To be or not to be a pseudogene: a molecular epidemiological approach to the mclx genes and its impact in tuberculosis

Tuberculosis presents a myriad of symptoms, progression routes and propagation patterns not yet fully understood. Whereas for a long time research has focused solely on the patient immunity and overall susceptibility, it is nowadays widely accepted that the genetic diversity of its causative agent, Mycobacterium tuberculosis, plays a key role in this dynamic. This study focuses on a particular family of genes, the mclxs (Mycobacterium cyclase/LuxR-like genes), which codify for a particular and nearly mycobacterial-exclusive combination of protein domains. mclxs genes were found to be pseudogenized by frameshift-causing insertion(s)/deletion(s) in a considerable number of M. tuberculosis complex strains and clinical isolates. To discern the functional implications of the pseudogenization, we have analysed the pattern of frameshift-causing mutations in a group of M. tuberculosis isolates while taking into account their microbial-, patient- and disease-related traits. Our logistic regression-based analyses have revealed disparate effects associated with the transcriptional inactivation of two mclx genes. In fact, mclx2 (Rv1358) pseudogenization appears to be primarily driven by the microbial phylogenetic background, being mainly related to the Euro-American (EAm) lineage; on the other hand, mclx3 (Rv2488c) presents a higher tendency for pseudogenization among isolates from patients born on the Western Pacific area, and from isolates causing extra-pulmonary infections. These results contribute to the overall knowledge on the biology of M. tuberculosis infection, whereas at the same time launch the necessary basis for the functional assessment of these so far overlooked genes.

Widespread environmental contamination with Mycobacterium tuberculosis complex revealed by a molecular detection protocol

Environmental contamination with Mycobacterium tuberculosis complex (MTC) has been considered crucial for bovine tuberculosis persistence in multi-host-pathogen systems. However, MTC contamination has been difficult to detect due to methodological issues. In an attempt to overcome this limitation we developed an improved protocol for the detection of MTC DNA. MTC DNA concentration was estimated by the Most Probable Number (MPN) method. Making use of this protocol we showed that MTC contamination is widespread in different types of environmental samples from the Iberian Peninsula, which supports indirect transmission as a contributing mechanism for the maintenance of bovine tuberculosis in this multi-host-pathogen system. The proportion of MTC DNA positive samples was higher in the bovine tuberculosis-infected than in presumed negative area (0.32 and 0.18, respectively). Detection varied with the type of environmental sample and was more frequent in sediment from dams and less frequent in water also from dams (0.22 and 0.05, respectively). The proportion of MTC-positive samples was significantly higher in spring (p<0.001), but MTC DNA concentration per sample was higher in autumn and lower in summer. The average MTC DNA concentration in positive samples was 0.82 MPN/g (CI95 0.70-0.98 MPN/g). We were further able to amplify a DNA sequence specific of Mycobacterium bovis/caprae in 4 environmental samples from the bTB-infected area.

Molecular regulation of flowering induction in Quercus suber

Dissertação de mestrado em Plant Molecular Biology, Biotechnology and Bioentrepeneurship

The influence of kaolin application on key metabolic pathways associated with grape berry quality: a molecular and biochemical analysis

Dissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas

Synthesis, antiangiogenesis evaluation and molecular docking studies of 1-Aryl-3-[(thieno[3,2-b]pyridin-7-ylthio)phenyl]ureas: Discovery of a new substitution pattern for type II VEGFR-2 Tyr kinase inhibitors

The synthesis and biological evaluation of novel 1-aryl-3-[2-, 3- or 4-(thieno[3,2-b]pyridin-7-ylthio)phenyl]ureas 3, 4 and 5 as VEGFR-2 tyrosine kinase inhibitors, are reported. The 1-aryl-3-[3-(thieno[3,2-b]pyridin-7-ylthio)phenyl]ureas 4a-4h, with the arylurea in the meta position to the thioether, showed the lowest IC50 values in enzymatic assays (10-206 nM), the most potent compounds 4d-4h (IC50 10-28 nM) bearing hydrophobic groups (Me, F, CF3 and Cl) in the terminal phenyl ring. A convincing rationalization was achieved for the highest potent compounds 4 as type II VEGFR-2 inhibitors, based on the simultaneous presence of: (1) the thioether linker and (2) the arylurea moiety in the meta position. For compounds 4, significant inhibition of Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) proliferation (BrdU assay), migration (wound-healing assay) and tube formation were observed at low concentrations. These compounds have also shown to increase apoptosis using the TUNEL assay. Immunostaining for total and phosphorylated (active) VEGFR-2 was performed by Western blotting. The phosphorylation of the receptor was significantly inhibited at 1.0 and 2.5 microM for the most promising compounds. Altogether, these findings point to an antiangiogenic effect in HUVECs.

