Efectes no intencionats de transgens i optimització de la producció de pèptids antimicrobians d'ús fitosanitari en plantes-biofactoria

Actualment s’està duent a terme el projecte de tesi consistent en estudiar la producció de pèptids antimicrobians d'ús fitosanitari en plantes-biofactoria. Durant aquest període de la tesi doctoral he realitzat la transformació (mitjançant Agrobacterium tumefaciens) de plantes d’arròs per a la síntesi massiva d’una sèrie de pèptids antimicrobians, BP188, BP183, BP183TAG, BP215, BP173 i BP178. Es tracta d’una sèrie de derivats de BP100 que presenta unes propietats fitosanitàries molt interessants: elevada activitat contra bacteris d’interès fitosanitari, toxicitat reduïda i estabilitat moderada. El treball que he realitzat per dur a terme aquesta tasca ha requerit inicialment realitzar els clonatges necessaris per a les transformacions; per a continuació realitzar les transformacions de calls d’arròs varietat Sènia, seleccionar les cèl•lules transformades, regenerar plantes transgèniques i analitzar-ne la presència del transgén.

Gene transfer into the airway epithelium of animals by targeting the polymeric immunoglobulin receptor.

Genes of interest can be targeted specifically to respiratory epithelial cells in intact animals with high efficiency by exploiting the receptor-mediated endocytosis of the polymeric immunoglobulin receptor. A DNA carrier, consisting of the Fab portion of polyclonal antibodies raised against rat secretory component covalently linked to poly-L-lysine, was used to introduce plasmids containing different reporter genes into airway epithelial cells in vivo. We observed significant levels of luciferase enzyme activity in protein extracts from the liver and lung, achieving maximum values of 13,795 +/- 4,431 and 346,954 +/- 199,120 integrated light units (ILU) per milligram of protein extract, respectively. No luciferase activity was detected in spleen or heart, which do not express the receptor. Transfections using complexes consisting of an irrelevant plasmid (pCMV lacZ) bound to the bona fide carrier or the expression plasmid (pGEMluc) bound to a carrier based on an irrelevant Fab fragment resulted in background levels of luciferase activity in all tissues examined. Thus, only tissues that contain cells bearing the polymeric immunoglobulin receptor are transfected, and transfection cannot be attributed to the nonspecific uptake of an irrelevant carrier-DNA complex. Specific mRNA from the luciferase gene was also detected in the lungs of transfected animals. To determine which cells in the lungs are transfected by this method, DNA complexes were prepared containing expression plasmids with genes encoding the bacterial beta-galactosidase or the human interleukin 2 receptor. Expression of these genes was localized to the surface epithelium of the airways and the submucosal glands, and not the bronchioles and alveoli. Receptor-mediated endocytosis can be used to introduce functional genes into the respiratory epithelium of rats, and may be a useful technique for gene therapy targeting the lung.

Functional EF-hands in neuronal calcium sensor GCAP2 determine its phosphorylation state and subcellular distribution in vivo, and are essential for photoreceptor cell integrity

The neuronal calcium sensor proteins GCAPs (guanylate cyclase activating proteins) switch between Ca2+-free and Ca2+-bound conformational states and confer calcium sensitivity to guanylate cyclase at retinal photoreceptor cells. They play a fundamental role in light adaptation by coupling the rate of cGMP synthesis to the intracellular concentration of calcium. Mutations in GCAPs lead to blindness. The importance of functional EF-hands in GCAP1 for photoreceptor cell integrity has been well established. Mutations in GCAP1 that diminish its Ca2+ binding affinity lead to cell damage by causing unabated cGMP synthesis and accumulation of toxic levels of free cGMP and Ca2+. We here investigate the relevance of GCAP2 functional EF-hands for photoreceptor cell integrity. By characterizing transgenic mice expressing a mutant form of GCAP2 with all EF-hands inactivated (EF(-)GCAP2), we show that GCAP2 locked in its Ca2+-free conformation leads to a rapid retinal degeneration that is not due to unabated cGMP synthesis. We unveil that when locked in its Ca2+-free conformation in vivo, GCAP2 is phosphorylated at Ser201 and results in phospho-dependent binding to the chaperone 14-3-3 and retention at the inner segment and proximal cell compartments. Accumulation of phosphorylated EF(-)GCAP2 at the inner segment results in severe toxicity. We show that in wildtype mice under physiological conditions, 50% of GCAP2 is phosphorylated correlating with the 50% of the protein being retained at the inner segment. Raising mice under constant light exposure, however, drastically increases the retention of GCAP2 in its Ca2+-free form at the inner segment. This study identifies a new mechanism governing GCAP2 subcellular distribution in vivo, closely related to disease. It also identifies a pathway by which a sustained reduction in intracellular free Ca2+ could result in photoreceptor damage, relevant for light damage and for those genetic disorders resulting in 'equivalent-light'' scenarios.

