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Delineamento de experimentos em genética genômica/ Experimental design in genetical genomics

Rosa, Guilherme Jordão de Magalhães
2007-07-01

Resumo em português Genética genômica é um termo utilizado para representar o estudo de processos genéticos controladores de caracteres fenotípicos de herança complexa, a partir da análise conjunta de informação relativa a fenótipos, estruturas de parentesco, marcadores moleculares e expressão gênica. Estudos de genética genômica são utilizados, por exemplo, para a estimação da herdabilidade de níveis de transcrição, para o mapeamento de locos controladores da expressao g (mais) ênica (eQTL, do inglês expression Quantitative Trait Loci), e para o estudo de redes regulatórias. Genética genômica geralmente envolve experimentos com microarrays, os quais são ainda bastante caros e trabalhosos, limitando o tamanho amostral e conseqüentemente o poder estatístico de tais estudos. Desta maneira, é essencial que tais experimentos sejam otimizados do ponto de vista do delineamento, a partir de criteriosa escolha das amostras (indivíduos) a serem utilizadas, e do controle rigoroso dos vários fatores que podem afetar as variáveis-resposta de interesse. Outro ponto fundamental na condução de tais experimentos refere-se à marcação das amostras de mRNA com os fluoróforos e ao pareamento das mesmas em cada lâmina de microarray, os quais devem ser cuidadosamente planejados para que não haja confundimento entre estes efeitos e os fatores biológicos de interesse. Nesta apresentação serão discutidas algumas estratégias para o planejamento de estudos de genética genômica, incluindo a seleção de indivíduos objetivando-se a maximização da dissimilaridade genética ou do número de eventos de recombinação, bem como a condução eficiente dos ensaios com microarrays para diferentes objetivos experimentais. Resumo em inglês Genetical genomics experiments combine information on phenotypic traits, molecular markers and gene expression to study the genetic mechanisms governing variation in complex traits. Such studies can be used, for example, to estimate heritabilities of mRNA transcript abundances, to map expression quantitative trait loci (eQTL), and to infer regulatory gene networks. Microarray experiments, however, can be extremely costly and time consuming, which may limit sample sizes an (mais) d statistical power. Thus it is crucial to optimize experimental designs by carefully choosing the subjects to be assayed, and by cautiously controlling systematic factors affecting the system. Also, a rigorous strategy should be used for allocating mRNA samples across slides and dye labeling, so that effects of interest are not confounded with nuisance factors. In this presentation, we review some designs strategies for genetical genomics studies, including the selection of individuals for increased genetic dissimilarity and for a higher number of recombination events, as well as efficient microarray experiment layouts for various experimental goals.

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Uso de mutações induzidas e cruzamentos recíprocos no incremento da variabilidade genética para o caráter ciclo vegetativo em triticale/ Use of induced mutations and reciprocal crosses in the improvement of genetic variability for heading date in triticale

Pandini, Fábio; Carvalho, Fernando Irajá Felix de; Barbosa Neto, José Fernandes
1997-06-01

