Caracterização molecular e morfofisiológica de diferentes isolados do fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e análise morfológica do processo de infecção em Boophilus microplus

A caracterização molecular e morfofisiológica de 28 isolados de Metarhizium ssp. foi avaliada por análises de seqüências do espaçador transcrito interno (ITS1 e ITS2), presença de elementos dsRNA e taxa de crescimento e esporulação em diferentes temperaturas e pH. A patogenicidade de 19 isolados do fungo entomopatogênico Metarhizium ssp. foi avaliada para fêmeas ingurgitadas do carrapato Boophilus microplus. As alterações cronológicas durante o processo de infecção Metarhizium anisopliae isolado E6 em B. microplus foi avaliada em detalhe por microscopia óptica e eletrônica de varredura e transmissão. O seqüenciamento do espaçador transcrito interno confirmou a identidade taxonômica dos isolados avaliados como M. anisopliae var. anisopliae ou M. anisopliae var. majus e mostrou que dois isolados (CG291 e CG423), previamente classificados como Metarhizium flavoviride, são pertencentes a M. anisopliae var. anisopliae. Os testes sobre a influência da temperatura e pH no desenvolvimento e esporulação dos isolados evidenciaram que a melhor temperatura de crescimento para a maioria desses foi 28oC e que o crescimento foi ótimo na faixa de pH entre 4 a 9. Os bioensaios mostraram que três isolados (C14, CG47 e CG97) foram altamente patogênicos para fêmeas ingurgitadas de B. microplus sendo tão virulentos quanto o isolado E6, previamente analisado, causando cerca de 90-100% de mortalidade ao 4o dia de infecção. Outros isolados foram menos virulentos ou não mostraram virulência para o carrapato. A presença de dsRNA foi avaliada em 28 isolados e detectada em 21 isolados. Vários padrões de dsRNA foram observados baseados no tamanho molecular analisado por eletroforese em gel de agarose. Nenhuma correlação foi observada entre a presença de dsRNA e a virulência do fungo. As observações microscópicas evidenciaram que o fungo M. anisopliae isolado E6 invade seu hospedeiro por penetração direta da cutícula, sendo que este processo envolveu as etapas de adesão e germinação dos conídios, formação do apressório e penetração do fungo na cutícula do hospedeiro. A adesão e germinação dos conídios na superfície da cutícula se iniciou após 24 h de infecção. Neste mesmo tempo, ocorreu diferenciação do apressório, estrutura que exerce a pressão mecânica durante o processo de penetração, sendo que este processo é facilitado pela ação de enzimas hidrolíticas secretadas pelo fungo. A penetração de algumas hifas ocorreu até 24 h após a infecção do fungo, embora, neste mesmo tempo de infecção, a maioria dos conídios ainda estivesse em processo de germinação. A penetração em massa do fungo foi observada 72 h após a infecção e, após 96 h, as hifas emergiram na superfície da cutícula para originarem novos conídios e assegurarem a perpetuação do fungo. A intensa invasão das hifas nos tecidos adjacentes confirmou a eficácia do isolado E6 na infecção do carrapato B. microplus.

A non-invasive method for silencing gene transcription in honeybees maintained under natural conditions

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

Distinct localization of T cell Agrin during antigen presentation - evidence for the expression of Agrin receptor(s) in antigen-presenting cells

Agrin is over-expressed by activated and autoimmune T cells, and synergizes with the T cell receptor (TCR) to augment cell activation. In the present study, we show that Agrin accumulates to distinct areas of the plasma membrane and that cell activation causes its redistribution. During antigen presentation, Agrin primarily accumulates to the periphery of the mature immunological synapse, mostly in lamellipodia-like protrusions that wrap around the antigen-presenting cell and, conversely, anti-Agrin sera induced a significant redistribution of TCR at the plasma membrane. We also provide evidence for the expression of Agrin receptors in peripheral blood monocytes, dendritic cells and a fraction of B cells. Interestingly, interferon-a treatment, which induces the expression of Agrin in T cells, also augmented Agrin binding to monocytes. Stimulation of monocytes with recombinant Agrin induced the clustering of surface receptors, including major histocompatibility complex class II, activation of intracellular signalling cascades, as well as enhanced dsRNA-induced expression of pro-inflammatory cytokines interleukin-6 and tumour necrosis factor-a. Collectively, these results confirm the location of Agrin at the immunological synapse between T cells and antigen-presenting cells and justify further characterization of its receptors in the immune system.

