CLCA1 is Poorly Expressed in Stomach Adenocarcinoma and Correlates with Immune Infiltration / CLCA1 se Expresa Deficientemente en el Adenocarcinoma de Estómago y se Correlaciona con la Infiltración Inmune

SUMMARY: Calcium-activated chloride channel regulator 1 (CLCA1) is associated with cancer progression. The expression and immunologic function of CLCA1 in stomach adenocarcinoma (STAD) remain unclear. In this investigation, the expression of CLCA1 in STAD tissues and its involvement in the progression and immune response of STAD were examined using databases such as cBioPortal, TISIDB, and UALCAN. In order to validate the expression level of CLCA1 protein in gastric adenocarcinoma, thirty clinical tissue specimens were gathered for immunohistochemical staining. The findings indicated a downregulation of CLCA1 in STAD patients, which was correlated with race, age, cancer grade, Helicobacter pylori infection, and molecular subtype. Through the examination of survival analysis, it was identified that diminished levels of CLCA1 within gastric cancer cases were linked to decreased periods of post-progression survival (PPS), overall survival (OS), and first progression (FP) (P<0.05). The CLCA1 mutation rate was lower in STAD, but the survival rate was higher in the variant group. The correlation between the expression level of CLCA1 and the levels of immune infiltrating cells in STAD, as well as the immune activating molecules, immunosuppressive molecules, MHC molecules, chemokines, and their receptor molecules, was observed. Gene enrichment analysis revealed that CLCA1 may be involved in STAD progression through systemic lupus erythematosus (SLE), proteasome, cell cycle, pancreatic secretion, and PPAR signaling pathways. In summary, CLCA1 is anticipated to function as a prognostic marker for patients with STAD and is linked to the immunization of STAD.

El regulador 1 del canal de cloruro activado por calcio (CLCA1) está asociado con la progresión del cáncer. La expresión y la función inmunológica de CLCA1 en el adenocarcinoma de estómago (STAD) aún no están claras. En esta investigación, se examinó la expresión de CLCA1 en tejidos STAD y su participación en la progresión y respuesta inmune de STAD utilizando bases de datos como cBioPortal, TISIDB y UALCAN. Para validar el nivel de expresión de la proteína CLCA1 en el adenocarcinoma gástrico, se recolectaron treinta muestras de tejido clínico para tinción inmunohistoquímica. Los hallazgos indicaron una regulación negativa de CLCA1 en pacientes con STAD, que se correlacionó con la raza, la edad, el grado del cáncer, la infección por Helicobacter pylori y el subtipo molecular. Mediante el examen del análisis de supervivencia, se identificó que los niveles reducidos de CLCA1 en los casos de cáncer gástrico estaban relacionados con períodos reducidos de supervivencia posterior a la progresión (PPS), supervivencia general (OS) y primera progresión (FP) (P <0,05). La tasa de mutación CLCA1 fue menor en STAD, pero la tasa de supervivencia fue mayor en el grupo variante. Se observó la correlación entre el nivel de expresión de CLCA1 y los niveles de células inmunes infiltrantes en STAD, así como las moléculas activadoras inmunes, moléculas inmunosupresoras, moléculas MHC, quimiocinas y sus moléculas receptoras. El análisis de enriquecimiento genético reveló que CLCA1 puede estar involucrado en la progresión de STAD a través del lupus eritematoso sistémico (LES), el proteasoma, el ciclo celular, la secreción pancreática y las vías de señalización de PPAR. En resumen, se prevé que CLCA1 funcione como un marcador de pronóstico para pacientes con STAD y está vinculado a la inmunización de STAD.

Desenvolvimento e avaliação de uma proteína quimérica recombinante para o diagnóstico e prognóstico das leishmanioses tegumentar e visceral / Development and evaluation of a recombinant chimeric protein for the diagnosis and prognosis of tegumentary and visceral leishmaniasis

As leishmanioses são doenças tropicais negligenciadas com alta endemicidade e que afetam milhares de pessoas no mundo. Sua infecção é causada por parasitos protozoários do gênero Leishmania. A diversidade biológica entre as espécies é quem permite determinar as manifestações clínicas, sendo elas na forma de leishmaniose visceral (LV) ou leishmaniose tegumentar (LT). Dentre estas manifestações, a LV é considerada a mais grave, devido sua alta letalidade e grande emergência em indivíduos com a infecção provocada pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV). Atualmente, as medidas de controle e prevenção adotadas pela Organização Mundial da Saúde (OMS), baseiam-se em uma combinação de estratégias de intervenção contra a infecção, uma vez que o diagnóstico eficaz e precoce é indispensável para que se possa intervir com o tratamento adequado, diminuindo índices de mortalidade e a evolução de complicações clínicas. Entretanto, os testes sorológicos utilizados apresentam sensibilidade e especificidade prejudicadas em pacientes com leishmanioses e/ou coinfectados LV/HIV, devido a baixos ní-veis de anticorpos antileishmanial ou pela presença de doenças que causem reação cruzada, levando a resultados falso-positivos. A sensibilidade torna-se também variável em pacientes tratados, uma vez que a sorologia pode manter-se positiva por meses ou anos após o fim do tratamento e cura da doença. Buscando resolver tal problemática, a identificação de novos antígenos, por meio de análises de bioinformática associadas à imunoproteômica, tem permitido a detecção de novas proteínas com potencial aplicação diagnóstica. Em estudos anteriores, as proteínas hipotéticas LiHyT, LiHyD, LiHyV e LiHyP foram encontradas em espécies de Leishmania spp, e avaliadas em suas versões recombinantes por meio de ensaios de ELISA, obtendo resultados satisfatórios para a detecção da LV humana e canina. Com base nessas informações, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver uma proteína quimera recombinante base-ada na predição de epítopos lineares específicos de células B das quatro proteínas antigênicas de L. infantum citadas e avaliar o potencial diagnóstico, assim como dos peptídeos individuais que a constituíram, frente à leishmaniose humana, bem como com a coinfecção com HIV, além de testar os antígenos como marcadores prognóstico após o tratamento da LV e LT. As sequências de aminoácidos das proteínas foram avaliadas e oito epítopos de células B foram preditos e utilizados na construção de uma nova proteína quimérica. A proteína foi expressa, purificada e avaliada como antígeno recombinante em ELISA para o diagnóstico de LV, LT, coinfecção LV/HIV e prognóstico em amostras de pacientes tratados de LV e LT. Os epítopos de células B usados na construção da quimera foram sintetizados e também testados em ELISA frente às mesmas amostras, assim como um extrato antigênico solúvel de Leishmania braziliensis (SLA). Os resultados mostraram que a proteína quimera apresentou sensibilidade e especificidade de 100% para diagnosticar a LV, LT e LV/HIV, enquanto os peptídeos sintéticos apresentaram sensibilidade variando entre eles de 9,1% a 90,9% para amostras de LT e 76,8% a 99,2% para amostras de LV e LV/HIV, já os valores de especificidade atingiram 98,3% a 99,1% para LT e 67,1% a 95,7% para LV e LV/HIV. O SLA apresentou sensibilidade e especificidade de 18,2% e 98,3% para LT, e 56,8% a 69,5% para amostras de LV e LV/HIV, respectivamente. Uma avaliação prognóstica preliminar mostrou ainda que os anticorpos anti-quimera diminuíram em níveis significativos, quando comparada a reatividade sorológica antes e seis meses após o tratamento, sugerindo um possível papel prognóstico da quimera para as leishmanioses. O presente estudo, mostrou-se eficaz na construção e avaliação de novos candidatos, que demonstram ter um bom desempenho na detecção diagnóstica e prognóstica para as leishmanioses e dos casos de coinfecção LV/HIV.

