Regulación genética de la determinación sexual y diferenciación gonadal en peces teleósteos / Genetic regulation of sex determination and gonadal differentiation in teleost fish / Regulação genética da determinação sexual e diferenciação gonadal em peixes teleósteos

RESUMEN Comprender el control de la determinación del sexo y la diferenciación sexual en peces es fundamental para mejorar aspectos de manejo, productividad, economía y conservación de las especies. El objetivo de esta revisión es brindar información de los principales mecanismos genético-moleculares de determinación y diferenciación sexual en peces teleósteos. La búsqueda de información se desarrolló entre 2019 - 2021 a través de bases de datos bibliográficas utilizando frases como: "sex determination fish", "sexual differentiation fish'" y "sex neotropical fish". La selección de la información se realizó llevando en consideración máximo 10 años de publicación, descartando documentos considerados como tesis de maestra o doctorado. La determinación del sexo puede ser definido por sistemas cromosómicos como XX/XY ZZ/ZW XX/X0, ZZ/Z0, XXI, XX2 y XIX2Y o modulado por diferentes genes autosómicos tales como cyp19al , fox12, figla, dmrtl , sox9, amh ygsdf sin embargo, a pesar de los grandes avances en la investigación en el área molecular; el proceso de regulación en la determinación y diferenciación del sexo en peces aún no está completamente dilucidado, especialmente en especies Neotropicales.

AВSTRАСT Understanding the control of sex determination and sexual differentiation in fish is essential to improve aspects of management, productivity economy and conservation of the species. The objective of this review is to provide information on the main genetic-molecular mechanisms of sexual determination and differentiation in teleost fish. The information search was developed between 2019 - 2021 through bibliographic databases using phrases such as: "sex determination fish", "sexual differentiation fish" and "sex neotropical fish". The selection of the information was carried out taking into consideration a maximum of 10 years of publication, discarding documents considered as master's or doctoral theses. The sex determination can be defined by chromosome systems such as XX/XY, ZZ/ZW, XX/X0, ZZ/ Z0, XXI, XX2 and XIX2Y or modulated by different autosomal genes such as cyp19al1 fox12, figla, dmrtl: sox9, amh, and gsdf, However despite the great advances in research in the molecular area, the regulation process in the determination and differentiation of sex in fish is not yet fully elucidated, especially in species Neotropical.

RESUMO Compreender o controle da determinação do sexo e a diferenciação sexual nos peixes é fundamental para melhorar a gestão, produtividade, economia e conservação das espécies. O objetivo desta revisão é fornecer informação sobre os principais mecanismos genéticos-moleculares da determinação e diferenciação sexual em peixes teleósteos. A busca da informação foi realizada entre 2019 - 2021 através de bases de dados bibliográficas, utilizando frases como: "sex determination fish", ""sexual differentiation fish" y ""sex neotropical fish". A seleção da informação foi realizada levando em consideração no máximo 10 años de publicação, descartando-se documentos considerados como teses de mestrado ou doutorado. A determinação do sexo pode ser definida por sistemas cromossômicos como XX/XY, ZZ/ZW XX/X0, ZZ/Z0, XXl, XX2 e XIX2Y ou modulada por diferentes genes autossômicos tais como cyp19al , fox12, figla, dmrtl1 sox9, amh e gsdf no entanto, apesar dos grandes avanços na pesquisa molecular o processo de regulação na determinação e diferenciação do sexo nos peixes ainda não está totalmente elucidado, especialmente nas espécies Neotropicais.