Propriedades moleculares de um isolado brasileiro do Southern bean mosaic virus

Um isolado do Southern bean mosaic virus (SBMV), gênero Sobemovirus, encontrado em feijoeiro (Phaseolus vulgaris) no Estado de São Paulo, foi purificado e algumas de suas propriedades moleculares determinadas. As partículas virais apresentam diâmetro de 28-30 nm e proteína capsidial com massa molecular estimada em 30 kDa. Das partículas virais foi extraído RNA de vários tamanhos (4,2 Kb, 3,1 Kb, 2,65 Kb, 2,15 Kb, 1,64 Kb, 1,36 Kb e 1,0 Kb) sendo aquele de 4,2 Kb o RNA genômico e o de 1,0 Kb supostamente um subgenômico que codifica para a proteína capsidial. Ácidos ribonucleicos de mesmo tamanho foram também detectados in vivo, indicando estar associados à replicação viral. Na análise do RNA de fita dupla (dsRNA), somente duas espécies foram detectadas (4,2 Kpb e 1,0 Kpb) correspondendo às formas replicativas do RNA genômico e do subgenômico para proteína capsidial. Os resultados indicam que somente estes dois RNA são replicados por meio de formas replicativas (RFs), enquanto os demais devem ser formados talvez por iniciação interna da fita negativa do RNA genômico. O SBMV-B SP apresentou propriedades moleculares análogas àquelas do SBMV descrito na América do Norte.

Alpha-glucosidase promotes hemozoin formation in a blood-sucking bug: An evolutionary history

Background: Hematophagous insects digest large amounts of host hemoglobin and release heme inside their guts. In Rhodnius prolixus, hemoglobin-derived heme is detoxified by biomineralization, forming hemozoin (Hz). Recently, the involvement of the R. prolixus perimicrovillar membranes in Hz formation was demonstrated. Methodology/Principal Findings: Hz formation activity of an α-glucosidase was investigated. Hz formation was inhibited by specific α-glucosidase inhibitors. Moreover, Hz formation was sensitive to inhibition by Diethypyrocarbonate, suggesting a critical role of histidine residues in enzyme activity. Additionally, a polyclonal antibody raised against a phytophagous insect α-glucosidase was able to inhibit Hz formation. The α-glucosidase inhibitors have had no effects when used 10 h after the start of reaction, suggesting that α-glucosidase should act in the nucleation step of Hz formation. Hz formation was seen to be dependent on the substrate-binding site of enzyme, in a way that maltose, an enzyme substrate, blocks such activity. dsRNA, constructed using the sequence of α-glucosidase gene, was injected into R. prolixus females' hemocoel. Gene silencing was accomplished by reduction of both α-glucosidase and Hz formation activities. Insects were fed on plasma or hemin-enriched plasma and gene expression and activity of α-glucosidase were higher in the plasma plus hemin-fed insects. The deduced amino acid sequence of α-glucosidase shows a high similarity to the insect α-glucosidases, with critical histidine and aspartic residues conserved among the enzymes. Conclusions/Significance: Herein the Hz formation is shown to be associated to an a-glucosidase, the biochemical marker from Hemipteran perimicrovillar membranes. Usually, these enzymes catalyze the hydrolysis of glycosidic bond. The results strongly suggest that α-glucosidase is responsible for Hz nucleation in the R. prolixus midgut, indicating that the plasticity of this enzyme may play an important role in conferring fitness to hemipteran hematophagy, for instance. © 2009 Mury et al.