Anomalias dentárias associadas: o ortodontista decodificando a genética que rege os distúrbios de desenvolvimento dentário

O presente trabalho versa sobre o diagnóstico e a abordagem ortodôntica das anomalias dentárias, enfatizando os aspectos etiológicos que definem tais irregularidades de desenvolvimento. Parece existir uma inter-relação genética na determinação de algumas dessas anomalias, considerando-se a alta frequência de associações. Um mesmo defeito genético pode originar diferentes manifestações fenotípicas, incluindo agenesias, microdontias, ectopias e atraso no desenvolvimento dentário. As implicações clínicas das anomalias dentárias associadas são muito relevantes, uma vez que o diagnóstico precoce de uma determinada anomalia dentária pode alertar o clínico sobre a possibilidade de desenvolvimento de outras anomalias associadas no mesmo paciente ou em outros membros da família, permitindo a intervenção ortodôntica em época oportuna.

Inclusão da epistasia em modelo de avaliação genética de bovinos de corte compostos

Dados de bovinos compostos foram analisados para avaliar o efeito da epistasia nos modelos de avaliação genética. As características analisadas foram os pesos aos 205 (P205) e 390 dias (P390) e perímetro escrotal aos 390 dias (PE390). As análises foram realizadas pela metodologia de máxima verossimilhança considerando-se dois modelos: o modelo 1 incluiu como covariáveis os efeitos aditivos diretos e maternos, e os não aditivos das heterozigoses para os efeitos diretos e para o materno total, e o modelo 2 considerou também o efeito direto de epistasia. Para comparação dos modelos, foram utilizados o critério de informação de Akaike (AIC) e o critério de informação Bayesiano de Schwartz (BIC), e o teste de razão de verossimilhança. A inclusão da epistasia no modelo de avaliação genética pouco alterou as estimativas de componentes de (co)variâncias genéticas aditivas e, consequentemente, as herdabilidades. O teste de verossimilhança e o critério de Akaike sugeriram que o modelo 2, que inclui a epistasia, apresentou maior aderência aos dados para todas as características analisadas. O critério BIC indicou este modelo como o melhor apenas para P205. Para análise genética dessa população, o modelo que considerou o efeito de epistasia foi o mais adequado.

Avaliação genética multirracial para ganho de peso pré-desmama em bovinos de uma população composta

Objetivou-se neste trabalho estudar modelos com efeitos não-aditivos diretos e maternos em uma população composta em clima tropical, tentando minimizar esses efeitos para obtenção dos valores genéticos dos animais avaliados. Foram utilizados dados de animais de uma população composta, por meio da comparação de três modelos que incluíram os efeitos fixos de grupo contemporâneo, ordem de parto e heterose direta e materna e os efeitos aleatórios de efeito genético aditivo direto e materno. As análises foram realizadas em duas etapas; na primeira foram estudadas as estimativas dos efeitos raciais e de heterose individual e materna e na segunda etapa, calculadas as variâncias, herdabilidades e os valores genéticos dos animais. O efeito materno, quando não foi considerado no modelo, pareceu superestimar o efeito aditivo racial. Os efeitos aditivos raciais, racial materno e de heterose individual e materna influenciaram significativamente o ganho médio diário no pré-desmame, obtendo-se diferentes estimativas entre os tipos biológicos. Considerando o arquivo de dados corrigidos para os efeitos não-aditivos diretos e maternos, as herdabilidades direta e materna foram de 0,22 e 0,20, respectivamente. Os efeitos racial materno e de heterose individual e materna foram importantes fontes de variação para o ganho médio diário no pré-desmame e devem ser considerados durante a avaliação genética de uma população multirracial.

