Evolutionary hallmarks of the human proteome: chasing the age and coregulation of protein-coding genes

Abstract Background The development of large-scale technologies for quantitative transcriptomics has enabled comprehensive analysis of the gene expression profiles in complete genomes. RNA-Seq allows the measurement of gene expression levels in a manner far more precise and global than previous methods. Studies using this technology are altering our view about the extent and complexity of the eukaryotic transcriptomes. In this respect, multiple efforts have been done to determine and analyse the gene expression patterns of human cell types in different conditions, either in normal or pathological states. However, until recently, little has been reported about the evolutionary marks present in human protein-coding genes, particularly from the combined perspective of gene expression and protein evolution. Results We present a combined analysis of human protein-coding gene expression profiling and time-scale ancestry mapping, that places the genes in taxonomy clades and reveals eight evolutionary major steps (“hallmarks”), that include clusters of functionally coherent proteins. The human expressed genes are analysed using a RNA-Seq dataset of 116 samples from 32 tissues. The evolutionary analysis of the human proteins is performed combining the information from: (i) a database of orthologous proteins (OMA), (ii) the taxonomy mapping of genes to lineage clades (from NCBI Taxonomy) and (iii) the evolution time-scale mapping provided by TimeTree (Timescale of Life). The human protein-coding genes are also placed in a relational context based in the construction of a robust gene coexpression network, that reveals tighter links between age-related protein-coding genes and finds functionally coherent gene modules. Conclusions Understanding the relational landscape of the human protein-coding genes is essential for interpreting the functional elements and modules of our active genome. Moreover, decoding the evolutionary history of the human genes can provide very valuable information to reveal or uncover their origin and function

Análise da viabilidade econômico-financeira da produção de Manihot esculenta (Crantz) em assentamentos rurais no município de Macaíba-RN/ Economic analysis and financial viability the production Manihot esculenta (Crantz) in rural settlements the municipality Macaíba-RN

Manihot esculenta (Crantz) pertence à família Euphorbiaceae, desempenhando um importante papel socioeconômico e cultural na região do Nordeste, tendo em vista, sua relevância e representatividade para a população, principalmente, para aquelas que vivem na base da economia familiar. Visto que o baixo nível de escolaridade entre os mandiocultores implica em um atraso nos avanços tecnológicos no sistema de produção, refletindo no desempenho econômico desta atividade. Para que se possa fazer o diagnóstico na determinação dos lucros ao final do cultivo, é importante determinar a viabilidade econômico-financeira, através de métodos de avaliação de investimentos baseado nos indicadores econômicos. O objetivo do presente trabalho foi analisar a viabilidade econômico-financeira da produção de M. esculenta nos projetos de assentamentos rurais Eldorado dos Carajás e Caracaxá no município de Macaíba-RN. A pesquisa foi realizada nos assentamentos rurais citados acima. Para a coleta de dados, além do procedimento de pesquisa bibliográfica, foram realizadas entrevistas semiestruturadas junto aos produtores de mandioca, as visitas de campo se deram para acompanhar todo o sistema de produção desde o plantio até a colheita. Foi feita a estimativa dos elementos de custos e de receita através de recursos quantitativos, como; tabelas, planilhas e gráficos em programas de computação, e os resultados considerando as previsões de investimento para o estabelecimento da cultura, a receita oriunda da venda da produção, considerando o Período de Retorno – PR, o Valor Presente Líquido – VPL e a Taxa Interna de Retorno – TIR, indicadores estes necessários para obter resultado final. A análise de mercado para o preço da raiz de mandioca observado foi de R$0,40 kg, ou seja, R$ 400,00 a tonelada; os custos de produção dos assentamentos Eldorado dos Carajás e Caracaxá foram de R$5.262,80 e R$ 4.929,00 no primeiro ano, havendo uma redução de 18,72% e 15,72% respectivamente, no ano seguinte, se mantendo estável até o final do período; Os elementos de receita da cultura da mandioca considerando três diferentes cenários de mercado: preço mínimo (R$0,18), médio (R$ 0,29) e máximo (R$0,40); Os valores de mercado destacaram-se no mês de junho de 2018 com o maior valor (R$ 0,40), em abril de 2019 atingiu valor médio (R$0,29) e o menor valor ocorreu no mês de agosto de 2019 (R$ 0,18); O Valor Presente Líquido (VPL), o Período de Retorno (PR), e a Taxa Interna de Retorno (TIR) demonstraram comportamentos semelhantes, visto que no primeiro cenário de mercado (I) apresentaram condições desfavoráveis para o produtor de mandioca assentado no Eldorado dos Carajás e Caracaxá. De acordo com os indicadores financeiros, o segundo cenário (II) exibiu uma situação mediana nos índices obtidos, e o terceiro cenário de mercado (III) apresentou condições favoráveis para o mandiocultor dos assentamentos mediante os resultados dos indicadores, apontando para a viabilidade econômico-financeira na produção de mandioca. De acordo com a análise econômico-financeira, a atividade da mandiocultura é viável considerando as condições ambientais e de cultivo observadas nos assentamentos Eldorado dos Carajás e Caracaxá

