Towards conditional RNAi : shape and sequence transduction with small conditional RNAs

RNA interference (RNAi) is a powerful biological pathway allowing for sequence-specific knockdown of any gene of interest. While RNAi is a proven tool for probing gene function in biological circuits, it is limited by being constitutively ON and executes the logical operation: silence gene Y. To provide greater control over post-transcriptional gene silencing, we propose engineering a biological logic gate to implement “conditional RNAi.” Such a logic gate would silence gene Y only upon the expression of gene X, a completely unrelated gene, executing the logic: if gene X is transcribed, silence independent gene Y. Silencing of gene Y could be confined to a specific time and/or tissue by appropriately selecting gene X.

To implement the logic of conditional RNAi, we present the design and experimental validation of three nucleic acid self-assembly mechanisms which detect a sub-sequence of mRNA X and produce a Dicer substrate specific to gene Y. We introduce small conditional RNAs (scRNAs) to execute the signal transduction under isothermal conditions. scRNAs are small RNAs which change conformation, leading to both shape and sequence signal transduction, in response to hybridization to an input nucleic acid target. While all three conditional RNAi mechanisms execute the same logical operation, they explore various design alternatives for nucleic acid self-assembly pathways, including the use of duplex and monomer scRNAs, stable versus metastable reactants, multiple methods of nucleation, and 3-way and 4-way branch migration.

We demonstrate the isothermal execution of the conditional RNAi mechanisms in a test tube with recombinant Dicer. These mechanisms execute the logic: if mRNA X is detected, produce a Dicer substrate targeting independent mRNA Y. Only the final Dicer substrate, not the scRNA reactants or intermediates, is efficiently processed by Dicer. Additional work in human whole-cell extracts and a model tissue-culture system delves into both the promise and challenge of implementing conditional RNAi in vivo.

ICT Applications in the Research for Environmental Sustainability

26 p.

Data management plans - the role of the library

Planning the management of data at proposal time and throughout its lifecycle is becoming increasingly important to funding agencies and is essential to ensure its current usability and long term preservation and access. This presentation will describe the work being done at the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) to assist PIs with the preparation of data management plans and the role the Library has in this process. Data management does not mean simply storing information. The emphasis is now on sharing data and making research accessible. Topics to be covered include educating staff about the NSF data policy implementation, a data management survey, resources for proposal preparation, collaborating with other librarians, and next steps.

Estudo das alterações microcirculatórias na população idosa comparadas com adultos jovens

O envelhecimento populacional é um fenômeno mundial, assim como o predomínio de mortes por doenças cardiovasculares. Estudos demonstram que o envelhecimento acarreta aumento da rigidez vascular e perturbações na reatividade macrovascular. O presente estudo comparou a microcirculação deste processo com adultos jovens através da pletismografia de oclusão venosa (POV) e da videocapilaroscopia do leito periungueal (VC). Para isto, desenvolveu-se um estudo transversal com dois grupos: idade entre 18 e 30 anos (n=16) e outro grupo com idade igual ou superior a 60 anos (n=21), além da subdivisão deste grupo em três subgrupos: idosas saudáveis (n=8), idosas em tratamento de hipertensão arterial (IDHAS,n=6) e idosas em tratamento de dislipidemia (IDDIS,n=6). Foram realizadas avaliações clínica, antropométrica, bioquímica e microcirculatória. Como resultados, a VC mostrou aumento dos diâmetros capilares aferente, apical e eferente e redução da relação velocidade máxima/ velocidade basal de deslocamento de hemácias para grupo de idosas e todos os subgrupos. A POV revelou diminuição da vasodilatação endotélio-dependente em todos os grupos estudados e a vasodilatação endotélio-independente alterou-se apenas em IDHAS e IDDIS. Como conclusões houve, no envelhecimento, alterações estruturais e funcionais da microcirculação assim como redução da vasodilatação endotélio-dependente. A vasodilatação endotélio-independente manteve-se inalterada, indicando que a célula muscular lisa da parede vascular permanece preservada, porém sofre alterações nos grupos IDHAS e IDDIS.

