEM-ESTAR SUBJETIVO E BEM-ESTAR NO TRABALHO

O conflito trabalho-família é um fenômeno freqüente nas sociedades atuais em que homens e mulheres dividem responsabilidades familiares e profissionais. A sua direção pode ser unidirecional ou bidirecional, ou seja, da família para o trabalho, do trabalho para a família ou simultaneamente de uma esfera para outra, afetando sensivelmente as relações familiares e as relações nas organizações, sendo possível afetar diretamente o bem-estar dos indivíduos. Este é um estudo de natureza quantitativa e com desenho transversal. O critério para a escolha de participantes foi o de conveniência. O objetivo geral desta pesquisa foi analisar as relações entre conflito trabalho-família (CTF), bem-estar subjetivo (BES) e bem-estar no trabalho (BET). O estudo contou com a participação de 174 trabalhadores em uma amostra diversificada de profissionais do segmento privado, público e de ONG, sendo 52,9% do sexo feminino, com idade média de 38,29 anos (DP=11,22). Para a obtenção dos dados optou-se por um questionário abrangendo as três variáveis do estudo contendo duas escalas para aferir as dimensões de BES, uma escala para aferir BET e uma escala para aferir CTF/CFT. Para a análise dos dados foi usado o SPSS, versão 20. Foram calculadas frequências, percentuais, médias, desvios-padrão, e índices de correlação, bem como índices de precisão das medidas usadas (Alpha de Cronbach). Os resultados apontaram para uma maior interferência do trabalho na família do que da família no trabalho. Essa interferência foi significativa tanto para o bem-estar no trabalho, quanto para o bem-estar subjetivo, alterando o envolvimento com o trabalho e gerando sentimentos de infelicidade, desânimo e angústia em relação as suas realizações pessoais, e ao futuro. Quanto maior o conflito trabalho-família, menor é o bem-estar no trabalho e menor é o bem-estar subjetivo desses participantes.

A INFLUÊNCIA DA QUALIDADE DE VIDA E SUPORTE SOCIAL NO ABSENTEÍSMO POR LESÕES OCUPACIONAIS

Esta pesquisa é uma proposta de aproximação das diversas áreas de conhecimento e flexibilização de suas fronteiras, a fim de estabelecer interfaces entre os diversos campos conceituais engendrando novas práticas que ensejam formas mais abrangentes e holísticas de aproximação com a realidade. Através da avaliação da qualidade de vida, suporte social e sua relação com o absenteísmo por lesão ocupacional. Materiais e Métodos: Participaram desta pesquisa 47 trabalhadores, do sexo masculino, com idade variável entre 30 e 60 anos, que trabalham no setor de centrifugação dentro de uma fundição em uma indústria metalúrgica do ramo de autopeças em São Bernardo do Campo. Instrumentos: Foi analisado o prontuário médico de cada um desses trabalhadores, sendo analisadas como variáveis: se esses trabalhadores apresentaram lesões ocupacionais avaliadas e diagnosticadas pelos médicos. Avaliação de um questionário social, composto por quatro questões abertas: idade, nível de escolaridade, estado civil e número de dependentes. Instrumento de Avaliação da Qualidade de Vida WHOQOL Bref. e Instrumento de Avaliação de Suporte Social: Escala de percepção de suporte social (EPSS). Análise dos Resultados: Os dados coletados dos prontuários foram agrupados em quatro grupos chamados de: grupo de absenteísmo 1, grupo de absenteísmo 2, grupo de absenteísmo 3 e grupo de absenteísmo 4. Sendo o primeiro composto por 15 trabalhadores que não apresentaram lesões ocupacionais. O segundo grupo composto por 10 trabalhadores apresentou de uma hora até seiscentas horas de absenteísmo por lesão ocupacional. O terceiro grupo composto por 11 trabalhadores apresentou absenteísmo de seiscentas e uma horas até mil horas, e o quarto grupo constituído de 11 trabalhadores tiveram absenteísmo superior a mil horas. Resultados: Nas comparações entre os grupos de absenteísmo e as variáveis do questionário social não foram encontradas diferenças significantemente estatística, o mesmo tendo ocorrido na comparação entre grupos de absenteísmo e os escores do EPSS Analisando os grupos de absenteísmo e os domínios do WHOQOL Bref. Foi detectada diferença com significância estatística de P = 0,01 maior dentro do domínio físico no grupo de absenteísmo 1 que não apresentou absenteísmo em relação ao grupo de absenteísmo 4 com maior número de absenteísmo. Conclusão: Visto que as lesões ocupacionais interferem na qualidade de vida dos indivíduos, o que se pode constatar é que o modelo biomédico ainda é muito forte, principalmente dentro da saúde ocupacional que na busca de soluções ergonômicas defronta com os interesses econômicos imediatistas que não contemplam os investimentos indispensáveis à garantia da saúde do trabalhador. Sintetizando as análises conceituais e os resultados deste trabalho, mostrou-se que os problemas de saúde ocupacional são conhecidos há muito tempo. Apesar da crescente produção de trabalhos acerca da construção , conhecimento das características da saúde do trabalhador e a existência de uma tônica predominante que sugere a mudança das situações encontradas, há um escasso empenho em efetuar as transformações necessárias, num descompasso entre avanço do conhecimento e perpetuação de práticas insalubres. Para tanto é necessária uma compreensão das determinantes da saúde. Além do investimento material se faz necessário emergir um verdadeiro diálogo entre as ciências. Ressalta-se a necessidade de estudos longitudinais para elucidar a complexidade das relações entre qualidade de vida, suporte social e lesões ocupacionais. Os achados apontam para a relevância de estudos futuros acerca dessas associações.(AU)

