Distinct immune responses of juvenile and adult oysters (Crassostrea gigas) to viral and bacterial infections

Since 2008, massive mortality events of Pacific oysters (Crassostrea gigas) have been reported worldwide and these disease events are often associated with Ostreid herpesvirus type 1 (OsHV-1). Epidemiological field studies have also reported oyster age and other pathogens of the Vibrio genus are contributing factors to this syndrome. We undertook a controlled laboratory experiment to simultaneously investigate survival and immunological response of juvenile and adult C. gigas at different time-points post-infection with OsHV-1, Vibrio tasmaniensis LGP32 and V. aestuarianus. Our data corroborates epidemiological studies that juveniles are more susceptible to OsHV-1, whereas adults are more susceptible to Vibrio. We measured the expression of 102 immune-genes by high-throughput RT-qPCR, which revealed oysters have different transcriptional responses to OsHV-1 and Vibrio. The transcriptional response in the early stages of OsHV-1 infection involved genes related to apoptosis and the interferon-pathway. Transcriptional response to Vibrio infection involved antimicrobial peptides, heat shock proteins and galectins. Interestingly, oysters in the later stages of OsHV-1 infection had a transcriptional response that resembled an antibacterial response, which is suggestive of the oyster's microbiome causing secondary infections (dysbiosis-driven pathology). This study provides molecular evidence that oysters can mount distinct immune response to viral and bacterial pathogens and these responses differ depending on the age of the host.

Detecção parasitológica e molecular de tripanossomatídeos em triatomíneos sinantrópicos e primatas neotropicais no Brasil central

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Medicina Tropical, 2016.

Evaluación del perfil transcripcional y potenciales vías de señalización neuronal afectadas tras la inhibición del gen PRR12 por ArNi

Introducción: El sistema nervioso tiene como función el controlar y regular el funcionamiento de los diversos órganos y sistemas de los vertebrados, coordinando su interrelación, así como la relación del organismo con el medio externo, permitiendo su interacción. Este sistema se comienza a desarrollar durante la etapa embrionaria mediante la neurogénesis, en la cual múltiples procesos biológicos trabajan en conjunto para asegurar que los diversos tipos de células nerviosas proliferen, se diferencien, migren y formen sinapsis en el momento y lugar apropiado, siendo un mecanismo finamente regulado, dependiente de la apropiada expresión temporal y espacial, así como del correcto funcionamiento de diferentes productos génicos. Debido a esto, mutaciones que alteren la correcta expresión o función de un gen involucrado en la neurogénesis y/o en el mantenimiento del SNC pueden contribuir a la iniciación y/o progresión de diversos desórdenes neurológicos. En este respecto, nuestro grupo de investigación identificó por primera vez la ruptura del gen PRR12, en una paciente con discapacidad intelectual, alteraciones neuropsiquiátricas y múltiples malformaciones menores. Debido a esto, y a las características de la proteína PRR12, con una función hasta la fecha totalmente desconocida, este es un blanco deseable para el análisis de las vías de señalización en las que participa. Objetivo: Describir los genes que son potencialmente regulados por PRR12 y, a partir de ello, analizar las posibles vías y procesos de comunicación neuronal afectados tras su inhibición. Materiales y Métodos: Se realizó una cuantificación relativa de la expresión de PRR12 en cerebro de rata en diferentes estadios del desarrollo (embrión, neonatal y adulto), mediante Western blot y qPCR. Posteriormente se realizó la inhibición de PRR12 en células C6 de glioblastoma de rata, mediante ARNi, con el fin de determinar los cambios en el perfil de expresión celular, mediante microarreglos de expresión. Resultados: PRR12 se encontró mayormente expresado en cerebro durante la etapa de embrión; además de esto, se encontraron afectados múltiples genes tras su inhibición, entre los que destacan aquellos involucrados en procesos biológicos relacionados a comunicación celular y de las vías de señalización de receptores de membrana acoplados a proteína G. Conclusiones: PRR12 es probablemente un factor de transcripción de remodelación de la cromatina, con posible implicación en el proceso de neurogénesis, especialmente en procesos de comunicación y diferenciación celular.

Microbiologia do ciclo do nitrogênio em solos do cerrado

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Microbiana, 2016.

Silenciamento do canal de potássio Eag1 potencializa efeitos da temozolomida em células U-87 MG de glioblastoma multiforme

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2015.