Starch synthesis and gelatinization properties of potato tubers / Síntese de amido e propriedades de gelatinização de tubérculos de batata com diferentes teores de amido

Biosynthesis is the only source of potato starch which is an important raw material for food processing, modified starch and biomass energy. However, it is not clear about the evolution of starch synthesis with tuber development in potato. The present study evaluated the differences of starch synthesis and gelatinization properties of potato tubers with different starch content. Relative to cultivars of medium and low starch content, cultivars of high starch content showed significantly higher SBEII gene expression, AGPase and SSS enzyme activity, and total starch content after middle stage of starch accumulation, and had smaller average starch granule size during whole process of tuber development, and had higher pasting temperature before late stages of tuber growth, and had lower pasting temperature after middle stage of starch accumulation. Path analysis showed that, after middle stage of starch accumulation, effects on starch gelatinization of cultivars with high, medium and low starch content represented starch synthesis enzyme activity > starch accumulation > starch granule distribution > starch synthesis enzyme gene expression, starch synthesis enzyme gene expression > starch synthesis enzyme activity > starch accumulation > starch granule distribution, starch synthesis enzyme gene expression > starch granule distribution > starch synthesis enzyme activity > starch accumulation, respectively. In the study, phases existed in the starch biosynthesis of potato tuber, and the starch quality and its formation process were different among varieties with different starch content. The findings might contribute to starch application and potato industries.

A biossíntese é a única fonte de amido de batata que é uma importante matéria-prima para o processamento de alimentos, amido modificado e energia de biomassa. No entanto, não está claro sobre a evolução da síntese do amido com o desenvolvimento do tubérculo na batata. O presente estudo teve como objetivo avaliar as diferenças nas propriedades de síntese e gelatinização do amido de tubérculos de batata com diferentes teores de amido. Em relação às cultivares de médio e baixo teor de amido, as cultivares de alto teor de amido apresentaram expressão do gene SBEII, atividade enzimática AGPase e SSS e teor de amido total significativamente maiores após o estágio intermediário de acúmulo de amido, bem como menor tamanho médio dos grânulos de amido durante todo o processo de desenvolvimento do tubérculo, maior temperatura de colagem antes dos estágios finais de crescimento do tubérculo e menor temperatura de colagem após o estágio intermediário de acúmulo de amido. A análise de trilha mostrou que, após o estágio intermediário de acúmulo de amido, os efeitos na gelatinização do amido de cultivares com alto, médio e baixo teor de amido representaram a atividade da enzima de síntese de amido> acúmulo de amido> distribuição de grânulos de amido> expressão gênica de enzima de síntese de amido; expressão gênica de enzima de síntese de amido > atividade da enzima de síntese de amido> acúmulo de amido> distribuição de grânulos de amido; expressão gênica da enzima de síntese de amido> distribuição de grânulos de amido> atividade de síntese de amido> acúmulo de amido, respectivamente. No estudo, as fases existentes na biossíntese do amido do tubérculo de batata, e a qualidade do amido e seu processo de formação foram diferentes entre as variedades com diferentes teores de amido. As descobertas podem contribuir para a aplicação de amido e as indústrias de batata.

Relative transcript level of BMP15, BAX and CASP3 with qRT-PCR in vitrified equine immature cumulus-oocytes complexes / Relative transcript level of BMP15, BAX and CASP3 with qRT-PCR in vitrified equine immature cumulus-oocytes complexes

Research focused on female gamete vitrification has increased attention to develop a reliable cryopreservation method to preserve immature equine oocytes. Despite the intensive implementation of biotechnological procedures for horse breeding, vitrification of immature equine cumulus-oocyte complexes (COCs) remain to be clearly elucidated. We aimed to determine the relative transcript level of target genes Bone morphogenetic protein 15 (BMP15); Bcl-2-associated X protein (BAX); and Caspase 3 (CASP3) in equine COCs prior to and after vitrification. Ovarian follicles were aspirated from ovaries collected from an abattoir. A total of 240 COCs were collected and distributed into vitrified COCs (VIT, n=120) and nonvitrified (Non-VIT, n=120) groups. Then, COCs were preserved and relative transcript expressions of BMP15, BAX, CASP3 were measured and normalized against GAPDH performed by qRT-PCR. In addition, 38 COCs were evaluated to assess chromatin configuration of germinal vesicl e stage prior and after vitrification by exposure to 10 µg/ml of bisbenzimide. A difference was observed in the COCs' mRNA level of abundance for the BAX gene between the VIT (2.05 ± 0.47) and (0.85 ± 0.08) Non-VIT groups. There was no difference in mRNA relative transcript level of CASP3 and BMP15 in Non-VIT (0.63 ± 0.20 and 1.55 ± 0.73, respectively) compared to VIT (0.64 ± 0.01 and 2.84 ± 2.20, respectively) equine COCs. All COCs where considered at immature stage of development even though COCs in Non-VIT group showed higher condensed chromatin configuration compared to VIT (100% vs 60.7%, respectively). We demonstrate that BMP15 and CASP3 are detected in VIT and Non-VIT immature COCs. In conclusion, BAX is expressed highly in vitrified immature equine COCs and indicates that activation of apoptosis signaling cascades in cells exposed to vitrification.(AU)