Leishmaniasis are neglected tropical diseases with high endemicity that affect thousands of people in the world. Infection is caused by protozoan parasites of the genus Leishmania. The biological diversity between species is what allows determining the clinical manifestations, either in the form of visceral leishmaniasis (VL) or tegumentary leishmaniasis (TL). Among these clinical manifestations, VL is considered the most serious, due to its high lethality and great emergence in individuals with infection caused by the human immunodeficiency virus (HIV). Currently, the control and prevention measures adopted by the World Health Organiza-tion (WHO) are based on a combination of intervention strategies against the infection, since an effective and early diagnosis is essential to intervene with the appropriate treatment, decrea-sing mortality rates and evolution of clinical complications. However, the serological tests used show impaired sensitivity and specificity in patients with leishmaniasis and/or coinfected with VL/HIV, due to low levels of anti-leishmanial antibodies or the presence of diseases that cause cross-reaction, leading to false-positive results. The sensitivity also becomes variable in treated patients, since the serology can remain positive for months or years after the end of the trea-tment and cure of the disease. Seeking to solve this problem, the identification of new antigens, through bioinformatic analysis associated with immunoproteomic, has allowed the detection of new proteins with potential diagnostic application. In previous studies, the hypothetical proteins LiHyT, LiHyD, LiHyV and LiHyP were found in species of Leishmania spp, and evaluated in their recombinant versions through ELISA assays, and satisfactory results were obtained for the detection of human and canine VL. Based on this information, the present work aimed to develop a recombinant chimera protein through on the prediction of specific linear epitopes of B cells derived from these four antigenic proteins of L. infantum and to evaluate its diagnostic potential, as well as the individual peptides that constitute it, against human leishmaniasis, as well as co-infection with HIV, in addition to testing them as possible prognostic markers of patients after VL and TL treatment. The amino acid sequences of the proteins were evaluated and eight B cell epitopes were predicted and used in the construction of a new chimeric protein. The protein was expressed, purified and evaluated as a recombinant antigen in ELISA for the diagnosis of VL, TL, VL/HIV co-infection and prognosis in samples from patients treated for VL and TL. The B cell epitopes used in the construction of the chimera were synthesized and also tested in ELISA against the same samples, as well as a soluble Leishmania braziliensis antigenic extract (SLA). The results showed that the chimera protein apresented sensitivity and specificity of 100% for diagnosing VL, TL and VL/HIV, while the synthetic peptides showed sensitivity ranging from 9.1% to 90.9% for TL samples and 76.8 % to 99.2% for VL and VL/HIV samples, while the specificity values reached from 98.3% to 99.1% for TL and 67.1% to 95.7% for VL and VL/HIV. The SLA showed sensitivity and specificity of 18.2% and 98.3% for TL, and 56.8% to 69.5% for VL and VL/HIV samples, respectively. A preliminary prog-nostic evaluation also showed that anti-chimera antibodies significantly decreased when com-pared to serological reactivity before and six months after treatment, suggesting a possible prognostic role of the antigen for leishmaniasis. The present study proved to be effective in the construction and evaluation of new candidates, who demonstrate good performance in diagnos-tic and prognostic detection for leishmaniasis and VL/HIV co-infection.

Aportes de la biotecnología en el diagnóstico de COVID-19 / Biotechnology contributions in COVID-19 diagnosis

Introducción: en diciembre del año 2019 surgió en China una neumonía viral; el virus fue identificado como un coronavirus SARS-CoV-2, que se propagó rápidamente de tal manera que se convirtió en pandemia. La alta contagiosidad y la presencia de portadores asintomáticos dificultaron el diagnóstico de la infección y la toma de decisiones sanitarias. Objetivo: el objetivo de esta revisión bibliográfica es presentar y describir las principales técnicas utilizadas actualmente para el diagnóstico de COVID-19 y establecer su relación con los conocimientos de distintas disciplinas y tecnologías emergentes que confluyen en la Biotecnología bioquímico-farmacéutica orientada a la Salud humana. Metodología: se realizó una revisión de la bibliografía disponible en PubMed a partir de enero de 2020 sobre las pruebas diagnósticas que se encuentran actualmente en uso, en el ámbito sanitario, para la detección y seguimiento de la enfermedad COVID-19. También se realizaron búsquedas a través de Google y Google Académico para publicaciones de organismos de Salud en referencia a métodos diagnósticos. Resultados: se presenta una importante cantidad de pruebas diagnósticas, basadas en diferentes tecnologías, que desempeñan un papel clave en la pandemia de COVID-19. Algunas de ellas muy sofisticadas, como la secuenciación genómica de próxima generación, otras más estándar, pero igualmente robustas, como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). También otras adaptadas para el brote pandémico, como la amplificación isotérmica de ácidos nucleicos mediada por bucle. Todas las mencionadas se consideran de tipo molecular, pero también existen las pruebas serológicas, como ELISA, que incluyen ensayos en plasma o de tipo inmunológico. Estas sirven para detectar anticuerpos frente a la exposición al virus o antígenos en personas potencialmente infectadas. Conclusiones: los procesos de investigación y desarrollo biotecnológicos aplicados al diagnóstico y los conocimientos científicos previos permitieron una respuesta tanto nacional como internacional rápida y eficaz en medio de una inédita pandemia global. En esta revisión destacamos las principales técnicas, en qué estadio se deben usar y qué información nos aportan. (AU)

Introduction: in December 2019, a viral pneumonia emerged in China, identifying the virus as a SARS-CoV-2 coronavirus, which spread rapidly in such a way that it became a pandemic. The high contagiousness and the presence of asymptomatic carriers make difficulted to diagnose the infection and to make health decisions. Target: the objective of this review is to present and describe the main techniques currently used for the diagnosis of COVID-19, and to establish their relationship with the knowledge of different disciplines and emerging technologies that converge in biochemical-pharmaceutical biotechnology oriented to human health. Methodology: a review of the literature available in Pubmed from January 2020 on the diagnostic tests that are currently in use in the health field, for the detection and monitoring of COVID-19 disease, was carried out. Searches were also carried out through Google and Google Scholar for publications of Health organizations in reference to diagnostic methods. Results: a significant number of diagnostic tests are presented, based on different technologies, which play a key role in the COVID-19 pandemic. Some of them are very sophisticated, such as next-generation genomic sequencing, others more standard, but equally robust, such as polymerase chain reaction. Also others adapted for the pandemic outbreak such as loop-mediated isothermal amplification of nucleic acids. All of the aforementioned are considered molecular, but there are also serological tests, such as ELISA, which include plasma or immunological tests. These serve to detect antibodies against exposure to the virus or antigens in potentially infected people. Conclusions: biotechnological research and development processes applied to diagnosis and previous scientific knowledge allowed a rapid and effective national and international response in the midst of an unprecedented global pandemic. In this review we highlight the main techniques, at what stage they should be used and what information they provide us. (AU)

Un tratamiento "a la carta" para los pacientes con adenocarcinoma pancreático / An "à la carte" treatment for patients with pancreatic adenocarcinoma

Resumen El adenocarcinoma pancreático es una enfermedad heterogénea. Sin dudas la aparición y la acumulación de mutaciones genéticas promueven el desarrollo del adenocarcinoma pancreático. Sin embargo, de manera contra-intuitiva, los análisis genéticos, por más precisos y profundos que sean, no permi ten la estratificación de los pacientes para predecir la evolución clínica ni para seleccionar el tratamiento más eficaz para cada paciente. Esto es debido a que la evolución clínica y la sensibilidad a los tratamientos están asociadas con su fenotipo, el que, a su vez, está determinado por la expresión global de los genes, es decir están regulados a nivel transcriptómico. Por lo tanto, la estratificación de esos pacientes debe hacerse a través de la lectura transcriptómica y no a través de su análisis genético. Los datos obtenidos sobre grandes cohortes de pacientes indican que el estudio de un conjunto de transcriptos seleccionados podría predecir la evolución clínica y ayudar a decidir el tratamiento más apropiado. Se está avanzando rápidamente hacia una medicina personalizada para esta enfermedad, que de por sí tiene un mal pronóstico, pero que es aún peor si la deci sión terapéutica no es la más adaptada a cada paciente. Estamos convencidos de que en un futuro próximo el tratamiento de los cánceres estará precedido por una caracterización transcriptómica extensa con el fin de seleccionar los tratamientos "a la carta" más adecuados.