Evolucionismo e genética do transtorno de estresse pós-traumático

Os autores discutem, a partir do conceito evolutivo, como a resposta de estresse, nas suas possibilidades de fuga e luta e de imobilidade tônica, pode levar a uma nova compreensão etiológica do transtorno de estresse pós-traumático. Através da análise dos agrupamentos de sintomas desse diagnóstico - revivência, evitação e hiperexcitação -, procuram correlacionar os achados neurobiológicos e evolutivos. As descobertas atuais sobre a genética do transtorno de estresse pós-traumático são resumidas e colocadas nessa perspectiva evolutiva, dentro de conceitos que possibilitam o entendimento da interação gene/ambiente, como a epigenética. Propõem que a pesquisa dos fatores de risco do transtorno de estresse pós-traumático deva ser investigada do ponto de vista fatorial, onde a somatória destes aumenta o risco de desenvolvimento do quadro, não sendo possível a procura da causa do transtorno de forma única. A pesquisa de genes candidatos no transtorno de estresse pós-traumático deve levar em consideração todos os sistemas associados aos processos de respostas ao estresse, sistemas dos eixos hipotálamo-hipofisário-adrenal e simpático, mecanismos de aprendizado, formação de memórias declarativas, de extinção e esquecimento, da neurogênese e da apoptose, que envolvem vários sistemas de neurotransmissores, neuropeptídeos e neuro-hormônios.

Emprego de regras de associação para extração de padrões mercadológicos de touros Nelore com avaliação genética

Objetivou-se com este trabalho utilizar regras de associação para identificar forças de mercado que regem a comercialização de touros com avaliação genética pelo programa Nelore Brasil. Essas regras permitem evidenciar padrões implícitos nas transações de grandes bases de dados, indicando causas e efeitos determinantes da oferta e comercialização de touros. Na análise foram considerados 19.736 registros de touros comercializados, 17 fazendas e 15 atributos referentes às diferenças esperadas nas progênies dos reprodutores, local e época da venda. Utilizou-se um sistema com interface gráfica usuário-dirigido que permite geração e seleção interativa de regras de associação. Análise de Pareto foi aplicada para as três medidas objetivas (suporte, confiança e lift) que acompanham cada uma das regras de associação, para validação das mesmas. Foram geradas 2.667 regras de associação, 164 consideradas úteis pelo usuário e 107 válidas para lift ≥ 1,0505. As fazendas participantes do programa Nelore Brasil apresentam especializações na oferta de touros, segundo características para habilidade materna, ganho de peso, fertilidade, precocidade sexual, longevidade, rendimento e terminação de carcaça. Os perfis genéticos dos touros são diferentes para as variedades padrão e mocho. Algumas regiões brasileiras são nichos de mercado para touros sem registro genealógico. A análise de evolução de mercado sugere que o mérito genético total, índice oficial do programa Nelore Brasil, tornou-se um importante índice para comercialização dos touros. Com o uso das regras de associação, foi possível descobrir forças do mercado e identificar combinações de atributos genéticos, geográficos e temporais que determinam a comercialização de touros no programa Nelore Brasil.

A epistemologia genética de Piaget e o construtivismo

A Epistemologia Genética defende que o indivíduo passa por várias etapas de desenvolvimento ao longo da sua vida. O desenvolvimento é observado pela sobreposição do equilíbrio entre a assimilação e a acomodação, resultando em adaptação. Assim, nesta formulação, o ser humano assimila os dados que obtém do exterior, mas uma vez que já tem uma estrutura mental que não está vazia, precisa adaptar esses dados à estrutura mental já existe. O processo de modificação de si próprio é chamado de acomodação. Este esquema revela que nenhum conhecimento chega do exterior sem que sofra alguma alteração pelo indivíduo, sendo que tudo o que se aprende é influenciado por aquilo que já havia sido aprendido. A assimilação ocorre quando a informação é incorporada às estruturas já pré-existentes nessa dinâmica estrutura cognitiva, enquanto que a adaptação ocorre quando o organismo se modifica de alguma maneira de modo a incorporar dinamicamente a nova informação. Por fim, de um pensamento moderno que, buscando a síntese inusitada entre o biológico e o lógico-matemático, parece encontrar seus limites na desconstrução ainda mais inusitada a que tende sistematicamente todo o pensamento na atualidade: a de si mesmo se construindo de modo essencialmente esclarecido