Resumo em português O triticale, por ser uma espécie recente e desenvolvida artificialmente, possui uma estreita base genética. O estudo de mecanismos que contribuem para o incremento da variabilidade genética é de grande importância para o melhoramento do triticale e na expansão do seu cultivo. O objetivo deste trabalho foi comparar a eficiência de diferentes métodos para ampliar a variabilidade genética do caráter ciclo vegetativo em triticale. Cruzamentos recíprocos e mutaçõe (mais) s induzidas pela radiação gama, nas doses de 0, 5, 10, 20, 40 kR foram testados nas cultivares BR4 e EMBRAPA18 de triticale. Os resultados obtidos revelaram um acréscimo do ciclo vegetativo para a maioria dos tratamentos. Houve incrementos significativos nas variâncias para ambas as cultivares nas duas gerações estudadas. Houve alterações nas médias e distribuições de freqüência na maioria dos tratamentos. As maiores alterações ocorridas nas variâncias sugerem que um grande número de genes de pequeno efeito foram atingidos, incrementando as classes genotípicas. Embora a recombinação e a segregação de genes tenha sido superior para o incremento do ciclo, classes genotípicas com menor ciclo foram observadas, principalmente para o tratamento 40 kR, sendo viável a seleção de indíviduos com maior precocidade. Os resultados indicam a possibilidade do uso destas técnicas para ampliar a variabilidade genética do caráter ciclo vegetativo, aumentando a probabilidade de êxito na seleção. Resumo em inglês Triticale as a recent and artificially developed species has a narrow genetic basis. The study of mechanisms that contibute to the increase of genetic varibility has great importance to triticale breeding and its crop expansion. The objective of this study was to compare efficiency of different methods of improving genetic variability for heading date in triticale. Hibridization and induced mutation by gamma radiation (5, 10, 20 and 40 kR dosis) were tested in the cultiva (mais) rs BR4 and EMBRAPA18 of triticale. For most of the treatments the results showed an increasing on the number of days to heading. There were significative increase on variances for BR4 and EMBRAPA18 in the two generations studied and alterations in the means and frequency distributions Changes that ocurred on variances suggest that a large number of minor genes with small effects were modified, contribuiting for increasing genotipic classes. Although recombination and gene segregation had been superior for lateness, genotipic classes with earlier heading date were observed, specially for the treatment 40 kR, showing feasible select early individuals. Results revealed possibility to enlarge genetic variability, enhancing efficiency of selection.

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Heterogeneidade genética em atrofia óptica autossômica dominante/ Genetic heterogeneity in autosomal dominant optic atrophy

Sallum, Juliana Maria Ferraz; Farah, Michel Eid; Maumenee, Irene Hussels
2002-08-01

Resumo em português Objetivos: A atrofia óptica autossômica dominante, tipo Kjer ou juvenil, é neuropatia óptica hereditária que causa perda de acuidade visual, anormalidades da visão de cores e defeitos do campo visual, caracterizada por palidez do disco óptico. O gene desta doença foi mapeado por análise de ligação genética em um intervalo de 1,4 cM no cromossomo 3q28-29 entre os marcadores microssatélites D3S3669 e D3S3562. Embora a maioria das famílias estudadas tenha mostr (mais) ado ligação para a região cromossômica 3q28-29, uma família foi mapeada no cromossomo 18q12.2-12.3. Este trabalho analisa a ligação da atrofia óptica em três famílias com marcadores polimórficos para os cromossomos 3q28-29 e 18q12.2-12.3. Métodos: Cinqüenta e sete indivíduos de três famílias foram submetidos a exame oftalmológico e coleta de sangue. O DNA foi extraído e amplificado em reações de polimerase em cadeia (PCR) com marcadores polimórficos para os cromossomos 3q28-29 e 18q12.2-12.3. Os fragmentos de PCR foram mensurados em seqüenciador automático (373 DNA sequencer). Estes números foram utilizados como alelos para análise de haplótipos. Os "lod scores" foram calculados pelo programa MLINK. Resultados: Na primeira família houve suspeita da atrofia óptica mapear para o cromossomo 3q28-29, mas sem significância estatística no valor do "lod score". Na segunda família a atrofia óptica apresentou ligação para este locus. Os eventos de recombinação nesta família localizaram o gene num intervalo de 2 cM entre os marcadores D3S3669 e D3S2305. O "lod score" máximo obtido foi de 3,56 no theta de 0,00 com o marcador D3S3669. A terceira família não apresentou ligação nos cromossomos 3q28-29 e 18q12.2-12.3. Conclusão: O fato da terceira família não mapear para nenhum dos dois loci já descritos é indicativo de que existe heterogeneidade genética na atrofia óptica autossômica dominante e levanta a possibilidade de existir um terceiro locus para esta doença. Resumo em inglês Purpose: Autosomal dominant optic atrophy is a hereditary optic neuropathy characterized by progressive visual loss in childhood, color vision anomalies, visual field defects and temporal pallor of the optic disc. This disease has been mapped to a 1.4 cM interval in chromosome 3q28-29 between markers D3S3669 and D3S3562. One family was mapped to chromosome 18q12.2-12.3. Linkage analysis in three families with autosomal dominant optic atrophy with polymorphic DNA markers f (mais) or chromosome 3q28-29 and 18q12.2-12.3. Methods: 57 individuals from three families underwent ophthalmological examination. Genomic DNA was extracted from blood samples. Linkage analysis was performed between the disease and 11 polymorphic markers around 3q28-qter and 18q12.2-12.3. Polymerase chain reaction (PCR) fragments sizes were identified in a scanner gel using a 373 DNA sequencer. These numbers were used as alleles for pedigree analysis. The lod scores were calculated using the MLINK program. Results: All three families presented optic atrophy with autosomal dominant pattern of inheritance, variable expression and high penetrance. Two families were linked to 3q28-29 markers. A maximal lod score of 3.56, at a recombination fraction of zero, was obtained using the marker D3S3669 in one family. The linkage area was defined in a 2 cM interval by haplotype analysis between markers D3S2418 and D3S1305, because patients III.4 and III.14 showed crossing-overs. The third family was not linked to 3q28-29 neither to 18q12.2-12.3. Conclusions: There is genetic heterogeneity in autosomal dominant optic atrophy, because the third family did not map to any known locus. And a third locus for this disease may exist.