Abstract Pancreatic adenocarcinoma is a heterogeneous disease. Undeniably, the appearance and accumulation of genetic muta tions promote the development of pancreatic adenocarcinoma. However, counterintuitively, genetic analyzes, no matter how precise and in-depth they may be, do not allow stratification of patients to predict their clinical evolution or to select the most effective treatment in each case. This is due to the fact that the clinical evolution and sensitivity to treatments are associated with the tumoral phenotype, which, in turn, is determined by the global expression of genes that is regulated at the transcriptomic level. Therefore, the stratification of these patients must be done by analysis at the transcriptomic level and not by genetic analysis. The data obtained from large cohorts of patients indicate that studying the transcription of a selected set of genes could predict the clinical outcome and can help to decide about the most appropriate treatment. We are moving very rapidly towards a personalized medicine for this disease, which in itself has a poor prognosis, even worse if the therapeutic deci sion is not the most adapted to each patient. We are convinced that in the near future the treatment of cancers will be preceded by an extensive transcriptomic characterization in order to select the most suitable "à la carte" treatments.

Modelamiento in silica de la liasa organomercurial (MerB) de Pseudamanas fluarescens / In silico modeling of Pseudomonas fluoresceins organomercurial lyase (MerB) / Modelagem in silica da liase organomercurial (MerB) de Pseudamanas fluarescens

Resumen El modelamiento ¡n silíco ha sido de gran contribución en los procesos proteómicos, desarrollando estructuras de las secuencias proteicas ya existentes, que por motivos de altos costos y las diferentes tecnologías necesarias para el desarrollo de estas metodologías, se encuentran deficientes en el número de modelamientos de proteínas disponibles. Entre aquellas secuencias con carencia de estructura proteica se encuentra la proteína liasa organomercurial (MerB) de Pseudomonas /luorescens, importante en la resistencia al mercurio. En el presente artículo se analizó tanto estructural como funcionalmente la proteína MerB en Pseudomonas jluorescens, utilizando la herramienta de la química estructural "modelamiento por homología" mediante plataformas bioinformáticas, con el fin de obtener un modelo que represente la estructura 3D más precisa y que capturen las mejores variantes estructurales entre todas las posibles conformaciones de las proteínas en la familia. En este trabajo, se desarrolló un método comparativo de la secuencia estudiada con las reportadas en las bases de datos para las proteínas MerB del género Pseudomonas. Se propone un modelo tridimensional para la enzima (MerB) en P. jluorescens, mediante el modelamiento por homología, se muestra la caracterización en la estructura secundaria, terciaria, la caracterización del dominio catalítico y los motivos estructurales presentes.

Abstract In silico modeling has made a great contribution to proteomic processes, developing structures of the already existing protein sequences, which for reasons of high costs and the different technologies necessary for the development of these methodologies, are deficient in the number of models of available proteins. Among those sequences lacking protein structure is the organomercurial lyase (MerB) protein from Pseudomonas fluoresceins, important in mercury resistance. In this article, the MerB protein in Pseudomonas fluorescens was analyzed both structurally and functionally, using the structural chemistry tool "homology modeling" using bioinformatic platforms, in order to obtain a model that represents the most accurate 3D structure and that captures the best structural variants among all the possible conformations of the proteins in the family. In this work, a comparative method of the sequence studied with those reported in the databases for MerB proteins of the genus Pseudomonas was developed. A three-dimensional model for the enzyme (MerB) in P. fluorescens is proposed, through homology modeling, the characterization at the secondary and tertiary structure level, the characterization of the catalytic domain and the structural motifs present is shown.

Resumo A modelagem in silico tem dado um grande contributo para os processos proteómicos, desenvolvendo estruturas de sequências de proteínas já existentes, as quais, pelos elevados custos e pelas diferentes tecnologias necessárias ao desenvolvimento destas metodologias, são deficientes no número de modelos de proteínas disponíveis. Entre as sequências sem estrutura protéica está a proteína organomercurial liase (MerB) de Pseudomonas fluorescens, importante na resistência ao mercúrio. Neste artigo, a proteína MerB em Pseudomonas fluorescens foi analisada estrutural e funcionalmente, usando a ferramenta de química estrutural "modelagem de homologia" usando plataformas de bioinformática, a fim de obter um modelo que represente a estrutura 3D mais precisa e que capture as melhores variantes estruturais. entre todas as conformações possíveis das proteínas da família. Neste trabalho, foi desenvolvido um método comparativo da sequência estudada com aqueles relatados em bancos de dados para proteínas MerB do gênero Pseudomonas. Um modelo tridimensional para a enzima (MerB) em P. fluorescens é proposto, através de modelagem por homologia, a caracterização em nível de estrutura secundária e terciária, a caracterização do domínio catalítico e os motivos estruturais presentes são mostradas.

sideRETRO: uma ferramenta de bioinformática dedicada à identificação deinserções polimórficas, germinativas ou somáticas, de pseudogenes processados / sideRETRO: a bioinformatics tool for identifying somatic and polymorphic insertions of processed pseudogenes

Os avanços metodológicos e instrumentais decorrentes do Projeto Genoma Humano formaram o arcabouço necessário para o surgimento das tecnologias de sequenciamento de DNA de Nova Geração, as quais se caracterizam por um custo reduzido, uma baixa demanda operacional e a produção de um grande volume de dados por experimento. Concomitantemente a isso, o aumento no poder de processamento computacional permitiu o desenvolvimento de análises genéticas em larga escala, de modo que, atualmente, é possível estudar características genômicas individualizadas e, até então, pouco ou nunca exploradas. Dentre essas características, aquelas relacionadas às variações estruturais em genomas têm recebido bastante atenção. Os pseudogenes processados, ou retrocópias, são variações estruturais causadas pela duplicação de genes codificadores mediante à transposição de seu RNA mensageiro maduro pela maquinaria enzimática de LINE- 1. As retrocópias podem estar fixadas, ou seja, presentes em todos os genomas de uma dada espécie, os quais são representados pela montagem modelo do genoma de referência, ou podem não estar fixadas, sendo polimórficas, germinativas ou somáticas. No entanto, o conhecimento acerca das retrocópias não fixadas ainda é limitado devido à falta de ferramentas de bioinformática dedicadas a sua identificação e anotação em dados de sequenciamento de DNA. Posto isso, este trabalho apresenta o sideRETRO um programa computacional especializado na detecção de pseudogenes processados ausentes do genoma de referência, mas presentes em dados de sequenciamento de genoma completo e exoma de outros indivíduos. Além de apontar para a presença de retrocópias não fixadas, o sideRETRO é capaz de anotar várias outras características relacionadas a esses evento, tais como: a coordenada genômica de inserção do pseudogene processado, a qual constitui o cromossomo, o ponto de inserção e a fita de DNA (líder or retardada); o contexto genômico do evento (exônico, intrônico ou intergênico); a genotipagem (presente ou ausente) e a haplotipagem (em homozigose ou heterozigose). Para atestar a eficiência da ferramenta, o sideRETRO foi executado para dados simulados e para dados reais validados experimentalmente por um grupo independente. Portanto, em resumo, nesta tese são descritos o desenvolvimento e o uso do sideRETRO uma ferramenta computacional robusta e eficiente, designada para identificar e anotar pseudogenes processados não fixados. Por fim, vale destacar que o sideRETRO preenche uma lacuna metodológica e possibilita novas hipóteses e investigações sistemáticas no campo de chamada de variantes estruturais