Caracterização molecular parcial e localização subcelular de um isolado brasileiro do vírus do mosaico do feijoeiro do sul dos E.U.A

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Caracterização molecular dos genótipos G e P de rotavírus tipo G9 provenientes de crianças com gastrenterite aguda na região metropolitana de Belém, Pará, no período de 1999 a 2007

O rotavírus (RV) é o principal agente viral associado às gastrenterites, ocasionando em média 39% dos casos diarreicos que culminam em hospitalizações, sendo responsável por cerca de 520.000 óbitos entre crianças menores de cinco anos de idade a cada ano. Pertencem à família Reoviridae, gênero Rotavirus, possui RNA de dupla fita (dsRNA) com 11 segmentos codificando 12 proteínas, sendo seis estruturais (VPs) e seis não estruturais (NSPs). A proteína VP4, juntamente com a VP7, compõem a camada externa do RV, designando os genótipos P e G, respectivamente. Até o momento foram descritos 23 tipos G e 31 tipos P. O genótipo G9 emergiu em escala global e é possivelmente associado a manifestação clínica mais grave, estando geralmente acompanhado do genótipo P[8]. O genótipo G9 possui 6 linhagens distintas e o P[8] 4 linhagens. Este estudo objetivou caracterizar os genes VP7 e VP4 de RV do genótipo G9, circulantes na região metropolitana de Belém, Pará, no período de 1999 a 2007. O dsRNA viral de 38 amostras selecionadas foi extraído a partir das suspensões fecais e submetido à eletroforese em gel de poliacrilamida para determinação dos eletroferotipos, seguido da reação de seqüenciamento. Na presente investigação, foi possível a análise de 32 amostras selecionadas, sendo todas genótipo G9P[8] associadas ao eletroferotipo longo. A análise filogenética do gene VP7 demonstrou que as amostras G9 agruparam na linhagem 3 com elevados índices de similaridade, apresentando 8 substituições nucleotídicas. Contudo, apenas três modificações aminoacídicas foram observadas nas posições 43 (I→V), 66 (A→V) e 73 (Q→R), sendo estes resíduos 43 e 73 exclusivos das amostras do ano de 2007. A análise do gene VP4 demonstrou que as amostras P[8] agruparam na linhagem 3, identificando-se 15 substituições nucleotídicas, as quais ocasionaram quatro modificações aminoacídicas nos resíduos 108 (V→I), 172 (R→K), 173 (I→V) e 275 (K→R). As modificações nos resíduos 172 e 275 são exclusivos das amostras dos anos de 1999 a 2002. As amostras do presente estudo apresentaram elevada similaridade ao longo do tempo estudado. As amostras de 2007 foram as mais divergentes, tanto para o gene VP4 quanto para o gene VP7. É importante se proceder ao contínuo monitoramento do genótipo G9 na região metropolitana de Belém, a fim de detectar possíveis variantes emergentes que possam representar um desafio as estratégias de imunização atuais.

Ocorrência de rotavírus do grupo D em aves criadas em granjas na mesorregião metropolitana de Belém, Pará