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Mapas genéticos em plantas/ Genetic maps in plants

Carneiro, Monalisa Sampaio; Vieira, Maria Lucia Carneiro
2002-08-01

Resumo em português Ao lado dos projetos de seqüenciamento e das análises do cariótipo pelas técnicas de hibridização in situ, o desenvolvimento de mapas genéticos fundamentados em marcadores de DNA tem propiciado consideráveis avanços à genômica de plantas. Esta revisão aborda as premissas básicas utilizadas para o mapeamento genético e suas principais aplicações, especialmente para o melhoramento vegetal. Fundamentos teóricos sobre segregação, recombinação e ligação (mais) são considerados e relacionados à construção de mapas genéticos com marcas moleculares. Apresentam-se informações sobre tipos de marcadores, populações de mapeamento, cálculo da freqüência de recombinação, distorções da segregação, estabelecimento dos grupos de ligação e da ordenação dos marcadores. Discute-se, também, o uso de mapas de ligação em programas de seleção assistida por marcadores, na clonagem de genes e em estudos sobre sintenia. Resumo em inglês In addition to genome projects and karyotype analysis by in situ hybridization techniques, a major advance in plant genome analysis came from the development of genetic maps based on molecular markers (Figure 1). This review clarifies the basic premises used for genetic mapping and its main applications, especially in plant breeding. The theories of segregation, recombination and linkage are considered and related to the construction of genetic maps (mais) based on molecular markers. Information about marker types, population mapping, calculation of the recombination rate, segregation distortion, linkage groups and genetic order determination is presented. Exploitation of linkage mapping for marker assisted selection, gene cloning and synteny comparisons is discussed.

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Desenvolvimento e avaliação de uma cepa knockout de Brucella abortus obtida pela deleção do gene virB10/ Development and evaluation of a strain of Brucella abortus gotten by the knockout of the virB10 gene

Souza, Fabiane G. de; Osório, Ana L.A.R.; Csordas, Bárbara G.; Prado, Rafael Q.; Elisei, Carina; Soares, Cleber O.; Araújo, Flábio R.; Fragoso, Stênio P.; Rosinha, Grácia M.S.
2009-11-01