The methodological and instrumental advances resulting from the Human Genome Project have created the necessary framework to the emergence of Next Generation DNA sequencing technologies, which are characterized by a reduced cost, low operational demand and the generation of a large volume of data per experiment. Concomitantly with this, the increase in computational processing power has driven the development of large-scale genetic analyses, which allowed us to study individualized genomic traits little or never explored before. Among these characteristics, those related to structural variations in genomes have received much attention. Processed pseudogenes, or retrocopies, are structural variations caused by the duplication of coding genes through the transposition of their mature messenger RNA by the LINE-1 enzymatic machinery. Retrocopies can be fixed (i.e., present in all genomes of a given species and included into the assembly of the reference genome) or unfixed, being polymorphic, germinal or somatic. However, knowledge about unfixed retrocopies is still limited due to the lack of bioinformatics tools dedicated to their identification and annotation in DNA sequencing data. Therefore, this work presents sideRETRO a computer program specialized in the detection of processed pseudogenes absent from the reference genome, but present in whole genome and exome sequencing data from other individuals. In addition to pointing out the presence of unfixed retrocopies, sideRETRO is able to annotate several other characteristics related to these events, such as: the genomic coordinate of the processed pseudogene insetion, which constitutes the chromosome, the insertion point and the DNA strand (leader or retard); the genomic context of the event (exonic, intronic or intergenic); genotyping (present or absent) and haplotyping (homozygous or heterozygous). To certify the sideRETRO efficiency, it was run on simulated data and on real data experimentally validated by an independent group. Therefore, in summary, this thesis describes the development and use of sideRETRO a robust and efficient computational tool, designed to identify and annotate unfixed processed pseudogenes. Finally, it is worth noting that sideRETRO fills a methodological gap and allows new hypotheses and systematic investigations in the field of structural variant calling

Bioinformática como recurso educativo para enseñar variabilidad genética mediante la comparación de mapas de restricción / Bioinformatics as an educational resource for teaching genetic variability by comparing restriction maps

Uno de los rasgos de la sociedad del siglo XXI es la incorporación de las TIC en la educación, las cuales pueden contribuir en los procesos de enseñanza-aprendizaje. Sin embargo, el maestro es quien le dá el sentido pedagógico a estos recursos educativos. En ese sentido, las herramientas de la bioinformática pueden contribuir en la enseñan-za de temas complejos y abstractos con ejemplos concretos y sin necesidad de realizar prácticas de laboratorio que representen elevados costos económicos. Considerando lo anterior, en esta investigación se presenta el diseño de la guía "Análisis de la variabilidad genética en especies de Pseudomonas mediante comparación de los mapas de restricción del gen ptsN", que utilizó dos sitios web gratuitos y que muestra paso a paso la manera de realizarla. La guía se aplicó a 30 estudiantes de la asignatura "biología molecular" del período 2018-1 de la licenciatura en biología de la UPN. Para la recolección de la información que permitió evaluar el aprendizaje y conocer la percepción de los estudiantes respecto de la pertinencia y viabilidad del recurso educativo se emplearon un cuestionario y una encuesta estructurada. Después de trabajar con la guía, los estudiantes mostraron un progreso signifi cativo en sus bagajes cognitivo, conceptual y procedimental, hecho que se evidencia en las respuestas obtenidas mediante los instrumentos diseña-dos. Tras la experiencia, los estudiantes consideraron que la guía era apropiada y viable para enseñar variabilidad genética. Adicionalmente, se hizo evidente que sí es posible diseñar actividades contextualizadas a bajo costo.

One of the features of the 21st century society is the incorporation of ICT in education, which can contribute to the teaching-learning processes. However, it is the teacher who gives the pedagogical meaning to these educational resources. In this sense, bioinformatics tools can contribute to the teaching of complex and abstract topics with concrete examples and without the need for laboratory practices that represent high economic costs. Considering the above, this research presents the design of the guide "Analysis of genetic variability in Pseudomonas species by comparison of restriction maps of the ptsN gene", which used two free websites and shows step by step how to perform it. The guide was applied to 30 students of the subject "molecular biology" of the period 2018-1 of the bachelor's degree in biology at UPN. A questionnaire and a structured survey were used to collect information to evaluate learning and to know the students' perception of the relevance and feasibility of the educational resource. After working with the guide, students showed signifi cant progress in their cognitive, conceptual and procedural baggage, as evidenced by the answers obtained through the designed instruments. After the experience, the students considered that the guide was appropriate and viable for teaching genetic variability. Additionally, it became evident that it is possible to design contextualized activities at low cost.

Detección de virus de ARN en cultivos de tomate del Oriente Antioqueño mediante secuenciación de alto rendimiento y RT-qPCR / Detection of RNA viruses in tomato fields in eastern Antioquia using high-throughput sequencing (HTS) and RT-qPCR

RESUMEN En Antioquia, el cultivo de tomate (Solanum lycopersicum) se ve afectado por diversas enfermedades virales, que ocasionan la disminución en la calidad de los frutos y de los rendimientos; sin embargo, pocos estudios han identificado, a nivel de especie, los agentes causales de dichas enfermedades. En los últimos años, la secuenciación de alto rendimiento (HTS), se ha convertido en una herramienta eficiente de diagnóstico de fitopatógenos, permitiendo la detección y la caracterización genómica de un alto número de virus, en diferentes plantas. En este trabajo, se evaluó la presencia de virus de ARN infectando tomate var. Chonto del oriente Antioqueño, mediante HTS y RT-PCR, en tiempo real (RT-qPCR), en muestras de tejido foliar y en semillas. El análisis de HTS indicó la infección de los virus Potato virus S (PVS), Potato virus Y (PVY), Potato yellow vein virus (PYVV), Potato virus X (PVX), Southern tomato virus (STV) y Bell pepper endornavirus (BPEV), en los cultivos de tomate de esta región, obteniéndose los genomas completos de PYVV, STV y BPEV. Las pruebas de RT-qPCR indicaron la presencia de PYVV en el 100% de las muestras foliares analizadas, mientras que PVX, PVY, STV y PVS, se encontraron en niveles de 94,4, 77,8, 72,2 y 5,6%, respectivamente. La evaluación de estos virus en lotes de semilla sexual comercial y no comercial y en sus plantas derivadas evidenció la presencia de cinco virus en dicho material, con niveles de prevalencia del 13 al 93% e infecciones mixtas, que incluyeron combinaciones, desde dos a cinco virus.

ABSTRACT In Antioquia, the tomato crop (Solanum lycopersicum) is seriously affected by a wide range of viral diseases that affect yield and the quality of fruits. Despite of this, there are few studies aimed at identifying these viruses at the species level. With the advent of High-throughput sequencing (HTS) methods, it is now possible to achieve an efficient characterization of viruses infecting plant hosts. In this work, the presence of RNA viruses infecting tomato var. Chonto in eastern Antioquia was tested using HTS and Real-time RT-PCR (RT-qPCR) in leaf tissues and seeds. HTS revealed infection with Potato virus S (PVS), Potato virus Y (PVY), Potato yellow vein virus (PYVV), Potato virus X (PVX), Southern tomato virus (STV) and Bell pepper endornavirus (BPEV). Complete genome sequences were obtained for PYVV, STV and BPEV. RT-qPCR showed prevalence of 100%, 94.4%, 77.8%, 72.2% and 5.6% for PYVV, PVX, PVY, STV and PVS in leaf samples, respectively. These viruses were also found infecting commercial and informal seeds and in their seedlings with a prevalence between 13 and 93%. Mixed infections were found to combine a mixture of two to five viruses.

