DNA methylation profiles of human active and inactive X chromosomes.

X-chromosome inactivation (XCI) is a dosage compensation mechanism that silences the majority of genes on one X chromosome in each female cell. To characterize epigenetic changes that accompany this process, we measured DNA methylation levels in 45,X patients carrying a single active X chromosome (X(a)), and in normal females, who carry one X(a) and one inactive X (X(i)). Methylated DNA was immunoprecipitated and hybridized to high-density oligonucleotide arrays covering the X chromosome, generating epigenetic profiles of active and inactive X chromosomes. We observed that XCI is accompanied by changes in DNA methylation specifically at CpG islands (CGIs). While the majority of CGIs show increased methylation levels on the X(i), XCI actually results in significant reductions in methylation at 7% of CGIs. Both intra- and inter-genic CGIs undergo epigenetic modification, with the biggest increase in methylation occurring at the promoters of genes silenced by XCI. In contrast, genes escaping XCI generally have low levels of promoter methylation, while genes that show inter-individual variation in silencing show intermediate increases in methylation. Thus, promoter methylation and susceptibility to XCI are correlated. We also observed a global correlation between CGI methylation and the evolutionary age of X-chromosome strata, and that genes escaping XCI show increased methylation within gene bodies. We used our epigenetic map to predict 26 novel genes escaping XCI, and searched for parent-of-origin-specific methylation differences, but found no evidence to support imprinting on the human X chromosome. Our study provides a detailed analysis of the epigenetic profile of active and inactive X chromosomes.

Métodos de extração para quantificação de cobre disponível em fertilizantes

Neste estudo, determinou-se a solubilidade do Cu em diferentes fertilizantes e avaliou-se sua correlação com a absorção deste micronutriente por plantas de arroz (Oryza sativa L.). Utilizaram-se as seguintes fontes: mistura de óxido cúprico p.a. e Cu metálico moído p.a.; óxido de Cu 40 Ind.; sulfato de Cu p.a.; minério calcopirita; Cu metal moído p.a. e óxido cúprico p.a. Foram determinados o teor total de Cu e os teores de Cu solúvel em água e em soluções de ácido cítrico a 20 g L-1, de citrato neutro de amônio (1 + 9) e de DTPA 0,005 mol L-1. As solubilidades nesses três últimos extratores foram determinadas por agitação da amostra por uma hora e por fervura durante cinco minutos. Paralelamente, foram realizados experimentos em casa de vegetação, com cultivos sucessivos da cultura do arroz, para verificar os efeitos imediato e residual da aplicação das fontes de Cu em diferentes doses (0; 0,75; 1,5 e 3 mg dm-3 de Cu) em um Neossolo Quartzarênico órtico. Os fertilizantes apresentaram solubilidade diferenciada, sendo diferente também com relação ao teor total de Cu. Todas as fontes testadas foram eficientes no fornecimento desse elemento às plantas, embora doses mais elevadas sejam necessárias quando se usam as fontes minério calcopirita e óxido de Cu 40 Ind. As fontes apresentaram efeito residual de Cu no solo após o segundo cultivo das plantas de arroz. Diante das várias fontes com Cu e das diferenças entre elas com relação à solubilidade e eficiência agronômica, sugere-se a adoção de mais um tipo de garantia para o micronutriente além do teor total. O citrato neutro de amônio (1 + 9), na relação 1:100, com fervura por cinco minutos, mostrou-se adequado para determinação do teor de Cu disponível em fertilizantes.

Revegetação de cava de extração de argila com Acacia mangium: I - atributos químicos do solo, ácidos fúlvicos e húmicos