Gold nanoparticles functionalised with fast water exchanging Gd3+ chelates: Linker effects on the relaxivity

The relaxivity displayed by Gd3+ chelates immobilized onto gold nanoparticles is the result of complex interplay between nanoparticle size, water exchange rate and chelate structure. In this work we study the effect of the length of -thioalkyl linkers, anchoring fast water exchanging Gd3+ chelates onto gold nanoparticles, on the relaxivity of the immobilized chelates. Gold nanoparticles functionalized with Gd3+ chelates of mercaptoundecanoyl and lipoyl amide conjugates of the DO3A-N-(-amino)propionate chelator were prepared and studied as potential CA for MRI. High relaxivities per chelate, of the order of magnitude 28-38 mM-1s-1 (30 MHz, 25 ºC) were attained thanks to simultaneous optimization of the rotational correlation time and of the water exchange rate. Fast local rotational motions of the immobilized chelates around connecting linkers (internal flexibility) still limit the attainable relaxivity. The degree of internal flexibility of the immobilized chelates seems not to be correlated with the length of the connecting linkers. Biodistribution and MRI studies in mice suggest that the in vivo behavior of the gold nanoparticles is determined mainly by size. Small nanoparticles (HD= 3.9 nm) undergo fast renal clearance and avoidance of the RES organs while larger nanoparticles (HD= 4.8 nm) undergo predominantly hepatobiliary excretion. High relaxivities, allied to chelate and nanoparticle stability and fast renal clearance in vivo suggests that functionalized gold nanoparticles hold great potential for further investigation as MRI Contrast Agents. This study contributes to understand the effect of linker length on the relaxivity of gold nanoparticles functionalized with Gd3+ complexes. It is a relevant contribution towards “design rules” for nanostructures functionalized with Gd3+ chelates as Contrast Agents for MRI and multimodal imaging.

Study of grapevine solute transporters involved in berry quality. A biochemical and molecular approach

Tese de Doutoramento em Biologia de Plantas

A patogênese genética e molecular da síndrome de Angelman

Objetivo: Fornecer uma revisão atualizada em língua portuguesa sobre a síndrome de Angelman, com ênfase nos mecanismos genéticos e moleculares dessa patologia, uma causa de deficiência mental severa que em alguns casos pode apresentar recorrência familiar. Método: Foi feita uma revisão bibliográfica utilizando a base de dados do PubMed, tendo como critérios de busca o termo "Angelman syndrome" isoladamente e combinado com "UBE3A", "clinical", "genetics" e "molecular" no título dos artigos. Dentre esses, foram selecionados artigos de revisão e artigos originais sobre a fisiopatologia da síndrome, com ênfase nos últimos dez anos. Resultados: Utilizando-se "Angelman syndrome" na busca, apareceram cerca de 1.100 artigos, incluindo 240 de revisão. Nos últimos dez anos são mais de 600 artigos, aproximadamente 120 de revisão, 50% dos quais publicados nos últimos cinco anos. Na base de dados SciELO, são apenas nove artigos sobre a síndrome, dos quais três em português e nenhum artigo atual de revisão. Conclusão: Após ter sido uma das principais causas que atraíram atenção ao estudo e ao entendimento dos mecanismos do imprinting genômico, a síndrome de Angelman está agora se revelando como uma patologia das sinapses. Apesar de o entendimento da fisiopatologia molecular da síndrome de Angelman ainda estar longe de ser compreendida, seu estudo está fornecendo uma visão extraordinária sobre os mecanismos que regem a plasticidade sináptica, novamente atraindo a atenção de pesquisadores que trabalham na fronteira do conhecimento.

Molecular mass distribution of materials solubilized by xylanase treatment of Douglas-Fir kraft pulp

Irgazyme, a commercial xylanase preparation from Trichoderma longibrachiatum, and xylanase D a purified enzyme from Trichoderma harzianum E58 were tested for their ability to enhance peroxide bleaching of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii) kraft pulp. A treatment with Irgazyme caused a much larger increase in brightness than did xylanase D. A double xylanase treatment with Irgazyme, before and after peroxide bleaching, resulted in the highest final brightness. Alkaline extraction increased the brightness of Douglas-fir brownstock. Treatment with Irgazyme released more lignin and carbohydrates than did xylanase D. The molecular mass of the lignin extracted from Irgazyme-treated brownstock was much larger than that from the control pulp. The lignin-like macromolecules directly solubilized from peroxide bleached pulps were substantially larger than those solubilized from the brownstock, irrespective of whether they were produced during xylanase or control treatments. This indicates that different kinds of materials were solubilized when a xylanase treatment was applied at different points in the bleaching sequence and raises concerns about the role of lignin entrapment in the mechanism by which xylanase enhances peroxide bleaching.

