Floração precoce em cana-de-açúcar - um estudo utilizando ferramentas de análise in silico e proteômica

Sugarcane is one of the most important products of the world and Brazil is responsible for 25 % of the world production. One problem of this culture at northeast of Brazil is the early flowering. In our laboratory, it has been made before four subtractive libraries using early and late flowering genotypes in order to identify messages related to the flowering process. In this work, two cDNAs were chosen to make in silico analysis and overexpression constructs. Another approach to understand the flowering process in sugarcane was to use proteomic tools. First, the protocol for protein extraction using apical meristem was set up. After that, these proteins were separated on two bidimensional gels. It was possible to observe some difference for some regions of these gels as well as some proteins that can be found in all conditions. The next step, spots will be isolated and sequence on MS spectrometry in order to understand this physiological process in sugarcane

Análise in silico de um novo “cluster” de PKS II Metagenômico

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise in silico de uma pirofosfatase e de uma tiosterase de uma biblioteca metagenômica de solo de Eucalipto spp

Pós-graduação em Microbiologia Agropecuária - FCAV

Construção de bibliotecas de cDNAs subtraídos a partir das sementes de Mamona submetidas à estresse hídrico e análise in silico de transcritos potencialmente expressos sob condições de estresse: Metalotioneina, proteína reprimida por auxina de 12.5 kDa e Glutelina tipo-A3

Estresses ambientais abióticos são fatores que causam respostas ao nível molecular, fisiológico e morfológico em plantas, dependendo também de sua intensidade e duração. É visto que algumas espécies apresentam tolerância a condições estressantes e ao mesmo tempo são fontes naturais de matéria prima para indústria. Nesse contexto encontra-se a mamona (Ricinus comunnis L.), principal fonte de óleo de rícino valorizado por suas aplicações farmacêuticas e principalmente industriais, vem sendo usada como cultura em regiões onde a disponibilidade de água é reduzida, usada como fonte de renda para agricultura da região nordeste brasileira. Visto que pouco se sabe sobre as respostas moleculares que levam essa planta a tolerar regiões secas e como as sementes, principais foco de interesse, respondem a essa escassez, nesse trabalho foram construídas duas bibliotecas de cDNAs, onde a partir de uma abordagem subtrativa, continham RNAs diferencialmente expressos em sementes de plantas mamona submetidas ao estresse hídrico durante 5 dias (biblioteca L7), e a outra RNAs diferencialmente expressos em sementes controle (biblioteca L5). A biblioteca L7 apresentou a maior variedade de transcritos com um total de 182. A maior parte das funções estabelecidas pelo sistema Gene Ontology - GO, foram direcionadas aos “Processos Metabólicos” (526), em segundo “Respostas a estímulos” (57), o terceiro termo mais abundante foram referentes a “Desenvolvimento”(26). Já na biblioteca L5, foram encontrados 91 transcritos, com maior parte de suas funções referentes a “Processos Metabólicos”(413), em segundo “Respostas a estímulos” (8) e em terceiro Regulação (6). Alguns dos transcritos da biblioteca L7 foram escolhidos para análise por repetirem-se mais de 3x e não aparecerem na biblioteca L5, o que indica uma possível regulação positiva sobre estresse. As análises sobre Metalotioneína (4x), mostraram que a sequência de proteica apresentava os domínios conservados que a caracterizava como tipo II, onde são encontrados dois domínios funcionais ricos em cisteína com posições altamente conservadas, desempenhando a função de ligar-se a metais pesados, correlacionadas assim como a atividade de eliminação EROs e defesa contra o estresse oxidativo, além de apresentar homologia com a sequência de Bruguiera gymnorhiza, uma planta de mangue adaptada a ambientes salinos. Analisamos também os transcritos da referente a proteína AUXIN-REPRESSED 12.5 KDA (3x), apontada como sendo reprimida pelo hormônio auxina e associada ao processo de dormência da semente, é descrito em uma família gênica onde vários membros pertencem as vias de resposta ao estresse. Por último, analisamos a proteína GLUTELIN TYPE-A 3 (5x), uma importante proteína de armazenamento com caráter hidrofílico, possivelmente direcionada para o vacúolo. Em nosso trabalho foi possível observar um aumento de transcritos em relação a subtração controle, possivelmente reflexo do aumento do metabolismo da semente, tanto para resposta defensiva ao estresse hídrico quanto para o amadurecimento rápido da semente onde foram observados transcritos referentes a resposta oxidativa, controle hormonal, proteínas de reserva e produção de óleo.