Degradación bacteriana de cianuro y compuestos nitrogenados tóxicos

La ruta de asimilación de cianuro en P. pseudoalcaligenes CECT5344 transcurre a través de un nitrilo formado por la reacción química del cianuro con el oxalacetato, siendo este último acumulado como consecuencia de la acción conjunta de una malato:quinona oxidoreductasa (MQO) y la oxidasa terminal resistente a cianuro (CioAB) (Luque-Almagro et al., 2011b). Los nitrilos pueden ser convertidos en amonio por la acción de una nitrilasa o un sistema nitrilo hidratasa/amidasa. Con el objetivo de elucidar la ruta de asimilación de cianuro en P. pseudoalcalígenes CECT5344, se ha analizado el proteoma de este microorganismo en condiciones cianotróficas frente a nitrato como fuente de nitrógeno como control. En este estudio se identificaron proteínas relacionadas con la ruta de asimilación de cianuro en la estirpe CECT5344, que aparecían inducidas por cianuro, como NitB y NitG, cuyos genes se encuentran localizados en la agrupación génica nit1C. Además de NitB y NitG, de función desconocida, la agrupación génica nit1C codifica un regulador transcripcional del tipo Fis dependiente de σ54 (NitA), una nitrilasa (NitC), una proteína que pertenece a la superfamilia S-adenosilmetionina (NitD), un miembro de la superfamilia N-aciltransferasa (NitE), un polipéptido de la familia AIRS/GARS (NitF) y una oxidorreductasa dependiente de NADH (NitH). Un análisis transcripcional mediante RT-PCR determinó que los genes nitBCDEFGH se cotranscriben, mientras que el gen regulador nitA se transcribe de forma divergente. Además, resultados obtenidos por RT-PCR confirman que la expresión de los genes nitBCDEFGH está inducida por cianuro y reprimida por amonio. La relación entre el cianuro y el grupo de genes nit1C queda patente por el fenotipo de los mutantes deficientes nitA, nitB y nitC, incapaces de usar complejos cianuro-metálicos o 2-hidroxinitrilos como única fuente de nitrógeno. Todos estos datos indican que la nitrilasa NitC, junto con la proteína NitB, utilizan de forma específica determinados nitrilos alifáticos como sustrato, entre los que se encuentran el formado durante la asimilación de cianuro (Estepa et al., 2012). Además, entre las proteínas inducidas por cianuro se identificaron una dihidropicolinato sintasa (DapA), una fosfoserina transaminasa (SerC) y una proteína de función desconocida (Orf1), las tres codificadas por genes del operón cio, una cianasa (CynS), la proteína S6 de la subunidad ribosomal 30S (RpsF), una superóxido dismutasa (SodB), la ferritina (Dps), una oxidorreductasa (Fpr) y un factor de elongación P (EF-P). Una vez identificadas, estas proteínas se han analizado funcionalmente y se han localizado en el genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 los genes correspondientes, así como los genes adyacentes. La inducción de estas proteínas en condiciones cianotróficas sugiere que el metabolismo del cianuro incluye, además de la resistencia y asimilación de este tóxico, otros procesos biológicos relacionados con el metabolismo del cianato y de algunos aminoácidos, el estrés oxidativo y la homeostasis de hierro, entre otros. Por otra parte, el conocimiento en profundidad y la interpretación de la secuencia génica de P. pseudoalcaligenes CECT5344, así como el análisis comparativo frente a organismos no cianotrofos ha permitido entender algunos de los mecanismos implicados en la resistencia y asimilación de cianuro, lo que permitiría conducir a la posterior mejora del proceso de biodegradación de cianuro. Además, el estudio del genoma de la estirpe CECT5344 permitirá explorar la capacidad de este organismo para ser utilizado en procesos de biorremediación de residuos cianurados en los que se encuentran metales y otros tóxicos (Luque-Almagro et al., 2013; Wibberg et al., 2014). En este trabajo se muestran y discuten los resultados de la secuenciación del genoma de P. pseudoalcaligenes, así como el estudio del análisis filogenético y evolutivo de la cepa, estableciéndose de esta manera relaciones con otras especies en base a los genomas secuenciados de las mismas, entre las que destaca P. mendocina ymp relacionada con P. pseudoalcaligenes CECT5344. El estudio de las características del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 ha sido completado con un análisis comparativo frente a los genomas de otras especies de Pseudomonas, encontrándose así semejanzas y diferencias en cuanto a la distribución génica funcional. Por último, se muestra un análisis del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 en relación con los genes implicados probablemente en los procesos de asimilación de cianuro y residuos cianurados, tales como los codificantes de nitrilasas y aquellos implicados en la resistencia a cianuro como los constituyentes del operón cio que codifican la oxidasa terminal insensible a cianuro. Finalmente, se discute la presencia de genes implicados posiblemente en otros procesos con una alto potencial biotecnológico, tales como la producción de bioplásticos y la biodegradación de diversos contaminantes.

