Gene Mapping of 18S and 5S rDNA Genes in the Karyotype of the Three-Spot Gourami Trichogaster trichopterus (Perciformes, Osphronemidae)

Ornamental fish culture is important as an economic activity and for biodiversity conservation as well. The species of the genus Trichogaster (Perciformes, Osphronemidae), popularly known as three-spot gourami, are among the several commercial species raised around the world. In the present work, eight specimens of Thrichogaster trichopterus from aquarium trade facilities were analyzed. The karyotype was composed of 23 pairs of subtelo/acrocentric chromosomes. Fluorescent in situ hybridization allowed identifying the 18S ribosomal gene at telomeric region on long arms of the largest acrocentric pair. On the other hand, the 5S rRNA gene is located at a proximal region on a pair of medium-sized chromosomes. Such information is extremely useful in face of the risks of introduction and the development of ornamental fish trade, once many fish species can be identified only by genetic studies.

Gene optimization leads to robust expression of human respiratory syncytial virus nucleoprotein and phosphoprotein in human cells and induction of humoral immunity in mice

Human respiratory syncytial virus (HRSV) is the major pathogen leading to respiratory disease in infants and neonates worldwide. An effective vaccine has not yet been developed against this virus, despite considerable efforts in basic and clinical research. HRSV replication is independent of the nuclear RNA processing constraints, since the virus genes are adapted to the cytoplasmic transcription, a process performed by the viral RNA-dependent RNA polymerase. This study shows that meaningful nuclear RNA polymerase II dependent expression of the HRSV nucleoprotein (N) and phosphoprotein (F) proteins can only be achieved with the optimization of their genes, and that the intracellular localization of N and P proteins changes when they are expressed out of the virus replication context. Immunization tests performed in mice resulted in the induction of humoral immunity using the optimized genes. This result was not observed for the non-optimized genes. In conclusion, optimization is a valuable tool for improving expression of HRSV genes in DNA vaccines. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Low variation in ribosomal DNA and internal transcribed spacers of the symbiotic fungi of leaf-cutting ants (Attini: Formicidae)

Leaf-cutting ants of the genera Atta and Acromyrmex (tribe Attini) are symbiotic with basidiomycete fungi of the genus Leucoagaricus (tribe Leucocoprineae), which they cultivate on vegetable matter inside their nests. We determined the variation of the 28S, 18S, and 5.8S ribosomal DNA (rDNA) gene loci and the rapidly evolving internal transcribed spacers 1 and 2 (ITS1 and ITS2) of 15 sympatric and allopatric fungi associated with colonies of 11 species of leafcutter ants living up to 2,600 km apart in Brazil. We found that the fungal rDNA and ITS sequences from different species of ants were identical (or nearly identical) to each other, whereas 10 GenBank Leucoagaricus species showed higher ITS variation. Our findings suggest that Atta and Acromyrmex leafcutters living in geographic sites that are very distant from each other cultivate a single fungal species made up of closely related lineages of Leucoagaricus gongylophorus. We discuss the strikingly high similarity in the ITS1 and ITS2 regions of the Atta and Acromyrmex symbiotic L. gongylophorus studied by us, in contrast to the lower similarity displayed by their non-symbiotic counterparts. We suggest that the similarity of our L. gongylophorus isolates is an indication of the recent association of the fungus with these ants, and propose that both the intense lateral transmission of fungal material within leafcutter nests and the selection of more adapted fungal strains are involved in the homogenization of the symbiotic fungal stock.

Gene Mutations in Esophageal Mucosa of Chagas Disease Patients

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comparative analysis of noncoding sequences of orthologous bovine and human gene pairs

Genomic sequence comparison across species has enabled the elucidation of important coding and regulatory sequences encoded within DNA. Of particular interest are the noncoding regulatory sequences, which influence gene transcriptional and posttranscriptional processes. A phylogenetic footprinting strategy was employed to identify noncoding conservation patterns of 39 human and bovine orthologous genes. Seventy-three conserved noncoding sequences were identified that shared greater than 70% identity over at least 100 bp. Thirteen of these conserved sequences were also identified in the mouse genome. Evolutionary conservation of noncoding sequences across diverse species may have functional significance, and these conserved sequences may be good candidates for regulatory elements.