Análise in vitro da expressão de genes de resposta a estresse oxidativo e osmótico da bactéria fastidiosa Leifsonia xyli subsp. xyli

Atualmente, o Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar (Saccharum ssp.), no qual o estado de São Paulo é responsável por mais de 50% da produção. Esta cultura é hospedeira de diversos patógenos que podem limitar sua produção, dentre os quais se destaca a bactéria Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx), agente causal do raquitismo da soqueira (ratoon stunting disease - RSD). Pouco se sabe sobre a fisiologia deste organismo e quais as estratégias utilizadas por este para colonizar seu hospedeiro. No entanto, sabemos que para infectar e colonizar seus hospedeiros, é necessário que bactérias parasíticas superem estresses de diversas naturezas impostas durante estes processos, como os estresses oxidativo e o osmótico. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram identificar in silico e analisar a expressão in vitro, por qPCR, de genes relacionados a estes dois estresses. Uma análise da sequência do genoma de Lxx identificou 35 genes, sendo 8 relacionados ao estresse oxidativo, 9 relacionados ao estresse osmótico e 11 relacionados a estresse gerais, incluindo um cluster de 6 genes envolvidos na síntese de carotenoides. A expressão destes foi avaliada 60 minutos após exposição a 30mM de H2O2 ou 7% (p/v) de polietilenoglicol 6000 (PEG 6000). Sete genes foram avaliados como normalizadores das reações de qPCR. A quantificação do grau de peroxidação lipídica indicou que ambos os tratamentos resultaram em sensível peroxidação, muito embora o efeito do tratamento com PEG 6000 tenha sido maior do que o tratamento com H2O2. A exposição ao H2O2 aumentou a expressão dos genes katA (catalase), sodA (superóxido dismutase), msrA (Sulfóxido de metionina redutase) e msrB (Sulfóxido de metionina redutase) bem como de todos os genes responsáveis pela síntese de carotenoides. Por outro lado, todos os genes relacionados ao estresse osmótico foram menos expressos na presença deste composto. Já quando a bactéria foi exposta a PEG 6000, o oposto ocorreu, ou seja, os genes relacionados ao estresse osmótico, que são otsA (Trealose-6-fosfato sintase), otsB (Trealose fosfatase), treY (Malto-oligosil trealose sintase), treZ (Malto-oligosil trealose trealoidrolase), treS (Trealose sintase), proX (Proteína de ligamento em substrato, tipo ABC glicina betaína transportadora), proW (Proteína permease, tipo ABC glicina betaína transportadora), proZ (Proteína permease, tipo ABC glicina betaína transportadora) e Naggn (Amidotransferase), além dos genes do cluster carotenoide, foram mais expressos, ao passo que alguns dos genes ligados à resposta ao estresse oxidativo foram menos expressos. Verificou-se também, através de PCR convencional utilizando primers para amplificar as regiões entre os genes carotenoides, que estes são expressos como um RNA policistrônico, constituindo assim um operon. Estes resultados validam predições anteriores baseadas na análise in silico da sequência do genoma de Lxx, confirmando que Lxx possui mecanismos responsivos aos estresses osmótico e oxidativo aos quais é submetida durante o processo de infecção de seu hospedeiro.

Familial amyloid polyneuropathy: TTR sequencing and "in silico" analysis

Familial amyloid polyneuropathy (FAP) or paramiloidosis is an autosomal dominant neurodegenerative disease with onset on adult age that is characterized by mutated protein deposition in the form of amyloid substance. FAP is due to a point alteration in the transthyretin (TTR) gene and until now more than 100 amyloidogenic mutations have been described in TTR gene. FAP shows a wide variation in age-at-onset (AO) (19-82 years, in Portuguese cases) and the V30M mutation often runs through several generation of asymptomatic carriers, before expressing in a proband, but the protective effect disappear in a single generation, with offspring of late-onset cases having early onset. V30M mutation does not explain alone the symptoms and AO variability of the disease observed in the same family. Our aim in this study was to identify genetic factors associated with AO variability and reduced penetrance which can have important clinical implications. To accomplish this we genotyped 230 individuals, using a directautomated sequencing approach in order to identify possible genetic modifiers within the TTR locus. After genotyping, we assessed a putative association of the SNPs found with AO and an intensive in silico analysis was performed in order to understand a possible regulation of gene expression. Although we did not find any significant association between SNPs and AO, we found very interesting and unreported results in the in silico analysis since we observed some alterations in the mechanism of splicing, transcription factors binding and miRNAs binding. All of these mechanisms when altered can lead to dysregulation of gene expression, which can have an impact in AO and phenotypic variability. These putative mechanisms of regulation of gene expression within the TTR gene could be used in the future as potential therapeutical targets, and could improve genetic counselling and follow-up of mutation carriers.

Análise da interação entre moléculas desenhadas a partir do ácido anacárdico e a proteína PPAR usando ferramentas in silico

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.

Estudo in silico de sítios de restrição enzimática de genes da proteína capsidial e análise de diversidade genética de Apple chlorotic leaf spot virus em fruteiras de semente e caroço.

Cultivares comerciais de macieiras são infectadas por 3 espécies principais de vírus: Apple chlorotic leaf spot virus (ACLSV), Apple stem grooving virus (ASGV) e Apple stem pitting virus (ASPV), geralmente em infecções complexas. O objetivo do estudo foi caracterizar a diversidade genética de genes da proteína capsidial (CP) de isolados de ACLSV.

