Evaluation of five commercial methods for the extraction and purification of DNA from human faecal samples for downstream molecular detection of the enteric protozoan parasites Cryptosporidium spp., Giardia duodenalis, and Entamoeba spp

High quality, pure DNA is required for ensuring reliable and reproducible results in molecular diagnosis applications. A number of in-house and commercial methods are available for the extraction and purification of genomic DNA from faecal material, each one offering a specific combination of performance, cost-effectiveness, and easiness of use that should be conveniently evaluated in function of the pathogen of interest. In this comparative study the marketed kits QIAamp DNA stool mini (Qiagen), SpeedTools DNA extraction (Biotools), DNAExtract-VK (Vacunek), PowerFecal DNA isolation (MoBio), and Wizard magnetic DNA purification system (Promega Corporation) were assessed for their efficacy in obtaining DNA of the most relevant enteric protozoan parasites associated to gastrointestinal disease globally. A panel of 113 stool specimens of clinically confirmed patients with cryptosporidiosis (n = 29), giardiasis (n = 47) and amoebiasis by Entamoeba histolytica (n = 3) or E. dispar (n = 10) and apparently healthy subjects (n = 24) were used for this purpose. Stool samples were aliquoted in five sub-samples and individually processed by each extraction method evaluated. Purified DNA samples were subsequently tested in PCR-based assays routinely used in our laboratory. The five compared methods yielded amplifiable amounts of DNA of the pathogens tested, although performance differences were observed among them depending on the parasite and the infection burden. Methods combining chemical, enzymatic and/or mechanical lysis procedures at temperatures of at least 56 °C were proven more efficient for the release of DNA from Cryptosporidium oocysts.

A origem do homem americano vista a partir da América do Sul: uma ou duas migrações?

Até meados da década de 1990, predominava na literatura especializada que o Novo Mundo teria sido colonizado por três levas distintas, todas com origem no nordeste asiático. Na segunda metade da década, dois modelos alternativos começaram a desfrutar de grande popularidade entre a comunidade acadêmica internacional. O primeiro deles, denominado "Modelo dos Dois Componentes Biológicos Principais", baseado na variabilidade craniométrica de populações nativas americanas extintas, sugere que a América teria sido colonizada por pelo menos duas populações morfologicamente distintas vindas do nordeste asiático. O segundo, gerado por pesquisas sobre a variabilidade do DNA mitocondrial e do cromossomo Y de populações indígenas atuais, defende que o continente americano teria sido colonizado por apenas uma migração, também de origem asiática. Alguns especialistas acreditam que a compatibilização desses dois modelos é simples: as duas morfologias que se sucederam no tempo no Novo Mundo são resultado de um processo microevolutivo local, independente daquele que ocorreu, em paralelo, na Ásia. Uma outra maneira de compatibilizar os dois cenários é assumir que morfologia craniana e linhagens de DNA são entidades evolutivamente independentes, com histórias, modos, tempos e tendências próprias. Este trabalho apresenta novas evidências de que dois padrões morfológicos cranianos de fato se sucederam no Novo Mundo. Um relacionado às populações mais antigas (paleoíndias) e um relacionado a populações arcaicas e agrocerâmicas. Esses resultados são analisados à luz da discussão acima caracterizada.

Doenças mitocondriais: síndrome da depleção do mtDNA

As citopatias mitocondriais constituem um importante grupo de doenças metabólicas de expressão clínica heterogénea, para as quais não existe uma terapia eficaz. A maioria destas doenças é causada por uma disfunção ao nível da fosforilação oxidativa (OXPHOS), originando consequentemente uma deficiente produção de energia. O correto funcionamento da OXPHOS resulta de uma interação coordenada entre o genoma nuclear e mitocondrial. Assim, as doenças mitocondriais podem ser causadas por defeitos moleculares no genoma mitocondrial, no nuclear, ou em ambos, originando as doenças da comunicação intergenómica, que resultam na perda ou na instabilidade do DNA mitocondrial (mtDNA), e podem causar quer deleções múltiplas, quer depleção do genoma mitocondrial. A síndrome da depleção do mtDNA constitui um grupo de doenças raras, autossómicas recessivas, que se manifestam maioritariamente após o nascimento, causando a morte de muitos doentes durante a infância ou início da adolescência devido a uma redução acentuada do número de cópias do mtDNA. Trata-se de uma síndrome fenotipicamente heterogénea, apresentando-se sob três apresentações clínicas: hepatocerebral, miopática e encefalomiopática. A caracterização molecular destes doentes é importante não só para permitir a realização de aconselhamento genético e diagnóstico pré-natal adequados, mas também para melhorar a compreensão da fisiopatologia da doença e as opções terapêuticas.