HPV- detección por técnicas de patología molecular

Se trabaja con materiales de citologías y biopsias de cervix uterino en un grupo de pacientes controles biopsiados por otras sospechas clínicas sin diagnóstico clínico, colposcópico ni citológico de presunción de infección por HPV, y tres grupos de pacientes problemas, scorizados como presuntamente negativos, presuntamente sospechosos y presuntamente infectados, basados en presencia de cortes histológicos de acantosis, hiperplasia de células basales y asas capilares, coilocitorisis, cambios nucleares, binucleación y disqueratosis. Se correlacionan las biopsias con los estudios citológicos; sobre los cortes histológicos se procede a efectuar técnicas de hibridización in situ con sondas Innogenex para los virus 6-11, 6-18, grupo del 30. Se han estudiado las asociaciones del HPV en cervix con otras patologías (especialmente infecciosas) en nuestro medio, lesiones simuladoras de infección por el HPV y se trabajará en los grupos sospechosos y presuntamente infectados que sean positivos para la HIS, con marcaciones de detección de grado de actividad proliferativa para Mib1 y p53 y su relación con los subtipos virales. En las lesiones intraepiteliales relacionadas con el HPV se investigarán en la lesión y en la mucosa vecina receptores estrogénicos y progestacionales para tratar de determinar si la infección viral afecta la expresión de estos receptores.

Búsqueda e identificación de polimorfismos en genes asociados con una efectividad farmacológica disminuida. Caracterización molecular, hallazgos bioquímicos y clínicos y su respectiva correlación con la respuesta farmacológica en el tratamiento de enfermedades crónicas e infecciosas

En medicina, es frecuente encontrar diferencias en la respuesta de una misma droga en distintos individuos. Algunos factores que contribuyen con esta respuesta diferencial incluyen variables como edad, biodisponilidad y absorción gastro-intestinal de los medicamentos, interacción entre fármacos, hábitos alimentarios y factores genéticos. Dentro de los factores genéticos, encontramos polimorfismos genéticos que afectan la absorción, el metabolismo y el transporte de fármacos, como así también receptores de los mismos y/o, la interacción con otros genes. Algunos polimorfismos genéticos que contribuyen a una respuesta farmacológica disminuida han sido descriptos en patologías como, la hipercolesterolemia, artritis reumatoidea, cáncer, diabetes, hipertensión arterial, esquizofrenia, asma, hepatitis C y SIDA, entre otras. Nuestro estudio pretende: I) Identificar polimorfismos en genes que codifican para enzimas metabolizadoras de fármacos, para canales iónicos y, para receptores de fármacos (como por ejemplo polimorfismos en el receptor beta 2 adrenérgico en pacientes tratados con salbutamol que presentan bronquiolitis). II) Identificar la presencia de un polimorfismo en el gen CES 1 que codifica para la enzima carboxilesterasa 1 (en una población hospitalaria), que participa en la activación de la prodroga oseltamivir utilizada en el tratamiento de la Gripe A (H1N1). Los resultados obtenidos podrán ser de gran utilidad en el tratamiento médico, ya que permitirá optimizar el uso de fármacos, disminuir los efectos secundarios causados por los mismos, y proponer el empleo de otros fármacos

Evaluación genética del bienestar animal y eficiencia reproductiva con el aporte de la determinación de paternidades mediante técnicas de biología molecular en bovinos de carne