Pesquisas sobre a vitrificação de gametas femininos estão sendo realizadas para o desenvolvimento de um método confiável de criopreservação dos complexos cumulus-oócitos (CCOs) na espécie equina. Apesar da implementação intensiva de biotecnologias reprodutivas em equinos, a vitrificação dos CCOs imaturos permanece em estágio experimental em relação à competência celular. O objetivo do estudo foi determinar o nível de transcrição relativo dos genes Proteína morfogenética óssea 15 (BMP15); Proteína X associada a Bcl-2 (BAX); e Caspase 3 (CASP3) em CCOs equinos antes e após a vitrificação. Folículos ovarianos foram aspirados de ovários coletados em matadouro. O total de 240 CCOs foi coletado e distribuído em grupos vitrificados (VIT, n=120) e não vitrificados (N-VIT, n=120). Os CCOs foram preservados e as expressões transcritas relativas de BMP15, BAX, CASP3 foram determinadas pela técnica de qRT-PCR sendo normalizadas em relação ao GAPDH. Além disso, 38 CCOs foram avaliados para determinar a configuração da cromatina no estágio de vesícula germinativa antes e após a vitrificação pela exposição a 10 µg/ml de bisbenzimida. Os resultados mostraram uma diferença no nível de abundância de mRNA dos CCOs para o gene BAX entre os grupos VIT (2,05 ± 0,47) e N-VIT (0,85 ± 0,08). Não houve diferença no nível de transcrição relativa do mRNA de CASP3 e BMP15 nos CCOs do grupo N-VIT (0,63 ± 0,20 e 1,55 ± 0,73, respectivamente) em comparação com VIT (0,64 ± 0,01 e 2,84 ± 2,20, respectivamente). Todos os CCOs foram considerados em estágio imaturo de desenvolvimento, embora os CCOs no grupo N-VIT apresentaram a configuração de cromatina condensada em maior número de células avaliadas em comparação com VIT (100% vs 60,7%, respectivamente). Demonstramos que BMP15 e CASP3 são detectados em CCOs imaturos em VIT e N-VIT. Conclui-se que o BAX é altamente expresso em CCOs equinos imaturos vitrificados sendo relacionado à sinalização de apoptose em células expostas ao processo de vitrificação.(AU)

Ultrasonic therapy modulates the expression of genes related to neovascularization and inflammation in fibroblasts / Terapia ultrassônica modula a expressão de genes relacionados à neovascularização e inflamação em fibroblastos

Abstract Introduction: In the rehabilitation of musculoskeletal injuries, ultrasound is widely used in clinical practice. Objective: To evaluate the effects of pulsed ultrasonic therapy on the viability and modulation of genes involved in inflammation (IL-6) and neovascularization (VEGF) processes of L929 fibroblast cells. Methods: For irradiation with ultrasound the cells were subdivided into groups: G1 (without irradiation), G2 (0.3 W/cm2-20%) and G3 (0.6 W/cm2-20%), with periods of treatment at 24, 48 and 72 hours. The cell viability assay was analyzed by the MTT method and gene modulation was analyzed by RT-qPCR method. Results: After the comparative analysis between groups, only G2 and G3 (48-hour) presented statistically significant differences in relation to the control. In relation to the gene expression, the selection of the groups analyzed was delimited according to the comparative analysis of the values obtained by the MTT test. After the achievement of RT-qPCR, it could be observed that in G2 the amount of VEGF gene transcripts increased by 1.125-fold compared to endogenous controls, and increased 1.388-fold in G3. The IL-6 gene, on the other hand, had its transcripts reduced in both G2 (5.64x10-9) and G3 (1.91x10-6). Conclusion: Pulsed ultrasound in L929 fibroblasts showed a significant biostimulatory effect in the 48-hour period, with increased cell viability, and the same effect in the modulation of gene expression related the neovascularization and inflammation, mediating the acceleration of the tissue repair cascade.