O presente trabalho teve como objetivo avaliar alterações nos atributos químicos do solo e dos ácidos húmicos e fúlvicos extraídos de cava de extração de argila com vegetação espontânea de gramínea [Brachiaria mutica (Forsk.) Stapf] e revegetada de Acacia mangium Willd. Foram coletadas amostras de solo nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-30 cm. Na cobertura com A. mangium em relação a B. mutica, observaram-se acréscimos no estoque de carbono de 33 e 80 %, respectivamente nas profundidades de 0-10 e 20-30 cm. O menor estoque de C ocorreu na fração ácidos fúlvicos livres (AFL). Na cobertura com A. mangium foi observado aumento no grau de humificação da matéria orgânica, que variou de 38 a 280 % na fração ácidos fúlvicos (AF) e de 26 a 217 % nos ácidos húmicos (AH), dependendo da profundidade do solo. A acidez total, tanto da fração AF como dos AH, foi elevada, variando na faixa de 810 a 920 cmol c kg-1. No entanto, em torno de 67 % da capacidade de troca de H+ deveu-se a grupos OH- fenólicos, caracterizados como grupamentos ácidos mais fracos. Os valores observados para a relação E4/E6 ficaram dentro da faixa normalmente encontrada para AF (entre 8,2 e 10,5) e AH (entre 1,3 e 3,9). Os AH isolados da cava com cobertura de A. mangium apresentaram valores mais elevados da relação E4/E6, sugerindo a presença de fração humificada menos condensada e de menor massa molecular.

Revegetação de cava de extração de argila com Acacia mangium: II - caracterização química da humina

Este trabalho foi realizado com o objetivo de caracterizar a natureza química dos compostos da humina extraída em solo de área degradada pela extração de argila, com vegetação espontânea de Brachiaria mutica (Forsk.) Stapf e revegetada com Acacia mangium Willd. Após extração e purificação, a humina foi submetida à transesterificação com metanol trifluorato de B (BF3-MeOH), obtendo-se as subfrações alifáticas e aromáticas. Essas subfrações foram submetidas à cromatografia gasosa (Shimadzu GC-17A) combinada com a espectrometria de massa (Shimadzu GC/MS-qp5050A). Na subfração alifática obtida da cobertura com A. mangium, os compostos identificados foram: hexadecanoato de metila, octadecanoato de metila, heptadecano e 2-hidroxidodecanoato de metila; já na área com B. mutica os compostos foram: 14-metilpentadecanoato de metila e nonadecanoato de metila. Na subfração aromática, os compostos identificados na cobertura com A. mangium foram os mesmos obtidos naquela com B. mutica, sendo eles: 14-metilpentadecanoato de metila, 1,2 benzenodioato de 2 etilexila e butila. A leguminosa arbórea A. mangium proporcionou mudanças na fração mais recalcitrante das substâncias húmicas (humina), extraída da cava de extração de argila, preservando maior diversidade de compostos alifáticos.

Extração de nutrientes por macrófitas cultivadas com lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos

A absorção de nutrientes por plantas tem sido utilizada para remoção de íons em solos ou outros meios contaminados. Neste trabalho, avaliou-se a capacidade de extração de nutrientes das macrófitas taboa (Typha sp.) e junco (Eleocharis sp.), cultivadas em monocultivo e consorciadas, em meio contendo brita e lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos. O cultivo foi em caixas de madeira, contendo brita e lixiviado, em estufa plástica, durante cinco meses. Foram avaliados os teores e as quantidades extraídas, por planta e por área, de macro (N, P, K, Ca, Mg e S) e micronutrientes (Fe, Mn, Cu e Zn) das macrófitas, além da produção de matéria seca e população de plantas. Essas variáveis foram determinadas na parte aérea das plantas, coletada em cinco cortes, efetuados uma vez por mês. Em geral, os teores e as quantidades extraídas de nutrientes, por planta e por área, não variaram entre o monocultivo e o consórcio, exceto as quantidades extraídas por área de P, K e Zn, que foram maiores no consórcio. A extração de macronutrientes foi maior na taboa e decresceu na ordem: K > N > Ca > P ~ Mg > S (taboa) e K > N > P ~ Ca ~ Mg ~ S (junco), e a de micronutrientes, na ordem: Mn > Fe> Zn > Cu. A quantidade extraída de K foi 648 (taboa) e 159 kg ha-1 (junco), enquanto a de Mn foi de 6,6 (taboa) e 1,4 kg ha-1 (junco). As quantidades de nutrientes extraídas variaram de acordo com o teor deles na parte aérea e a produção de matéria seca das macrófitas, sendo secundária a importância da população de plantas, em ambos os tipos de cultivo. A quantidade de nutrientes extraídos do lixiviado pela taboa foi expressiva, principalmente de K, N e Mn.