Alterações estruturais da matriz extracelular do prepúcio humano causadas pelo tabagismo

Os autores têm como objetivo, investigar a matriz extra celular, musculatura lisa e densidade vascular do prepúcio de pacientes tabagistas. Espécimes de prepúcio foram obtidas de 20 jovens adultos (média de idade= 27.2) submetidos a postectomia. Dentre os pacientes analisados, um grupo (n=10) possui história prévia de tabagismo (3 to 13 maços/ano, média = 5.8 3.2), e outro grupo (n=10) formam o grupo controle, não fumantes. A coloração de Tricrômico Masson foi utilizada para quantificar tecido conectivo, musculatura lisa e vasos. A coloração Resorcina-fucsina de Weigert foi utilizada para estabelecer as fibras do sistema elástico e a coloração, Vermelho de Picrosirius para o estudo do colágeno. O estudo estereológico foi realizado utilizando o software Image J, para determinar as densidades volumétricas. Para a análise bioquímica o colágeno total foi determinado em μg de hidroxiprolina por MG de tecido seco. O estudo estatístico foi realizado lançando mão do t-teste (p<0,05). Fibras do sistema elástico de fumantes apresentaram-se aumentadas em 42.5% quando comparado ao grupo controle (p=0,002). Em contraste, musculatura lisa (p=0,42) e densidade vascular (p=0,16) não mostraram nenhuma diferença estatística. Foi realizado uma análise quantitativa utilizando Vermelho de Picrosirius sob luz polarizada, que evidenciou a presença de colágeno tipo I e III, sem diferença estatisticamente significativa. A concentração total do colágeno não mostrou diferença entre tabagistas e o grupo controle. (73.1μg/mg 8.0 vs. 69.2μg/mg 5.9, respectivamente, p=0,23). Tabagismo está associado a um significante aumento de fibras do sistema elástico do tecido prepucial. Estes resultados podem, possivelmente, explicar os altos índices de falha na uretroplastia peniana, com uso de flap de prepúcio em fumantes

Avaliação dos efeitos da hiperglicemia sobre a estrutura vascular peniana em coelhos Nova Zelândia

Pacientes com diabetes mellitus (DM) têm elevadas taxas de disfunção erétil (ED). Diversos estudos examinaram esta associação. A associação entre o processo de hipertrofia vascular diabética e o grau de comprometimento dos seios cavernosos é pouco estudada. A proposta do presente estudo foi avaliar a estrutura vascular do tecido erétil de coelhos diabéticos e coelhos normais, através de histomorfometria computadorizada da artéria dorsal do pênis e dos seios vasculares cavernosos em ambos os grupos. Foram utilizados 20 coelhos adultos machos da raça Nova Zelândia, divididos em dois grupos com 10 animais cada, o grupo diabético (GD) e o grupo controle (GC). Os animais foram previamente anestesiados e os coelhos do grupo GD receberam aloxano na dose de 100mg/kg, via endovenosa para indução da diabetes. Após 10 semanas, os animais foram mortos e os pênis retirados. Fragmentos do pênis foram fixados em formalina tamponada durante 24-48 horas e processados para parafina. Para análise imunohistoquímica e identificação das fibras musculares lisas, foi utilizado o anticorpo anti alfa-actina. Foram feitas análises da espessura média das túnicas íntima e média da parede da artéria dorsal do pênis (ADP), densidade nuclear na túnica média e avaliação por microscopia de polarização do conteúdo colágeno na túnica adventícia. Na túnica íntima foram observadas vacuolizações no endotélio. Os valores encontrados para espessura de GC e GD foram respectivamente (em m): 35,0123,177 e 44,3308,434 (P=0,0350). Foi encontrada diferença na área média da parede da ADP (P=0,0179). Para densidade nuclear GC 0,0071540,001954 núcleos/μm e GD 0,0048080,002069 núcleos/μm (P=0,0855). Foram observadas mudanças na birrefringência das fibras colágenas na túnica adventícia, passando de alaranjado no grupo GC para esverdeado no grupo GD, indicando a mudança em sua espessura. A área ocupada pelos seios cavernosos apresentou diminuição significativa de 37 % no grupo diabético (P=0,0013). Este conjunto de alterações sugere que a hiperglicemia crônica provocada pelo diabetes levou a um processo de hipertrofia da musculatura lisa na parede vascular e nas trabéculas do corpo cavernoso, com diminuição da área dos seios, o que possivelmente altera as propriedades hemodinâmicas do órgão

Análisis y optimización del comportamiento mecánico de implantes dentales mediante simulación numérica

325 p. El contenido del capítulo 5 "Estructuras sobre implantes dentales" está sujeto a confidencialidad

Estudo estrutural do pênis de fetos humanos normais e anencéfalos no segundo trimestre de gestação