Resumo Introdução: Na reabilitação de lesões musculoesqueléticas, o ultrassom é amplamente utilizado na prática clínica. Objetivo: Avaliar os efeitos da terapia ultrassônica pulsada sobre a viabilidade e modulação de genes envolvidos nos processos de inflamação (IL-6) e neovascularização (VEGF) de fibroblastos L929. Métodos: Para irradiação com ultrassom, as células foram subdivididas em grupos: G1 (sem irradiação), G2 (0,3 W/cm2-20%) e G3 (0,6 W/cm2-20%), com períodos de tratamento de 24, 48 e 72 horas. O ensaio de viabilidade celular foi analisado pelo método MTT e a modulação gênica pelo método RT-qPCR. Resultados: Após a análise comparativa entre os grupos, apenas G2 e G3 (48 horas) apresentaram diferenças estatisticamente significantes em relação ao controle. Em relação à expressão gênica, a seleção dos grupos analisados ​​foi delimitada de acordo com a análise comparativa dos valores obtidos pelo teste MTT. Após a obtenção do RT-qPCR, pôde-se observar que no G2 a quantidade de transcritos do gene VEGF aumentou 1,125 vezes em relação aos controles endógenos e 1,388 vezes no G3. O gene IL-6, por outro lado, teve seus transcritos reduzidos tanto no G2 (5,64x10-9) quanto no G3 (1,91x10-6). Conclusão: O ultrassom pulsado em fibroblastos L929 apresentou efeito bioestimulador significativo no período de 48 horas, com aumento da viabilidade celular, e o mesmo efeito na modulação da expressão gênica relacionou neovascularização e inflamação, mediando a aceleração da cascata de reparação de tecidos.

Comparing RAS with and without biofloc: Transcriptional response of immune-related genes in Litopenaeus vannamei post-larvae / Comparación de SAR con y sin biofloc: Respuesta transcripcional de genes relacionados con el sistema inmune en postlarvas de Litopenaeus vannamei / Comparando o SAR com e sem biofloc: Resposta transcricional de genes relacionados ao sistema imune em pós-larvas de Litopenaeus vannamei

Abstract Background: Shrimp farming is evolving from semi-intensive to hyper-intensive systems with biofloc technology and water recirculation systems. Objective: To evaluate the transcriptional response promoted by biofloc on shrimp (Litopenaeus vannamei) under a recirculating aquaculture system (RAS). Methods: Quantitative real-time RT-PCR was used to monitor seven key genes related to the immune system in shrimp post-larvae, reared in a RAS with and without biofloc (BF and no- BF). In addition, we present for the first time nucleotide sequences of ADP-ribosylation factor 4 (LvArf4) from Litopenaeus vannamei. Results: Transcripts for penaeidin3 (Pen3), penaeidin4 (Pen4), crustin, and Toll receptor (LvToll) genes were up-regulated between 3 and 24 h in both systems, and tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 (TRAF6) in no-BF as an early response. Regarding differential expression between treatments, 13 occurrences were encountered. Nine that were higher in BF than in no-BF and four higher in no-BF than in BF. In some sample times, expression of Pen3, crustin, LvToll, TRAF6, IMD, and LvArf4 was higher in BF than in no-BF and in others, expression of Pen3, Pen4, and TRAF6 was higher in no-BF than in BF. Conclusions: BF modulates the transcription of genes related to the immune response in shrimp as an early response. However, the RAS with no-BF promotes a similar response.