Aplicación de la secuenciación masiva y la bioinformática al diagnóstico microbiológico clínico / Bioinformatics of next generation sequencing in clinical microbiology diagnosis

Resumen La aparición de secuenciadores masivos que permiten leer en paralelo de millones a miles de millones de secuencias o fragmentos del ADN (reads) ha revolucionado la microbiología, la cual ha pasado de un ámbito exclusivamente laboratorial a uno computacional, con la aplicación ineludible de la bioinformática. La posibilidad de efectuar estudios de la microbiota, el microbioma y el metagenoma de una muestra clínica de manera rápida y a un coste reducido permite avanzar más rápidamente en el diagnóstico de enfermedades, en el conocimiento de la taxonomía y la epidemiología de los agentes involucrados, así como de su virulencia. También posibilita la realización de estudios de genómica comparada y el descubrimiento de genes o variantes de interés, lo que puede llevar a que enfermedades tradicionalmente consideradas como de carácter no microbiano sean asociadas a la presencia de microrganismos. En esta revisión se aclara la terminología usada en este campo, y se describen las principales tecnologías de secuenciación y su utilidad en el análisis microbiano. Asimismo, se señalan diversos programas de código libre, pipelines de análisis, bases de datos y plataformas web que permiten que la bioinformática se integre exitosamente al ámbito de la microbiología clínica y al estudio de las enfermedades infecciosas.

Abstract Massive parallel sequencing (High-Throughput Sequencing [HTS]) allows to read millions or billions of DNA sequences or fragments (reads) in parallel and is revolutionizing microbiology research, moving from laboratory methods to computed-assisted analyses, with the compelling use of Bioinformatics. The time and cost reduction in studies on the microbiota, microbiome and metagenome, allows to rapidly progress in diagnosis, taxonomy, epidemiology, comparative genomics, virulence, discovery of genes or variants of interest and the association of microorganisms with traditionally considered non-microbial diseases. In this review, the terminology, the sequencing technologies and their applications are described for microbial analysis using open-source bioinformatics software, analysis pipelines, databases and web platforms that allow a user-friendly bioinformatics approach affordable by the clinical microbiologist and infectious disease practitioners.

Integración de la Bioinformática en la caracterización Clínica y Genómica de Retinitis Pigmentosa, Síndrome de Noonan y Síndrome de Retraso Mental Martin-Probs, en un mismo individuo. Reporte de un Caso / Integration of Bioinformatics in the Clinical and Genomic Characterization of Retinitis Pigmentosa, Noonan Syndrome and Martin-Probs Mental Retardation Syndrome, in the Same Individual. Case report

Introducción: El avance en las técnicas bioinformáticas ha permitido realizar acercamientos y mejoras en los diagnósticos clínicos, correlacionando genotipo ­ fenotipo y permitiendo el acercamiento a una terapia personalizada. Objetivo: Realizar mediante técnicas bioinformáticas, la caracterización molecular y de expresión génica de una paciente con manifestaciones clínicas (dismorfias, retraso en el desarrollo) de una enfermedad compleja (poligénica). Materiales y métodos: Se realizó la secuenciación de exoma completo a partir de una muestra de sangre periférica. Se analizaron los datos obtenidos mediante análisis in-sílico, utilizando programas como SIFT, Mutation Tester, UMD y Provean, para determinar la significancia clínica de variantes encontradas; además se usó programa GeneMania para determinar las interacciones génicas. Resultados:Se encontraron 3 variantes en los genes SEMA4A, PTPN11 y RAB40A, asociados a Retinitis pigmentosa 35, Síndrome de Noonan y Sindrome de retraso mental Martin-Probs, respectivamente; encontrando según los softwares predictores, en el primer caso un significado clínico aparentemente benigno, y en los dos últimos genes un significado clínico patogénico. El análisis de redes génicas reveló alteraciones en funciones biológicas como la señalización mediada por fosfatidilinositol, respuesta al factor del crecimiento fibroblástico, vía de señalización de neutrofina y la morfogénesis de vasos sanguíneo que permitieron explicar gran parte de la sintomatología observada. Conclusión: El análisis personalizado de las patologías complejas mediante el uso de la clínica, herramientas genómicas y bioinformaticas han permitido un avance significativo en las técnicas para el procesamiento y análisis de datos, beneficiando los estudios científicos que permiten el acercamiento a un correcto diagnóstico y adecuada consejería genética.

Introduction: Advances in bioinformatics techniques have allowed approaches and improvements in clinical diagnoses, correlating genotype - phenotype and allowing the approach to personalized therapy. Objective: In order to perform the molecular characterization and gene expression in a patient with complex clinical manifestations through bioinformatics techniques, complete exome sequencing was performed by a peripheral blood sample to a woman with facial dysmorphisms and developmental disorders. Material and methods: We analyzed the data obtained by in-silico analysis, using programs such as SIFT, Mutation Tester, UMD and Provean, to determine the clinical significance of the found variants and GeneMania program was used to determine gene interactions. Results: 3 variants were found in the genes SEMA4A, PTPN11 and RAB40A, associated with Retinitis pigmentosa 35, Noonan Syndrome and Mental Retardation Syndrome Martin-Probs, respectively; according to the predictive softwares, in the first case an apparently benign clinical meaning, and in the last two genes a clinical pathogenic meaning. The analysis of gene networks revealed alterations in biological functions such as signaling mediated by phosphatidylinositol, response to the fibroblastic growth factor, neutrophin signaling pathway and blood vessel morphogenesis that allowed us to explain a large part of the observed symptomatology. Conclusion: The personalized analysis of complex pathologies through the use of clinical, genomic and bioinformatic tools has allowed a significant advance in techniques for processing and analyzing data, benefiting scientific studies that allow the approach to a correct diagnosis and adequate genetic counseling.

Avistamientos de aves y análisis bioinformático en entornos rurales con estudiantes de la Institución educativa Ferralarada en Choachí (Colombia) / Bird sightings and bioinformatic analysis in rural settings with students from the educational institution Ferralarada in Choachí (Colombia)

Objetivo: La ejecución de esta investigación presenta dos objetivos principales: primero. Realizar avistamientos de aves en entornos rurales; con estudiantes de primaria, por medio del dibujo como herramienta descriptiva. Segundo. Desarrollar una metodología sencilla para realizar un análisis bioinformático rápido, utilizando el criterio de parsimonia. Materiales y métodos: El presente trabajo se desarrolló con la comunidad educativa de la Institución Educativa Departamental Técnica Agropecuaria Ferralarada; ubicada en el municipio de Choachí, Colombia. Como respuesta a la necesidad de continuar los procesos pedagógicos de la institución en materia ambiental y a los retos actuales de la educación presentados por la emergencia sanitaria del COVID-19. Se realizó una serie de actividades experimentales, que surgen de las aves como elemento motivacional. Resultados. Las actividades realizadas por los docentes de primaria a propósito de los avistamientos, han generado registros de dibujo y escritos, los cuales expresan las representaciones que tienen los estudiantes a propósito de su entorno natural. Se construyo un árbol filogenético basado en el criterio de parsimonia utilizando secuencias del gen CO1 extraídas de Genbank, y analizadas con los programas ClustalX, Nona y Asado. Conclusión: Las actividades ejecutadas a propósito de los avistamientos, han resultado ser viables y de fácil desarrollo con la comunidad educativa. La propuesta bioinformática se configura como una herramienta de análisis sencillo con validez procedimental, sin embargo, requiere avances conceptuales frente al manejo de programas y plataformas, así como disponibilidad de recursos tecnológicos para su implementación.

Aim: The execution of this proposal has two main aim: 1. Perform bird watching in rural settings; with primary school students, using drawing as a descriptive tool. 2. Develop a simple methodology to perform a rapid bioinformatic analysis, using the parsimony criterion. Materials and methods: This work was developed with the educational community of the Institución Educativa Departamental Técnica Agropecuaria Ferralarada; located in the municipality of Choachí, Colombia. In response to the need to continue the pedagogical processes of the institution in environmental matters and to the current challenges of education presented by the health emergency of COVID-19. A series of experimental activities were carried out, arising from birds as a motivational element. Results. The activities carried out by the primary school teachers regarding the sightings have generated drawing and written records, which express the representations that students have of their natural environment. A phylogenetic tree was built based on the parsimony criterion using sequences of the CO1 gene extracted from Genbank, and analyzed with the ClustalX, Nona and Asado programs. Conclusion: The activities carried out in connection with the sightings have turned out to be viable and easy to develop with the educational community. The bioinformatics proposal is configured as a simple analysis tool with procedural validity, however, it requires conceptual advances in the management of programs and platforms, as well as the availability of technological resources for its implementation.