Os rotavírus infectam seres humanos e várias espécies de animais e são constituídos por partículas icosaédricas, não envelopadas, formadas por um genoma de 11 segmentos de dsRNA. São classificados em sete grupos designados de A-G. O rotavírus do grupo D (RVs-D) tem sido documentado em aves, porém existem poucos estudos disponíveis, principalmente com dados de detecção por RT-PCR e obtenção de sequências nucleotídicas. Este estudo objetivou investigar a ocorrência de RVs-D em aves criadas em granjas situadas na Mesorregião Metropolitana de Belém- Pará, no período compreendido entre 2008 a 2011. Foram colhidos 85 pools de amostras fecais provenientes de 37 granjas pertencentes a oito municípios da Mesorregião Metropolitana de Belém. O dsRNA viral foi extraído a partir das suspensões fecais e submetido à eletroforese em gel de poliacrilamida (EGPA) seguido da RT-PCR realizada a partir da construção de iniciadores específicos para os genes VP6 e VP7 do RVs-D. Foi selecionada uma amostra positiva de cada município para o sequenciamento de nucleotídeos dos genes VP6 e VP7, sendo cinco amostras clonadas. A EGPA demonstrou positividade em 14/85 (16,5%) amostras e a RT-PCR em 30/85 (35,3%) amostras. Dos oito municípios estudados, sete apresentaram amostras positivas para RVs-D. Dentre as 37 granjas pertencentes a esses municípios foi observado a presença dessa infecção viral em 17 (45,9%) das granjas estudadas. O intervalo de idade em que o RVs-D foi detectado com maior frequência foi o de aves entre 16 a 30 dias (23/37 – 62%) do total de amostras nesta faixa etária. As sequências nucleotídicas das sete amostras foram classificadas como pertencentes ao RVs-D com bootstrap de 100 corroborando com esse agrupamento. As sequências do gene VP6 apresentaram 90,8-91,3% de similaridade com o protótipo de RVs-D (05V0049) e 98,5-99,9% de similaridade quando comparadas entre si. Para o gene VP7 apresentaram 87-96,1% de similaridade com o protótipo deste grupo e foram 94,1-100% similares quando comparados entre si. A presente análise assume um caráter pioneiro no Brasil e no mundo, permitindo ampliar os conhecimentos acerca do RVs-D.

Análise molecular dos genes VP4, VP7 e NSP4 de rotavírus do tipo G1 circulantes em Belém e Marituba, Pará, Brasil, de 1982 a 2008

Os rotavírus são os principais agentes virais causadores de gastrenterite aguda e responsáveis por 36% dos casos hospitalizações entre crianças menores de cinco anos, resultando em 453.000 óbitos anualmente, principalmente em países em desenvolvimento. Pertencem à família Reoviridae, gênero Rotavirus, possui RNA de dupla fita (dsRNA) com 11 segmentos codificando 12 proteínas. O genótipo G1 se apresenta geralmente com maior frequência nas investigações epidemiológicas, circulando em várias partes do mundo sob diferentes prevalências. Este estudo teve como objetivo analisar a variabilidade genética dos genes VP4, VP7 e NSP4 dos rotavírus G1 circulantes nos municípios de Belém e Marituba, Pará, Brasil, no período de 1982 a 2008. Foram selecionadas 83 amostras previamente caracterizadas como G1 e submetidas a RT-PCR. Os espécimes foram provenientes de sete estudos realizados no IEC. Foi possível a amplificação para os três genes em estudo de 63 (75,9%) espécimes. Foram detectadas as linhagens 1 (8/63, 12,7 %), 2 (29/63, 46,0%), 3 (18/63, 28,6%) e 9 (8/63, 12,7%) para o gene VP7. Co-predominaram as sublinhagens 2E e 3A concorrendo com um total de 57,1% (36/63) das amostras. Foram observadas três substituições de aminoácidos (97 [D→E], 147 [S→N] e 218 [I→V]) no gene VP7 nas regiões antigênicas (A, B e C) nas amostras das linhagens 1, 2 e 9. Todas as amostras apresentaram a especificidade P[8] para o gene VP4 e as linhagens 2 (21/63, 33,3%) e 3 (42/63, 66,7%) foram detectadas. No gene da VP4 ocorreram duas alterações (35 [I→V] e 38 [S→G]) na região antigênica em todas as amostras analisadas. Para o gene NSP4, todas as amostras pertenceram ao tipo E1. Houve mudanças de nucleotídeos nas posições 47 (C→T) e 101 (T→C), resultando em alteração aminoacídica nos resíduos 16 (S→P) e 34 (L→P) em todas as amostras analisadas e nove espécimes demonstraram alteração no sítio de toxicidade da NSP4 (aa 131). Tal análise permitiu ampliar o conhecimento da diversidade genética e da circulação de variantes de rotavírus G1, representando o primeiro estudo da epidemiologia molecular deste genótipo no Brasil e confirmar a alta heterogeneidade que este tipo apresenta.

