Cuantificación de la expresión del gen amo-A en poblaciones bacterianas y archaeales presentes en muestras de suelos de un lote arrocero caracterizado por ambientes

El ciclo del nitrógeno representa uno de los procesos biogeoquímicos más importantes para los ecosistemas terrestres y acuáticos. Las comunidades microbianas desempeñan un papel crucial en los procesos de transformación del nitrógeno en el suelo, ya que participan en diversas etapas como la nitrificación, de gran importancia para la producción agrícola. Dentro de los marcadores moleculares más utilizados para evaluar la actividad de poblaciones microbianas oxidantes de amonio se han considerado ampliamente los genes que codifican enzimas claves como la subunidad A de la actividad amonio monooxigenasa (AMO). Sin embargo, no se comprende completamente si la expresión de esta enzima tiene relación directa con el rendimiento de los cultivos. En este contexto, se evaluó la expresión del gen amo-A de comunidades bacterianas y archaeales presentes en un lote arrocero previamente caracterizado por ambientes. Para cuantificar la abundancia de arqueas y bacterias oxidantes de amonio, (AOA y AOB, respectivamente) se emplearon las técnicas de PCR en tiempo real (RT-qPCR) y PCR digital (RT-dPCR). En este trabajo se encontró a través del análisis de datos metagenómicos que hubo una mayor presencia de AOB en las muestras de suelo rizosférico mientras que las AOA fueron predominantes en las muestras de suelo de soporte "bulk", sin embargo, no se detectó la expresión del gen amo-A asociada a la comunidad de bacterias en las muestras de suelo analizadas. Por otra parte, no se presentaron diferencias entre los transcritos del gen amo-A asociados a la comunidad de AOA de los ambientes caracterizados. Además, la expresión de transcritos no estuvo relacionada con alguna de las propiedades químicas evaluadas. Finalmente, las estrategias de cuantificación para RT-qPCR (plásmido y templete) resultaron ser homólogas y funcionales para identificar la expresión del gen amo-A de AOA, mientras que la técnica de RT-dPCR fue más precisa para el análisis de la comunidad de AOB y AOA.

The nitrogen cycle represents one the most important biogeochemical process for terrestrial and aquatic ecosystems. Microbial communities play a crucial role in the processes of transformation of soil nitrogen in the, since they participate in various stages such as nitrification, which is of great importance for agricultural production. Among the most used molecular markers to assess ammonium oxidizing microbial populations activity have been considered widely the genes encoding key enzymes such as ammonium monooxygenase (AMO) subunit A. However, it is not fully understood whether the expression of this enzyme is directly related to the crop yield. In this context, this research work evaluated the expression of the amo-A gene of bacterial and archaeal communities present in a rice field previously characterized by environments. Real-time PCR (RT-qPCR) and digital PCR (RT-dPCR) techniques were used to quantify the abundance of archaea and ammonium-oxidizing bacteria (AOA and AOB, respectively). In this work it was found that in the analysis of metagenomic data there was a greater presence of AOB in rhizospheric soil samples while AOA were predominant in bulk soil samples, however, the expression of the amo-A gene was not detected. associated with the community of bacteria in the soil samples analyzed. On the other hand, it was found that the transcripts of the amo-A gene of the AOA community did not present differences between the characterized environments. Furthermore, the expression of transcripts is not related to any of the chemical properties evaluated. Finally, the quantification strategies for RT-qPCR (plasmid and quenching) turned out to be homologous and functional to identify the expression of the AOA amo-A gene, while the RT-dPCR technique was more precise for the analysis of the community of AOB and AOA.

A peep into the transcriptome studies of the industrially important brown algae with special focus on Macrocystis genus / Una mirada a los estudios de transcriptoma en algas pardas de importancia industrial, en especial del género Macrocystis

Abstract Brown algae are a commercial source of different polysaccharides/hydrocolloids that has been used to produce food, pharmaceutical, and several other useful biotechnological stuff. Nevertheless, transcriptomics has become a tool that not only provides valuable information for the understanding of the physiological processes of a species but also allows the identification of industrially important candidate genes. This study describes the transcriptome of brown algae and their industrial application with a special focus on Macrocystis integrifolia.

Resumen Las algas pardas son una fuente comercial de diferentes polisacáridos / hidrocoloides utilizados para producir alimentos, productos farmacéuticos y otros productos biotecnológicos útiles. Por otra parte, la transcriptómica se ha convertido en una herramienta que no solo proporciona información valiosa para la comprensión de los procesos fisiológicos de una especie, sino que también permite la identificación de genes candidatos industrialmente importantes. Este estudio describe el transcriptoma de algas pardas y su aplicación industrial con un enfoque especial en Macrocystis integrifolia.