Usando a imunologia de sistemas para entender os mecanismos moleculares de doenças e vacinas / Using systems immunology to understand the molecular mechanisms of diseases and vaccines

Nas últimas décadas, dados relacionados com a saúde humana, desde informações clínicas e epidemiológicas até imagens médicas e experimentos ômicos, foram gerados e acumulados em uma quantidade sem precedentes na história. Um campo novo de pesquisa chamado "Imunologia de Sistemas" emergiu para tentar integrar, analisar, interpretar e predizer os mecanismos moleculares de doenças e vacinas. Esta tese mostra diversas aplicações da Imunologia de Sistemas no estudo de arboviroses, vacina da gripe, câncer, tuberculose, pneumonia, artrite, dentre outros. Também mostra o desenvolvimento de ferramentas computacionais amigáveis que permitem com que qualquer cientista, sem conhecimento prévio de bioinformática, possa realizar análises de Imunologia de Sistemas. Os achados das análises forneceram novas hipóteses e insights que, ao serem testados e validados experimentalmente, melhoram nosso entendimento sobre os processos imunológicos por trás da vacinação e de doenças humanas

Biologia de Sistemas de RNAs Não-Codificadores Longos na Vacinação / Systems biology of Long Non-Coding RNAs in vaccination

Entender os mecanismos responsáveis pela proteção induzida por vacinas contribui para o desenvolvimento de novas vacinas. Uma abordagem de pesquisa denominada Vacinologia de Sistemas surgiu para endereçar essa tarefa. A aplicação da Vacinologia de Sistemas gerou informações amplas relacionadas a respostas vacinais e foi aplicada no estudo de diversas vacinas. Apesar de estarem envolvidos em diversos processos imunológicos, RNAs Não-Codificadores Longos (lncRNAs) ainda não foram estudados no contexto da imunidade induzida por vacinas. Neste trabalho, fizemos a análise de mais de 2.000 amostras de transcritoma de sangue periférico, oriundas de 17 diferentes coortes vacinadas, com foco na identificação de lncRNAs potencialmente envolvidos com a resposta induzida por vacinas contra gripe e contra febre amarela. Criamos também um banco de dados online, em que todos os nossos resultados podem ser facilmente acessados. Nossos resultados indicaram que diversos lncRNAs participam de múltiplas vias imunológicas relacionadas a respostas induzidas por vacinas. Entre esses, o transcrito FAM30A se destaca por ter alta expressão em células B e ser correlacionado com a expressão de genes de imunoglobulina localizados no mesmo locus genômico. Identificamos também alterações na expressão de lncRNAs em dados de RNA-seq de uma coorte de crianças imunizadas com uma vacina atenuada contra gripe, o que sugere um papel de lncRNAs na resposta a diferentes vacinas. Nossos achados trazem evidências de que lncRNAs tem um papel significativo na resposta imune induzida por vacinas

Understanding the mechanisms of vaccine-elicited protection contributes to the development of new vaccines. The emerging field of Systems Vaccinology provides detailed information on host responses to vaccination and has been successfully applied in the study of the molecular mechanisms of several vaccines. Long Non-Coding RNAs (lncRNAs) are crucially involved in multiple biological processes, but their role in vaccine-induced immunity has not been explored. We performed an analysis of over 2,000 blood transcriptome samples from 17 vaccine cohorts to identify lncRNAs potentially involved with antibody responses to influenza and yellow fever vaccines. We have created an online database where all results from these analyses can be easily accessed. We found that lncRNAs participate in distinct immunological pathways related to vaccine-elicited responses. Among them, we showed that the expression of lncRNA FAM30A was high in B cells and correlates with the expression of immunoglobulin genes located in its genomic vicinity. We also identified altered expression of lncRNAs in RNA-sequencing (RNA-seq) data from a cohort of children vaccinated with intranasal live attenuated influenza vaccine, suggesting a common role across several diverse vaccines. Taken together, these findings provide evidence that lncRNAs have a significant impact on immune responses induced by vaccination

ABPSE: Alineador de ADN Basado en Paralelismo a Nivel de Bit y la Estrategia Siembra y Extiende / ABPSE: DNA Aligner Based on Bit-level Parallelism and the Seed and Extend Strategy

Resumen La alineación de ADN es un proceso clave para la reconstrucción de genomas, a partir de los millones de lecturas cortas producidas por las máquinas de secuenciación paralela masiva. Tal proceso suele realizarse mediante algoritmos con elevada complejidad espacial y temporal, requiriendo varias horas para entregar los resultados, así como decenas de GB de RAM. Esto ha motivado la búsqueda de nuevos algoritmos y/o estrategias que permitan disminuir los tiempos de ejecución, mientras se utilizan recursos mínimos de memoria. En este artículo se presenta ABPSE, un nuevo alineador de ADN que combina el algoritmo de Ferragina y Manzini (o índices de FM) y el algoritmo de Myers, mediante la estrategia siembra y extiende. En la siembra, los índices de FM permiten calcular de manera rápida regiones con alta probabilidad de alineación; mientras que en la extensión, el algoritmo de Myers refina la alineación utilizando operaciones basadas en vectores de bits, calculando simultáneamente varias celdas de la matriz de programación dinámica. Los resultados muestran un 96.1% de lecturas alineadas correctamente, un factor de aceleración de 2.45x en relación a BWA-SW y un uso de memoria de apenas 7.6 GB, cuando se alinea el genoma humano completo.

Abstract DNA alignment is a key process in the assembly of genomes from the millions of short reads that are produced by massive parallel sequencing machines. Such a process is usually done by means of high spatial and temporal complexity algorithms, which takes hours to deliver the results as well as tens of GB of RAM. This has prompted the search for new algorithms and/or strategies that allow shorter runtimes, while using minimal memory footprint. In this article, we present ABPSE, a new DNA aligner that combines the Ferragina and Manzini algorithm (or FM indexes) and the Myers algorithm, by means of the seed and extend strategy. In the seeding, the FM indices allow a rapid calculation of the regions with high probability of alignment. In the extension, the Myers algorithm refines the alignment using operations based on bit vectors. It simultaneously calculates several cells of the dynamic programming matrix. The results show 96.1% of correctly aligned reads, an acceleration factor of 2.45x in relation to BWA-SW and a memory footprint of only 7.6 GB when aligning the entire human genome.

Identificación bioinformática de Polimorfismos de Nucleótido Simple (PNSs) en genes candidatos para las características de la fibra en alpacas (Vicugna pacos) / Bioinformatic identification of Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) in candidate genes for fiber characteristics in alpacas (Vicugna pacos)

El objetivo fue identificar y predecir la ubicación de polimorfismos de nucleótido simple (PNSs) en genes relacionados al crecimiento de la fibra. Se realizó el estudio con un total de 31 genes de queratina (KRT9, KRT12, KRT13, KRT14, KRT16, KRT18, KRT20, KRT25, KRT1, KRT3, KRT5, KRT6a, KRT6b, KRT6c, KRT7, KRT8, KRT71, KRT80, KRT31, KRT32, KIRT40, KRT81, KRT82, KRT10, KRT15, KRT17, KRT19, KRT2, KRT4, KRT79 y KRT83) asociados con las características de lana, fibra y pelo en ovinos, cabras y humanos respectivamente, cuyas secuencias fueron encontradas en la base de datos del National Center for Biotechnology Information (NCBI). Mediante el uso de bases de datos y herramientas bioinformáticas como el Conserved Domains Database, Spling, y MegaBlast se logró ubicar secuencias únicas para cada gen. Estas secuencias fueron comparadas con los genomas de referencia Vicugna_pacos-2.0.2 y Vi_pacos_V1.0. Se identificaron 48 PNSs ubicados en las regiones intrónicas y exónicas de 22 genes. No se localizaron PNSs en o alrededor de los genes KRT10, KRT15, KRT17, KRT19, KRT2, KRT4, KRT6b, KRT6c y KRT79. El análisis comparativo entre las cuatro especies estudiadas permitió observar que los genes KRT81, KRT6b y KRT6c no están presentes en los genomas de referencia de alpaca, los genes KRT31, KRT14, KRT81, KRT83, KRT6b y KRT6c no están presentes en el genoma de referencia de ovino y los genes KRT31, KRT13, KRT81, KRT83, KRT6b y KRT6c no están presentes en el genoma de referencia de cabra.

