Filogenia molecular, evolução de características morfológicas, variabilidade populacional, biogeografia e metabolômica comparativa: rumo a uma biologia integrativa para o gênero Mycale Gray, 1867 (Porifera)

O objetivo desta tese foi abordar a diversidade de Mycale Gray, 1867 sob um ponto de vista multidisciplinar. No Capítulo 1 foram realizadas reconstruções filogenéticas supra- e subgenéricas com base em dados moleculares, utilizando os marcadores 16S, 28S e cox1, a fim de estabelecer uma hipótese evolutiva para o grupo. No capítulo 2 são realizadas reconstruções ancestrais das características morfológicas do gênero dada a hipótese filogenética estabelecida no capítulo anterior, além de determinar limites na variação morfológica das anisoquelas tipo I por meio de análises morfométricas e estimar o padrão evolutivo das dimensões dos principais tipos espiculares de Mycale. No Capítulo 3 foi estimada a variabilidade genética do complexo Mycale (Carmia) microsigmatosa Arndt, 1927 por meio de análise de haplótipos do gene 16S do RNA ribossomal mitocondrial, além de correlacionar a sua variabilidade morfológica, estimada por meio de dimensões espiculares, com fatores genéticos e geográficos. No Capítulo 4 foram estabelecidas hipóteses biogeográficas para Mycale por meio de análise de três itens tendo como base as reconstruções filogenéticas moleculares e também foram determinados padrões de distribuição geográfica do gênero a partir da ocorrência de espécies em áreas de endemismo. Por fim, no Capítulo 5, os perfis metabólicos de três espécies do gênero Mycale foram obtidos por espectroscopia de ressonância magnética nuclear dos núcleos de hidrogênio (RMN 1H) e comparados estatisticamente, além de suas similaridades terem sido contrastadas com suas relações filogenéticas e suas diferenças entre grupos de indivíduos metabolicamente relacionados determinadas.

Filogenia de Mycalina Hajdu, van Soest & Hooper, 1994 (Poecilosclerida, Demospongiae): dados morfológicos e moleculares

principalmente pelo baixo grau de complexidade de especialização, escassez de caracteres distintivos e a elevada plasticidade morfológica. A partir do século XIX emergiram classificações mais robustas. O que conhecemos hoje como Ordem Poecilosclerida só começou a ser delineado pela iniciativa de Zittel (1878) com o reconhecimento de Monaxonida, ou seja, reconhecimento de um padrão de simetria nas categorias de espículas. Ridley e Dendy (1887) apresentaram uma nova classificação para as esponjas do grupo Monaxonida utilizada por Topsent (1894) para criação da Familia Poeciloscleridae, eregida a ordem por este último autor em 1928, enfatizando a presença das quelas como microscleras. Posteriormente, van Soest (1984) e Bergquist e Fromont (1988) empreenderam discussões dessa classificação com base em uma perspectiva filogenética. Uma classificação robusta e de consenso só foi conseguida a partir dos trabalhos de Hajdu e colaboradores (1994a, 1994b) e Hajdu (1994, 1995), com o estabelecimento das Subordens: Mycalina, Myxillina e Microcionina. Apesar disso, as relações internas das famílias da Subordem Mycalina permaneciam com dúvidas, principalmente no tocante à inclusão de Podospongiidae, Isodictyidae, e a relação de Poecilosclerida com a Ordem Haplosclerida. Neste trabalho foi proposto a revisão da classificação da Subordem Mycalina com base em dados morfológicos e moleculares. Foram feitas análises filogenéticas em três níveis taxonômicos, espécie, gênero e família, com base em dados morfológicos. Além disso, foi feita uma análise filogenética molecular utilizando sequências parciais da subunidade maior do RNA ribossomal (LSU do RNAr). As amostras de Mycalina foram amplificadas via PCR e posteriormente sequenciadas. Com base nestes resultados foi concluído que: as Familias Cladorhizidae, Guitarridae, Mycalidae e Hamacanthidae são monofiléticas. Para esta última foi confirmada a série de transformação sigmancistra > cirtancistra > diâncistra > clavidisco. A posição da Familia Podospongiidae dentro de Mycalina está bem corroborada, porém, precisa ser melhor estudada com dados moleculares para determinar, ou não, o seu monofiletismo. A Familia Esperiopsidae precisa ser melhor estudada com base em dados morfológicos e o gênero Amphilectus precisa ser revisado, provavelmente uma parte deste estaria melhor alocado em Haplosclerida junto com Isodictyidae. A Familia Desmacellidae não é monofilética, bem como Biemna e Neofibularia, provavelmente, não são Poecilosclerida e deveriam ser transferidas para uma posição próxima de Tetractinellida. Desmacella provavelmente é uma Mycalina com posição basal na Subordem. Os demais gêneros precisam ser estudados com base em dados moleculares. A Ordem Haplosclerida provavelmente é o grupo irmão de Poecilosclerida e a série de transformação sigmas > quelas foi confirmada com base em dados morfológicos e moleculares. A Subordem Mycalina não é monofilética como definida em Hajdu e van Soest (2002a). Palavras-chave: Sistemática. Porifera. Evolução.