The transcriptome of metamorphosing flatfish

Background Flatfish metamorphosis denotes the extraordinary transformation of a symmetric pelagic larva into an asymmetric benthic juvenile. Metamorphosis in vertebrates is driven by thyroid hormones (THs), but how they orchestrate the cellular, morphological and functional modifications associated with maturation to juvenile/adult states in flatfish is an enigma. Since THs act via thyroid receptors that are ligand activated transcription factors, we hypothesized that the maturation of tissues during metamorphosis should be preceded by significant modifications in the transcriptome. Targeting the unique metamorphosis of flatfish and taking advantage of the large size of Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) larvae, we determined the molecular basis of TH action using RNA sequencing. Results De novo assembly of sequences for larval head, skin and gastrointestinal tract (GI-tract) yielded 90,676, 65,530 and 38,426 contigs, respectively. More than 57 % of the assembled sequences were successfully annotated using a multi-step Blast approach. A unique set of biological processes and candidate genes were identified specifically associated with changes in morphology and function of the head, skin and GI-tract. Transcriptome dynamics during metamorphosis were mapped with SOLiD sequencing of whole larvae and revealed greater than 8,000 differentially expressed (DE) genes significantly (p < 0.05) up- or down-regulated in comparison with the juvenile stage. Candidate transcripts quantified by SOLiD and qPCR analysis were significantly (r = 0.843; p < 0.05) correlated. The majority (98 %) of DE genes during metamorphosis were not TH-responsive. TH-responsive transcripts clustered into 6 groups based on their expression pattern during metamorphosis and the majority of the 145 DE TH-responsive genes were down-regulated. Conclusions A transcriptome resource has been generated for metamorphosing Atlantic halibut and over 8,000 DE transcripts per stage were identified. Unique sets of biological processes and candidate genes were associated with changes in the head, skin and GI-tract during metamorphosis. A small proportion of DE transcripts were TH-responsive, suggesting that they trigger gene networks, signalling cascades and transcription factors, leading to the overt changes in tissue occurring during metamorphosis.

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

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

Análisis transcripcional de la vía de secreción y metabolismo del metanol durante la producción de una proteína heteróloga en Pichia pastoris

La levadura metilotrófica Pichia pastoris es de gran importancia industrial principalmente en la producción de proteínas heterólogas. En un estudio reciente se emplearon cinco factores ambientales para definir condiciones de cultivo a nivel de bioreactor que condujeron a altos (CM) y bajos (CP) niveles de la producción extracelular de una fitasa recombinante en una cepa Muts de P. pastoris. Los resultados de este estudio mostraron que bajo las condiciones CM, la demanda y consumo de O2 y de metanol fueron más altos y condujeron a valores más altos en la velocidad específica de crecimiento (μ), biomasa (2.7 veces), niveles de producción de fitasa extracelular (5.5 veces) y rendimientos (Yp/x) que en CP. Con el fin de comprender los mecanismos de regulación transcripcional que afectan a la fisiología de P. pastoris por la sobre-producción de la proteína recombinante y las condiciones de cultivo, en este trabajo se realizó un análisis de expresión diferencial de genes (DGE) empleando la tecnología de secuenciación masiva de mRNA (RNAseq) de la cepa Muts de P. pastoris crecida bajo las condiciones CM y CP reportadas previamente. Además se validaron los resultados del estudio de DGE mediante RT-qPCR. Resultados: La expresión de 4,950 genes, el 93% de los genes totales anotados, fueron detectados. Se sub- y sobre-expresaron 350 y 413 genes respectivamente en CM respecto a CP. En CM vs CP se sobre-expresaron significativamente términos relacionados con la biosíntesis de aminoácidos, biosíntesis de nucleósidos de purina, regulación de la traducción, glicosilación de proteínas y mitosis, indicando una mayor actividad anabólica en CM. La transcripción del gen heterólogo y de los genes de la ruta de desasimilación del metanol no mostraron diferencias entre ambas condiciones de cultivo y fue inducida en metanol. Sin embargo las enzimas claves (DAS1 y DAS2) de la ruta de asimilación del metanol se sobre-expresaron significativamente en CM vs CP, indicando que CM está favorecida la producción de biomasa y la generación de energía a través de esta vía, explicando los valores más altos para la μ y biomasa obtenidos en CM respecto a CP. De 110 genes analizados involucrados en la vía de secreción, 20 se sobre-expresaron en CM vs CP, la sobre-expresión de estos genes indicaron que bajo las condiciones de CM, se presenta una mayor actividad transcipcional de los genes implicados en el transporte y translocación hacia el RE (15%), genes implicados en el plegamiento de proteínas en RE (25%), así como genes relacionados en el procesamieto de las proteínas a través del RE (30%) y Golgi (35%) que permitieron un estado fisiológico favorable para la secreción de la proteína heteróloga. De los 44 genes relacionados con el estrés en RE durante la secreción, en CM vs CP se sobre-expresaron genes UPR indicando, que bajo condiciones de CM, se promueve la expresión de genes relacionados con el plegamiento de proteínas y probablemente se evita el acumulamiento de proteínas mal plegadas. La sub-expresión de todos los genes relacionados con autofagia, es uno de los factores que podría explicar la menor actividad proteolítica observada en CM. Finalmente se observó una correlación entre los métodos de RNA-seq y RTqPCR (r2=0.7). Conclusiones: El análisis de la DGE señala que los factores ambientales en CM condujeron a la regulación de la expresión de genes del proceso de secreción y genes relacionados al estrés en RE durante la secreción que condujeron a valores de Yp/x, más altos en CM que en CP y no se atribuyen a una expresión diferencial del gen heterólogo. La regulación de la ruta del metanol hacia la asimilación y una mejor respuesta de adaptación al estrés en CM condujeron a un mayor crecimiento y producción de biomasa en CM que en CP.