Familial Amyloidotic Polineuropathy and Systemic Lupus

Familial amyloidotic polineuropathy is a genetic disorder, leading to systemic amyloid deposits, manifested as sensory-motor and autonomic neuropathy. In the Portuguese classical form, the disease is evident at a young age, and causes death if no specific treatment is received. Variability in penetrance, age of onset and clinical course has been published; environmental and genetic factors are believed to contribute to this variability. The authors report a case of a 51-year-old white female, with a medical history of acquired angioedema, late-onset familial amyloidotic polineuropathy and systemic lupus erythemathosus. The authors consider that these associated diseases could modulate their expression.

Mapeamento de QTLs para reação ao oídio e mancha-angular do feijoeiro-comum em diferentes locais

Os objetivos deste trabalho foram mapear, em diferentes locais, marcadores RAPD ligados a QTLs (Quantitative Trait Loci) de reação do feijoeiro-comum ao oídio e à mancha-angular, avaliar a interação de QTLs por locais e comparar os métodos de mapeamento e regressão múltipla no processo de detecção de QTLs. Foram avaliadas 196 linhagens recombinantes, oriundas do cruzamento entre as cultivares Carioca e Flor de Mayo, em duas épocas de cultivo: época da seca, para mancha-angular, e inverno para oídio, nos anos de 1996, 1997 e 1998, em dois locais de Minas Gerais. Foram conduzidos sete experimentos de avaliação fenotípica utilizando o delineamento experimental em látice quadrado simples. Os resultados mostraram que a interação QTLs por locais foi significativa, mas foram identificados alguns QTLs com maior estabilidade. O método da regressão múltipla detectou maior número de marcadores ligados a QTLs do que o processo de mapeamento por intervalo composto; não houve concordância entre os resultados apresentados pelos dois métodos. Os marcadores que se mostraram mais estáveis e promissores para serem utilizados em programas de seleção assistida foram OPR02-832, OPD08-759 e OPN10-851 para reação a oídio; OPN02-436, e OPN07-1072 para reação à mancha-angular.

Inter-relações genéticas entre espécies do gênero Spondias com base em marcadores AFLP

O objetivo deste trabalho foi construir um fenograma de trinta indivíduos de seis espécies de Spondias, amostradas em três diferentes locais, baseado em 120 marcadores AFLP das combinações de primers EcoR1/Mse1 para esclarecer as inter-relações entre as espécies, subsidiar a exploração das espécies como porta-enxerto e fornecer informações genômicas dessas espécies. O fenograma UPGMA do coeficiente de Jaccard apresentou boa definição, com valor co-fenético de 0,925 e localização externa de dois "outgroups" das espécies Mangifera indica e Schinopsis brasiliensis da família Anacardeaceae. Todos os indivíduos de S. cytherea, S. tuberosa e S. purpurea foram agrupados dentro de cada espécie, independentemente do local de amostragem, enquanto quatro dos seis indivíduos de Spondias sp (umbu-cajá) e S. mombin foram agrupadas, e outros dois indivíduos foram posicionados fora dos agrupamentos dessas espécies. Os dois indivíduos de Spondias sp (umbuguela) não se posicionaram próximos no fenograma. A posição do umbu-cajá e da umbuguela (PE) entre umbuzeiro e cajazeira, e similaridades entre 50% e 60% sugerem que as mesmas possam ser híbridas entre as duas espécies. O fenograma sugeriu que S. cytherea foi a espécie mais divergente das estudadas.