Filogeografia e evolução molecular de lagostas sapateiras (Scyllarides spp.) da América do Sul

Nos últimos anos, duas espécies de lagostas sapateiras, Scyllarides brasiliensis e S. deceptor, vêm se destacando nos desembarques pesqueiros de lagostas do Atlântico Sul Ocidental. Para espécies comercialmente importantes, o desenvolvimento de estudos que permitam conhecer a variabilidade e entender a dinâmica populacional é fundamental. Assim, o objetivo do primeiro capítulo desta tese foi avaliar a diversidade genética e a estrutura populacional dessas duas lagostas ao longo de aprox. 2.800 km da costa da América do Sul. Para as análises, foram empregados marcadores mitocondriais (citocromo oxidase I: COI; e a região controle: RC) e marcadores nucleares (13 loci de microssatélites desenvolvidos nesta tese). As duas espécies apresentaram altos níveis de variabilidade (S. deceptor: N = 200, mtDNA: h > 0,841, π > 0,005; microssatélites: He = 0,685; S. brasiliensis: N = 211, He = 0,554), distribuídos homogeneamente entre as localidades (S. deceptor: ΦST < -0,004, ΦCT < 0,016, FST global = 0,001, Dest global = 0,003, FCT < 0,002, P > 0,05, K = 1; S. brasiliensis: FST global = 0,004, Dest global = 0,001, FCT < 0,004, P > 0,05, K = 1). A ausência de estruturação nas duas espécies pode estar relacionada a características biológicas que promovem a conectividade entre localidades geograficamente distantes, como alta fecundidade e alto potencial de dispersão das larvas planctônicas. Além disso, os dados mitocondriais sugerem que a história demográfica de S. deceptor foi marcada por eventos de expansão populacionais e geográficos possivelmente relacionados às condições ambientais favoráveis dos episódios interglaciais do Pleistoceno Médio-Tardio. Diversos estudos têm mostrado que os fenômenos de inserção de regiões mitocondriais no DNA nuclear (NuMts) e heteroplasmia limitam a correta amplificação e identificação dos marcadores mitocondriais. Em estudos filogenéticos e de genética de populações, a presença inadvertida de sequências de diversas origens viola o principio de ortologia, o que pode resultar em inferências evolutivas erradas. Assim, o objetivo do segundo capítulo desta tese foi identificar e caracterizar os possíveis NuMts e sequências heteroplásmicas de três regiões mitocondriais (COI, RC e o gene da subunidade maior do RNA ribossomal: 16S) em quatro espécies do gênero Scyllarides (S. aequinoctialis, S. brasiliensis, S. deceptor e S. delfosi). A clonagem e sequenciamento de extratos de DNA genômico e DNA enriquecido com mtDNA revelaram que os genomas destas espécies podem exibir NuMts (que divergem entre 0,6 e 17,6% do mtDNA) e heteroplasmia (que divergem < 0,2% do mtDNA prevalente). Os NuMts surgiram possivelmente de vários eventos independentes de integração ao núcleo ao longo da história evolutiva do gênero Scyllarides. Dependendo do seu grau de similaridade com o mtDNA, a presença de NuMts nas análises filogenéticas no nível de gênero pode causar superestimativa do número de espécies e alterações nos comprimentos dos ramos e nas relações filogenéticas entre espécies.

