Resumo
A leptospirose, causada por espiroquetas do gênero Leptospira, é uma zoonose globalmente disseminada, negligenciada e emergente. O isolamento de leptospiras é o primeiro passo para sua caracterização molecular e genotipagem, no entanto, para os sorovares mais fastidiosos, a cultura e isolamento são controversos e laboriosos. Com relação ao controle e tratamento da leptospirose, muitos estudos são realizados, mas ainda não existe uma vacina eficaz contra todas as espécies patogênicas ou variedade de antimicrobianos com atuação sobre o quadro de leptospirúria. Assim o presente estudo visou primeiramente desenvolver estratégias de cultura e isolamento para as leptospiras fastidiosas e utilizar métodos rápidos de diagnóstico molecular para caracterização e tipificação dos sorovares. Posteriormente, a partir do isolamento de novas estirpes, o sequenciamento genômico foi realizado com a finalidade de obtenção de dados de genômica comparativa com outras estirpes disponíveis no GenBank para uma busca in silico de alvos drogáveis e vacinais. No primeiro estudo, três formulações de meios de cultura líquidos básicos foram produzidas para isolar e manter leptospiras. Em cada formulação (A, B e C) foram adicionados diferentes suplementos para ajudar no crescimento de leptospiras fastidiosas: piruvato de sódio, enzima superóxido dismutase e soro fetal bovino. Durante o período aproximado de 55 dias, adotou-se estratégias de troca entre as três formulações de acordo com a observação em microscopia de campo escuro e ao final desse período houve sucesso no isolamento de três estirpes do sorovar Hardjo (dois genotipos, Hardjobovis e Hardjoprajitno) com adaptação total ao meio de cultura. Posteriormente, estas culturas foram avaliadas com uso da microscopia eletrônica e notou-se diferenças na morfologia e viabilidade de acordo com a composição do meio. No segundo estudo, os genomas desses dois genotipos foram sequenciados, montados e depositados no GenBank. A partir desses dados e também de outros genomas de outras espécies de Leptospira foi possível realizar uma abordagem de com base na vacinologia reversa, genômica comparativa e de docking molecular com o uso de ferramentas de bioinformática. Para os alvos vacinais, os resultados com base nas características da probabilidade de adesão, TMHMM e densidade de epítopos, sugerem que cinco alvos são bons candidatos e podem ser testados rapidamente em novas formulações de vacinas e posteriormente testados in vivo. Para a etapa de docking molecular, oito proteínas preditas como citoplasmáticas e identificadas como essenciais para a sobrevivência de leptospiras foram consideradas bons alvos para novos medicamentos. Destacando a proteína de divisão celular FtsZ, que foi o alvo identificado com as melhores características de ligação e, por meio de uma triagem virtual, o ZINC04259719 foi identificado como a melhor molécula para ligar a essa proteína, a fim de inibir sua função eliminando o patógeno. A vacinologia reversa e o docking molecular são poderosas ferramentas de bioinformáticas que possibilitam uma busca rápida e sem procedimentos laboriosos, por alvos proteicos específicos que possam ser candidatos a uma nova vacina ou medicamento no controle da leptospirose.