Co-Expression Network Analysis Identifies Possible Hub Genes in Aging of the Human Prefrontal Cortex / Análisis de redes de coexpresión identifica posibles genes clave en el envejecimiento de la corteza prefrontal humana / Análise de redes de co-expressão identifica possíveis genes chave no envelhecimento do córtex pré-frontal humano

Abstract Introduction : Aging is the main risk factor for the development of chronic diseases such as cancer, diabetes, Parkinson's disease, and Alzheimer's disease. The central nervous system is particularly susceptible to progressive functional deterioration associated with age, among the brain regions the prefrontal cortex (PFC) has one of the highest involvements. Transcriptomics studies of this brain region have identified the decrease in synaptic function and activation of neuroglia cells as fundamental characteristics of the aging process. The aim of this study was to identify hub genes in the transcriptomic deregulation in the PFC aging to advance in the knowledge of this process. Materials and methods : A gene co-expression analysis was carried out for 45 people 60 to 80 years old compared with 38 people 20 to 40 years old. The networks were visualized and analyzed using Cytoscape; citoHubba was used to determine which genes had the best topological characteristics in the co-expression networks. Results : Five genes with high topological characteristics were identified. Four of them -HPCA, CACNG3, CA10, PLPPR4- were repressed and one was over-expressed -CRYAB-. Conclusion: The four repressed genes are expressed preferentially in neurons and regulate the synaptic function and the neuronal plasticity, while the overexpressed gene is typical of glial cells and is expressed as a response to neuronal damage, facilitating myelination and neuronal regeneration.

Resumen Introducción : el envejecimiento es el principal factor de riesgo para el desarrollo de enfermedades crónicas como el cáncer, la diabetes, el Parkinson y el Alzheimer. El sistema nervioso central es particularmente susceptible al deterioro funcional progresivo asociado con la edad, entre las regiones cerebrales con mayor compromiso se encuentra la corteza prefrontal (CPF). Estudios de transcriptómica de esta región han identificado como características fundamentales del proceso de envejecimiento la disminución de la función sináptica y la activación de las células de la neuroglia. No es claro cuáles son las causas iniciales, ni los mecanismos moleculares subyacentes a estas alteraciones. El objetivo de este estudio fue identificar genes clave en la desregulación transcriptómica en el envejecimiento de la CPF para avanzar en el conocimiento de este proceso. Materiales y métodos : se hizo un análisis de coexpresión de genes de los transcriptomas de 45 personas entre 60 y 80 años con el de 38 personas entre 20 y 40 años. Las redes fueron visualizadas y analizadas usando Cytoscape, se usó citoHubba para determinar qué genes tenían las mejores características topológicas en las redes de coexpresión. Resultados : se identificaron cinco genes con características topológicas altas. Cuatro de ellos -HPCA, CACNG3, CA10, PLPPR4- reprimidos y uno sobreexpresado -CRYAB-. Conclusión : los cuatro genes reprimidos se expresan preferencialmente en neuronas y regulan la función sináptica y la plasticidad neuronal, mientras el gen sobreexpresado es típico de células de la glía y se expresa como respuesta a daño neuronal facilitando la mielinización y la regeneración neuronal.

Resumo Introdução : o envelhecimento é o principal fator de risco pra o desenvolvimento de doenças crónicas como o câncer, a diabetes, o Parkinson e o Alzheimer. O sistema nervoso central é particularmente susceptível ao deterioro funcional progressivo associado à idade, uma das regiões do cérebro com maior compromisso é o pré-frontal (CPF). Estudos de transcritoma desta região têm identificado como características fundamentais do processo de envelhecimento a diminuição da função sináptica e ativação das células da neuroglia. Não é claro quais são as causas iniciais, nem os mecanismos moleculares subjacentes a estas alterações. O objetivo deste estudo foi identificar genes chave na desregulação transcritoma no envelhecimento da CPF para avançar no conhecimento deste processo. Materiais e métodos : se fez uma análise de co-expressão de genes dos transcritomas de 45 pessoas entre 60 e 80 anos com o de 38 pessoas entre 20 e 40 anos. As redes foram visualizadas e analisadas usando Cytoscape, usou-se citoHubba para determinar que genes tinham as melhores características topológicas nas redes de co-expressão. Resultados : identificaram-se cinco genes com características topológicas altas. Quatro deles -HPCA, CACNG3, CA10, PLPPR4- reprimidos e um superexpresso -CRYAB-. Conclusão : os quatro genes reprimidos se expressam preferencialmente em neurônios e regulam a função sináptica e plasticidade neuronal, enquanto o gene superexpresso é típico de células da glia e se expressa como resposta ao dano neuronal facilitado a mielinização e a regeneração neuronal.