Filogenia molecular, taxas evolutivas, tempo de divergência e herança organelar em Passiflora L. (Passifloraceae)

Passiflora é um gênero neotropical que apresenta uma grande variabilidade floral e foliar, o que dificulta enormemente sua classificação taxonômica. A característica mais marcante do gênero é a corona de filamentos em suas flores. Para melhor entender a taxonomia de Passiflora, foram analisadas sete regiões de seu DNA, englobando os genomas plastidial, mitocondrial e nuclear de 104 espécies. Essas espécies incluem 19 dos 23 subgêneros da classificação morfológica antiga e todos os quatro subgêneros da classificação mais recente, também baseada em caracteres externos. Os resultados corroboraram a proposta mais recente, que divide o gênero em quatro subgêneros (Astrophea, Decaloba, Deidamioides e Passiflora), com a adição de mais um, Tryphostemmatoides. Os três subgêneros com o número de espécies mais representativo (Astrophea, Decaloba e Passiflora) formam grupos monofiléticos estatisticamente bem fundamentados. No entanto, Deidamioides não é monofilético em todas as análises e marcadores, enquanto que Tryphostemmatoides é representado por apenas uma espécie. Foram também estudadas as prováveis datas de surgimento de Passiflora e sua diversificação nos três principais subgêneros, através do estudo de quatro regiões do DNA, englobando também os três genomas, em 70 espécies. Verificou-se que o gênero Passiflora deve ter aparecido há cerca de 42 milhões de anos atrás (Ma); Decaloba parece ter sido o primeiro subgênero a se estabelecer (35 Ma), enquanto que os subgêneros Astrophea e Passiflora devem ter se diversificado há 24 Ma Estes dois subgêneros parecem ter tido uma radiação rápida em comparação a Decaloba, que possui árvores filogenéticas com comprimentos dos ramos significativamente maiores que os outros dois. As adaptações morfológicas a diferentes polinizadores devem ter sido as principais responsáveis pela radiação rápida. A herança organelar de dois subgêneros, Decaloba e Passiflora, foi investigada através de um e quatro híbridos interespecíficos, respectivamente. A herança foi estritamente materna para a mitocôndria e o cloroplasto em Decaloba, enquanto que no subgênero Passiflora ocorreu herança materna para o DNA mitocondrial e paterna para o DNA plastidial. Esses resultados reforçam os dados obtidos pela filogenia, no que se refere à diferenciação e diversificação dos subgêneros, pois há evidências de que a herança materna dos cloroplastos seja ancestral em plantas.

Identificação e caracterização das leveduras

Unidade 5

Filogeografia e sistemática molecular de répteis de alguns arquipélagos africanos do Atlântico oriental