Leptospirosis, caused by spirochetes of the genus Leptospira, is a globally widespread, neglected and emerging zoonosis. The leptospires isolation is the first step towards its molecular characterization and genotyping, however, for the most fastidious serovars, the culture and isolation are controversial and laborious. Regarding the control and treatment of leptospirosis, many studies have been carried out, but there is not yet an efficient vaccine against all pathogenic species or more variety of antimicrobials acting on leptospiruria. Thus, the present study aimed primarily to develop culture and isolation strategies for fastidious leptospires and using rapid molecular diagnostic methods for characterization and typing of serovars. Subsequently, from the isolation of new strains, genomic sequencing was carried out in order to obtain comparative genomic data with other strains available at GenBank for an in silico search for drug and vaccine targets. In the first study, three formulations of basic liquid culture media were produced to isolate and maintain leptospires. In each formulation (A, B and C) different supplements were added to help the growth of fastidious leptospires: sodium pyruvate, superoxide dismutase enzyme and fetal bovine serum. During the approximate period of 55 days, exchange strategies were adopted between the three formulations according to the observation in dark field microscopy and at the end of this period, there was success in the isolation of three strains of serovar Hardjo (two genotypes, Hardjobovis and Hardjoprajitno) with total adaptation to the culture medium. Subsequently, these culture was evaluated through electron microscopy and differences in morphology and viability were noted according to the composition of the medium. In the second study, the genomes of these two genotypes were sequenced, assembled and deposited on GenBank. From these data and also from other genomes of Leptospira species, it was possible to carry out an approach based on reverse vaccinology, genomic comparative and molecular docking with the use of bioinformatics tools. For vaccine targets, results based on characteristics of probability of adherence, TMHMM and epitope density, suggest that five targets are good candidates and can be tested quickly in new vaccine formulations and subsequently tested in vivo. For the molecular docking step, eight proteins predicted as cytoplasmic and considered essential for the survival of leptospires were considered good targets for new drugs. Highlighting the cell division protein FtsZ, which was the target identified with the best binding characteristics and through a virtual screening the ZINC04259719 was identified as the best molecule for linked to this protein in order to inhibit its function and consequently eliminating the microorganism. Reverse vaccinology and molecular docking are powerful bioinformatics tools that enable a quick discovery, without laborious procedures, for specific protein targets that may be candidates for a new vaccine or therapeutic target to leptospirosis control.
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Um maneira de identificar regiões do genoma que controlam características de interesse econômico e que estejam sob seleção é por meio de genotipagem em plataformas de altas densidades de polimorfismos de único nucleotídeo (SNPs). Essas assinaturas de seleção podem ser identificadas principalmente pelas frequências alélicas, altas e não usuais, dos loci adjacentes às mutações favoráveis. Com o objetivo de detectar evidências de assinaturas de seleção recente no genoma de bovinos da raça Nelore, foram genotipados 796 indivíduos com o chip Illumina BovineHD BeadChip, que possui mais de 777 mil SNPs e, posteriormente, inferida a fase de ligação dos SNPs, por meio do software AlphaPhase. A reconstrução dos haplótipos e a detecção de assinaturas de seleção recentes foram realizadas por meio do software Sweep v1.1, que faz uso da aplicação da metodologia da homozigose do haplótipo estendido (EHH). A identificação dos genes foi realizada pela localização das regiões de assinaturas de seleção por meio da plataforma Gbrowse UMD 3.1 e a anotação funcional foi conduzida com o auxílio da ferramenta de classificação funcional de genes, disponível no programa DAVID. Foram detectadas mais de 2000 regiões de possíveis assinaturas de seleção recente e 545 genes posicionais. Vários genes foram relacionados com crescimento, metabolismo muscular e adiposo, características reprodutivas e sistema imunológico. Os resultados encontrados podem auxiliar o avança das pesquisas na raça Nelore, como o estudo de associação ampla do genoma das regiões significativas com os fenótipos das características de interesse