Association of the Leptin Gene with Carcass Characteristics in Nellore Cattle

Advances in DNA technology have created biotechnological tools that can be used in animal selection and new strategies for increasing herd productivity and quality. The objective of the present work was to associate the genotypes of leptin gene exon 2 polymorphisms with productive traits in Nellore cattle. Blood was collected from Nellore males and PCR-RFLP reactions were performed with the restriction enzymes ClaI and Kpn2I. The gene frequencies resulting from digestion by ClaI were 0.60 and 0.40 for allele A and T, respectively; the genotypic frequencies were AA = 0.20 and AT = 0.80. The gene frequencies from digestion by Kpn2I were 0.81 for allele C and 0.194 for allele T; the genotypic frequencies were CC = 0.62 and CT = 0.38. The populations in both cases were not in Hardy-Weinberg equilibrium (p > 0.05), and the TT genotype was not found. Significant associations were noted between leptin gene exon 2 polymorphisms and five productive traits in Nellore cattle: carcass fat distribution, the intensity of red muscle coloration, pH, marbling, and post-slaughter fat thickness. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Alterações genéticas relacionadas à obesidade: danos no DNA, perfil de expressão e polimorfismos gênicos

Pós-graduação em Patologia - FMB

Comparação de métodos para extração de dna na reação em cadeia da polimerase para detecção de Salmonella enterica sorovar enteritidis em produtos avícolas

The identification of Salmonella spp. in food samples by microbiological diagnosis is time consuming, with approximately five different stages, requiring about 120 hours until the final result. The utilization of the polymerase chain reaction technique (PCR) can reduce this time, but substances present in samples may affect the reaction. The present work aimed to compare DNA extraction by thermic treatment and by the use of cetyltrimethil ammonium bromide (CTAB), in products originated from poultry houses corresponding to raw material (meat meal) and experimentally contaminated drag swabs. Materials obtained from the extractions were submitted to PCR, utilizing a pair of initiator oligonucleotides for amplification of Sdf 1 gene fragments. Comparing the methods of extraction, it was observed that when CTAB was employed, SE was detected in 70% of meat meal and in 80% of drag swabs, while the thermic treatment method yielded positive results in 20% of meat meal and in 40% of drag swabs. SE was detected under both methods utilized for DNA extraction, but the use of CTAB detected a greater number of positive samples, compared with thermal treatment.

Gene expression profiles displayed by peripheral blood mononuclear cells from patients with type 2 diabetes mellitus focusing on biological processes implicated on the pathogenesis of the disease

Patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM) exhibit insulin resistance associated with obesity and inflammatory response, besides an increased level of oxidative DNA damage as a consequence of the hyperglycemic condition and the generation of reactive oxygen species (ROS). In order to provide information on the mechanisms involved in the pathophysiology of T2DM, we analyzed the transcriptional expression patterns exhibited by peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from patients with T2DM compared to non-diabetic subjects, by investigating several biological processes: inflammatory and immune responses, responses to oxidative stress and hypoxia, fatty acid processing, and DNA repair. PBMCs were obtained from 20 T2DM patients and eight non-diabetic subjects. Total RNA was hybridized to Agilent whole human genome 4x44K one-color oligo-microarray. Microarray data were analyzed using the GeneSpring GX 11.0 software (Agilent). We used BRB-ArrayTools software (gene set analysis - GSA) to investigate significant gene sets and the Genomica tool to study a possible influence of clinical features on gene expression profiles. We showed that PBMCs from T2DM patients presented significant changes in gene expression, exhibiting 1320 differentially expressed genes compared to the control group. A great number of genes were involved in biological processes implicated in the pathogenesis of T2DM. Among the genes with high fold-change values, the up-regulated ones were associated with fatty acid metabolism and protection against lipid-induced oxidative stress, while the down-regulated ones were implicated in the suppression of pro-inflammatory cytokines production and DNA repair. Moreover, we identified two significant signaling pathways: adipocytokine, related to insulin resistance; and ceramide, related to oxidative stress and induction of apoptosis. In addition, expression profiles were not influenced by patient features, such as age, gender, obesity, pre/post-menopause age, neuropathy, glycemia, and HbA(1c) percentage. Hence, by studying expression profiles of PBMCs, we provided quantitative and qualitative differences and similarities between T2DM patients and non-diabetic individuals, contributing with new perspectives for a better understanding of the disease. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Inactivation of the putative suppressor gene DOK1 by promoter hypermethylation in primary human cancers