A anecencefalia é o Defeito do Tubo Neural (DTN) mais severo em fetos humanos. Há uma demanda crescente para reposição tissular em doenças crônicas e cirurgias reconstrutoras. Tecidos fetais têm sido utilizados como substitutos para órgãos sólidos. Comparar a estrutura e morfologia do corpo cavernoso e corpo esponjoso de pênis de fetos humanos anencéfalos e de controle a fim de propor um novo modelo para estudos biológicos e transplantes teciduais. Foram estudados 11 pênis de fetos de controle de 14 a 23 Semanas Pós Concepção (SPC), e cinco pênis de fetos anencéfalos de 18 a 22 SPC. Os órgãos foram removidos e processados pelas técnicas histo e imunohistoquímicas rotineiras. A análise do tecido conjuntivo, células musculares lisas e fibras elásticas foram realizadas em lâminas dos espécimes. Os dados foram expressos em Densidade de àrea (Da) utilizando-se um software de processamento digital. As médias foram comparadas utilizando-se o Teste - T não pareado e quando aplicável, a regressão linear simples foi utilizada. Foi considerada significância estatística se p<0,05. O septo intercavernoso encontrava-se presente em todas as amostras. Não foram observadas diferenças da Da do tecido colágeno e musculatura lisa dos pênis de fetos anencéfalos quando comparados aos normais. A regressão linear simples sugere que durante o desenvolvimento humano há um aumen2to gradual do tecido colágeno (R2=0,45) e uma diminuição da musculatura lisa (R =0,62) no corpo cavernoso de ambos os grupos. A elastina encontrava-se presente apenas em fetos a partir da 20 SPC. Não houve diferença na estrutura da genitália entre fetos normais e enencéfalos. Apresença da elastina em fetos a partir da 20 SPC é um dado objetivo da manutenção da capacidade de ereção nestes grupos. A histo e imunohistoquímica sugerem que o desenvolvimento do pênis destes fetos encontra-se inalterado. Futuros estudos deverão ser realizados com o objetivo de avaliar fetos anencéfalos como um potencial grupo de doadores teciduais e um adequado modelo para estudos biológicos.

Bomb radiocarbon and tag-recapture dating of sandbar shark (Carcharhinus plumbeus)

The sandbar shark (Carcharhinus plumbeus) was the cornerstone species of western North Atlantic and Gulf of Mexico large coastal shark fisheries until 2008 when they were allocated to a research-only fishery. Despite decades of fishing on this species, important life history parameters, such as age and growth, have not been well known. Some validated age and growth information exists for sandbar shark, but more comprehensive life history information is needed. The complementary application of bomb radiocarbon and tag-recapture dating was used in this study to determine valid age-estimation criteria and longevity estimates for this species. These two methods indicated that current age interpretations based on counts of growth bands in vertebrae are accurate to 10 or 12 years. Beyond these years, we could not determine with certainty when such an underestimation of age begins; however, bomb radiocarbon and tag-recapture data indicated that large adult sharks were considerably older than the estimates derived from counts of growth bands. Three adult sandbar sharks were 20 to 26 years old based on bomb radiocarbon results and were a 5- to 11-year increase over the previous age estimates for these sharks. In support of these findings, the tag-recapture data provided results that were consistent with bomb radiocarbon dating and further supported a longevity that exceeds 30 years for this species.

Early marine growth in relation to marine-stage survival rates for Alaska sockeye salmon (Oncorhynchus nerka)

We tested the hypothesis that larger juvenile sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) in Bristol Bay, Alaska, have higher marine-stage survival rates than smaller juvenile salmon. We used scales from returning adults (33 years of data) and trawl samples of juveniles (n= 3572) collected along the eastern Bering Sea shelf during August through September 2000−02. The size of juvenile sockeye salmon mirrored indices of their marine-stage survival rate (e.g., smaller fish had lower indices of marine-stage survival rate). However, there was no relationship between the size of sockeye salmon after their first year at sea, as estimated from archived scales, and brood-year survival size was relatively uniform over the time series, possibly indicating size-selective mortality on smaller individuals during their marine residence. Variation in size, relative abundance, and marine-stage survival rate of juvenile sockeye salmon is likely related to ocean conditions affecting their early marine migratory pathways along the eastern Bering Sea shelf.

Development of larval and early juvenile penpoint gunnel (Apodichthys flavidus) (family: Pholidae)

The penpoint gunnel (Apodichthys flavidus) is a member of the perciform family Pholidae. Pholids, commonly referred to as gunnels, are eel-like fishes that inhabit the rocky intertidal and subtidal regions of the northern oceans and are often associated with macroalgae, such as Fucus spp. or kelp (Watson, 1996). Gunnels are ecologically important forage fishes that form part of the diet of birds and commercially important groundfish species (Hobson and Sealy, 1985; NMFS1; Golet et al., 2000). The diet of A. flavidus and other pholids comprises primarily harpactacoid copepods, gammarid amphipods, isopods, and other crustaceans (Cross, 1981). Apodichthys flavidus ranges along the west coast of North America from southern California to the Gulf of Alaska (Mecklenburg et al., 2002). Adult A. flavidus are distinguished from other pholids by their total vertebral counts, the presence of a thick and grooved first anal spine, a preanal length that is approximately 60% standard length (SL), and a dark green to light olive coloration (Yatsu, 1981). It is one of the largest pholids (up to 46 cm) and is important in the live fish trade for both home and public aquaria (Froese and Pauly2).