New insights into the genetic etiology of Alzheimer's disease and related dementias

Characterization of the genetic landscape of Alzheimer's disease (AD) and related dementias (ADD) provides a unique opportunity for a better understanding of the associated pathophysiological processes. We performed a two-stage genome-wide association study totaling 111,326 clinically diagnosed/'proxy' AD cases and 677,663 controls. We found 75 risk loci, of which 42 were new at the time of analysis. Pathway enrichment analyses confirmed the involvement of amyloid/tau pathways and highlighted microglia implication. Gene prioritization in the new loci identified 31 genes that were suggestive of new genetically associated processes, including the tumor necrosis factor alpha pathway through the linear ubiquitin chain assembly complex. We also built a new genetic risk score associated with the risk of future AD/dementia or progression from mild cognitive impairment to AD/dementia. The improvement in prediction led to a 1.6- to 1.9-fold increase in AD risk from the lowest to the highest decile, in addition to effects of age and the APOE ε4 allele

Height and body-mass index trajectories of school-aged children and adolescents from 1985 to 2019 in 200 countries and territories: a pooled analysis of 2181 population-based studies with 65 million participants

Summary Background Comparable global data on health and nutrition of school-aged children and adolescents are scarce. We aimed to estimate age trajectories and time trends in mean height and mean body-mass index (BMI), which measures weight gain beyond what is expected from height gain, for school-aged children and adolescents. Methods For this pooled analysis, we used a database of cardiometabolic risk factors collated by the Non-Communicable Disease Risk Factor Collaboration. We applied a Bayesian hierarchical model to estimate trends from 1985 to 2019 in mean height and mean BMI in 1-year age groups for ages 5–19 years. The model allowed for non-linear changes over time in mean height and mean BMI and for non-linear changes with age of children and adolescents, including periods of rapid growth during adolescence. Findings We pooled data from 2181 population-based studies, with measurements of height and weight in 65 million participants in 200 countries and territories. In 2019, we estimated a difference of 20 cm or higher in mean height of 19-year-old adolescents between countries with the tallest populations (the Netherlands, Montenegro, Estonia, and Bosnia and Herzegovina for boys; and the Netherlands, Montenegro, Denmark, and Iceland for girls) and those with the shortest populations (Timor-Leste, Laos, Solomon Islands, and Papua New Guinea for boys; and Guatemala, Bangladesh, Nepal, and Timor-Leste for girls). In the same year, the difference between the highest mean BMI (in Pacific island countries, Kuwait, Bahrain, The Bahamas, Chile, the USA, and New Zealand for both boys and girls and in South Africa for girls) and lowest mean BMI (in India, Bangladesh, Timor-Leste, Ethiopia, and Chad for boys and girls; and in Japan and Romania for girls) was approximately 9–10 kg/m2. In some countries, children aged 5 years started with healthier height or BMI than the global median and, in some cases, as healthy as the best performing countries, but they became progressively less healthy compared with their comparators as they grew older by not growing as tall (eg, boys in Austria and Barbados, and girls in Belgium and Puerto Rico) or gaining too much weight for their height (eg, girls and boys in Kuwait, Bahrain, Fiji, Jamaica, and Mexico; and girls in South Africa and New Zealand). In other countries, growing children overtook the height of their comparators (eg, Latvia, Czech Republic, Morocco, and Iran) or curbed their weight gain (eg, Italy, France, and Croatia) in late childhood and adolescence. When changes in both height and BMI were considered, girls in South Korea, Vietnam, Saudi Arabia, Turkey, and some central Asian countries (eg, Armenia and Azerbaijan), and boys in central and western Europe (eg, Portugal, Denmark, Poland, and Montenegro) had the healthiest changes in anthropometric status over the past 3·5 decades because, compared with children and adolescents in other countries, they had a much larger gain in height than they did in BMI. The unhealthiest changes—gaining too little height, too much weight for their height compared with children in other countries, or both—occurred in many countries in sub-Saharan Africa, New Zealand, and the USA for boys and girls; in Malaysia and some Pacific island nations for boys; and in Mexico for girls. Interpretation The height and BMI trajectories over age and time of school-aged children and adolescents are highly variable across countries, which indicates heterogeneous nutritional quality and lifelong health advantages and risks