Os répteis, nomeadamente os lagartos, lagartixas e osgas, constituem um dos grupos de vertebrados com maior sucesso de colonização das ilhas oceânicas. Juntamente com as aves, devem constituir o grupo que naturalmente melhor se disseminou pelas ilhas oceânicas. Os mamíferos e anfíbios que aí possam existir são na sua maioria de introdução antropogénica. Como são bons colonizadores constituem bons modelos para o estudo de fenómenos e padrões de colonização das ilhas sobretudo tendo em conta que possuem ainda baixa dispersão dentro de cada ilha. Neste trabalho utilizamos marcadores do DNA mitocondrial (12S rRNA, 16S rRNA, citocromo b), marcadores do DNA nuclear (c-mos e enolase) assim como marcadores enzimáticos, para estudar os padrões de colonização, as relações entre espécies, a detecção de espécies introduzidas, a importância dos dados moleculares em relação a outro tipo de dados, nos répteis terrestres dos Arquipélagos da Madeira, Selvagens e Cabo Verde, e ilhas do Golfo da Guiné (São Tomé, Príncipe e Annobon). As sequências de DNA quer mitocondrial quer nuclear permitiram revelar a existência de uma estrutura geográfica em Mabuya spp. de São Tomé (de natureza intraespecífica) e de Cabo Verde (interespecífica) bem como em Lacerta dugesii (intraespecífica) do Arquipélago da Madeira. Esta estrutura é mais evidente em Lacerta dugesii, que apresenta haplótipos típicos e exclusivos de cada um dos quatro grupos principais de ilhas (Madeira, Porto Santo, Desertas e Selvagens), sem que se tivessem observado haplótipos comuns a mais do que um grupo de ilhas. Os dados moleculares obtidos permitem ainda inferir os casos de expansões demográficas recentes como no caso das populações de Lacerta dugesii da Madeira e Porto Santo ou pelo contrário indicativas de subdivisão geográfica da população como no Arquipélago das Selvagens. Nesta espécie apenas terá ocorrido um evento de colonização, e os nossos dados não corroboram a possibilidade de introdução nas Ilhas Selvagens mediada pelo homem. Mabuya spp. de Cabo Verde também forma um grupo monofilético, subentendendo a exemplo de L.dugesii um evento de colonização mas bem mais antigo, dando origem a eventos de radiação evolutiva, tendo-se formado novas espécies que por sua vez terão sido actores na colonização entre ilhas. Usando como modelo os Arquipélagos das Canárias e Cabo Verde, o número de eventos de colonização é menor nos escincídeos do que nos geconídeos. As ilhas do Golfo da Guiné parecem introduzir uma excepção à regra. Assim Mabuya spp. do Golfo da Guiné (São Tomé, Príncipe e Annobon) serão resultantes de 4 eventos de colonização, sendo dois responsáveis pelo aparecimento de M. maculilabris (uma forma no Príncipe e outra em São Tomé), M. ozorii (Annobon) e M. affinis (Príncipe). A exemplo de Lacerta dugesii, Mabuya maculilabris apresenta uma forte estruturação geográfica. Fazendo recurso a sequências já publicadas no GenBank, podemos propor um novo arranjo taxonómico no género Mabuya, não se devendo considerar quatro grupos (sensu Mausfeld), mas sim cinco, em que se adiciona um novo grupo que contempla as espécies do Norte de África e Turquia. As osgas em Cabo Verde, a exemplo das Canárias, apresentam grande variabilidade e terão sido resultado de maior número de eventos de colonização do que os Escincídeos. A nossa análise revela que existem em Cabo Verde maior número de grupos geneticamente distintos do género Tarentola, do que havia sido registado anteriormente. Os Hemidactylus também devem ter sido resultantes de mais do que um evento de colonização: um para Hemidactylus bouvieri e um para Hemidactylus brooki da Ilha do Sal. Hemidactylus brooki existente nas restantes ilhas bem como Hemidactylus mabouia são muito provavelmente de introdução antropogénica. No Golfo da Guiné o número de eventos de colonização não é maior nas osgas do que nos Escincídeos, constituindo assim uma excepção à regra, sendo os Hemidactylus resultantes de pelo menos dois eventos de colonização (quatro em Mabuya). Utilizando Lacerta dugesii como modelo, não encontramos qualquer congruência entre dados enzimáticos, morfológicos e moleculares. Com a aplicação de técnicas moleculares foi possível identificar espécies introduzidas como Hemidactylus mabouia na Madeira, Cabo Verde, São Tomé e Príncipe e Annobon bem como Ramphotyphlops braminus em Annobon. Estas espécies caracterizam-se por serem geneticamente homogéneas. Foi ainda possível verificar o estatuto taxonómico das várias espécies. Em Lacerta dugesii as três subespécies não deverão ser omitidas. Em Mabuya de Cabo Verde dever-se–ão manter as espécies consideradas e as relações estabelecidas. Em Tarentola spp. uma nova subespécie de Tarentola gigas deverá ser considerada e alvo de novas investigações. Os restantes grupos obtidos, geneticamente distintos, são em maior número do que havia sido registado, e deverão ser alvo dum estudo exaustivo.Confirmou-se a presença duma Mabuya em Annobon, muito provavelmente Mabuya ozorii, espécie esquecida ou omitida em muitas listas de espécies como na “EMBL Reptile database”. Duas formas de M. maculilabris em São Tomé e Príncipe, deixam transparecer a possibilidade da existência dum complexo de espécies. A análise de dados moleculares permitiu também referir que M. maculilabris não parece ter sido introduzida pelo homem nestas ilhas. Do ponto de vista conservacionista é fundamental monitorizar as espécies introduzidas pois podem levar à extinção de espécies indígenas, e monitorizar a manutenção dos vários grupos geneticamente distintos encontrados, muitos deles com distribuições restritas. Por fim, ao testar o c-mos na filogenia de Lacerta dugesii, podemos dizer que este gene nuclear pode também ser utilizado sob determinadas condições, ao nível intraespecífico. A região controle do DNA mitocondrial revelou-se também adequada na estimativa das relações filogenéticas. Verificou-se que esta estrutura é em Lacerta dugesii, bem menos variável que o gene do citocromo b (também mitocondrial). Mostra ainda uma variação entre populações e apresenta aspectos curiosos relacionados com a sua estrutura no contexto do que é conhecido actualmente dentro dos vertebrados.