The DOK1 gene is a putative tumour suppressor gene located on the human chromosome 2p13 which is frequently rearranged in leukaemia and other human tumours. We previously reported that the DOK1 gene can be mutated and its expression down-regulated in human malignancies. However, the mechanism underlying DOK1 silencing remains largely unknown. We show here that unscheduled silencing of DOK1 expression through aberrant hypermethylation is a frequent event in a variety of human malignancies. DOK1 was found to be silenced in nine head and neck cancer (HNC) cell lines studied and DOK1 CpG hypermethylation correlated with loss of gene expression in these cells. DOK1 expression could be restored via demethylating treatment using 5-aza-2'deoxycytidine. In addition, transduction of cancer cell lines with DOK1 impaired their proliferation, consistent with the critical role of epigenetic silencing of DOK1 in the development and maintenance of malignant cells. We further observed that DOK1 hypermethylation occurs frequently in a variety of primary human neoplasm including solid tumours (93% in HNC, 81% in lung cancer) and haematopoietic malignancy (64% in Burkitt's lymphoma). Control blood samples and exfoliated mouth epithelial cells from healthy individuals showed a low level of DOK1 methylation, suggesting that DOK1 hypermethylation is a tumour specific event. Finally, an inverse correlation was observed between the level of DOK1 gene methylation and its expression in tumour and adjacent non tumour tissues. Thus, hypermethylation of DOK1 is a potentially critical event in human carcinogenesis, and may be a potential cancer biomarker and an attractive target for epigenetic-based therapy.

Development of a recombinant fusion protein based on the dynein light chain LC8 for non-viral gene delivery

The low efficiency of gene transfer is a recurrent problem in DNA vaccine development and gene therapy studies using non-viral vectors such as plasmid DNA (pDNA). This is mainly due to the fact that during their traffic to the target cell's nuclei, plasmid vectors must overcome a series of physical, enzymatic and diffusional barriers. The main objective of this work is the development of recombinant proteins specifically designed for pDNA delivery, which take advantage of molecular motors like dynein, for the transport of cargos from the periphery to the centrosome of mammalian cells. A DNA binding sequence was fused to the N-terminus of the recombinant human dynein light chain LC8. Expression studies indicated that the fusion protein was correctly expressed in soluble form using E. coli BL21(DE3) strain. As expected, gel permeation assays found the purified protein mainly present as dimers, the functional oligomeric state of LC8. Gel retardation assays and atomic force microscopy proved the ability of the fusion protein to interact and condense pDNA. Zeta potential measurements indicated that LC8 with DNA binding domain (LD4) has an enhanced capacity to interact and condense pDNA, generating positively charged complexes. Transfection of cultured HeLa cells confirmed the ability of the LD4 to facilitate pDNA uptake and indicate the involvement of the retrograde transport in the intracellular trafficking of pDNA: LD4 complexes. Finally, cytotoxicity studies demonstrated a very low toxicity of the fusion protein vector, indicating the potential for in vivo applications. The study presented here is part of an effort to develop new modular shuttle proteins able to take advantage of strategies used by viruses to infect mammalian cells, aiming to provide new tools for gene therapy and DNA vaccination studies. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

DNA-Reparatur-assoziierte genetische und epigenetische Faktoren für die Zweittumorentstehung nach Tumoren im Kindes- und Jugendalter