DNA mismatch repair gene MSH6 implicated in determining age at natural menopause.

The length of female reproductive lifespan is associated with multiple adverse outcomes, including breast cancer, cardiovascular disease and infertility. The biological processes that govern the timing of the beginning and end of reproductive life are not well understood. Genetic variants are known to contribute to ∼50% of the variation in both age at menarche and menopause, but to date the known genes explain <15% of the genetic component. We have used genome-wide association in a bivariate meta-analysis of both traits to identify genes involved in determining reproductive lifespan. We observed significant genetic correlation between the two traits using genome-wide complex trait analysis. However, we found no robust statistical evidence for individual variants with an effect on both traits. A novel association with age at menopause was detected for a variant rs1800932 in the mismatch repair gene MSH6 (P = 1.9 × 10(-9)), which was also associated with altered expression levels of MSH6 mRNA in multiple tissues. This study contributes to the growing evidence that DNA repair processes play a key role in ovarian ageing and could be an important therapeutic target for infertility.

Respiratory chain dysfunction associated with multiple mitochondrial DNA deletions in antiretroviral therapy-related lipodystrophy.

Highly-active antiretroviral therapy (HAART) can induce a characteristic lipodystrophy syndrome characterized by peripheral fat wasting and central adiposity, usually associated with hyperlipidaemia and insulin resistance [1,2]. Indirect data have led some authors to propose that mitochondrial dysfunction could play a role in this syndrome [3,4].To date, as recently outlined by Kakuda et al. [5] in this journal, HIV-infected patients developing lipodystrophy have not been studied for mitochondrial changes or respiratory chain capacity...

Comparação entre os métodos de fumigação-extração e fumigação-incubação para determinação do carbono da biomassa microbiana em um Latossolo

Um número crescente de trabalhos, inclusive no Brasil, vem sugerindo a avaliação do C da biomassa microbiana (CBM) como um bioindicador da qualidade dos solos. A maioria dos estudos emprega dois métodos: de fumigação-incubação (FI), pioneiro, em que o CBM é estimado pela diferença entre as quantidades de CO2 liberadas durante a incubação (10 dias) pelo solo fumigado e pelo solo não-fumigado, enquanto no de fumigação-extração (FE) essa determinação é feita a partir da extração e quantificação do C das amostras fumigadas e não-fumigadas após 24 h. A correlação entre os dois métodos, porém, foi realizada em apenas três agroecossistemas brasileiros: na Amazônia, nos Cerrados e em três solos do Rio de Janeiro. Neste trabalho, os métodos FE e FI foram comparados em um Latossolo Vermelho distroférrico eutrófico típico do norte do Paraná. As avaliações foram feitas em amostras de solo de um ensaio realizado por 12 anos em Londrina, com seis tratamentos, incluindo três sistemas de manejo do solo (sistema plantio direto, PD; sistema preparo convencional com aração e gradagem, PC; e PD com uso de cruzador a cada três anos, Cr) e dois sistemas de manejo de culturas em sucessão ou rotação. Foram realizadas coletas de solo, da camada de 0-10 cm, em quatro fases do sistema de produção: pós-colheita de inverno (trigo na sucessão e tremoço na rotação); pós-aração de verão (dos tratamentos PC e Cr); pós-plantio de verão (soja na sucessão e milho na rotação); e na época de florescimento de verão. Em geral, não foi observada grande variabilidade em nenhum dos métodos, sendo o coeficiente de variação maior quanto menor o teor de CBM. Quando as coletas nas diferentes fases foram consideradas em conjunto, não houve diferença entre os métodos FE e FI em nenhum dos seis tratamentos estudados, bem como na análise conjunta de todos os tratamentos. Considerando todos os tratamentos, foi constatada correlação positiva significativa entre os métodos FE e FI, no entanto, na análise de cada tratamento, a significância ocorreu apenas para os tratamentos sob PD e PC em rotação ou sucessão de culturas, mas não para o uso do cruzador (Cr). Os resultados indicam que ambos os métodos podem ser utilizados para avaliar o CBM em condições semelhantes às do norte do Paraná, mas apontam a necessidade de se desenvolverem mais estudos comparativos entre os dois métodos nos solos brasileiros, em função de variações na quantidade e qualidade de matéria orgânica, assim como na intensidade de revolvimento do solo e incorporação de resíduos.