Variabilidade genética em famílias de meios-irmãos de cafeeiro robusta

O cultivo do café é uma das atividades do agronegócio de maior importância socioeconômica dentre as diferentes atividades ligadas ao comércio agrícola mundial. Uma das maiores contribuições da genética quantitativa para o melhoramento genético é a possibilidade de prever ganhos genéticos. Quando diferentes critérios de seleção são considerados, a predição de ganhos referentes a cada critério tem grande importância, pois indica os melhoristas sobre como utilizar o material genético disponível, visando obter o máximo de ganhos possível para as características de interesse. O presente trabalho foi instalado em julho de 2004, na Fazenda Experimental de Bananal do Norte, conduzida pelo Incaper, no distrito de Pacotuba, município de Cachoeiro de Itapemirim, região Sul do Estado, com o objetivo de selecionar as melhores plantas entre e dentro de progênies de meios- irmãos de Coffea canephora, por meio de diferentes critérios de seleção. Foram realizadas análises de variância individuais e conjuntas para 26 progênies de meios- irmãos Coffea canephora. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso com quatro testemunhas adicionais com quatro repetições e parcela composta por cinco plantas, com o espaçamento de 3,0 m x 1,2 m. Neste trabalho, considerou-se os dados das últimas cinco colheitas. As características mensuradas foram: florescimento, maturação, tamanho do grão, peso, porte, vigor, ferrugem, mancha cercóspora, seca de ponteiros, escala geral, porcentagem de frutos boia e bicho mineiro. Todas as análises estatísticas foram realizadas com o aplicativo computacional em genética e estatística (GENES). Foram estimados os ganhos de seleção em função da porcentagem de seleção de 20% entre e dentro, sendo as mesmas mantidas para todas as características. Todas as características foram submetidas a seleção no sentido positivo, exceto para florescimento, porte, ferrugem, mancha cercóspora, seca de ponteiros, porcentagem de frutos boia e bicho mineiro, para obter decréscimo em suas médias originais. Os critérios de seleção estudados foram: seleção convencional entre e dentro das famílias, índice de seleção combinada, seleção massal e seleção massal estratificada. Esta dissertação é composta por dois capítulos, em que foram realizadas análises biométricas, como a obtenção de estimativas de parâmetros genéticos. Na maioria das características estudadas, verificaram-se diferenças significativas (P<0,05) para genótipos que, associados aos coeficientes de variação genotípicos e também ao coeficiente de determinação genotípico e à relação CVg/CVe, indicam a existência de variabilidade genética nos materiais genéticos para a maioria das características e condições favoráveis para obtenção de ganhos genéticos pela seleção. Essas características também foram correlacionadas. Os dados foram submetidos às análises de variância e multivariada, aplicando-se a técnica de agrupamento e UPGMA, teste de médias e estudo de correlações. Na técnica de agrupamento, foi utilizada a distância generalizada de Mahalanobis como medida de dissimilaridade, e na delimitação dos grupos, o método de Tocher. Foi encontrada diversidade genética para as características associadas à qualidade fisiológica, mobilização de reserva das sementes, dimensões e biomassa das plântulas. Quatro grupos de genótipos puderam ser formados. Peso de massa seca de sementes, redução de reserva de sementes e peso de massa seca de plântulas estão positivamente correlacionados entre si, enquanto a redução de reserva das sementes e a eficiência na conversão dessas reservas em plântulas estão negativamente correlacionadas. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que todas as características apresentaram níveis diferenciados de variabilidade genética e os critérios de seleção utilizados mostraram-se eficientes para o melhoramento, no qual o índice de seleção combinada é o critério de seleção que apresentou os melhores resultados em termos de ganhos, sendo indicado como critério mais apropriado para o melhoramento genético da população estudada. Nos estudos de correlações, em 70% dos casos, a correlação fenotípica foi superior à genotípica, mostrando maior influência dos fatores ambientais em relação aos genotípicos e condições propícias ao melhoramento dos diferentes caracteres. No estudo de divergência genética, observou-se que pelo agrupamento de genótipos, pela técnica de Tocher, indicou que os genótipos foram distribuídos em três grupos.