Die Ursachen der Zweittumorentwicklung bei Personen, die eine Krebserkrankung in der Kindheit überlebten, sind weitgehend unklar. Strahlenexposition oder Chemotherapie führen in normalen somatischen Zellen zu DNA-Schäden, welche bei fehlerhafter Reparatur eine Karzinogenese auslösen können. Es ist denkbar, dass genetische Unterschiede z. B. in den Signalwegen der Zellzykluskontrolle und der DNA-Reparatur nach therapieinduzierten DNA-Schäden eine entscheidende Rolle bei der Zweittumorentwicklung spielen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 20 Personen, die eine Krebserkrankung in der Kindheit überlebten und einen unabhängigen Zweittumor entwickelten, mit 20 gematchten Kontrollpersonen ohne Zweittumorentwicklung verglichen. Die primären Fibroblasten der Patienten wurden auf somatische, genetische und/oder epigenetische Unterschiede in DNA-Reparaturnetzwerken untersucht. Die biologisch relevantesten Ergebnisse lieferten Proteinuntersuchungen mittels Antikörper-Microarrays. Hierbei wurde eine konstitutiv erniedrigte Menge an RAD9A und einigen anderen DNA-Reparatur-Proteinen (BRCA1, DDIT3, MSH6, p53, RAD51) in den Zweittumorpatienten im Vergleich zu den Eintumorpatienten festgestellt. Nach einer DNA-Schädigung durch 1 Gray Bestrahlung erhöhte sich die RAD9A-Proteinmenge, wobei die Zweittumorpatienten eine geringere Induktion als die Eintumorpatienten zeigten. Bei der Quantifizierung der mRNA-Expression mittels RTq-PCR wurde ein niedrigerer RAD9A-mRNA-Level sowohl in den unbehandelten und als auch in den 1 Gray bestrahlten Zellen der Zweittumorpatienten festgestellt. SNP-Array und Methylierungsanalysen konnten keine Auffälligkeiten im RAD9A-Lokus nachweisen. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass Modulationen von RAD9A und anderen Zellzyklusarrest- und DNA-Reparaturproteinen zum Risiko einer Zweittumorentwicklung in Kinderkrebspatienten beitragen. Bei einem diskordanten monozygoten Zwillingspaar wurde in ca. 20% der Zellen des Zweittumorzwillings eine Hypermethylierung des Tumorsuppressorgens BRCA1 festgestellt, die mit einer konstitutiv erniedrigten BRCA1-Proteinexpression einhergeht und einen möglichen Krebsrisikofaktor darstellt. Die partielle Deletion des Gens RSPO3, die wahrscheinlich als somatisches Zellmosaik beim Zweittumorzwilling vorliegt, korreliert mit einer niedrigeren RSPO3-mRNA-Expression und ist vermutlich auch mit einer erhöhten Krebsprädisposition assoziiert.

Mechanismen der Resistenz und Sensitivierung von menschlichen malignen Melanomzellen gegenüber DNA-alkylierenden Zytostatika

