Analise computacional para estudo de genômica funcional. I. Identificação do domínio de ligação de calmodulina em proteinas HSP70 e BIP.

2003

Estudo de modelagem molecular por homologia para análise genômica funcional. I - BIP (Binding Protein).

2005

Genómica funcional y medicina molecular del siglo XXI

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A genômica funcional no âmbito da produção animal: estado da arte e perspectivas

Os últimos vinte anos caracterizaram-se pela proliferação de tecnologias que tornaram possível decifrar o genoma das espécies, localizar e identificar particularidades na sua seqüência, elucidar as suas funções dentro dos sistemas biológicos e, sobretudo, começar a entender os mecanismos que controlam as interações entre os genótipos e os estímulos ambientais, que são responsáveis pela diversidade fenotípica. Estes estudos sobre as bases moleculares da variabilidade fenotípica abriram uma nova abordagem científica, caracterizada pela multiplicidade das questões envolvidas, que resultou no surgimento de novas áreas de pesquisa, cujos conhecimentos estão sendo aplicados em diversos campos da biologia, inclusive na zootecnia. Tendo em vista o grande impacto que tais conhecimentos estão tendo sobre a compreensão dos fenômenos biológicos, parece ser oportuno fazer uma avaliação das potencialidades de aplicação das abordagens de Genômica Funcional em pesquisas de nutrição e alimentação de ruminantes. Nesse contexto, este artigo está focado na descrição das principais ferramentas genômicas disponíveis e na discussão sobre a viabilidade de se utilizar as informações por elas geradas em benefício da produção animal.

Sequenciamento de DNA de nova geração e suas aplicações na genômica de plantas

As plataformas de sequenciamento de nova geração são uma alternativa poderosa para estudos de genômica estrutural e funcional. Na genômica de plantas, os trabalhos com as novas plataformas têm sido destinados ao sequenciamento de transcritos, ressequenciamento ou sequenciamento de novo de genomas plastidiais. Neste trabalho, são detalhadas as tecnologias das plataformas mais utilizadas atualmente, bem como é revisada a aplicação dessas tecnologias na genômica estrutural e funcional de plantas.