Epigenetics and alternative splicing

Dissertação de Mestrado, Oncobiologia: Mecanismos Moleculares do Cancro, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2015

siRNAs sintéticos direcionados à no sintase neuronal : efeitos sobre a expressão gênica e viabilidade celular do glioma

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Saúde Animal, 2011.

Clonagem e análise de expressão de candidatos a genes de referência em tambaqui (Colossoma macropomum).

Neste trabalho, os genes 18S, beta-actina, gapdh e ef1alfa do tambaqui foram clonados e sequenciados, visando à obtenção e validação de genes de referência, candidatos aos estudos genômicos e de fisiologia na espécie.

Isolation and identification of two galangin metabolites from rat urine and determination of their in vitro hypolipidemic activity

Purpose: To investigate the lipid-lowering activity of two metabolites of galangin, namely, galangin-3-Oβ-D-glucuronic acid (GG-1) and galangin-7-O-β-D-glucuronic acid (GG-2). Methods: Female Sprague-Dawley rats were orally administered with galangin. The two metabolites of galangin were isolated from urine sample and purified using Sephadex LH-20 and semi-preparative high performance liquid chromatography (HPLC). The structures of the metabolites were identified by analyzing spectroscopic data. Hypolipidemic activity was evaluated in HepG2 cells. The down- or upregulation of lipogenic genes was detected using real-time quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Results: Both metabolites of galangin showed hypolipidemic activity. These activities are closely associated with the down-regulation of lipogenic genes such as SREBP-1a, SREBP-1c, and SREBP-2 transcription factors, and the downstream genes such as FAS, ACC, and HMGR were revealed by realtime qPCR data. Conclusion: The results show that both metabolites possess better lipid-lowering activities than galangin. These hypolipidemic activities are closely associated with inhibiting key genes or proteins that regulated the biosynthesis of both cholesterol and triglycerides.

Estudo do nível de infecção por Babesia bovis e Babesia bigemina em bovinos da raça canchim naturalmente infestados com o carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus.