The objective was to identify and predict the location of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in genes related to fiber growth. The study was carried out with 31 keratin genes (KRT9, KRT12, KRT13, KRT14, KRT16, KRT18, KRT20, KRT25, KRT1, KRT3, KRT5, KRT6a, KRT6b, KRT6c, KRT7, KRT8, KRT71, KRT80, KRT31, KRT32, KIRT40, KRT81, KRT82, KRT10, KRT15, KRT17, KRT19, KRT2, KRT4, KRT79 y KRT83) associated with wool, fiber and hair characteristics in sheep, goat and human, respectively. These gene sequences were retrieved from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database. Using databases and bioinformatics tools such as the Conserved Domains database, Spling and Megablast, unique sequences for each gene were identified. These sequences were compared to the reference genomes: Vicugna_pacos-2.0.2 and Vi_pacos_V1.0 to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs). In this manner, 48 SNPs were identified and localized in both intronic and exonic regions of 22 genes. We did not identify SNPs for KRT10, KRT15, KRT17, KRT19, KRT2, KRT4, KRT6b, KRT6c and KRT79. Comparative analysis among the four species studied allow to identify that sequences for KRT81, KRT6b and KRT6c genes are not present in the alpaca reference genomes. Similarly, genes KRT31, KRT14, KRT81, KRT83, KRT6b and KRT6c are not present in the ovine reference genome and, genes KRT31, KRT13, KRT81, KRT83, KRT6b and KRT6c are not present in the goat reference genome.

Analysis of the transcriptional regulatory mechanisms mediated by microRNAs in Metabolic Syndrome / Análise dos mecanismos regulatórios transcricionais mediados por microRNAs na Síndrome Metabólica

Metabolic Syndrome (MetS) is a combination of diseases interrelated and associated with increased mortality and risk of cardiovascular events. Among the elucidated molecular mechanisms of MetS, there are several genes regulated by miRNAs - small non-coding RNAs. A large number of transcriptomic studies in public databases integrated with new analysis methods can generate new insights. Therefore, this study aimed to identify circulating miRNAs and their target genes in MetS using a Systems Biology approach. For this, we used GEO-NCBI to download and analyse 26 microarray transcriptome studies of MetS and obesity. After preprocessing, the data underwent differential expression (LIMMA method), gene co-expression (CEMiTool), and enrichment (GSEA, Reactome) analyses. We retrieved a gene expression signature for subcutaneous adipose tissue (SAT) for obese individuals that included 291 consistent differentially expressed genes (DEG). This signature had a positive normalized enrichment score (NES) for adaptive immune system activation responses, and negative NES for metabolic pathways. The consensus co-expression network of SAT revealed 3 communities (CM) of densely interconnected genes. These CMs had a high number of up regulated genes and a consistent positive NES among the studies. The co-expressed genes of these 3 CMs were related to neutrophil degranulation, infiltration of immune system cells, and inflammatory processes. Also, a small brazillian cohort (6 individuals with MetS and 6 controls) underwent a seric miRNA profiling using PCR array. From the 222 miRNAs detected in serum, the differential expression analysis identified 4 upregulated miRNAs (miR-30c-5p, miR-421, miR-542-5p and miR-574) in MetS patients (p<0.01). The integrative miRNAs-mRNAs analysis revealed that the circulating upregulated miRNAs had 12 targets in the SAT, 3 targets in the liver; and no targets in the muscle and blood. Many of these target genes are known modulators of proinflammatory pathways. In conclusion, the use of Systems Biology in the analysis of gene networks and circulating miRNAs identified some potential molecular and pathophysiological mechanisms of the Metabolic Syndrome. The circulating miRNAs identified in this study are potential biomarkers and/or therapeutic targets. However, further studies are needed to validate these miRNAs and their target mRNA

A Síndrome Metabólica (MetS) é um conjunto de doenças inter-relacionadas e associadas ao aumento de mortalidade e risco de eventos cardiovasculares. Entre os mecanismos moleculares elucidados da MetS, existem muitos genes regulados por miRNAs - RNAs pequenos não codificadores. O grande número de estudos transcriptômicos em banco dados públicos integrado a novos métodos de análise podem gerar novas descobertas. Deste modo, o objetivo deste estudo foi identificar miRNAs circulantes e genes alvos na MetS usando a abordagem de Biologia de Sistemas. Para isso, GEO-NCBI foi usado para obter e analisar 26 estudos de transcriptoma por microarray de MetS e obesidade. Após o pré-processamento, realizamos análises de expressão diferencial (método LIMMA), co-expressão gênica (CEMiTool), e enriquecimento (GSEA, Reactome). Identificamos uma assinatura de expressão gênica do tecido adiposo subcutâneo (SAT) de indivíduos obesos, composta por 291 genes consistentemente diferencialmente expressos (DEG). Essa assinatura teve um escore de enriquecimento normalizado (NES) positivo para ativação de respostas do sistema imune adaptativo, e NES negativo para vias de metabolismo. A rede consenso de co-expressão do SAT revelou 3 comunidades (CM) de genes densamente interconectadas. Essas CMs continham muitos genes regulados positivamente e com consistência de NES positivo entre os estudos. Os genes co-expressos dessas 3 comunidades pertenciam a vias de a degranulação de neutrófilos, infiltração de células do sistema imune e processos inflamatórios. Além disso, uma pequena coorte brasileira (6 indivíduos com MetS e 6 controles) foi submetida à dosagem sérica de miRNAs por PCR array. Dos 222 miRNAs detectados no soro, a análise de expressão diferencial identificou 4 miRNAs regulados positivamente (miR-30c-5p, miR-421, miR-542-5p e miR-574) nos pacientes com MetS (p<0.01). A análise integrativa miRNAs-mRNAs revelou que osmiRNAs circulantes superexpressos tinham 12 alvos no SAT, 3 alvos no fígado; e nenhum alvo no músculo e no sangue. Muitos desses alvos são moduladores de vias ró-inflamatórias. Em conclusão, a utilização da Biologia de Sistemas na análise de redes gênicas e miRNAs circulantes identificou alguns potenciais mecanismos moleculares e fisiopatológicos da Síndrome Metabólica. Os miRNAs circulantes identificados neste trabalho são potenciais biomarcadores e/ou alvos terapêuticos. Entretanto, mais estudos são necessários para validar esses miRNAs e seus mRNAs alvos

A evolução do diagnóstico da doença mista do tecido conjuntivo / Evolution of the diagnosis of mixed connective tissue disease

A Doença Mista do Tecido Conjuntivo (DMTC) é uma doença autoimune crônica composta por um misto de quatro doenças: Lúpus Eritematoso Sistêmico, Esclerose Sistêmica, Dermatomiosite/Polimiosite e Artrite Reumatoide. Por se tratar de uma combinação de doenças autoimunes o diagnóstico é bastante complexo. Atualmente existem quatro combinações sugeridas por diferentes autores para a realização de um diagnóstico preciso, são eles: Kasukawa, Alarcón-Segovia e Villareal, Kahn e Appeboom e Sharp. Desde a sua descoberta em 1972 por Sharp, passaram-se 46 anos e desta forma o objetivo desta revisão foi verificar a evolução do diagnóstico da DMTC desde a sua descoberta até a atualidade. Para isso utilizou-se sites de busca PUBMED e SCIELO. Por se tratar de uma doença autoimune que leva ao desenvolvimento de um quadro inflamatório crônico utilizou-se a ferramenta STRING que permite a análise da interação de proteínas. Até a presente data, não existe um consenso de qual critério deve ser usado para o diagnóstico correto e eficiente desta doença. A baixa relação de interações observadas a partir da ferramenta STRING demonstra que ainda não existem dados suficientes na literatura para que a ligação entre proteínas marcadoras e a DTMC possa ser estabelecida. (AU)