Genetic variations among passion fruit species using rapd markers

Foram avaliadas as variações genéticas através de marcadores moleculares RAPD, as seguintes espécies de maracujá: Passiflora amethystina, P. caerulea, P. cincinnata, P. coccinea, P. serrato digitata, P. foetida, P. maliformis, P. alata, P. giberti, P. laurifolia, P. macrocarpa, P. nitida, P. setacea, P. suberosa, P. ligularis, P. capsularis, P. edulis Sims e sua variedade botânica P. edulis Sims f. flavicarpa Deg. Neste estudo, a análise dos produtos da amplificação ao acaso do DNA polimórfico (RAPD) foi usada para estimar a diversidade genética e as relações taxonômicas entre as espécies. Foram utilizados 21 primers, que produziram um total de 270 bandas polimórficas. Verificou-se que as espécies de Passiflora apresentaram uma média de similaridade de 17,3%, e entre Passiflora edulis Sims e Passiflora edulis Sims f. flavicarpa, de 34,35%. Pode-se perceber que o valor de similaridade dentro da espécie edulis é baixo, ilustrando a grande variação entre a forma amarela e a roxa de Passiflora edulis.

Innovative molecular approach to the identification of Colossoma macropomum and its hybrids

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Sistemática integrativa de Cichlasoma orientale Kullander 1983 e Crenicichla menezesi Ploeg 1991 (Teleostei: Cichlidae) das bacias hidrográficas do Nordeste do Brasil

Understanding the historical and ecological relationships which are influent in current biological diversity is one of the most challenging tasks of evolutionary biology. Recent systematics emphasizes the need of integrative approaches to delimit different lineages and species. The northeastern Brazil, mostly placed in Caatinga biome, is characterized by a semi-arid weather, low precipitation and seasonal behavior of rivers. This region is regarded lacking as ichthyological knowledge and one of the most threatened by anthropic activities. Further, will be affected by a massive water diverpsion work that will transfer waters from São Francisco basin, to other major four basins: Jaguaribe, Apodi-Mossoró, Piranhas-Açu and Paraiba do Norte. Loss of diversity and richness, hibridizitation, community interactions changes, population homogenization, changes in water quality and flow regime, are examples of environmental impacts already related with similar works. The present study aims to investigate morphological and molecular variation of Cichlasoma orientale Kullander 1983 and Crenicichla menezesi Ploeg 1991, two cichlid species present in northeastern Brazil basins. Further, the study aims to evaluate the influence of geomorphological and climatic processes in this variation, and point some possible impacts of the artificial connectivity which can be brought by São Francisco interbasin water transfer to their population dynamics. Geometric morphometrics and phylogeographical analysis were used to investigate the populations from three different hydrological regions. Our results showed a significant morphological variation of populations from basins that are involved in the São Franscisco s diversion project, not related to an ancient separation between populations, emphasizing morphological variation which could represent a set of plastic responses to the variable hydrological regime in Northeastern Brazil. The role of plastical responses in naturally variable habitats as well as the potential disturbs that could be brought by the interbasin water transfer works are discussed here. Further, our molecular data allowed us to make inferences about species distribution and their taxonomy, and identification of a potential new species of Crenicichla for São Francisco river basin. Our data also allowed to identify some shared haplotypes for both species, which could be related to lineage sorting scenarios or recent gene flow between populations. However a strong structure in most of the pairwise comparisons between populations for both species was revealed. Climatic events such as Atlantic forest regression during the Pleistocene, sea level fluctuations and dispersion by paleorivers in the mouth of Apodi-Mossoró river, and neotectonic events regulating the connection between drainages are likely to have had a contribution for the actual lineages distribution in northeastern Brazil. Further, analysis of molecular variation (AMOVA and SAMOVA) showed that the actual basin s isolation is an important factor to molecular variation, in spite of the signal of recent contact between some basins. Different genetic diversity patterns between species could be related to multiple historic events of colonization, basins landscapes or biological differences. The present study represents the first effort of integrative systematics involving fish species of northeastern Brazil, and showed important morphological and molecular patterns which could be irrecoverably affected by the artificial connection that might be caused by the São Francisco interbasin water transfer

Cytogenetic and molecular analysis of the Pantaneiro cattle breed

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Marcadores citológicos no cariótipo de espécies de Leptodactylus (Amphibia, Anura, Leptodactylidae) analisado com técnicas de citogenética clássica e molecular

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)