Plant DNA barcodes and the influence of gene flow.

Success of species assignment using DNA barcodes has been shown to vary among plant lineages because of a wide range of different factors. In this study, we confirm the theoretical prediction that gene flow influences species assignment with simulations and a literature survey. We show that the genome experiencing the highest gene flow is, in the majority of the cases, the best suited for species delimitation. Our results clearly suggest that, for most angiosperm groups, plastid markers will not be the most appropriate for use as DNA barcodes. We therefore advocate shifting the focus from plastid to nuclear markers to achieve an overall higher success using DNA barcodes.

Simulations of action of DNA topoisomerases to investigate boundaries and shapes of spaces of knots.

The configuration space available to randomly cyclized polymers is divided into subspaces accessible to individual knot types. A phantom chain utilized in numerical simulations of polymers can explore all subspaces, whereas a real closed chain forming a figure-of-eight knot, for example, is confined to a subspace corresponding to this knot type only. One can conceptually compare the assembly of configuration spaces of various knot types to a complex foam where individual cells delimit the configuration space available to a given knot type. Neighboring cells in the foam harbor knots that can be converted into each other by just one intersegmental passage. Such a segment-segment passage occurring at the level of knotted configurations corresponds to a passage through the interface between neighboring cells in the foamy knot space. Using a DNA topoisomerase-inspired simulation approach we characterize here the effective interface area between neighboring knot spaces as well as the surface-to-volume ratio of individual knot spaces. These results provide a reference system required for better understanding mechanisms of action of various DNA topoisomerases.

Contribuição de constituintes de solo à capacidade de troca de cátions obtida por diferentes métodos de extração

A capacidade de troca de cátions (CTC) é uma propriedade físico-química intrínseca aos constituintes minerais e orgânicos do solo. Apesar do uso de diferentes extratores e procedimentos, a CTC é normalmente expressa considerando apenas o controle ou não do pH na solução extratora. O objetivo deste trabalho foi discutir o significado da contribuição da matéria orgânica do solo prepresentada pelo carbono orgânico total (COT) e da argila à capacidade de troca de cátions de um Argissolo quando diferentes métodos estão envolvidos na determinação desse parâmetro. Para isso, utilizaram-se 75 amostras de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico abrúptico da área do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria, representando, em triplicata, cinco profundidades e cinco sistemas de uso e manejo de solo. A CTC efetiva (CTC E) foi estimada pelo cloreto de hexamina cobalto (CTC E Cohex) e pela soma de cátions Al3+, Ca2+, Mg2+ e K+ (CTC E SB + AlKCl), os três primeiros extraídos por KCl e o último por Mehlich-1; a CTC em pH 7,0 (CTC7) foi estimada por acetato de amônio (CTC7 Metson) e pela soma de cátions Ca2+, Mg2+ e K+ e H + Al estimado pelo índice SMP (CTC7 SB + H + AlSMP). Os valores de CTC obtidos pelos diferentes métodos se relacionam entre si, com coeficientes de correlação linear simples acima de 0,93. Os valores de CTC7 Metson são subestimados quando comparados com o método CTC7 (SB + H + AlSMP). Nesse sentido, as contribuições da argila e do COT à CTC7 foram, respectivamente, menores para a CTC7 Metson, 19 e 256 cmol c kg-1, que para a CTC7 (SB + H + AlSMP), 23 e 399 cmol c kg-1. A contribuição dos constituintes de solo depende, então, do cátion extrator e da capacidade de extração dos métodos empregados.

A common ancestor DNA motif for invertebrate and vertebrate hormone response elements.