Mixed connective tissue disease (MCTD) is a chronic autoimmune disorder consisting of a mixture of four diseases: systemic lupus erythematosus, systemic sclerosis, dermatomyositis/polymyositis, and rheumatoid arthritis. Because it is a combination of different autoimmune disorders its diagnosis is quite complex. Currently there are four combinations suggested by the following authors to establish an accurate diagnosis: Kasukawa, Alarcón-Segovia & Villareal, Kahn, and Appeboom & Sharp. It has been 46 years since Sharp reported the disease in 1972 and thus the purpose of this review was to investigate the evolution of the diagnosis of MCTD since then. PubMed and SciELO databases were used for this investigation. Because MCTD is an autoimmune disease that leads to the development of a chronic inflammatory condition, the STRING tool was used to allow the analysis of protein interaction. To date, there is no consensus as to what criterion should be used for a correct and efficient diagnosis of this disease. The low ratio of interactions observed from the STRING tool demonstrates that there is not yet enough data in the literature for establishing the binding between marker proteins and MCTD. (AU)

Cloning, expression, and characterization of three ribosomal protein S13 genes in Sophora flavescens / Clonagem, expressão e caracterização de três proteínas ribossômicas S13 genes em Sophora flavescens

To characterize the structure and function of ribosomal protein S13 (RPS13), we identified fulllength open reading frames (ORFs) of three RPS13 genes (RPS13-1, RPS13-2, and RPS13-3) of the Chinese medicinal plant, Sophora flavescens. The target genes were amplified by reverse transcription-olymerase chain reaction (RT-PCR), ligated into the pET22b(+) vector, and then transformed into Escherichia coli BL21 competent cells for protein expression. The physicochemical properties, protein motif, evolution, and structural organization of the three RPS13 genes were analyzed using bioinformatics tools. The full-length ORFs (453 bp) of the three RPS13 genes of S. flavescens were cloned, and each encodes a protein of 151 amino acids in length, and their expression was detected by Western blotting. Bioinformatics analysis showed that RPS13s are stable proteins that are closely related to the 40S RPS13s of Vigna radiate var. radiate. Their three-dimensional structures included three -helices at the C-terminal and four -helices at the N-terminal, and the two clusters of helices were connected by a long random coil, which may help maintain the dynamic bridging interactions between the large and small subunits of the ribosome. The full-length ORFs of three RPS13 genes of S. flavescens were successfully cloned and expressed in vitro. The study of the physicochemical properties, evolution, and secondary and three-dimensional structures of the three proteins will provide the theoretical basis for further studies on the function of RPS13s in plants.

Objetivo: Para caracterizar a estrutura e a função da proteína ribossomal S13 (RPS13), identificamos fases de leitura abertas (ORFs) completas de três genes RPS13 (RPS13-1, RPS13-2 e RPS13-3) da planta medicinal chinesa, Sophora flavescens. Métodos: Os genes alvo foram amplificados por reação em cadeia da polimerase por transcrição reversa (RT-PCR), ligados ao vetor pET22b(+), e então transformados em células competentes de Escherichia coli BL21 para expressão protéica. As propriedades físico-químicas, o motivo protéico, a evolução e a organização estrutural dos três genes RPS13 foram analisados utilizando ferramentas de bioinformática. Resultados: ORFs completos (453 pb) dos três genes RPS13 de S. flavescens foram clonados, e cada um codifica uma proteína de 151 aminoácidos de comprimento, e sua expressão foi detectada por western blotting. A análise de bioinformática mostrou que as RPS13s são proteínas estáveis que estão intimamente relacionadas com as 40S RPS13s de Vigna radiata var. radiate. Suas estruturas tridimensionais incluíam três -hélices no C-terminal e quatro -hélices no N-terminal, e os dois aglomerados de hélices eram conectados por uma longa bobina aleatória, o que pode ajudar a manter as interações de ponte dinâmicas entre o subunidades grandes e pequenas do ribossomo. Conclusões: As ORFs completas de três genes RPS13 de S. flavescens foram clonadas e expressas com sucesso in vitro. O estudo das propriedades físico-químicas, evolução e estruturas secundárias e tridimensionais das três proteínas fornecerão a base teórica para estudos adicionais sobre a função das RPS13s em plantas.

Analysis of Bm86 conserved epitopes: is a global vaccine against Cattle Tick Rhipicephalus microplus possible? / Análise de epítopos conservados da Bm86: é possível uma vacina global contra Carrapato-do-Boi Rhipicephalus microplus?

Abstract The cattle tick Rhipicephalus microplus causes significant economic losses in agribusiness. Control of this tick is achieved mainly through the application of chemical acaricides, often resulting in contamination of animal food products and of the environment. Another major concern associated with acaricide use is the increasing reports of resistance of this tick vector against the active ingredients of many commercial products. An alternative control method is vaccination. However, the commercially available vaccine based on a protein homologous to Bm86 exhibits variations in efficacy relative to the different geographical locations. This study aimed to identify antigenic determinants of the sequences of proteins homologous to Bm86. Phylogenetic analyses were performed to determine the extent of divergence between different populations of R. microplus to identify the sequence that could be used as a universal vaccine against the multiple geographically distinct populations of R. microplus and related tick species. Considering the extensive sequence and functional polymorphism observed among strains of R. microplus from different geographical regions, we can conclude that it may be possible to achieve effective vaccination against these cattle ticks using a single universal Bm86-based antigen.

Resumo O carrapato Rhipicephalus microplus é responsável por perdas significativas no agronegócio. O controle deste carrapato é feito principalmente por meio da aplicação de acaricidas químicos, geralmente resultando na contaminação de produtos de origem animal e do meio ambiente. Outra preocupação importante associada ao uso de acaricidas é o crescente aumento de relatos sobre a resistência deste carrapato a princípios ativos de vários produtos comerciais. Uma alternativa de controle é por meio de vacinação. Porém, a vacina comercializada contendo proteína homóloga à Bm86, apresenta variações de eficácia em relação às diferentes localizações geográficas. Este estudo buscou identificar determinantes antigênicos das sequencias de proteínas homólogas a Bm86. As análises filogenéticas foram feitas para determinar a extensão da divergência entre diferentes populações de R. microplus com o objetivo de identificar a sequência que poderia ser usada como vacina universal contra as múltiplas populações geograficamente distintas de R. microplus e espécies de carrapatos relacionados. Considerando-se a extensa sequência e o polimorfismo observados entre linhagens de R. microplus de diferentes regiões geográficas, podemos concluir que pode ser possível obter uma vacinação efetiva contra esses carrapatos bovinos utilizando um único antígeno universal baseado em Bm86.

ADN, disco duro de la vida / DNA, life's hard drive

A lo largo de los últimos dos siglos la medicina se vio nutrida con los descubrimientos bioquímicos que impulsaron el entendimiento de los mecanismos isiopatológicos y facilitó el desarrollo de la terapéutica. En cambio, en el presente siglo entramos a la era de la genómica y del "big data", por lo que el estudio de las funciones del ADN como dispositivo de almacenamiento de información es esencial para la comprensión de la nueva medicina genómica personalizada, de precisión. En la presente revisión, se analiza el ADN como un dispositivo informático con tres funciones: almacenamiento, expresión y transmisión de la información acumulada a lo largo de la ilogenia en forma de secuencias de nucleótidos. Se describe cada una de estas funciones comparándolas con la información manejada por una computadora o una sociedad, y se brindan ejemplos de patologías que surgen ante el fallo de alguna de las funciones. La revisión bibliográica es amplia e incluye los artículos más relevantes, tanto históricos como del estado del arte, correspondientes a cada tema...(AU)