O EFEITO DO CONTROLE RESPIRATÓRIO EM VARIÁVEIS ELETROFISIOLÓGICAS DA ATENÇÃO

A prática do ioga tem se tornado cada vez mais popular, não apenas pelos benefícios físicos, mas principalmente pelo bem-estar psicológico trazido pela sua prática. Um dos componentes do ioga é o Prãnãyama, ou controle da respiração. A atenção e a respiração são dois mecanismos fisiológicos e involuntários requeridos para a execução do Prãnãyama. O principal objetivo desse estudo foi verificar se variáveis contínuas do EEG (potência de diferentes faixas que o compõem) seriam moduladas pelo controle respiratório, comparando-se separadamente as duas fases do ciclo respiratório (inspiração e expiração), na situação de respiração espontânea e controlada. Fizeram parte do estudo 19 sujeitos (7 homens/12 mulheres, idade média de 36,89 e DP = ± 14,46) que foram convidados a participar da pesquisa nas dependências da Faculdade de Saúde da Universidade Metodista de São Paulo. Para o registro do eletroencefalograma foi utilizado um sistema de posicionamento de cinco eletrodos Ag AgCl (FPz, Fz, Cz, Pz e Oz) fixados a uma touca de posicionamento rápido (Quick-Cap, Neuromedical Supplies®), em sistema 10-20. Foram obtidos valores de máxima amplitude de potência (espectro de potência no domínio da frequência) nas frequências teta, alfa e beta e delta e calculada a razão teta/beta nas diferentes fases do ciclo respiratório (inspiração e expiração), separadamente, nas condições de respiração espontânea e de controle respiratório. Para o registro do ciclo respiratório, foi utilizada uma cinta de esforço respiratório M01 (Pletismógrafo). Os resultados mostram diferenças significativas entre as condições de respiração espontânea e de controle com valores das médias da razão teta/beta menores na respiração controlada do que na respiração espontânea e valores de média da potência alfa sempre maiores no controle respiratório. Diferenças significativas foram encontradas na comparação entre inspiração e expiração da respiração controlada com diminuição dos valores das médias da razão teta/beta na inspiração e aumento nos valores das médias da potência alfa, sobretudo na expiração. Os achados deste estudo trazem evidências de que o controle respiratório modula variáveis eletrofisiológicas relativas à atenção refletindo um estado de alerta, porém mais relaxado do que na situação de respiração espontânea.