One way to identify genomic regions controlling complex traits under selection is by genotyping on high density platforms of single nucleotide polymorphisms (SNPs). Selection signatures can be identified mainly by allele frequencies, unusual high, of adjacent loci to favorable mutations. With the purpose to detect evidence of recent selection signatures in Nellore cattle genome, 796 individuals were genotyped with the Illumina BovineHD BeadChip, which has more than 777,000 SNPs and, after that, phase of SNPs were inferred by AlphaPhase 1.1. Haplotypes reconstruction and detection of recent selection signatures were realized using Sweep v1.1, applying Extended Haplotype Homozygosity methodology (EHH). Gene identification was performed by the location of selection signatures regions through the Gbrowse UMD 3.1 platform and the functional annotation was made using the tool of the functional classification of genes, available in the software DAVID. We detected more than 2,000 possible regions of recent selection signatures and 545 positional genes. Several genes were related to growth, muscle and fat metabolism, immune and reproductive characteristics. These results may help the progress of research in Nellore cattle, as the study of genome-wide association of significant regions with the phenotypes of interest
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Dados da Organização Mundial da Saúde (OMS) mostram que a raiva é um problema de saúde pública podendo acarretar sérios prejuízos ambientais e econômicos, a despeito da existência de vacinas eficazes de uso humano e veterinário. Segundo seu último informe, estima-se que no mundo em torno de 55.000 pessoas por ano morrem de raiva. O cão permanece como principal transmissor da raiva para o homem e também como principal vítima da doença. Nos países que conseguiram controlar a raiva em animais domésticos, o vírus se mantém circulante na natureza por meio dos animais silvestres, sendo os morcegos apontados como a segunda espécie transmissora da raiva a humanos. Os Lyssavirus têm sido detectados em morcegos, em diversos continentes, sendo identificados como transmissor em dez das onze espécies de Lyssavirus. Fósseis de morcego mostram sua presença há 50 milhões de anos. Mas somente em 1911, Carini relacionou pela primeira vez a raiva aos morcegos, levantando a hipótese destes serem os transmissores da doença a outros animais. Há registros de que o vírus da raiva foi isolado em pelo menos 41 das 167 espécies de morcegos brasileiras, sendo que a maioria dessas espécies está relacionada a atividades humanas com a presença destes animais próximos ao local de trabalho e moradia das pessoas. Os morcegos hematófagos Desmodus rotundus são encontrados do norte do México até a costa norte do Chile, região central da Argentina e costa do Uruguai e com exceção do Chile. Esta espécie de morcego tem sido apontada como reservatório natural do vírus da raiva nesta região. Alguns pesquisadores observaram que a raiva em morcegos não hematófagos precede a raiva bovina e em animais de estimação, sugerindo que os morcegos não hematófagos podem ser o elo entre a raiva silvestre e a raiva urbana e o fato de se detectar a variante mantida por morcegos hematófagos Desmodus rotundus em cães e gatos mostra que o papel deste morcego no ciclo da raiva não está limitado à raiva silvestre. As características dos Lyssavirus adaptados a morcegos têm mostrado diferenças quando comparadas à raiva relacionada aos carnívoros, confirmando a necessidade do desenvolvimento de metodologias que permitam estudos complementares mais precisos a respeito da biologia e epidemiologia da raiva em quirópteros. A escassez de dados na literatura, até o momento, a respeito do genoma completo da variante do vírus da raiva mantida por populações de morcegos hematófagos Desmodus rotundus, deixa uma lacuna no entendimento da epidemiologia molecular deste vírus. A importância epidemiológica desta espécie na transmissão da raiva é inquestionável. Neste estudo foi sequenciado e analisado, o genoma da variante do vírus da raiva mantido por populações de morcego hematófago Desmodus rotundus isolado de um morcego hematófago Desmodus rotundus. A amostra, procedente de área endêmica no Estado de São Paulo, foi filogeneticamente comparada com o genoma da amostra padrão para a espécie viral 1 - Rabies virus e outras amostras pertencentes ao ciclo aéreo ou terrestre de transmissão, disponíveis no GenBank, identificando possíveis padrões de diferenciação, próprios do ciclo aéreo, e em alguns casos relacionados somente à variante estudada
Data from the World Health Organization (WHO) show that rabies is a public health problem which can cause serious environmental and economic damage, despite the existence of effective vaccines for human and veterinary use. According to WHO latest report, estimated that worldwide around 55,000 people per year died of rabies. The dog remains the main transmitter of rabies to humans as well as the main victim of the disease. In countries that were successful in controlling rabies in domestic animals, the virus is still circulating in nature by wild animals and the bats are seen as the second species transmitting rabies to humans. The Lyssavirus have been detected in bats in several continents and is identified as a transmitter in ten of eleven species of Lyssavirus. Bat fossils show their presence for 50 million years. But only in 1911, in the first time Carini related to rabies at bats, raising the possibility of these being