Resumen Antecedentes: Los cultivos de camarón están evolucionando de sistemas semi-intensivos a hiper-intensivos con biofloc y con recirculación. Objetivo: Evaluar la respuesta transcripcional promovida por el biofloc en un sistema acuícola con recirculación (SAR). Métodos: Monitoreamos mediante RT-PCR cuantitativo siete genes relacionados con el sistema inmune en postlarvas de camarón cultivadas en un SAR con y sin biofloc (BF y no-BF). Además, presentamos por primera vez la secuencia de nucleótidos del factor de ribosilación 4 de ADP (LvArf4) de Litopenaeus vannamei. Resultados: Los genes penaeidina3 (Pen3), penaeidina4 (Pen4), Crustina y Toll (LvToll) se sobre-expresaron entre las 3 y 24 h en ambos sistemas, y el factor 6 asociado al factor de necrosis tumoral (TRAF6) en BF como una respuesta temprana. Con respecto a la expresión diferencial entre los tratamientos, se presentaron 13 ocurrencias. Nueve donde el BF fue mayor que sin-BF y cuatro donde el no-BF fue mayor que el BF. La expresión fue más alta en BF que en no-BF en Pen3, Crustin, LvToll, TRAF6, IMD y LvArf4. En contraste, la expresión fue mayor en no-BF en Pen3, Pen4 y TRAF6. Conclusión: el BF modula la transcripción de los genes relacionados con la respuesta inmune en camarón como una respuesta temprana. Sin embargo, el SAR sin-BF promueve una respuesta similar.

Resumo Antecedentes: A criação de camarões está evoluindo de sistemas semi-intensivos para hiper-intensivos como tecnologia de bioflocos e sistemas de recirculação. Objetivo: Avaliar a resposta transcricional promovida pelo biofloco em um sistema de aquicultura recirculante (SAR). Métodos: Utilizamos RT-PCR quantitativo em tempo real para monitorar sete genes-chave relacionados ao sistema imune em pós-larvas de camarão, criados em SAR com e sem bioflocos (BF e no-BF). Além disso, apresentamos pela primeira vez sequências nucleotídicas do fator de ribosilação do ADP 4 (LvArf4) de Litopenaeus vannamei. Resultados: Os resultados mostraram que o Penaeidina3 (PEN3), Penaeidina4 (Pen4), Crustina e Toll genes (LvToll) foram sobre-expressos entre 3 e 24 h em ambos os sistemas, e o Factor de Necrose do Receptor 6 associado e protuberância (TRAF6) no BF como uma resposta precoce. Com relação à expressão diferencial entre tratamentos, 13 ocorrências foram apresentadas. Nove onde o BF foi maior do que os não-BF e quatro onde o não-BF foi maior do que o BF. A expressão foi maior do que em BF não-BF em Pen3, Crustin, LvToll, TRAF6, IMD e LvArf4. Em contraste, a expressão foi mais elevada no não-BF em Pen3, Pen4 e TRAF6. Conclusões: O BF modula a transcrição de resposta imune relacionada no camarão como um genes de resposta precoce. No entanto, o SAR não BF promove uma resposta semelhante.

Xylanase gene mutation by error-prone pcr and expression in Pichia pastoris / Mutação do gene da xilanase por pcr propensa a erros e expressão em Pichia pastoris

Xylanase can hydrolyze xylan for reducing its anti-nutritional impact and improving nutrient availability, so obtaining suitable xylanase to degrade xylan is essential. Error-prone PCR and gene transformation were used in this study to obtain the ideal xylanase for degrading xylan effectively. The result showed that one mutant xylanase gene with high xylanase expression was obtained. After the mutant xylanase gene was connected with pGAPZA and transformed into Pichia pastoris (P. pastoris), the recombinant P. pastoris with mutant gene was found to produce higher xylanase activity (0.1480 U/mL) than that with the native xylanase gene (0.1360 U/mL) after 12 h incubation (p<0.05). The optimal temperature and pH of xylanase expressed by native and mutant genes were the same, i.e. 40°C and 5.50 (p<0.05). In addition, adding 0.2% Tween 80 during recombinant P. pastoris incubation could significantly increase xylanase yield by about 30-35% (p<0.05). The mutant xylanase could significantly increase xylose yield from wheat meal more than the native xylanase (p<0.05).