The ecdysone-responsive DNA sequence of the Drosophila hsp27 gene promoter contains four direct and inverted repeats reminiscent of those that compose the vertebrate palindromic estrogen response element (ERE) and the thyroid hormone/retinoic acid response element (TRE/RRE). Interestingly, a 3 bp substitution in the wild-type Hsp27 ecdysone response element (EcdRE) increases both its similarity with the vertebrate ERE and TRE/RRE and its capacity to confer ecdysone responsiveness to a heterologous promoter. Remarkably, increasing the spacing between the inverted repeats of this strong EcdRE by two nucleotides converts it into an ERE. Inversely, decreasing the spacing between the two inverted repeats of the vertebrate consensus palindromic ERE, from three to one nucleotide, converts it into a functional EcdRE. Thus, the only difference between an invertebrate EcdRE and a vertebrate palindromic ERE or TRE/RRE is in the spacing between the conserved inverted repeated motifs forming these palindromic HREs. The finding that the sequence motif 5'-GGTCA-3' present in the vertebrate ERE and TRE/RRE is also a functionally important characteristic of an invertebrate HRE, suggests that a common ancestor regulatory DNA sequence gave rise to all HREs known so far. We discuss the possibility that this progenitor motif is the GGTCA sequence.

Mitochondrial DNA variation along an altitudinal gradient in the greater white-toothed shrew, Crocidura russula.

The distribution of mitochondrial control region-sequence polymorphism was investigated in 15 populations of Crocidura russula along an altitudinal gradient in western Switzerland. High-altitude populations are smaller, sparser and appear to undergo frequent bottlenecks. Accordingly, they showed a loss of rare haplotypes, but unexpectedly, were less differentiated than lowland populations. Furthermore, the major haplotypes segregated significantly with altitude. The results were inconsistent with a simple model of drift and dispersal. They suggested instead a role for historical patterns of colonization, or, alternatively, present-day selective forces acting on one of the mitochondrial genes involved in metabolic pathways.

Avaliação de modelo de extração da água do solo por sistemas radiculares divididos entre camadas de solo com propriedades hidráulicas distintas

A avaliação da capacidade de raízes de plantas em extrair água do solo é de grande importância na modelagem da taxa de transpiração e, para entender o crescimento e rendimento vegetal e o balanço de água e de solutos no solo. Para testar um modelo de extração radicular macroscópico baseado no processo em escala microscópica, descreveram-se os resultados de um experimento com plantas cujo sistema radicular foi dividido entre camadas de solo com propriedades hidráulicas contrastantes. Um experimento de lisímetro dividido com plantas de sorgo foi realizado em Piracicaba-SP. Quatro lisímetros com dois compartimentos separados fisicamente (split-pot) foram construídos e preenchidos com material de dois tipos de solo de diferentes classes texturais (um solo de textura média - AR e outro de textura argilosa - AG). Durante um mês e meio foi imposto um regime hídrico, alternando a irrigação entre os compartimentos. O teor de água nos compartimentos dos lisímetros foi monitorado com TDR e tensiômetros. O material dos dois solos foi analisado conforme método-padrão quanto às suas propriedades de retenção e condução da água. A densidade radicular foi determinada por pesagem no fim do experimento, tendo ficado em torno de duas vezes maior no solo AR do que no AG. Observou-se que a extração de água ocorreu preferencialmente do compartimento do lisímetro com maior potencial de fluxo matricial. Em certas ocasiões houve transferência de água do lado de maior para o de menor potencial de fluxo matricial, com a liberação da água ao solo pelo sistema radicular (hydraulic lift). Para compensar o efeito da heterogeneidade da distribuição radicular e da atividade radicular, incluiu-se, no modelo, um fator empírico f de correção. O modelo testado descreveu bem 80 % das observações com a utilização de valores de f de 0,01506 e 0,003713, para os solos AR e AG, respectivamente. O modelo simulou a liberação de água ao solo mais frequentemente do que ela ocorreu no experimento. Esse fato pode indicar que a resistência interna do sistema radicular, não contabilizada pelo modelo, pode ter papel importante nas relações hídricas na rizosfera.