Estudos funcionais da rgs-CaM, uma calmodulina envolvida na supressão de silenciamento por RNA

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

Análise do efeito in vitro de acridonas na replicação do Vírus da Hepatite C

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efficient RNAi-induced Protein Knockdown in Somatic Cells Using Diced or Chemically Produced Small Interfering RNAs (siRNA)

Background: RNA interference (RNAi) is a post-transcriptional gene silencing process in which double-stranded RNA (dsRNA) directs the degradation of a specific corresponding target mRNA. The mediators of this process are small dsRNAs of approximately 21 to 23 bp in length, called small interfering RNAs (siRNAs), which can be prepared in vitro and used to direct the degradation of specific mRNAs inside cells. Hence, siRNAs represent a powerful tool to study and control gene and cell function. Rapid progress has been made in the use of siRNA as a means to attenuate the expression of any protein for which the cDNA sequence is known. Individual siRNAs can be chemically synthesized, in vitro-transcribed, or expressed in cells from siRNA expression vectors. However, screening for the most efficient siRNAs for post-transcriptional gene silencing in cells in culture is a laborious and expensive process. In this study, the effectiveness of two siRNA production strategies for the attenuation of abundant proteins for DNA repair were compared in human cells: (a) the in vitro production of siRNA mixtures by the Dicer enzyme (Diced siRNAs); and (b) the chemical synthesis of very specific and unique siRNA sequences (Stealth RNai (TM)). Materials, Methods & Results: For in vitro-produced siRNAs, two segments of the human Ku70 (167 bp in exon 5; and 249 bp in exon 13; NM001469) and Xrcc4 (172 bp in exon 2; and 108 bp in exon 6; NM003401) genes were chosen to generate dsRNA for subsequent "Dicing" to create mixtures of siRNAs. The Diced fragments of siRNA for each gene sequence were pooled and stored at -80 degrees C. Alternatively, chemically synthesized Stealth siRNAs were designed and generated to match two very specific gene sequence regions for each target gene of interest (Ku70 and Xrcc4). HCT116 cells were plated at 30% confluence in 24- or 6-well culture plates. The next day, cells were transfected by lipofection with either Diced or Stealth siRNAs for Ku70 or Xrcc4, in duplicate, at various doses, with blank and sham transfections used as controls. Cells were harvested at 0, 24, 48, 72 and 96 h post-transfection for protein determination. The knockdown of specific targeted gene products was quantified by Western blot using GAPDH as control. Transfection of gene-specific siRNA to either Ku70 or Xrcc4 with both Diced and Stealth siRNAs resulted in a down regulation of the targeted proteins to approximately 10 to 20% of control levels 48 h after transfection, with recovery to pre-treatment levels by 96 h. Discussion: By transfecting cells with Diced or chemically synthesized Stealth siRNAs, Ku70 and Xrcc4, two highly expressed proteins in cells, were effectively attenuated, demonstrating the great potential for the use of both siRNA production strategies as tools to perform loss of function experiments in mammalian cells. In fact, down-regulation of Ku70 and Xrcc4 has been shown to reduce the activity of the non-homologous end joining DNA pathway, a very desirable approach for the use of homologous recombination technology for gene targeting or knockout studies. Stealth RNAi (TM) was developed to achieve high specificity and greater stability when compared with mixtures of enzymatically-produced (Diced) siRNA fragments. In this study, both siRNA approaches inhibited the expression of Ku70 and Xrcc4 gene products, with no detectable toxic effects to the cells in culture. However, similar knockdown effects using Diced siRNAs were only attained at concentrations 10-fold higher than with Stealth siRNAs. The application of RNAi technology will expand and continue to provide new insights into gene regulation and as potential applications for new therapies, transgenic animal production and basic research.