the transmitters of the disease to other animals. Reports show that the Rabies virus was isolated in at least 41 of the 167 species of bats in Brazil, with the majority of these species is related to human activities with the animals living near the local job and houses of people. The vampire bat Desmodus rotundus is found from northern Mexico to northern Chile coast, central coast of Argentina and Uruguay and with the exception of Chile. This bat species has been identified as a natural reservoir of the Rabies virus in this region. Some researchers observed that rabies into non-hematophagous bats precedes the bovine rabies and in pets, suggesting that the non-hematophagous bats may be the link between wildlife rabies and urban rabies and the fact that detect the variant maintained by vampire bats Desmodus rotundus in dogs and cats shows that the role of bat rabies in the cycle is not limited to wildlife rabies. The characteristics of Lyssavirus bat adapted have been shown differences when compared to rabies related to the carnivores, confirming the need to develop methods that enable more accurate follow-up studies about the biology and epidemiology of rabies in bats. The paucity of data in the literature to date about the complete genome of the Rabies virus variant maintained by populations of vampire bats Desmodus rotundus leaves a gap in understanding the molecular epidemiology of this virus and the epidemiological importance of this species in the transmission of Rabies virus is unquestionable. In this study we sequenced and analyzed the genome of the Rabies virus variant maintained by populations of bat Desmodus rotundus isolated from a bat Desmodus rotundus. The sample, coming from an endemic area in São Paulo, was phylogenetically compared with the genome of the standard sample for spcies 1 - Rabies virus and other samples belonging to the Terrestrial and Aerial cycles of transmission, available in GenBank, to identify possible patterns of differentiating themselves Aerial cycle and in some cases linked only to variant studied
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Com o seqüenciamento completo do genoma do fitopatógeno Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), em 2002, inúmeras possibilidades de estudo foram viabilizadas, dando margem à busca de novas formas de controle do cancro cítrico, baseadas em alvos moleculares. Estudos dessa natureza têm mostrado a existência de genes que somente são expressos quando a bactéria está se desenvolvendo in planta. Sabe-se que essa regulação é dependente da região promotora e sua identificação pode possibilitar avanços significativos na busca do controle dessa doença. Apesar do crescente avanço das técnicas experimentais in vitro em biologia molecular, identificar um número significante de promotores ainda é uma tarefa difícil e dispendiosa. Os métodos computacionais existentes enfrentam a falta de um número adequado de promotores conhecidos para identificar padrões conservados entre as espécies. Logo, um método para predizê-Ios em qualquer organismo procariótico ainda é um desafio. O Modelo Oculto de Markov é um modelo estatístico aplicável a muitas tarefas em biologia molecular. Entre elas, predição e mapeamento de seqüências promotoras no genoma de um procarioto. Neste trabalho, estudou-se o mapeamento in silico de promotores gênicos de todo o genoma da Xac e em 68% dos genes a localização de um promotor foi indicada. A análise comparativa com dados experimentais de proteômica mostrou que 72% das proteínas expressas identificaram-se com elementos desta lista de promotores, o que corresponde a 27% do total de genes do genoma. À partir destes dados foi possível levantar um rol de informações sobre estes candidatos a promotores incitando a novos estudos moleculares
With the complete genome sequencing of the phytopathogen Xanthomonas axonopodis pv. Citri (Xac), in 2002, several study possibilities were made practical and then creating the search of new citrus canker control ways, based in molecular aims. This kind of studies has shown the genes existences that are only expressed when the bacteria are developing itself in plant. It has been known that this regulation is promoter region dependent and its identification can allow significant advances in the search of this disease control. Although increasing advance of in vitro experimental techniques in molecular biology, identifying a meaningful number of promoters is still a hard and expensive task. The existents computer science methods face the need of a proper number of known promoters to identify conserved patterns among the species. Therefore, a method to predict them in any prokaryote organism is still a challenge. The Hidden Markov Model (HMM) is a statistic model applicable in many tasks in molecular biology. Among them, prediction and mapping of the promoters sequences in prokaryotic genome. In this work, which has studied the genic promoters in silico mapping of the whole Xac genome, in 68% of the genes the promoter localization was indicated. The proteomic experimental data comparative analysis showed that 72% of the expressed proteins identified with elements from the promoters list, which corresponds 27% of the genome genes total. According to these data it was possible to generate an information roll about these promoters candidates inciting new molecular studies