Construção de modelos de interação in silico e in vitro do inibidor do tipo Kunitz de Adenanthera pavonina L. para as enzimas cisteínicas e serínicas

Serines proteinases inhibitors (PIs) are widely distributed in nature and are able to inhibit both in vitro and in vivo enzymatic activites. Seed PIs in than leguminous are classified in seven families, Bowman-Birk and Kunitz type families that most studied representing an important role in the first line of defense toward insects pests. Some Kunitz type inhibitors possess activities serine and cysteine for proteinases named bifunctional inhibitor, as ApTKI the inhibitor isolate from seed of Adenanthera pavonina. The A. pavonina inhibitor presenting the uncommon property and was used for interaction studies between proteinases serine (trypsin) and cysteine (papain). In order to determinate the in vitro interaction of ApTKI against enzymes inhibitor purification was carried cut by using chromatographic techniques and inhibition assays. The 3D model of the bifunctional inhibitor ApTKI was constructed SWISS-MODEL program by homology modeling using soybean trypsin inhibitor (STI, pdb:1ba7), as template which presented 40% of identity to A. pavonina inhibitor. Model quality was evaluated by PROCHECK program. Moreover in silico analyzes of formed complex between the enzymes and ApTKI was evaluated by HEX 4.5 program. In vitro results confirmed the inhibitory assays, where the inhibitor presented the ability to simultaneously inhibit trypsin and papain. The residues encountered in the inhibitor model of folder structural three-dimensional that make contact to enzymes target coud explain the specificity pattern against serine and cysteine proteinases

Detecção in silico dos constituintes majoritários de Strychnos brasiliensis e S. pseudoquina (Loganiaceae) usando CLAE-DAD/EMAR

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo de Jatropha gossypifolia e J. multifida (Euphorbiaceae) aplicando métodos analíticos in silico e de desreplicação, visando a detecção e elucidação in situ dos constituintes micromoleculares com atividade acetilcolinesterásicas e antioxidante

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Detecção in silico e caracterização dos constituintes micromoleculares majoritários do fungo endofítico Colletotrichum gloeosporioides isolado de folhas de Garcinia xanthochymus usando HPLC-DAD-HRMS e GC-MS

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Construção de modelos de interação in silico e in vitro do inibidor do tipo Kunitz de Adenanthera pavonina L. para as enzimas cisteínicas e serínicas

Serines proteinases inhibitors (PIs) are widely distributed in nature and are able to inhibit both in vitro and in vivo enzymatic activites. Seed PIs in than leguminous are classified in seven families, Bowman-Birk and Kunitz type families that most studied representing an important role in the first line of defense toward insects pests. Some Kunitz type inhibitors possess activities serine and cysteine for proteinases named bifunctional inhibitor, as ApTKI the inhibitor isolate from seed of Adenanthera pavonina. The A. pavonina inhibitor presenting the uncommon property and was used for interaction studies between proteinases serine (trypsin) and cysteine (papain). In order to determinate the in vitro interaction of ApTKI against enzymes inhibitor purification was carried cut by using chromatographic techniques and inhibition assays. The 3D model of the bifunctional inhibitor ApTKI was constructed SWISS-MODEL program by homology modeling using soybean trypsin inhibitor (STI, pdb:1ba7), as template which presented 40% of identity to A. pavonina inhibitor. Model quality was evaluated by PROCHECK program. Moreover in silico analyzes of formed complex between the enzymes and ApTKI was evaluated by HEX 4.5 program. In vitro results confirmed the inhibitory assays, where the inhibitor presented the ability to simultaneously inhibit trypsin and papain. The residues encountered in the inhibitor model of folder structural three-dimensional that make contact to enzymes target coud explain the specificity pattern against serine and cysteine proteinases

In silico experimental modeling of cancer treatment

In silico experimental modeling of cancer involves combining findings from biological literature with computer-based models of biological systems in order to conduct investigations of hypotheses entirely in the computer laboratory. In this paper, we discuss the use of in silico modeling as a precursor to traditional clinical and laboratory research, allowing researchers to refine their experimental programs with an aim to reducing costs and increasing research efficiency. We explain the methodology of in silico experimental trials before providing an example of in silico modeling from the biomathematical literature with a view to promoting more widespread use and understanding of this research strategy.

Candidate gene association studies : a comprehensive guide to useful in silico tools

The candidate gene approach has been a pioneer in the field of genetic epidemiology, identifying risk alleles and their association with clinical traits. With the advent of rapidly changing technology, there has been an explosion of in silico tools available to researchers, giving them fast, efficient resources and reliable strategies important to find casual gene variants for candidate or genome wide association studies (GWAS). In this review, following a description of candidate gene prioritisation, we summarise the approaches to single nucleotide polymorphism (SNP) prioritisation and discuss the tools available to assess functional relevance of the risk variant with consideration to its genomic location. The strategy and the tools discussed are applicable to any study investigating genetic risk factors associated with a particular disease. Some of the tools are also applicable for the functional validation of variants relevant to the era of GWAS and next generation sequencing (NGS).