Expresión diferencial de genes involucrados en la respuesta al estrés por helada en Solanum tuberosum subsp. andigena

La helada es un fenómeno meteorológico caracterizado por la disminución de la temperatura del aire por debajo de cero grados centígrados que provocan estrés térmico en las plantas, es uno de los problemas de mayor incidencia e impacto en la agricultura andina. Por otro lado, estudios morfológicos y fisiológicos señalan a las papas nativas como fuentes de tolerancia genética a las bajas temperaturas. Sin embargo, las bases moleculares de los mecanismos de tolerancia en papa, aún son desconocidas. La tecnología del secuenciamiento de ARN (RNA-seq) es una excelente herramienta que permite identificar cambios en los perfiles de expresión génica tras el estrés por helada. En este trabajo, el transcriptoma de una variedad de papa tolerante y otra variedad susceptible a helada fueron secuenciados y comparados después de la exposición al estrés por helada (-8 °C) durante una hora, utilizando la técnica del RNA-seq para identificar diferencias en la expresión de genes entre ambas variedades. Se observó que más de 199 millones de lecturas de RNA-seq fueron alineadas al genoma de referencia ( Solanum tuberosum Grupo Phureja), lo que corresponde al 82.1% del total de las lecturas obtenidas tras el secuenciamiento. En cuanto a la modulación en la expresión de genes, la variedad tolerante presentó el mayor número de genes expresados diferencialmente ( Differentially Expressed Genes, DEGS) sobreexpresados (262 DEGs) y la variedad susceptible presentó el mayor número de DEGs reprimidos (37 DEGs) tras el estrés por helada.

Freezing is abiotic stress characterized by a decrease air temperature below zero degrees Celsius. It is one of the highest incidence and impact problems in Andean´s agriculture. Morphological and physiological studies indicate that native potatoes are sources of genes related to plant frost tolerance. However, the molecular bases of tolerance mechanisms in potato are still unknown. RNA sequencing technology (RNA-seq) is an excellent tool to identify genes expression profile changes after freezing stress. In this work, the transcriptome of a freezing tolerant and another susceptible variety of potato were sequenced and compared after exposition to freezing stress (-8 °C) for an hour, using the RNA-seq technique to identify differences in the genes expression between both varieties. It was observed that more than 199 million reads were aligned against the reference genome (Solanum tuberosum Group Phureja), which correspond to 82.1% of the total reads obtained after sequencing. The tolerant variety showed the highest number of Differentially Expressed Genes (DEGs) upexpressed (262 DEGs), while the susceptible variety showed the highest number of down-expressed DEGs (37 DEGs).

Proteômica e transcriptômica aplicadas ao estudo da variabilidade do veneno de Bothrops jararaca (serpentes:viperidae) / Proteomics and transcriptomics applied to the study of Bothrops jararaca venom variability (Serpentes: Viperidae)

Estudos prévios demonstraram que as atividades biológicas do veneno da serpente Bothrops jararaca sofrem significantes modificações ontogenéticas. Neste estudo é apresentada uma análise comparativa do proteoma, peptidoma e transcriptoma da glândula de veneno de filhotes e adultos de B. jararaca, correlacionando os resultados obtidos com algumas características funcionais dos venenos. Venenos de 694 filhotes de até duas semanas de idade e 110 adultos, provenientes do Estado de São Paulo foram extraídos e liofilizados para as análises proteômicas/peptidômicas e funcionais. O mRNA de glândulas de veneno de 20 filhotes e 10 adultos foi obtido para a contrução de bibliotecas de cDNA e a análise de Expressed Sequence Tag (ESTs). Demonstramos que a atividade hemorrágica é similar para os venenos de filhotes e adultos, enquanto que o veneno de adultos é discretamente mais letal para camundongos; entretanto, o veneno de filhotes mostrou-se extremamente mais letal para aves, uma característica que pode garantir proteção contra potenciais predadores nas fases iniciais de vida da espécie. A atividade coagulante do veneno de filhotes é cerca de 10 vezes mais alta que aquela verificada para o veneno de adultos e é atribuída sobretudo à atividade de metaloproteinases. Essas diferenças nas atividades funcionais se refletiram nos diferentes perfis verificados por eletroforese bidimensional e identificação de spots de proteínas por digestão tripsínica in-gel seguida de análise por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas em tandem, zimografia com gelatina, imunocoloração utilizando anticorpos específicos anti-proteinases, e glicoproteínas com afinidade pela concanavalina -A. A comparação dos venenos por derivatização com tags isóbaros (iTRAQ) e a análise das ESTs revelaram diferenças claras entre os níveis de toxinas presentes nos venenos e as metaloproteinases foram a classe de toxinas mais expressa, além de serem as toxinas cujos perfis estruturais ...