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As ?-defensinas são as proteínas mais amplamente estudadas dentre as três subfamílias das defensinas, uma vez que possuem extensa atividade antimicrobiana e são produzidas por vários tipos de células epiteliais, fornecendo assim proteção às membranas das células do hospedeiro. Em mamíferos, além de sua atividade antimicrobiana, essas proteínas atuam na maturação do espermatozoide, na capacitação espermática, na proteção do espermatozoide contra a resposta imune da fêmea e na expressão diferenciada e específica nos tecidos reprodutivos, sugerindo assim, uma importante função na reprodução e na fertilidade. O painel de linhagens celulares híbridas irradiadas (painel RH) construído para o genoma do búfalo (BBURH5000) vem sendo utilizado com sucesso nos estudos de mapeamento dos cromossomos bubalinos. A estratégia do mapeamento RH, ou seja, a utilização do painel RH associado a análises estatísticas, determina a ordem linear de marcadores nos cromossomos, sendo uma importante ferramenta para a construção de mapas físicos de alta resolução do genoma, e também na construção de mapas comparativos entre espécies. O presente trabalho teve por objetivo utilizar o painel BBURH5000 para mapear um conjunto de genes das ?-defensinas no cromossomo 14 bubalino (BBU14) e a construção de um mapa comparativo in silico entre o BBU14 e seu homólogo em bovino. Para tal, foram testados com DNA bubalino, sequências de iniciadores para PCR provenientes de oito genes das ?-defensinas, localizados no cromossomo 13 bovino (BTA13), o qual é homólogo ao BBU14. Do total de marcadores testados, seis amplificaram produtos de PCR adequados ao mapeamento utilizando o painel BBURH5000. No entanto, dois marcadores foram excluídos na etapa de genotipagem. A frequência de retenção dos marcadores no painel apresentou uma variação de 16,66% com o marcador BBD125 a 20,00% com
The ?-defensins are proteins most widely studied of the three subfamilies of defensins, because have extensive antimicrobial activity and are produced by several types of epithelial cells, thereby providing protection to the membranes of host cells. In mammals, in addition to their antimicrobial activity, these proteins act in the maturation of spermatozoa, in sperm capacitation, in protecting the sperm against the female immune response and specific and differential expression in reproductive tissues, thus suggesting an important role in reproduction and fertility. The radiation hybrid panel (RH panel) constructed for buffalo genome (BBURH5000) has been successfully used in mapping studies of buffalo chromosomes. The RH mapping strategy, in other words, use of RH panel associated statistical analysis, determines the linear order of markers on chromosomes and is an important tool for the construction of physical maps of high resolution genome and also in the construction of comparative maps between species. The present study has the purpose to use the BBURH5000 panel to map a set of ?-defensins genes on buffalo chromosome 14 and the construction of a comparative map in silico between BBU14 and homologous bovine. To this end, we tested buffalo DNA sequences of primers for PCR from eight genes of ?-defensins, located on bovine chromosome 13 (BTA13), which is homologous to BBU14. Of the markers tested, six amplified suitable PCR product to the mapping using BBURH5000 panel. However, two markers were excluded in step genotyping. The retention frequency of markers on the panel presented a variation of 16.66% with a marker BBD125 to 20.00% with markers BBD119 and BBD122. The comparative analysis in silico between the BBU14 RH map and the sequence map of BTA13 allowed to indicate the location of these markers on buffalo chromosome 14
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Uma população experimental F2 foi desenvolvida a partir do cruzamento de sete machos de uma linhagem não endogâmica de frangos de corte (TT), com sete fêmeas de uma linhagem não endogâmica de postura (CC), gerando vinte famílias F1 TC, com aproximadamente 100 progênies F2 cada obtidas em 17 incubações. Foram obtidos dados fenotípicos para vinte e oito características de desempenho e qualidade da carcaça em 2063 aves F2. As aves F1 TC foram genotipadas para 30 marcadores microssatélites posicionados nos cromossomos 3 e 5 para determinar o grau de informação dos marcadores. Os marcadores informativos foram empregados na genotipagem seletiva das aves F2 que apresentaram valores fenotípicos extremos (4,5 % superiores e 4,5 % inferiores), dentro de cada uma das 20 famílias, para a característica peso vivo aos 42 dias de idade ajustado (PV42aj). Os genótipos obtidos foram comparados através do teste de qui-quadrado. Foram encontradas seis regiões no cromossomo 3 e três regiões no cromossomos 5 com marcadores apresentando ligaçãio sugestiva (P < 0,10) com QTL