Identification of reliable reference genes for quantitative gene expression in the Mozambique tilapia, Oreochromis mossambicus

Dissertação de mest., Biologia Marinha (Aquacultura), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2010

Deteção e caracterização molecular das estirpes de Wolbachia nos afídeos

A Wolbachiapertence a um grupo de bactérias intracelulares, transmitidas maternalmente, que se encontram amplamente distribuídas nos artrópodes. Estes endossimbiontes encontram-se normalmente nos tecidos do sistema reprodutor dos artrópodes e têm a capacidade manipular a sua reproduçãode modo a garantir a sua transmissão à descendência e rápida dispersão na população.A capacidade de manipulação reprodutiva da Wolbachia tornou-a o alvo de diversos estudos para uma maior e melhor perceção da sua implicação em processos biológicos e evolutivos e por acreditar-se que esta bactéria é uma promissora ferramenta no controlo de populações de insetos que são pragas agrícolas. Os afídeos são um grupo de insetos associados às plantas que podem ter um efeito devastador nas culturas agrícolas e hortícolas pois não só retiram nutrientes às plantas como podem ser vetores de doenças. Embora durante muito tempo se pensasse que estes insetos não albergavam a Wolbachia estudos recentes mostram que são várias as espécies de afídeos infetados com esta bactéria. O principal objetivo deste trabalho é estudar a prevalência de infeção por Wolbachia assim como a caracterização das suas estirpes em amostras de afídeos dos Arquipélagos da Madeira e dos Açores. Neste estudo foram analisadas 545 amostras de afídeos, 361 provenientes do Arquipélago da Madeira e 184 dos Açores. Utilizando a técnica da “Polymerase Chain Reaction” (reação em cadeia da polimerase) amplificou-se o gene 16S rRNA (RNA ribossomal) e verificou-se que 32 destas amostras encontravam-se infetadas com Wolbachia sendo a maior parte das amostras infetadas provenientes dos Açores. Para determinar a estirpe que infeta estes afídeos utilizou-se a tipagem sequencial multilocus (MLST) com os genesglutamil-tRNA amidotransferase, subunidade B (gatB), citocromo c oxidase, subunidade I (coxA), proteína hipotética conservativa (hcpA) e proteína da divisão celular (ftsZ). A análise filogenética realizada para os diferentes genes mostrou que grande parte das amostras analisadas estão incluídas em dois dos novos supergrupos descobertos para Wolbachia, supergrupo M e N.Foi detetada a presença da mesma estirpe de Wolbachia, supergrupo N, em duas espécies diferentes de afídeos, Neophyllaphis podocarpi e Aphis spiraecola da mesma planta hospedeira, Podocarpus macrophyllus. Esta infeção reforça a ideia de que a Wolbachia não recorre só a transmissão vertical para se difundir na população mas utiliza também a transmissão horizontal. A deteção e caracterização das estirpes de Wolbachia é essencial para um maior entendimento sobre a sua origem e forma de disseminação. Esta informação é importante para desenvolvimento de estratégias de controlo de pestes recorrendo a estes endossimbiontes.

Análise por sequências multilocus de Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Impacto do lodo de esgoto na comunidade bacteriana do solo: avaliação por microarranjo de DNA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Diversidade de bactérias de solo sob vegetação natural e cultivo de hortaliças.