Heterogeneous contributions of change in population distribution of body mass index to change in obesity and underweight NCD Risk Factor Collaboration (NCD-RisC)

From 1985 to 2016, the prevalence of underweight decreased, and that of obesity and severe obesity increased, in most regions, with significant variation in the magnitude of these changes across regions. We investigated how much change in mean body mass index (BMI) explains changes in the prevalence of underweight, obesity, and severe obesity in different regions using data from 2896 population-based studies with 187 million participants. Changes in the prevalence of underweight and total obesity, and to a lesser extent severe obesity, are largely driven by shifts in the distribution of BMI, with smaller contributions from changes in the shape of the distribution. In East and Southeast Asia and sub-Saharan Africa, the underweight tail of the BMI distribution was left behind as the distribution shifted. There is a need for policies that address all forms of malnutrition by making healthy foods accessible and affordable, while restricting unhealthy foods through fiscal and regulatory restrictions

Identificação de Splicing alternativo em sítios de início de transcrição de mRNAS de arroz utilizando dados de RNA-Seq.

Resumo: RNA-Seq é uma técnica que permite quantificar os níveis de expressão de uma forma muito mais precisa do que os métodos empregados anteriormente. Estudos que utilizaram esse método já alteraram a visão da extensão e da complexidade de transcriptomas eucarióticos. Portanto, para este trabalho, foram utilizadas plantas de arroz como organismo modelo, devido a sua importância global como cultura alimentar. Foram usadas sequências curtas de mRNA obtidas de plantas de arroz (Oryza sativa subs. japonica) inoculada ou não com a bactéria fixadora de nitrogênio Herbaspirillum seropedicae (Brusamarello-Santos et al., dados não publicados). As sequências foram separadas de acordo com as amostras sequenciadas: dois grupos correspondem às amostras de três e sete dias após inoculação, composta por 328.409.635 de sequências de RNA-Seq trimadas. Assim, foi possível reportar o número de TSS's (Transcriptional Start Sites) e os TSS's diferencialmente expressos. Além disso, transcritos montados foram comparados com as estruturas gênicas dos genes anotados na base de dados RAP-DB (transcritos idênticos ou splicing alternativo) ou sem anotação (como os transcritos novos). Um total de 202.770.984 (61,7%) reads mapearam no genoma do arroz: 216.980.165 (75,2%) são reads exônicas, e 71.493.386 (24,8%) mapearam em junções de éxons. Esses números totalizam 288.473.551 de reads alinhadas, evidenciando que 85.702.567 dessas mapeavam em mais de um lugar. Um total de 6.942 (16,4%) e 4.915 (11,6%) genes obtiveram cobertura nas bibliotecas CR3 e IR3; e 6.733 (15,9%) e 3.807 (9%) genes para as bibliotecas CR7 e IR7, respectivamente. Posteriormente, foi possível reportar o número total de genes mapeados, anotados, não-anotados e transcritos com splicing alternativo para o genoma total, realizando a análise até mesmo por cromossomos em separado. Finalmente, após o alinhamento com o BLAST, 691 (3,31%) transcritos não-anotados obtiveram match com as proteínas do banco de dados NR. Em análises futuras, o restante, 20.185 (96,7%) transcritos não-anotados poderão ser comparados com as regiões de microRNA conhecidas no genoma do arroz. Aqueles que não mapearem nessas regiões devem ser sujeitos a uma análise de predição de estrutura secundária, a fim de verificar quanto a possíveis novas moléculas de microRNA reguladoras presentes neste conjunto de dados