Resumo em português Brucella spp. são bactérias gram-negativas, intracelulares facultativas que são patogênicas para muitas espécies de mamíferos causando a brucelose, uma zoonose difundida mundialmente. Por isso a busca de alternativas de controle mais eficientes se faz necessário como o desenvolvimento de novas cepas que possam ser testadas como potenciais imunógenos. Neste estudo realizou-se a deleção do gene virB10 da cepa S2308 de Brucella abortus gerando uma cepa knockout pro (mais) vavelmente incapaz de produzir a proteína nativa correspondente. O gene virB10 faz parte de um operon que codifica para um sistema de secreção do tipo IV, essencial para a sobrevivência intracelular e multiplicação da bactéria em células hospedeiras. A deleção foi realizada pela construção do plasmídeo suicida pBlue:virB10:kan e eletroporação deste em células eletrocompetentes de B. abortus S2308, ocorrendo a troca do gene selvagem pelo gene interrompido, com o gene de resistência a canamicina, por recombinação homóloga dupla. Camundongos BALB/c foram inoculados com as cepas S19, RB-51, ΔvirB10 de B. abortus e B. abortus S2308 selvagem; os resultados demonstraram que camundongos BALB/c inoculados com S19 e camundongos BALB/c inoculados com S2308 apresentaram queda mais rápida de linha de tendência, quando comparadas aos demais grupos, para recuperação bacteriana (RB) e peso esplênico (PE) respectivamente. Os grupos que receberam ΔvirB10 S2308 de B. abortus e RB-51 demonstraram comportamento semelhante para ambas as características. Na sexta semana após a inoculação, os resultados para RB (log de UFC ± desvio padrão) e PE (peso esplênico ± desvio padrão), respectivamente, mostraram: grupos inoculados com as cepas S2308 (4,44±1,97 e 0,44±0,11), S19 (1,83±2,54 e 0,31±0,04), RB-51 (0,00±0,00 e 0,20±0,01) e ΔvirB10 S2308 (1,43±1,25 e 0,19±0,03). Considerado o clearance bacteriano, todos os grupos diferiram estatisticamente do grupo que recebeu S2308 (p Resumo em inglês Brucella spp. are intracellular facultative gram-negative bacteria which are pathogenic for many species of mammals, causing brucellosis, a worldwide spread zoonosis. Therefore the search for more efficient alternatives of control, as the development of new potential immunogens is necessary. In this study, we knockouted virB10 from Brucella abortus S2308 strain, generating a mutant strain probably incapable to produce the corresponding native protein. The gene virB10 is p (mais) art of an operon that codifies for type IV secretion system, which is essential for the intracellular survival and multiplication of the bacteria in host cells. The knockout was carried through by the construction of the suicidal plasmid pBlue: virB10: kan and eletroporation in eletrocompetent cells of B. abortus S2308, leading to the exchange of the wild gene for the interrupted gene, containing the gene of resistance to kanamycin, for double homologous recombination. BALB/c mice were inoculated with S19, RB-51, ΔvirB10 strains of B. abortus and S2308 wild strain; the results demonstrated that the BALB/c mice inoculated with S19 and BALB/c mice inoculated with S2308 presented faster fall of trend line, when compared with the too much groups, for bacterial recovery (BR) and esplenic weight (EW) respectively. The groups that received ΔvirB10 S2308 B. abortus and RB-51 demonstrated similar behavior for both the characteristics. In the sixth week postinoculation, the results for BR (log UFC ± standart deviations) and EW (esplenic weight ± standart deviations), respectively, showed: groups inoculated with strains S2308 (4,44±1,97 and 0,44±0,11), S19 (1,83±2,54 and 0,31±0,04), RB-51 (0,00±0,00 and 0,20±0,01) and ΔvirB10 S2308 (1,43±1,25 and 0,19±0,03). Considered the bacterial clearance, all the groups differed statistical from the group that received S2308 (p

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Bases Moleculares da Hiperplasia Adrenal Congênita/ Molecular Bases of Congenital Adrenal Hyperplasia

Mello, Maricilda Pallandi de; Bachega, Tânia A.S.S.; Costa-Santos, Marivânia da; Mermejo, Lívia Mara; Castro, Margaret de
2002-08-01