para PV42aj. Foram selecionadas seis famílias mais informativas para a maioria dos marcadores significativos, e 90 progênies F2 de cada família (n=540) foram genotipadas. Os genótipos foram empregados para construção de mapas de ligação específicos para os cromossomos. Os fenótipos ajustados para efeitos fixos, os mapas de ligação e os genótipos foram empregados para mapeamento de QTL por análise de regressão, utilizando o programa QTL Express. Foram encontrados no cromossomo 3 10 QTL siginificativos para peso corporal aos 35, 41 e 42 dias de idade, para ganhos de peso do nascimento aos 35, 41 e 42 dias de idade, para peso de asas e coxas com sobrecoxas, e para peso de gordura abdominal e porcentagem de gordura. Foram observados um QTL no cromossomo 3 com ligação sugestiva para peso de pés, e três QTL no cromossomo 5 para consumo de ração, peso do coração, peso de gordura abdominal e porcentagem de gordura abdominal. Não houve interações significativas do QTL com efeito de família ou sexo. Os QTL significativos para peso de gordura abdominal e porcentagem de gordura abdominal apresentaram forte efeito de imprinting gamético. Os efeitos dos QTL foram na sua maioria aditivos, com o alelo originado da linhagem de corte aumentando o valor para a característica. Características de carcaça apresentaram efeito aditivo negativo, indicando que os alelos provenientes da linhagem de postura diminuíram o valor dessas características. A população experimental foi adequada para o mapeamento de QTL significativos para características de desempenho e carcaça no cromossomo 3, e QTL sugestivos para características de carcaça no cromossomo 3 e características de desempenho e carcaça no cromossomo 5
An F2 chicken population was established from a cross of a broiler-sire line (TT) and an egg laying line (CC). This population was used for detecting and mapping quantitative trait loci (QTL). Over 2000 F2 TC offspring from 17 hatches were reared to slaughter at 6 wk of age. Twenty-eight performance and carcass traits were measured. The DNA were extracted from blood samples and informativeness of 50 selected microsatellite markers along chromosomes 3 and 5 were obtained in F1s. Data of 2063 individuals from 20 families were used to chosen offspring with high and low phenotypes for BW42, for selective genotyping. Twenty markers were used in the complete genotyping of 566 individuals from 6 families most informative. Interval mapping QTL analyses were carried out by regression method, using QTL Express software. Significant QTL at the genome were mapped on chromosome 3 for body weigh at 35, 41 and 42 days, gain between birth and 35, 41 and 42 days, abdominal fat weight, abdominal fat percentage, weight of wings and weight of thighs. Suggestive QTL were identified for weight of feet on chromosome 3 and for abdominal fat weight, abdominal fat percentage, heart weight and feed consumption on chromosome 5. Significant QTL for abdominal fat weight and abdominal fat percentage showed strong imprinting effect. There was no evidence for interactions of the QTL with sex and family, or for two QTL on the same chromosome for any of the traits. Genetic effects were generally additive, with the broiler alleles increasing performance traits. Additive effects were negative for carcass traits, indicating that the layer line decreased these traits. Experimental population was adequate to mapping significant QTL for performance and carcass traits on chromosome 3, and suggestive QTL for carcass traits on chromosome 3 and for performance and carcass traits on chromosome 5
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Metabólitos secundários são compostos bioativos, com grande importância para a indústria farmacêutica e agropecuária, produzidos por certos grupos de microrganismos e plantas. Os policetídeos, que são sintetizados por complexos enzimáticos denominados policetídeos sintases (PKSs), desatacam-se entre os metabólitos secundários conhecidos e compõe a estrutura química básica de vários antibióticos. Todos os genes envolvidos na biossíntese de um policetídeo se encontram agrupados fisicamente no cromossomo, e contém genes que são altamente conservados, comumente chamados d
pks mínima. Os métodos tradicionais para pesquisa de novas drogas, que envolvem o cultivo de microrganismos isolados do solo, não são mais tão promissores, devido à alta taxa de redescoberta de antibióticos já conhecidos, que chega a 99,9%, e à pequena parcela de microrganismos do solo que são cultiváveis pelas técnicas padrões de cultivo, cerca de 1 %. A Metagenômica é uma abordagem promissora que permite acessar o genoma desses organismos incultiváveis, pois consiste na extração de DNA diretamente do ambiente e construção de uma biblioteca com este genoma misto. Neste trabalho descrevemos a construção de uma biblioteca feita com DNA de alto peso molecular isolado diretamente de solo coletado sob arboreto de eucaliptos no Estado de São Paulo, Brasil. A biblioteca possui 9.320 clones e foi construída em vetor cosmídeo, com insertos de tamanho variando entre 30 e 45kb
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