Entre as principais causas de perdas produtivas em bovinos criados nos trópicos está a infestação pelo carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus e, consequentemente, dos hemoparasitas transmitidos por ele. A resistência dos zebuínos e de animais cruzados com raças taurinas à infestação por esse ácaro é amplamente conhecida. Entretanto, no que se refere à suscetibilidade às babesioses bovinas, existem evidências de que o grupo genético também pode interferir na resistência, seguindo o mesmo padrão observado para o carrapato vetor, com os taurinos apresentando maior sensibilidade. Assim, este estudo teve por objetivo avaliar a parasitemia por Babesia bovis e Babesia bigemina em 50 novilhas da raça Canchim ( Charolês + Zebu) naturalmente infestadas pelo R. (B.) microplus nas quatro estações do ano durante 24 meses, além de caracterizar o perfil de citocinas que podem estar associados ao fenótipo de resistência e suscetibilidade aos hemoparasitas do gênero Babesia spp. Foram realizadas contagens de fêmeas adultas de carrapatos com tamanho igual ou superior a 4,5 mm de diâmetro, presentes no lado esquerdo de cada bovino. As amostras de DNA extraídas foram submetidas à amplificação por meio da Reação em Cadeia da Polimerase Quantitativa em Tempo Real (qPCR), utilizando iniciadores que flanqueiam fragmentos dos genes mitocondriais do citocromo b (mt-cyt B), específicos para B. bovis e B. bigemina. O RNA extraído do sangue, foi usado para sintetizar o DNA complementar (cDNA) para análise de expressão dos genes do IFN- , TNF- , IL-10 e IL-12B por meio da quantificação relativa (RTqPCR). Foram observadas diferenças significativas (P<0,05) entre os meses das avaliações para a contagem de carrapatos. Entretanto, não houve efeito significativo (P>0,05) nas colheitas realizadas entre novembro de 2013 a janeiro de 2014 e entre os meses janeiro e fevereiro de 2015. A frequência da parasitemia no rebanho foi de 98%. Dentre as amostras de DNA que puderam ser quantificadas pela qPCR, 98% e 95,4% foram positivas para B. bovis e B. bigemina, respectivamente. Com relação ao número de cópias (NC) dos fragmentos dos genes mt-cyt B específicos para B. bovis e B. bigemina foram observados efeitos significativos (P<0,05) para ambas as espécies e interação das mesmas com as colheitas realizadas nas diferentes estações do ano. A análise do nível de expressão de mRNA do IFN- , TNF- e IL-12B revelou que houve um efeito siginificativo (P<0,05) da interação entre animais dos extremos de resistência/suscetibilidade e estações do ano, exceto para IL-10. Conclui-se que, a qPCR apresenta alta sensibilidade e especificidade para o diagnóstico das babesioses bovinas em amostras de sangue e que a oscilação na carga parasitária nas diferentes estações do ano pode estar associada com o perfil de expressão de citocinas apresentada.

Implicación de las células mesenquimales multipotenciales derivadas del tejido adiposo humano en la patogénesis del síndrome metabólico

Introducción: La diminución de la capacidad de expansión del tejido adiposo juega un papel crucial en el origen y desarrollo de los trastornos asociados al síndrome metabólico. Hipótesis y Objetivos: Considerando que la expansión del tejido adiposo depende del estado de sus células mesenquimales multipotenciales (ASCs), es probable que las condiciones tisulares asociadas a los períodos de balance energético positivo generen alteraciones en los patrones heredables de transcripción génica mediante los que las ASCs quedan predispuestas a favor del fenotipo fibrótico e inflamatorio, en detrimento de su función adipogénica y neovascular. Para corroborar ésta hipótesis nos propusimos revelar la implicación de las ASCs en la remodelación tisular adiposa; su contribución a la disminución de la capacidad angiogénica del tejido adiposo; y evaluar su respuesta neovascular, migratoria e inflamatoria ante la hipoxia. Metodología: Aplicamos técnicas de cultivo celular, citometría de flujo, qPCR, western blot y ELISA a las ASCs aisladas del tejido adiposo visceral y subcutáneo de 69 sujetos agrupados en normopesos, y obesos con (SM) y sin síndrome metabólico (NoSM). Resultados: Los adipocitos generados a partir de las ASC visceral y subcutáneo evidenciaronn una disminución en los niveles intrínsecos de expresión del transportador de glucosa GLUT4 conforme aumenta la expresión de proteínas fibróticas, el BMI y el HOMA-IR de los pacientes. El empeoramiento del perfil metabólico de los sujetos estuvo acompañado por la disminución de la tasa proliferativa, el potencial clonogénico y la exportación del FGF2 hacia la superficie celular de las ASC derivadas de ambos tejidos. Las ASC visceral y subcutáneo de los sujetos SM también mostraron una disminución en la capacidad de formación de túbulos respecto a las ASCs de los sujetos obesos NoSM así como alteraciones en los niveles de expresión de proteínas implicadas en el balance redox celular y vinculadas al fenotipo secretor asociado a senescencia. El deterioro de las propiedades neovasculares de las ASC subcutáneo de los sujetos SM se evidenció además en los niveles de secreción del VEGF durante la adipogénesis y en los efectos del medio condicionado adipogénico sobre la formación de túbulos por células endoteliales. Aunque las ASC visceral de los sujetos SM cultivadas bajo hipoxia mostraron mayor porcentaje de células CD140b+/CD44+ y CD140b+/CD184+ así como mayor capacidad migratoria que las ASC visceral de los sujetos NoSM, también evidenciaron menor capacidad de formación de túbulos, transcribieron más RNAm NOX5 y su medio condicionado disminuyó la supervivencia de las células endoteliales. Conclusiones: El funcionamiento del tejido adiposo parece condicionar el deterioro de sus propias células precursoras y ante el cual las ASCs de los sujetos que desarrollan síndrome metabólico son más vulnerables.