A xilanase pode hidrolisar o xilano para reduzir seu impacto antinutricional e melhorar a disponibilidade de nutrientes, portanto, obter xilanase adequada para degradar o xilano é essencial. A PCR propensa a erros e a transformação genética foram utilizadas neste estudo para obter a xilanase ideal para degradar eficazmente a xilana. O resultado mostrou que um gene mutante de xilanase com alta expressão de xilanase foi obtido. Depois que o gene mutante da xilanase foi conectado ao pGAPZA e transformado em Pichia pastoris (P. pastoris), o recombinante P. pastoris com o gene mutante produziu maior atividade de xilanase (0,1480 U / mL) do que com o gene nativo da xilanase (0,1360 U / mL) após 12 h de incubação (p <0,05). A temperatura e o pH ótimos da xilanase expressa pelos genes nativos e mutantes foram os mesmos, ou seja, 40 ºC e 5,50 (p <0,05). Além disso, a adição de Tween 80 a 0,2% durante a incubação de P. pastoris recombinante poderia aumentar significativamente o rendimento de xilanase em cerca de 30-35% (p <0,05). A xilanase mutante poderia aumentar significativamente o rendimento de xilose da farinha de trigo mais do que a xilanase nativa (p <0,05).

Environmental exposures and gene regulation in disease etiology: [review]

Health or disease is shaped for all individuals by interactions between their genes and environment. Exactly how the environment changes gene expression and how this can lead to disease are being explored in a fruitful new approach to environmental health research, representative studies of which are reviewed here. We searched Web of Science and references of relevant publications to understand the diversity of gene regulatory mechanisms affected by environmental exposures with disease implications. Pharmaceuticals, pesticides, air pollutants, industrial chemicals, heavy metals, hormones, nutrition, and behavior can change gene expression through a broad array of gene regulatory mechanisms. Furthermore, chemically induced changes in gene regulation are associated with serious and complex human diseases, including cancer, diabetes and obesity, infertility, respiratory diseases, allergies, and neurodegenerative disorders such as Parkinson and Alzheimer diseases. The reviewed studies indicate that genetic predisposition for disease is best predicted in the context of environmental exposures. And the genetic mechanisms investigated in these studies offer new avenues for risk assessment research. Finally, we are likely to witness dramatic improvements in human health, and reductions in medical costs, if environmental pollution is decreased.

Saúde e doença resultam da interação entre genes e o ambiente em que os indivíduos vivem. Vários estudos analisados neste artigo vêm explorando, com bons resultados, o modo como o ambiente modifica a expressão dos genes e como isso pode provocar doenças. Buscamos nas bases de dados científicas e referências de publicações relevantes, estudos que nos levaram a entender a diversidade de formas pelas quais os mecanismos regulatórios dos genes são afetados por exposições ambientais e implicam adoecimento. Medicamentos, pesticidas, poluentes do ar, produtos químicos, metais pesados, hormônios, produtos de nutrição e comportamentos podem mudar a expressão genética por meio de uma quantidade enorme de mecanismos regulatórios dos genes. Ademais, mudanças quimicamente induzidas na regulação do gene estão associadas a enfermidades graves e complexas, como é o caso do câncer, diabetes, infertilidade, doenças respiratórias, alergias e problemas neurodegenerativos como o mal de Parkinson e Alzheimer. Os estudos revistos indicam que uma predisposição genética para determinada doença é melhor prevista no contexto das exposições ambientais. E os mecanismos genéticos examinados nesses estudos oferecem novos caminhos para pesquisas sobre avaliação de risco.