MicroRNA-155 promotes resolution of hypoxia-inducible factor 1α activity during prolonged hypoxia

The hypoxia-inducible factor (HIF) is a key regulator of the transcriptional response to hypoxia. While the mechanism underpinning HIF activation is well understood, little is known about its resolution. Both the protein and the mRNA levels of HIF-1a (but not HIF-2a) were decreased in intestinal epithelial cells exposed to prolonged hypoxia. Coincident with this, microRNA (miRNA) array analysis revealed multiple hypoxiainducible miRNAs. Among these was miRNA-155 (miR-155), which is predicted to target HIF-1a mRNA. We confirmed the hypoxic upregulation of miR-155 in cultured cells and intestinal tissue from mice exposed to hypoxia. Furthermore, a role for HIF-1a in the induction of miR-155 in hypoxia was suggested by the identification of hypoxia response elements in the miR-155 promoter and confirmed experimentally. Application of miR-155 decreased the HIF-1a mRNA, protein, and transcriptional activity in hypoxia, and neutralization of endogenous miR-155 reversed the resolution of HIF-1a stabilization and activity. Based on these data and a mathematical model of HIF-1a suppression by miR-155, we propose that miR-155 induction contributes to an isoform-specific negative-feedback loop for the resolution of HIF-1a activity in cells exposed to prolonged hypoxia, leading to oscillatory behavior of HIF-1a-dependent transcription. © 2011, American Society for Microbiology.

Some Mean-Value Theorems of the Cauchy Type

2000 Mathematics Subject Classification: Primary 26A24, 26D15; Secondary 41A05

An investigation into the effects of metabolic disturbance on monocyte inflammatory response and regulation

The presence of chronic inflammation is associated with increased nutrient availability during obesity or type 2 diabetes which contributes to the development of complications such as atherosclerosis, stroke and myocardial infarction. The link between increased nutrient availability and inflammatory response remains poorly understood. The functioning of monocytes, the primary instigators of the inflammatory response was assessed in response to obesity and increased glucose availability. Monocyte microRNA expression was assessed in obese individuals prior to and up to one year after bariatric surgery. A number of microRNAs were identified to be dysregulated in obesity, some of which have previously been linked to the regulation of monocyte inflammatory responses including the microRNAs 146a-5p and 424-5p. Weight loss in response to bariatric surgery lead to the reversal of microRNA changes towards control values. In vitro treatments of THP-1 monocytes with high concentrations of D-glucose resulted in decreased intracellular NAD+:NADH ratio, decreased SIRT1 deacetylase activity and increased P65 acetylation. However the increased osmotic concentration inhibited LPS induced inflammatory response and TNFα mRNA expression. In vitro treatment of primary human monocytes with increased concentrations of D-glucose resulted in increased secretion of a number of inflammatory cytokines and increased expression of TNFα mRNA. Treatment also resulted in decreased intracellular NAD+:NADH ratio and increased binding of acetylated P65 to the TNFα promoter region. In vitro treatments of primary monocytes also replicated the altered expression of the microRNAs 146a-5p and miR-424-5p, as seen in obese individuals. In conclusion a number of changes in monocyte function were observed in response to obesity and treatment with high concentrations of D-glucose. These may lead to the dysregulation of inflammatory responses contributing to the development of co-morbidities.

miRNAS circulantes como biomarcadores para fibrilação atrial aguda

Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia. Some non-coding RNAs (miRNAs) have been involved in regulatory activity in arrhythmogenesis, targeting genes that contribute to the development of AF. The present study aimed to evaluate the expression of candidate miRNAs in plasma from patients with AF and new-onset AF and its application as future markers for diagnosis and monitoring of disease. miR-21, miR-133a, miR-133b, miR-150, miR-328 and miR-499 were selected as targets in this study through a prior literature review. They were isolated from plas-ma of individuals aged from 20 to 85 years old with AF (n = 17), new-onset AF (n = 5) and without AF (n = 15), where the latter was the control group. The results were ana-lyzed by Real-Time PCR (RT-PCR) with miScript SYBR Green PCR. We observed that miR-21, miR-133b, miR-328 and miR-499 had different levels of expression be-tween the three groups (p <0.05). Increased expression of miR-21 (0.6-fold), miR-133b (1.4-fold), miR-328 (2.0-fold) and miR-499 (2.3-fold) in patients with new-onset AF when compared to AF and control subjects. The miR-133a and miR-150 expression did not differ among the groups. miR-21, miR-133b, miR-328 and miR-499 may be potential biomarkers for AF as well as for new-onset AF, for monitoring and for the di-agnosis. These findings may contribute to the understanding of the process that trig-gers AF and suggest application these molecules as future biomarkers for AF.