Nucella lapillus: imposex transcriptome analysis and phenotypic plasticity

O conhecimento de mecanismos de genómica funcional tem sido maioritariamente adquirido pela utilização de organismos modelo que são mantidos em condições laboratoriais. Contudo, estes organismos não reflectem as respostas a alterações ambientais. Por outro lado, várias espécies, ecologicamente bem estudadas, reflectem bem as interacções entre genes e ambiente mas que, das quais não existem recursos genéticos disponíveis. O imposex, caracterizado pela superimposição de caracteres sexuais masculinos em fêmeas, é induzido pelo tributilestanho (TBT) e trifenilestanho (TPT) e representa um dos melhores exemplos de disrupção endócrina com causas antropogénicas no ambiente aquático. Com o intuito de elucidar as bases moleculares deste fenómeno, procedeu-se à combinação das metodologias de pirosequenciação (sequenciação 454 da Roche) e microarrays (Agilent 4*180K) de forma a contribuir para um melhor conhecimento desta interacção gene-ambiente no gastrópode Nucella lapillus, uma espécie sentinela para imposex. O trancriptoma de N. lapillus foi sequenciado, reconstruído e anotado e posteriormente utilizado para a produção de um “array” de nucleótidos. Este array foi então utilizado para explorar níveis de expressão génica em resposta à contaminação por TBT. Os resultados obtidos confirmaram as hipóteses anteriormente propostas (esteróidica, neuroendócrina, retinóica) e adicionalmente revelou a existência de potenciais novos mecanismos envolvidos no fenómeno imposex. Evidência para alvos moleculares de disrupção endócrina não relacionados com funções reprodutoras, tais como, sistema imunitário, apoptose e supressores de tumores, foram identificados. Apesar disso, tendo em conta a forte componente reprodutiva do imposex, esta componente funcional foi a mais explorada. Assim, factores de transcrição e receptores nucleares lipofílicos, funções mitocondriais e actividade de transporte celular envolvidos na diferenciação de géneros estão na base de potenciais novos mecanismos associados ao imposex em N. lapillus. Em particular, foi identificado como estando sobre-expresso, um possível homólogo do receptor nuclear “peroxisome proliferator-activated receptor gamma” (PPARγ), cuja função na indução de imposex foi confirmada experimentalmente in vivo após injecção dos animais com Rosiglitazone, um conhecido ligando de PPARγ em vertebrados. De uma forma geral, os resultados obtidos mostram que o fenómeno imposex é um mecanismo complexo, que possivelmente envolve a cascata de sinalização envolvendo o receptor retinoid X (RXR):PPARγ “heterodimer” que, até à data não foi descrito em invertebrados. Adicionalmente, os resultados obtidos apontam para alguma conservação de mecanismos de acção envolvidos na disrupção endócrina em invertebrados e vertebrados. Finalmente, a informação molecular produzida e as ferramentas moleculares desenvolvidas contribuem de forma significativa para um melhor conhecimento do fenómeno imposex e constituem importantes recursos para a continuação da investigação deste fenómeno e, adicionalmente, poderão vir a ser aplicadas no estudo de outras respostas a alterações ambientais usando N. lapillus como organismo modelo. Neste sentido, N. lapillus foi também utilizada para explorar a adaptação na morfologia da concha em resposta a alterações naturais induzidas por acção das ondas e pelo risco de predação por caranguejos. O contributo da componente genética, plástica e da sua interacção para a expressão fenotípica é crucial para compreender a evolução de caracteres adaptativos a ambientes heterogéneos. A contribuição destes factores na morfologia da concha de N. lapillus foi explorada recorrendo a transplantes recíprocos e experiências laboratoriais em ambiente comum (com e sem influência de predação) e complementada com análises genéticas, utilizando juvenis provenientes de locais representativos de costas expostas e abrigadas da acção das ondas. As populações estudadas são diferentes geneticamente mas possuem o mesmo cariótipo. Adicionalmente, análises morfométricas revelaram plasticidade da morfologia da concha em ambas as direcções dos transplantes recíprocos e também a retenção parcial, em ambiente comum, da forma da concha nos indivíduos da F2, indicando uma correlação positiva (co-gradiente) entre heritabilidade e plasticidade. A presença de estímulos de predação por caranguejos estimulou a produção de conchas com labros mais grossos, de forma mais evidente em animais recolhidos de costas expostas e também provocou alterações na forma da concha em animais desta proveniência. Estes dados sugerem contra-gradiente em alterações provocadas por predação na morfologia da concha, na produção de labros mais grossos e em níveis de crescimento. O estudo das interacções gene-ambiente descritas acima demonstram a actual possibilidade de produzir recursos e conhecimento genómico numa espécie bem caracterizada ecologicamente mas com limitada informação genómica. Estes recursos permitem um maior conhecimento biológico desta espécie e abrirão novas oportunidades de investigação, que até aqui seriam impossíveis de abordar.

New insights into functional regulation in MS-based drug profiling

We present a novel data analysis strategy which combined with subcellular fractionation and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) based proteomics provides a simple and effective workflow for global drug profiling. Five subcellular fractions were obtained by differential centrifugation followed by high resolution LC-MS and complete functional regulation analysis. The methodology combines functional regulation and enrichment analysis into a single visual summary. The workflow enables improved insight into perturbations caused by drugs. We provide a statistical argument to demonstrate that even crude subcellular fractions leads to improved functional characterization. We demonstrate this data analysis strategy on data obtained in a MS-based global drug profiling study. However, this strategy can also be performed on other types of large scale biological data.

Estudos de expressão gênica utilizando-se microarrays: delineamento, análise, e aplicações na pesquisa zootécnica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Participação da ORF XAC3629 na regulação do operon de resistência a cobre copAB em Xanthomonas citri subsp. citri

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da expressão gênica global de mutantes de Xanthomonas citri subsp. citri

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Alterations in energy metabolism, neuroprotection and visual signal transduction in the retina of parkinsonian, MPTP-treated monkeys