Palinologia e taxonomia dos gêneros Elephantopus L., Orthopappus Gleason e Pseudelephantopus Rohr. (Subtribo Elephantopinae, Vernonieae- Asteraceae) ocorrentes no Brasil

A subtribo Elephantopinae tem sido alvo de poucos estudos taxonômicos e palinológicos, necessitando de uma reavaliação em seus limites. Assim, o presente estudo teve como proposta atualizar e ampliar o conhecimento de 13 espécies de Elephantopinae ocorrentes no Brasil através de um acurado estudo palinológico, da anatomia foliar e taxonômico, promovendo a delimitação das espécies dos gêneros Elephantopus (10 espécies) Orthopappus (uma espécie) e Pseudelephantopus (duas espécies)além de oferecer subsídios para posteriores análises filogenéticas. O material botânico utilizado foi obtido através de exsicatas depositadas nos herbários brasileiros e de material coletado em campo. Os grãos de pólen foram tratados pelo método acetolítico, sendo posteriormente mensurados, descritos, e analisados sob microscopia de luz e eletrônica de varredura. As eletromicrografias foram obtidas de grãos de pólen não acetolisados, as análises taxonômicas baseiam-se na metodologia clássica. A anatomia foliar deu-se através da metodologia usual. Os resultados mostram grãos de pólen médios, 3-porados, de exina equinolofada com malhas poligonais organizadas ou não em Elephantopus e Pseudelephantopus, podendo apresentar interrupção na malha poral em Elephantopus. Em Orthopapus os grãos de pólen são 3-colporados, de sexina subequinolofada. A anatomia foliar possibilitou a separação de E. hirtiflorus e E. riparius através da forma ou contorno da nervura principal (planoconvexo), nas demais espécies o contorno é biconvexo. As espécies apresentaram tricomas capitados bisseriados com 8 células, tricomas filamentosos 3-4 celulares, bem como filamentosos de célula distal globosa ou ovóide em E. biflorus, E. micropappus, E. tomentous e Orthopappus angustifolius. Registrou-se variação na ornamentação da cutícula podendo ser lisa ou estriada entre as espécies, bem como a presença de substâncias pécticas na epiderme e drusas nos parênquimas. Em relação aos microcaracteres florais, foram considerados de importância diagnóstica os lóbulos da corola, que variaram entre glandular, glabro e penicilado, este ultimo apenas em E. hirtiflorus, os ápices das anteras que variaram entre obtuso, retuso em E. hirtiflorus e apiculado, lancelolado em E. mollis e E. racemosus, a base da antera variou entre sagitada, caudada lisa em E. riparius e E. tomentosus e caudada em E. riparius. Os macrocaracteres que apresentaram maior valor taxonômico foram a cipsela e o papus, a organização das coflorescências, o número de flores por capítulo e limbo foliar. Neste trabalho aceitou-se a segregação dos três gêneros, com base nos caracteres analisados

Age validation of quillback rockfish (Sebastes maliger) using bomb radiocarbon

Rockfishes (Sebastes spp.) support one of the most economically important f isheries of the Pacific Northwest and it is essential for sustainable management that age estimation procedures be validated for these species. Atmospheric testing of thermonuclear devices during the 1950s and 1960s created a global radiocarbon (14C) signal in the ocean environment that scientists have identified as a useful tracer and chronological marker in natural systems. In this study, we first demonstrated that fewer samples are necessary for age validation using the bomb-generated 14C signal by emphasizing the utility of the time-specific marker created by the initial rise of bomb-14C. Second, the bomb-generated 14C signal retained in fish otoliths was used to validate the age and age estimation method of the quillback rockfish (Sebastes maliger) in the waters of southeast Alaska. Radiocarbon values from the first year’s growth of quillback rockfish otoliths were plotted against estimated birth year to produce a 14C time series spanning 1950 to 1985. The initial rise in bomb-14C from prebomb levels (~ –90‰) occurred in 1959 [±1 year] and 14C levels rose relatively rapidly to peak Δ14C values in 1967 (+105.4‰) and subsequently declined through the end of the time series in 1985 (+15.4‰). The agreement between the year of initial rise of 14C levels from the quillback rockfish time series and the chronology determined for the waters of southeast Alaska from yelloweye rockfish (S. ruberrimus) otoliths validated the aging method for the quillback rockfish. The concordance of the entire quillback rockfish 14C time series with the yelloweye rockfish time series demonstrated the effectiveness of this age validation technique, confirmed the longevity of the quillback rockfish up to a minimum of 43 years, and strongly confirms higher age estimates of up