Os microrganismos do solo são componentes essenciais na manutenção do equilíbrio físico-químico e biológico do mesmo e exercem importante função que inclui a degradação de resíduos de plantas e animais e a liberação de nutrientes na cadeia alimentar. Este trabalho teve como objetivo comparar a microbiota de um solo com cobertura de mata (SMS) e outro cultivado com hortaliças (SHC), supressivos ou não a Rhizoctonia solani. Foram feitas extrações do DNA total dos solos e a partir dos mesmos, amplificação por PCR dos genes 16S rDNA, clonagem dos fragmentos e seqüenciamento dos genes do RNA ribossomal. A análise dos resultados demonstrou que essa metodologia foi eficiente para avaliação de bactérias. No solo supressivo de mata os filos mais encontrados pertencem aos das Acidobactérias, Verrucomicrobia e Actinobactérias e no solo conducente cultivado com hortaliças a maioria pertence aos filos das Proteobactérias, Firmicutes e Bacteroidetes.

Lineage replacement accompanying duplication and rapid fixation of an RNA element in the nsP3 gene in a species of alphavirus

A sequence of thirty-six nucleotides in the nsP3 gene of Ross River virus (RRV), coding for the amino acid sequence HADTVSLDSTVS, was duplicated some time between 1969 and 1979 coinciding with the appearance of a new lineage of this virus and with a major outbreak of Epidemic Polyarthritis among residents of the Pacific Islands. This lineage of RRV continues to circulate throughout Australia and both earlier lineages, which lacked the duplicated element, now are extinct. Multiple copies of several other elements also were observed in this region of the nsP3 gene in all lineages of RRV. Multiple copies of one of these, coding for the amino acid sequence P*P*PR, were detected in the C-terminal region of the nsP3 protein of all alphaviruses except those of African origin. The fixation of duplications and insertions in 3' region of nsP3 genes from all lineages of alphaviruses, suggests they provide some fitness advantage

Physical and functional interaction of the archaeal single-stranded DNA-binding protein SSB with RNA polymerase

Archaeal transcription utilizes a complex multisubunit RNA polymerase and the basal transcription factors TBP and TF(II)B, closely resembling its eukaryal counterpart. We have uncovered a tight physical and functional interaction between RNA polymerase and the single-stranded DNA-binding protein SSB in Sulfolobus solfataricus. SSB stimulates transcription from promoters in vitro under TBP-limiting conditions and supports transcription in the absence of TBP. SSB also rescues transcription from repression by reconstituted chromatin. We demonstrate the potential for promoter melting by SSB, suggesting a plausible basis for the stimulation of transcription. This stimulation requires both the single-stranded DNA-binding domain and the acidic C-terminal tail of the SSB. The tail forms a stable interaction with RNA polymerase. These data reveal an unexpected role for single-stranded DNA-binding proteins in transcription in archaea.

Identification of a cryptic Prokaryotic promoter within the cDNA encoding the 5′ End of Dengue Virus RNA Genome

Infectious cDNA clones of RNA viruses are important research tools, but flavivirus cDNA clones have proven difficult to assemble and propagate in bacteria. This has been attributed to genetic instability and/or host cell toxicity, however the mechanism leading to these difficulties has not been fully elucidated. Here we identify and characterize an efficient cryptic bacterial promoter in the cDNA encoding the dengue virus (DENV) 5′ UTR. Following cryptic transcription in E. coli, protein expression initiated at a conserved in-frame AUG that is downstream from the authentic DENV initiation codon, yielding a DENV polyprotein fragment that was truncated at the N-terminus. A more complete understanding of constitutive viral protein expression in E. coli might help explain the cloning and propagation difficulties generally observed with flavivirus cDNA.

Subtropical towers typology design : RNA showground case study

The QUT Team developed an idea for a new residential housing typology that is appropriate for sites where the best views are in the opposing direction to the preferable climatic orientation. The interlocking configuration creates a double height external living space in every apartment, creating further opportunities for cross ventilation and natural daylight. Unlike conventional double loaded housing typologies, the interlocking configuration only requires a continuous public circulation corridor every second level. The cores that service this corridor are separated to either end of the tower and open areas. The configuration of the interlocking apartments creates an interesting composition of solid and void when viewed externally. This undulating facade petternation assists in articulating the large building mass. The project was evaluated by independent consultants and found to be cost effective, and at the same time delivering energy efficient high density liveability. The project was presented to a meeting of the Australian Council on Tall Buildings seminar on 15 September 2010.