Parkinson disease is mainly characterized by the degeneration of dopaminergic neurons in the central nervous system, including the retina. Different interrelated molecular mechanisms underlying Parkinson disease-associated neuronal death have been put forward in the brain, including oxidative stress and mitochondrial dysfunction. Systemic injection of the proneurotoxin 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) to monkeys elicits the appearance of a parkinsonian syndrome, including morphological and functional impairments in the retina. However, the intracellular events leading to derangement of dopaminergic and other retinal neurons in MPTP-treated animal models have not been so far investigated. Here we have used a comparative proteomics approach to identify proteins differentially expressed in the retina of MPTP-treated monkeys. Proteins were solubilized from the neural retinas of control and MPTP-treated animals, labelled separately with two different cyanine fluorophores and run pairwise on 2D DIGE gels. Out of >700 protein spots resolved and quantified, 36 were found to exhibit statistically significant differences in their expression levels, of at least ±1.4-fold, in the parkinsonian monkey retina compared with controls. Most of these spots were excised from preparative 2D gels, trypsinized and subjected to MALDI-TOF MS and LC-MS/MS analyses. Data obtained were used for protein sequence database interrogation, and 15 different proteins were successfully identified, of which 13 were underexpressed and 2 overexpressed. These proteins were involved in key cellular functional pathways such as glycolysis and mitochondrial electron transport, neuronal protection against stress and survival, and phototransduction processes. These functional categories underscore that alterations in energy metabolism, neuroprotective mechanisms and signal transduction are involved in MPTPinduced neuronal degeneration in the retina, in similarity to mechanisms thought to underlie neuronal death in the Parkinson’s diseased brain and neurodegenerative diseases of the retina proper.

Trabajo de coordinación para la implementación del cuarto curso del Grado en Química

En el curso 2013-14 se implantará el cuarto y último curso del Grado en Química. La experiencia adquirida durante la implementación de los tres primeros cursos ha puesto de manifiesto la conveniencia de realizar un proceso de coordinación entre los profesores de las diferentes asignaturas que garantice la consecución de las competencias previstas en la memoria del título. Por ello, se ha creado en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante una red de investigación en docencia universitaria que ha estado trabajando desde el inicio del presente curso académico en este tema. Dicha red está constituida por el Vicedecano de Ordenación Académica de la Facultad de Ciencias, la Coordinadora Académica de Química y los profesores coordinadores de todas las asignaturas del 4º curso del grado (excepto Prácticas Externas y Trabajo Fin de Grado). En esta comunicación se presentarán los resultados del trabajo de investigación realizado por estos profesores que ha permitido elaborar las guías docentes de las asignaturas, planificar y coordinar las actividades a realizar para que los alumnos adquieran las competencias transversales, realizar un cronograma de actividades de evaluación y otro de prácticas de laboratorio que asegure la distribución homogénea del trabajo del alumno durante el curso académico.

Sub-Cellular Localization and Complex Formation by Aminoacyl-tRNA Synthetases in Cyanobacteria: Evidence for Interaction of Membrane-Anchored ValRS with ATP Synthase

tRNAs are charged with cognate amino acids by aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs) and subsequently delivered to the ribosome to be used as substrates for gene translation. Whether aminoacyl-tRNAs are channeled to the ribosome by transit within translational complexes that avoid their diffusion in the cytoplasm is a matter of intense investigation in organisms of the three domains of life. In the cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120, the valyl-tRNA synthetase (ValRS) is anchored to thylakoid membranes by means of the CAAD domain. We have investigated whether in this organism ValRS could act as a hub for the nucleation of a translational complex by attracting other aaRSs to the membranes. Out of the 20 aaRSs, only ValRS was found to localize in thylakoid membranes whereas the other enzymes occupied the soluble portion of the cytoplasm. To investigate the basis for this asymmetric distribution of aaRSs, a global search for proteins interacting with the 20 aaRSs was conducted. The interaction between ValRS and the FoF1 ATP synthase complex here reported is of utmost interest and suggests a functional link between elements of the gene translation and energy production machineries.

Disclosing effects of tobacco smoke on occupationally exposed workers at Lisbon restaurants

This study represents a global assessment of IAQ in Lisbon smoking entertainment places and health effects on exposed workers. Most importantly, it may contribute to the better understanding of pathogenesis mechanisms due to SHS exposure. In addition it may lead to the discovery of specific biomarkers for occupational SHS-exposure that might precede respiratory diseases on their employees and promote more effective therapies.

Proteomics in the assessment of the therapeutic response of antineoplastic drugs: strategies and practical applications

Uncovering mechanisms of unknown pathological mechanisms and body response to applied medication are the drive forces toward personalized medicine. In this post-genomic era, all eyes are tuned to proteomic field, searching for the answers and explanations by investigating the final physiological functional units – proteins and their proteoforms. Development of cutting-edge mass spectrometric technologies and powerful bioinformatics tools, allowed life-science community mining of disease-specific proteins as biomarkers, which are often hidden by high complexity of the samples and/or small abundance. Nowadays, there are several proteomics-based approaches to study the proteome. This chapter focuses on gold standard proteomics strategies and related issues towards candidate biomarker discovery, which may have diagnostic/prognostic as well as mechanistic utility.