Identificação de Splicing alternativo em sítios de início de transcrição de mRNAS de arroz utilizando dados de RNA-Seq.

Resumo: RNA-Seq é uma técnica que permite quantificar os níveis de expressão de uma forma muito mais precisa do que os métodos empregados anteriormente. Estudos que utilizaram esse método já alteraram a visão da extensão e da complexidade de transcriptomas eucarióticos. Portanto, para este trabalho, foram utilizadas plantas de arroz como organismo modelo, devido a sua importância global como cultura alimentar. Foram usadas sequências curtas de mRNA obtidas de plantas de arroz (Oryza sativa subs. japonica) inoculada ou não com a bactéria fixadora de nitrogênio Herbaspirillum seropedicae (Brusamarello-Santos et al., dados não publicados). As sequências foram separadas de acordo com as amostras sequenciadas: dois grupos correspondem às amostras de três e sete dias após inoculação, composta por 328.409.635 de sequências de RNA-Seq trimadas. Assim, foi possível reportar o número de TSS's (Transcriptional Start Sites) e os TSS's diferencialmente expressos. Além disso, transcritos montados foram comparados com as estruturas gênicas dos genes anotados na base de dados RAP-DB (transcritos idênticos ou splicing alternativo) ou sem anotação (como os transcritos novos). Um total de 202.770.984 (61,7%) reads mapearam no genoma do arroz: 216.980.165 (75,2%) são reads exônicas, e 71.493.386 (24,8%) mapearam em junções de éxons. Esses números totalizam 288.473.551 de reads alinhadas, evidenciando que 85.702.567 dessas mapeavam em mais de um lugar. Um total de 6.942 (16,4%) e 4.915 (11,6%) genes obtiveram cobertura nas bibliotecas CR3 e IR3; e 6.733 (15,9%) e 3.807 (9%) genes para as bibliotecas CR7 e IR7, respectivamente. Posteriormente, foi possível reportar o número total de genes mapeados, anotados, não-anotados e transcritos com splicing alternativo para o genoma total, realizando a análise até mesmo por cromossomos em separado. Finalmente, após o alinhamento com o BLAST, 691 (3,31%) transcritos não-anotados obtiveram match com as proteínas do banco de dados NR. Em análises futuras, o restante, 20.185 (96,7%) transcritos não-anotados poderão ser comparados com as regiões de microRNA conhecidas no genoma do arroz. Aqueles que não mapearem nessas regiões devem ser sujeitos a uma análise de predição de estrutura secundária, a fim de verificar quanto a possíveis novas moléculas de microRNA reguladoras presentes neste conjunto de dados

Desenvolvimento de um sistema distribuído em sala de aula de forma colaborativa

Este artigo apresenta um modelo de sistema distribuído (SD) para ser utilizadas de forma didática em disciplinas de Sistemas Distribuídos, Redes de Computadores ou Sistemas Operacionais. Foi desenvolvido em sala de aula um sistema visando dividir uma tarefa entre vários computadores a fim de terminá-la mais rapidamente, de forma distribuída. Para a caracterização e fixação dos conceitos de sistemas distribuídos, a turma foi dividida em grupos que se responsabilizaram por desenvolver cada módulo referente àquela característica do SD. Este trabalho apresenta o sistema desenvolvido bem como a metodologia utilizada para o seu desenvolvimento, de forma colaborativa. Os tópicos abordados no sistema são tolerância a falhas, escalabilidade, armazenamento distribuído, dentre outros. Como resultado, foi possível obter um sistema distribuído completo, modularizado e que permite que esses módulos sejam utilizados em outras aplicações