Mutations in ADAR1 cause Aicardi-Goutieres syndrome associated with a type I interferon signature

Adenosine deaminases acting on RNA (ADARs) catalyze the hydrolytic deamination of adenosine to inosine in double-stranded RNA (dsRNA) and thereby potentially alter the information content and structure of cellular RNAs. Notably, although the overwhelming majority of such editing events occur in transcripts derived from Alu repeat elements, the biological function of non-coding RNA editing remains uncertain. Here, we show that mutations in ADAR1 (also known as ADAR) cause the autoimmune disorder Aicardi-Goutieres syndrome (AGS). As in Adar1-null mice, the human disease state is associated with upregulation of interferon-stimulated genes, indicating a possible role for ADAR1 as a suppressor of type I interferon signaling. Considering recent insights derived from the study of other AGS-related proteins, we speculate that ADAR1 may limit the cytoplasmic accumulation of the dsRNA generated from genomic repetitive elements.

The gene transformer-2 of Anastrepha fruit flies (Diptera, Tephritidae) and its evolution in insects

Abstract Background In the tephritids Ceratitis, Bactrocera and Anastrepha, the gene transformer provides the memory device for sex determination via its auto-regulation; only in females is functional Tra protein produced. To date, the isolation and characterisation of the gene transformer-2 in the tephritids has only been undertaken in Ceratitis, and it has been shown that its function is required for the female-specific splicing of doublesex and transformer pre-mRNA. It therefore participates in transformer auto-regulatory function. In this work, the characterisation of this gene in eleven tephritid species belonging to the less extensively analysed genus Anastrepha was undertaken in order to throw light on the evolution of transformer-2. Results The gene transformer-2 produces a protein of 249 amino acids in both sexes, which shows the features of the SR protein family. No significant partially spliced mRNA isoform specific to the male germ line was detected, unlike in Drosophila. It is transcribed in both sexes during development and in adult life, in both the soma and germ line. The injection of Anastrepha transformer-2 dsRNA into Anastrepha embryos caused a change in the splicing pattern of the endogenous transformer and doublesex pre-mRNA of XX females from the female to the male mode. Consequently, these XX females were transformed into pseudomales. The comparison of the eleven Anastrepha Transformer-2 proteins among themselves, and with the Transformer-2 proteins of other insects, suggests the existence of negative selection acting at the protein level to maintain Transformer-2 structural features. Conclusions These results indicate that transformer-2 is required for sex determination in Anastrepha through its participation in the female-specific splicing of transformer and doublesex pre-mRNAs. It is therefore needed for the auto-regulation of the gene transformer. Thus, the transformer/transfomer-2 > doublesex elements at the bottom of the cascade, and their relationships, probably represent the ancestral state (which still exists in the Tephritidae, Calliphoridae and Muscidae lineages) of the extant cascade found in the Drosophilidae lineage (in which tra is just another component of the sex determination gene cascade regulated by Sex-lethal). In the phylogenetic lineage that gave rise to the drosophilids, evolution co-opted for Sex-lethal, modified it, and converted it into the key gene controlling sex determination.

Disruption of vitellogenin gene function in adult honeybees by intra-abdominal injection of double-stranded RNA

Abstract Background The ability to manipulate the genetic networks underlying the physiological and behavioural repertoires of the adult honeybee worker (Apis mellifera) is likely to deepen our understanding of issues such as learning and memory generation, ageing, and the regulatory anatomy of social systems in proximate as well as evolutionary terms. Here we assess two methods for probing gene function by RNA interference (RNAi) in adult honeybees. Results The vitellogenin gene was chosen as target because its expression is unlikely to have a phenotypic effect until the adult stage in bees. This allowed us to introduce dsRNA in preblastoderm eggs without affecting gene function during development. Of workers reared from eggs injected with dsRNA derived from a 504 bp stretch of the vitellogenin coding sequence, 15% had strongly reduced levels of vitellogenin mRNA. When dsRNA was introduced by intra-abdominal injection in newly emerged bees, almost all individuals (96 %) showed the mutant phenotype. An RNA-fragment with an apparent size similar to the template dsRNA was still present in this group after 15 days. Conclusion Injection of dsRNA in eggs at the preblastoderm stage seems to allow disruption of gene function in all developmental stages. To dissect gene function in the adult stage, the intra-abdominal injection technique seems superior to egg injection as it gives a much higher penetrance, it is much simpler, and it makes it possible to address genes that are also expressed in the embryonic, larval or pupal stages.