Das metastasierende maligne Melanom ist durch eine geringe p53-Mutations-Rate und eine hohe Resistenz gegenüber Chemotherapie mit alkylierenden Agenzien wie Fotemustin (FM) und Temozolomid (TMZ) gekennzeichnet. In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle von p53 in der Resistenz von malignen Melanomzellen gegenüber FM untersucht und Möglichkeiten zur Sensitivierung von Melanomzellen gegenüber TMZ und FM aufgezeigt.rnAusgangspunkt war die Beobachtung, dass p53 Wildtyp (p53wt) Melanomzellen resistenter gegenüber FM sind als p53 mutierte (p53mt) Zellen. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass eine FM-Behandlung in p53wt Zellen eine Stabilisierung von p53 und eine Induktion des p53-Zielproteins p21 bewirkte. Mithilfe einer p53wt Zelllinie, welche einen p53 Knockdown trägt, konnte gezeigt werden, dass p53 für die geringe Apoptose-Rate nach FM-Behandlung verantwortlich ist. Eine Untersuchung der Interstrang-Crosslink (ICL)-Reparaturkapazität zeigte, dass p53mt Zellen im Gegensatz zu p53wt Zellen nicht in der Lage sind, FM-induzierte ICL zu reparieren. Dies ging mit einer im Vergleich zu p53wt Zellen starken DNA-Schadensantwort einher. Die Gene für die Proteine DDB2 und XPC wurden als durch FM regulierte DNA-Reparatur-Gene identifiziert, deren Induktion p53-abhängig und lang anhaltend (bis zu 144 h) erfolgt. Da XPC Knockdown-Zellen sensitiver als ihre Kontrollzellen gegenüber FM reagierten, konnte die biologische Relevanz von XPC bei der ICL-Reparatur bestätigt werden. Anhand von Xenograft-Tumoren wurde gezeigt, dass FM auch in situ eine Induktion von DDB2 und XPC auslöst. Die Beobachtung, dass DNA-Reparatur-Gene nach FM-Behandlung hochreguliert werden, liefert eine Erklärung für das schlechte Ansprechen von Melanomen auf eine Therapie mit ICL-induzierenden Chemotherapeutika.rnDes Weiteren befasste sich die vorliegende Arbeit mit Möglichkeiten zur Sensitivierung von Melanomzellen gegenüber den Chemotherapeutika TMZ und FM. In diesem Zusammenhang wurde Valproinsäure (VPA), ein in der Epilepsie-Therapie verwendetes Medikament und Histondesacetylase (HDAC)-Hemmer, bezüglich der chemosensitivierenden Wirkung untersucht. Zunächst konnte der in der Literatur häufig beschriebene stabilisierende Effekt von VPA auf „wildtypisches“ p53-Protein und destabilisierende Effekt auf mutiertes p53-Protein bestätigt werden. Zwei der vier untersuchten Zelllinien konnten mithilfe von VPA gegenüber TMZ sensitiviert werden, während nur eine der vier untersuchten Zelllinien gegenüber FM sensitiviert werden konnte. VPA begünstigt die Induktion von Apoptose, während der Effekt auf die Induktion von Nekrose nur gering ausfiel. Eine Wirkung von VPA auf die Aktivität des Resistenz-vermittelnden Enzyms O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) wurde nicht beobachtet. Zudem wurde ausgeschlossen, dass die Sensitivierung gegenüber TMZ und FM, welche S-Phase abhängige Gentoxine sind, auf einer VPA-induzierten Erhöhung der Proliferation beruht. Mithilfe einer Zelllinie, welche stabil dominant-negatives FADD (Fas-associated death domain) exprimiert, konnten keine Hinweise auf eine Beteiligung des extrinsischen Apoptose-Signalwegs an der VPA-vermittelten Sensitivierung gewonnen werden. Gleichzeitig wurde gezeigt, dass VPA keine Induktion der niedrig exprimierten Procaspase-8 verursachte. Mithilfe eines PCR-Arrays wurden transaktivierende und –reprimierende Effekte von VPA auf die Genexpression gezeigt, wobei das proapoptotische Protein BAX (Breakpoint cluster-2-associated x protein) als ein in der Sensitivierung involviertes Kandidatengen identifiziert wurde. Obwohl eine vollständige Aufklärung der dem Sensitivierungseffekt von VPA zu Grunde liegenden Mechanismen nicht erbracht werden konnte, zeigen die in dieser Arbeit erlangten Beobachtungen einen vielversprechenden Weg zur Überwindung der Resistenz von Melanomzellen gegenüber DNA-alkylierenden Zytostatika auf.rn

Einfluss von Uracil in der DNA auf die Genexpression : die Rolle der Basen-Exzisions-Reparatur