Resumo em português Hiperplasia adrenal congênita (HAC) é uma doença autossômica recessiva decorrente da alteração de enzimas que participam da síntese do cortisol. As manifestações podem ser causadas pela deficiência do cortisol e, em alguns casos, aldosterona e pelo acúmulo de precursores. O objetivo desta revisão é apresentar os mecanismos moleculares dos principais defeitos enzimáticos envolvidos na etiopatogênese da HAC. A deficiência da 21-hidroxilase (21OH) ocorre em 9 (mais) 5% dos casos de HAC. Existem dois genes que codificam o P450c21: um ativo, CYP21, e um pseudogene CYP21P. Ambos são altamente homólogos (98%), o que favorece o emparelhamento desigual dos cromossomos homólogos durante a meiose, levando a duplicações e/ou deleções ou conversões desses genes. Adicionalmente, foram também descritas mutações de ponto, muitas delas presentes no pseudogene sugerindo microconversões. Mutações no gene CYP11B1 causam HAC por deficiência da 11beta-hidroxilase, forma esta que corresponde a 5% dos casos. Algumas mutações são recorrentes, situando-se principalmente entre os exons 6-8 que representaria uma área hot-spot no gene CYP11B1. A deficiência de 17-hidroxilase é causada por mutações no gene CYP17, que codificam uma proteína alterada, levando a deficiência total ou parcial de 17-hidroxilação e 17,20-liase ou deficiência isolada de 17,20-liase. Finalmente, deficiência de 3beta-HSD é causada por mutações no gene HSD3B2, que codifica a enzima 3beta-HSD tipo II e estas mutações têm sido associadas tanto com a forma clássica como com a forma não clássica da deficiência da 3beta-HSD. Resumo em inglês Congenital adrenal hiperplasia (CAH) is a recessive autossomic disease caused by inherited defects in cortisol biosynthesis. The manifestations are caused both by the deficient synthesis of cortisol, and sometimes of aldosterone, and by accumulation of the precursor steroids. The objective of this review is to present the molecular mechanisms of the main enzymatic defects involved in the etiopathogenesis of CAH. Deficiency of 21-hydroxylase (21OH) accounts for more than 9 (mais) 5% of all cases of CAH. The human genome contains two CYP genes: one active, CYP21, and a pseudogene, CYP21P. Both are highly homologous (98%), facilitating recombination events during meiosis, leading to duplication and/or deletion or conversion of these genes. Additionally, point mutations have also been described. Deficiency of 11beta-hydroxylase (11betaOH) is caused by mutations in the CYP11B1 gene, and accounts for 5% of all cases. Some mutations are recurrent, and mainly located on exons 6-8, which is considered a hot-spot area in CYP11B1 gene. Deficiency of 17alpha-hydroxylase (17OH) is caused by mutations in the CYP17 gene, producing a truncated or impaired protein. These mutations have been described in patients with combined deficiencies of 17OH and 17,20-lyase or with isolated 17,20-lyase. Finally, CAH caused by 3beta-HSD deficiency is the consequence of mutations in the gene HSD3B2 that encodes 3beta-HSD type II. In the classical form of the disease nonsense mutations, insertion and deletions have been described, while in non classical forms, mutations result in diminished enzyme affinity and loss of enzyme activity.

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Análise da segregação de avirulência de Magnaporthe grisea do trigo/ Segregation analysis of avirulence of Magnaporthe grisea of wheat

URASHIMA, ALFREDO S.; BRUNO, ANA C.; LAVORENTI, NORBERTO A.
2001-09-01

Resumo em português A segregação de avirulência entre progênies de cruzamento entre isolados de Magnaporthe grisea provenientes de trigo (Triticum aestivum) foi estudada utilizando cinco variedades de trigo. A população segregante desse estudo foi formada por 37 progênies resultantes do cruzamento entre dois isolados de campo que diferiram na reação de avirulência/virulência a essas variedades. Os resultados obtidos mostraram que para as variedades CNT 8, BR 17 e OR 1 a relação (mais) avirulência/virulência foi de 1:1, demonstrando segregação de um gene de avirulência, que foi diferente para cada uma das variedades. A segregação observada para as variedades BR 31 e Iapar 3 foi de 1:3 avirulência/virulência indicando segregação de um gene de avirulência e do supressor desse gene de avirulência. Além disso, a recombinação sexual entre isolados de M. grisea em condições de laboratório possibilitou produzir isolados virulentos a todas as variedades podendo ser uma das causas para a quebra de resistência de variedades resistentes. Resumo em inglês The segregation of virulence among progenies of a cross between wheat isolates of Magnaporthe grisea on five wheat (Triticum aestivum) varieties was studied. The segregating population was formed by 37 progenies resulting from the cross between two field isolates that differed in virulence. The results showed 1:1 avirulence/virulence segregation to the varieties CNT 8, BR 17, and OR 1 indicating the segregation of a single avirulence gene that was specific to each variety (mais) . On the other hand, the segregation of avirulence/virulence of the varieties BR 31 and Iapar 3 was 1:3 indicating the segregation of one avirulence gene and the suppressor of this gene. Furthermore, the sexual recombination between fungal isolates under laboratory conditions produced isolates virulent to all varieties, which might be one of the causes for varietal resistance breakdown.

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