Buena parte de la producción bovina de carne de la provincia de Córdoba está incluida en áreas que sufren durante todo o parte del año de condiciones climáticas desfavorables. Las razas bovinas de origen índico y africano muestran mayor adaptación al estrés térmico, que se manifestaría en un mejor de desempeño en el aspecto reproductivo. Sin embargo existen dificultades de manejo de esas razas por su temperamento menos adecuado que las razas británicas. En explotaciones extensivas de nuestra Provincia no existe información genética relacionada con caracteres de comportamiento. En ese sentido una raza sanga de origen africano (Tuli) y sus cruzas se están ensayando en la Universidad Católica de Córdoba como parte de la búsqueda de soluciones a los problemas planteados anteriormente. No se disponen aún de parámetros poblacionales (fenotípicos y genéticos) de esta raza y sus cruzas. En la evaluación genética es indispensable el uso de mediciones con información genealógica, es decir, se debe identificar los padres de los individuos. El análisis de regiones altamente polimórficas del genoma (microsatélites) permite determinar el perfil genético de cada animal, para ser utilizado en la determinación de paternidades, en principio y luego con otras aplicaciones. Sobre el animal las mediciones relacionadas con la fertilidad son vitales y no es posible encontrar predictores de la fertilidad en toros en servicio natural múltiple, ya que no es posible identificarlos terneros en ese sentido. La forma de evaluar la fertilidad real, sería mediante la medición de la producción de terneros, además de la calidad seminal y circunferencia escrotal. Con respecto al nivel de estrés, se usará la evaluación del temperamento mediante ensayos de comportamiento, aunque la medición de hormonas esteroides sería una prueba complementaria

Caracterización molecular y funcional de b-gc, una subunidad novedosa del receptor IGF-I

El factor de crecimiento similar a insulina-I (IGF-I) es una hormona peptídica que participa en el crecimiento animal, desarrollo de los tejidos y diferenciación. Hay un creciente cuerpo de evidencias que indican que esta hormona es también importante en la regulación del desarrollo del sistema nervioso. (...) Este factor de crecimiento ejerce sus acciones interaccionando con un receptor heterotetramérico similar al receptor de insulina. b-gc es una subunidad b novedosa del receptor de IGF-I, típica del sistema nervioso central y enriquecida en conos de crecimiento neural. Los objetivos del presente proyecto consisten en: a) Caracterización molecular de b-gc mediante clonado y secuenciado del cDNA que codifica su biosíntesis; b) Caracterización bioquímica de las vesículas que transportan bgc en neuronas en desarrollo desde el aparato de Golgi hacia el cono de crecimiento neural; c) Estudio de la expresión y distribución de bgc en células nerviosas no neuronales, como oligodendrocitos y astrocitos. (...) La caracterización molecular de los receptores de IGF-I conteniendo b-gc y que presenta una distribución muy interesante durante el desarrollo del sistema nervioso central, puede aportar datos fundamentales para la comprensión de la función de estos receptores y su correspondiente hormona durante el desarrollo del sistema nervioso y su transporte específico a los conos de crecimiento neural. La caracterización bioquímica de las vesículas conteniendo b-gc puede aportar importantes datos sobre la presencia de diferentes tipos de vesículas de transporte no sinápticas, como surge de resultados obtenidos recientemente.

Genética Molecular de S-adenosilmetionina sintetasa en Neurospora crassa

S-adenosilmetionina (S-Adomet) es el principal dador de grupos metilo en un gran número de caminos metabólicos siendo, luego del ATP, el co-factor más abundante en reacciones metabólicas. S-Adomet es producido a partir de L-metionina y ATP por la enzima S-adenosil-L-metionina sintetasa. El estudio del metabolismo de S-Adomet en células eucariotas ha tomado un interés creciente en años recientes considerando la íntima relación existente entre niveles celulares alternativos de S-Adomet y procesos normales o patológicos asociados a metilación del DNA. En particular, recientemente se ha propuesto que niveles celulares anormales de S-Adomet y/o actividad anormal de la enzima DNA metiltransferasa pueden afectar la expresión de fenómenos epigenéticos tales como "imprinting" de genes y/o aumentar la frecuencia de aparición de transiciones C --> T afectando así marcadamente las tasas de mutación en el DNA. Esta hipótesis ha sido apoyada por estudios realizados con DNA metiltransferasas procarióticas y por estudios realizados con ratones mutantes en el gen de la principal DNA metiltransferasa de mamíferos. (...) El proyecto está dirigido a conocer la relación existente entre la disponibilidad celular de S-adenosilmetionina y fenómenos de mutación y metilación del DNA en el hongo filamentoso Neurospora crassa. En este contexto, se realiza el clonado y caracterización molecular y estructural del gen de la enzima S-adenosilmetionina sintetasa de este organismo. Se estudia la consecuencia de la expresión aberrante de variantes normales y mutantes de este gen in vivo. Se analizará la influencia de niveles celulares alternativos de S-adenosilmetionina sobre dos fenómenos epigenéticos vinculados a metilación del DNA denominados quelling y RIP.