Uracil ist eine der am häufigsten vorkommenden DNA-Basenmodifikationen, die über den Mechanismus der Basen-Exzisions-Reparatur (BER) aus dem Genom entfernt wird. Im Verlauf der Reparatur dieser Läsion durch monofunktionelle Uracil-DNA-Glykosylasen (UNG1/2, SMUG1, TDG und MBD4) entstehen AP-Läsionen und Einzelstrangbrüche. Da von beiden bekannt ist, eine Blockade der Transkription verursachen zu können, wurde in dieser Arbeit der Einfluss von Uracil und dessen Exzision auf die Expression eines Gens untersucht. Dafür wurde eine effiziente Methode entwickelt, die DNA-Basenmodifikation spezifisch in den transkribierten oder nicht-transkribierten DNA-Strang eines Reporter-Vektors einzufügen. rnIn Host cell reactivation Assays konnte gezeigt werden, dass Uracil unabhängig davon, ob es mit Adenin gepaart (U:A) oder mit Guanin (U:G) eine Fehlpaarung bildet, keine direkte Blockade der Transkriptions-Maschinerie in menschlichen Zellen auszulösen vermag. Dies kann daraus geschlossen werden, dass die Expression des Reportergens der Uracil-enthaltenen Vektoren im Vergleich zu unmodifizierten Referenz-Vektoren kurze Zeit nach der Transfektion unverändert ist. Die erst mit zunehmender Inkubationszeit in den Wirtszellen progressiv abnehmende Transkription ließ vermuten, dass die intrazelluläre Prozessierung der Läsion über die BER für die verringerte Genexpression verantwortlich ist. In der Tat bewirkte der Knockdown der BER-initiierenden UNG1/2, die Uracil aus der DNA herausschneidet und damit eine AP-Läsion generiert, eine Verringerung des negativen Effektes eines U:A-Basenpaares auf die Genexpression. Dass der Knockdown der SMUG1- oder TDG-Glykosylase hingegen keine Auswirkungen zeigte, beweist, dass UNG1/2 die Hauptglykosylase für die Exzision dieser Läsion und der Auslöser der inhibierten Transkription in HeLa-Zellen darstellt. Der Zusammenhang zwischen dem Maß des Ausschnitts einer DNA-Basenmodifikation im Verlauf der BER und einer verringerten Expression des Reportergens konnte zudem am Beispiel von 5-Hydroxymethyluracil und der für diese Läsion spezifischen SMUG1-Glykosylase nachgewiesen werden. Im Falle einer U:G-Fehlpaarung besaß weder UNG1/2 noch SMUG1 oder TDG einen Einfluss auf die Rate oder das Ausmaß der mit der Zeit abnehmenden Genexpression, was die Beteiligung einer anderen Glykosylase oder eines anderen Reparatur-Mechanismus vermuten lässt. rnDie Tatsache, dass die Stärke der Gen-Suppression unabhängig davon war, ob Uracil im transkribierten oder nicht-transkribierten DNA-Strang positioniert wurde, lässt die Mutmaßung zu, dass keine Blockade der elongierenden RNA-Polymerase, sondern vielmehr ein indirekter Mechanismus der Auslöser für die verringerte Transkription ist. Dieser Mechanismus muss unabhängig von der gut untersuchten transkriptionsgekoppelten Nukleotid-Exzisions-Reparatur erfolgen, da der Knockdown des hierfür benötigten CSB-Gens keine Auswirkungen auf die Inhibition der Genexpression der Uracil-enthaltenen Vektoren hatte. Insgesamt liefert diese Arbeit neue Erkenntnisse über den Beitrag der einzelnen Uracil-DNA-Glykosylasen zur Reparatur der DNA-Basenmodifikation Uracil in humanen Zellen und zeigt, dass die BER über einen indirekten Mechanismus die Hemmung der Genexpression verursacht.

COMPARISON OF DNA TRANSFECTION AND MICROCELL-MEDIATED CHROMOSOME TRANSFER FOR DETECTING TRANSFORMING GENES IN HUMAN TUMOR CELL LINES

DNA mediated gene transfection is an important tool for moving and isolating genes from one cell type and putting them into a foreign genetic background. DNA transfection studies have been done routinely in many laboratories to identify and isolate transforming sequences in human tumors and tumor cell lines. A second technique, microcell-mediated chromosome transfer, allows the transfer of small numbers of intact human chromosome from one cell to another. This work was done to compare the efficiency of these two techniques in the transformation of NIH 3T3 mouse fibroblast cells.^ My intent in comparing these two techniques was to see if there was a difference in the transforming capability of DNA which has been purified of all associated protein and RNAs, and that of DNA which is introduced into a cell in its native form, the chromosome. If chromosomal sequences were capable of transforming the 3T3 cells in culture, the method could then be used as a way to isolate the relevant tumorigenic chromosomes from human tumors.^ The study shows, however, that even for those cell lines that contain transforming sequences identified by DNA-mediated gene transfer, those same sequences were unable to transform 3T3 cells when introduced to the cells by somatic fusion of human tumor microcells. I believe that the human transforming sequences in their original genetic conformation are not recognized by the mouse cell as genes which should be expressed; therefore, no noticeable transformation event was selected by this technique. ^