Previous studies have demonstrated that the biological activities displayed by the venom of the snake Bothrops jararaca undergo a significant ontogenetic shift. In this investigation, we performed comparative proteomic, peptidomic and transcriptomic analyses of venoms and venom glands from newborn and adult specimens of B. jararaca and correlated the results with the evaluation of functional venom features. Venoms from 694 two-week old newborns and 110 adults from São Paulo state were milked and lyophilized for functional and proteomic/peptidomic analyses. Additionally, mRNA was obtained from the venom glands of 20 newborns and 10 adults and used for the construction of cDNA libraries and Expressed Sequence Tag (ESTs). We demonstrate that newborn and adult venoms have similar hemorrhagic activities, while the adult venom has a slightly higher lethal activity upon mice; however, the newborn venom is extremely more potent to kill chicks, a feature that might ensure protection against potential predators in early stages of B. jararaca life. Interestingly, the coagulant activity of the newborn venom upon human plasma is ten times higher than that of the adult venom and is contributed mainly by metalloproteinases. Differences in functional activities were clearly reflected in the venom different profiles of two-dimensional gel electrophoresis (2D-PAGE) and protein spot identification by in-gel trypsin digestion followed by liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), gelatin zimography, immunostaining using specific anti-proteinase antibodies, and concanavalin A-binding proteins. The venom comparison by isobaric tag peptide labeling (iTRAQ) and ESTs analysis revealed clear differences in toxin levels. The metalloproteinases were detected as the toxin class most expressed in the venoms in addition to being the toxins whose structural profile most changed, as illustrated by the ratio P-III/P-I class being higher in newborn venoms. Sexual ...

Contribuição das ômicas na saúde humana: avanços e desafios / Contribution of the omics siences to human health: advances and challenges

O seqüenciamento do genoma humano abriu portas para uma era de descrições holísticas sobre a saúde humana. Hoje, é possível estudar os mecanismos biológicos humanos em relação a dietas e fatores ambientais como drogas e poluentes. Nopassado, as pesquisas científicas estiveram muito focadas nas doenças e em como restabelecer a saúde humana após estas enfermidades. Atualmente, a prevenção das doenças vem ganhando maior atenção e reconhecimento. Para que se possa entender a relação do ambiente com a saúde, as pesquisas devem abranger uma ampla faixa de áreas, desde níveis moleculares até o estudo do corpo como um todo. Ultimamente, têm sido revistas as implicações do sistema biológico no entendimento da saúde humana e é sabido que a descrição mecanicista completa do organismo humano ainda não é possível. Entretanto, recentes avanços no estudo da biologia dos sistemas determinam uma trajetória para as pesquisas futuras garantindo melhora das condições de saúde individuais e das populações. A prevenção de doenças se tornará mais importante, sendo vista como o caminho óbvio para pesquisas em ciências da vida. Além disso, mais ênfase será dada nesses caminhos naturais. Novas disciplinas mediarão recentes percepções sobre a saúde humana que, sem dúvida, terão significante impacto positivo em nossa qualidade de vida.

The sequencing of the human genome has opened the door to the most exciting new era of the holistic system description of human health. It is now possible to study the mechanisms of human health in relation to diet and other environmental factors such as drugs and toxic pollutants. Life-Science research has in the past much focused on diseases and how to reestablish human health after illness. Today, prevention of illness is gaining recognition. To understand the link between environment and health, research must cover a broad range of areas, from the molecular level to whole body studies. The current state and implications of systems biology in the understanding of human health are reviewed. It becomes clear that a complete mechanistic description of the human organism is not possible yet. However, recent advances in systems biology provide a trajectory for future research in order to improve health of individuals and populations. Disease prevention will become more important as the obvious path of research in life sciences and more focus will need to be put in those natural ways. The new disciplines, will mediate new insights into human health that will finally have significant positive impact on our quality of life.