Identificação de genes diferencialmente expressos e miRNAs em músculo esquelético de suínos

O suíno (Sus scrofa) é considerado um animal de grande importância para produção de carne, sendo seu potencial de crescimento muscular objeto de grande interesse e geralmente associado com características determinadas na fase pré-natal durante a miogênese. Para o estudo de genes responsáveis por estas características, as etiquetas de sequências expressas (Expressed Sequence Tags - EST) fornecem informações diretas sobre o transcriptoma e indiretas sobre a relação entre o genoma e diferentes fenótipos, proporcionando o conhecimento sobre genes diferencialmente expressos (GDE) bem como sequências genômicas transcritas para o controle da expressão gênica como, por exemplo, alguns RNAs não codificantes. Características de tecidos musculares em suínos podem ser influenciadas diretamente por genes, e estes sendo regulados como, por exemplo, através de miRNAs, em diferentes fases de desenvolvimento. O presente trabalho teve como objetivo a identificação e a anotação in sílico de GDE e sequências não codificantes, com enfoque aos miRNAs, de bibliotecas de cDNA construídas a partir do músculo esquelético semi-membranoso de três diferentes raças de suínos (Duroc, Large White e naturalizada brasileira Piau) bem como a análise dos níveis de expressão dos genes identificados e miRNAs em sete fases de desenvolvimento do Longissimus Dorsi (21, 40, 70 e 90 dias pré-natal e 107, 121 e 171 dias pós-natal) de animais de linha comercial. Foram identificados 34 GDE sendo 21 pertencentes a uma rede gênica musculo-específica. Destes, 13 genes tiveram seus perfis de expressão analisados com o uso do qRT-PCR durante os sete períodos citados, formando quatro grupos de expressão semelhantes, um com maior expressão na fase pós-natal e três na fase pré-natal. Nas análises das sequências não codificantes um resultado importante foi a identificação de dois novos miRNAs em suínos, os quais tiveram suas sequências maduras similares aos miRNAs hsa-miR-1207-5p e hsa-miR-665 foram classificadas como verdadeiras pelo programa MiPred e formaram estruturas secundárias. Destes, encontrou-se 289 e 214 genes regulados por eles respectivamente, dos quais quatro são músculo-específicos. Os novos miRNAs tiveram seus perfis de expressão analisados com o uso do PCR em tempo real durante os sete períodos citados juntamente com outros três já identificados em suínos. Seus níveis de expressão mostraram diferenças entre os estágios pré- e pós-natal. Estes estudos podem fornecer valiosas informações possibilitando um maior entendimento dos mecanismos moleculares envolvidos no desenvolvimento muscular. As análises de GDE em fases pré e pós-natal sugerem a presença de genes atuando especificamente em determinados estágios de desenvolvimento do músculo, contribuindo para melhor explicar suas funções. A identificação de dois novos miRNAs, somados a outros já identificados e postados nos bancos de dados em suínos, podem contribuir para um maior entendimento dos modos de regulação gênica, sendo de importância para os estudos de genética e melhoramento animal, permitindo o entendimento da fisiologia da deposição de músculo para produção de carne em suínos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe pig (Sus scrofa) is considered an important animal for meat production. This interest revolves around the potential for muscle growth, which usually is associated with certain characteristics during prenatal myogenesis. To study the genes responsible for these characteristics, expressed sequence tags (EST) provide direct information about the transcriptome and indirectly on the relationship between the genome and different phenotypes, supplying knowledge about differentially expressed genes (DEG) as well as other transcribed genomic sequences for the control of gene expression, e.g., some non-coding RNAs. Characteristics of muscle tissue in pigs may have been directly influenced by genes, and those being regulated, for example, by miRNAs, in different stages of development. This study aimed to identify by in silico annotation, DEG and non-coding sequences, focusing on miRNAs, using cDNA libraries constructed from semi-membranous skeletal muscle of three different pig breeds (Duroc, Large White and naturalized Brazilian Piau ) as well as analysis of gene expression profiles of identified genes and miRNAs during seven stages of development (21, 40, 70 and 90 days prenatal and 107, 121 and 171 days postnatal) from commercial line animals Longissimus Dorsi muscle. Twenty-one identified genes out of 34 DEGs belongs to the muscle-specific path. From these, 13 genes had their expression profiles analyzed by qRT-PCR during the seven periods, forming four clusters of similar expression, with one having greater expression in the postnatal period and three in the prenatal. In the analysis of non-coding sequences, an important result was the identification of two new miRNAs in pigs, which had their sequences similar to mature miRNAs hsa-miR-1207- 5p and hsa-miR-665 which had their precursor sequences forming secondary structures and classified as real precursor sequence by MiPred program. From these, we found 289 genes and 214 respectively regulated by them, of which four are muscle-specific. The new miRNAs and other three which have been identified in previous studies in pigs had their expression levels analyzed by quantitative real time PCR during the mentioned seven periods. Their levels of expression differed between pre-and postnatal stages. These studies may provide valuable information allowing a better understanding of the molecular mechanisms involved in muscle development. Analyses of DEG in the pre-and postnatal periods suggest the presence of genes acting specifically on certain stages of muscle development, contributing to better explain their functions. The identification of two new miRNAs, together with other previously identified and posted on the databases in pigs, may contribute to a better understanding of gene regulation and is important for studies of genetics and animal breeding, allowing the understanding of the muscle deposition physiology to meat production in pigs

Redes gênicas a partir de estudos de associação genômica ampla para características reprodutivas de suínos

Reproductive traits in pigs, such as number of stillborn (SB), total number born (TNB) and number of teats (NT), are widely included in breeding programs due their importance to the industry. As opposite to most association studies that consider continuous phenotypes under Gaussian assumptions, these traits are characterized as discrete variable, which could potentially follow other distributions, such as the Poisson. In addition, even though many genome wide association studies (GWAS) have been performed, only a few studies have explored biological meanings of genes identified. The present study provided a rich information resource about genes identified using genome wide association approaches for reproductive traits. The distribution analyses in genomic models, highlighted the importance in consider counting models for SB. Moreover, different sets of relevant SNPs and QTL blocks across and within the studies were identified leading to the possibility of different set of genes playing biological roles related to a single complex trait. Thereby, we highlighted the genomic diversity across population/environments to be observed in breeding programs in such a way that population/environments specific reference populations might be considered in genomic analyses. Based on these results, we demonstrated the importance of post-GWAS analyses increasing the biological understanding of relevant genes for complex traits.Características reprodutivas em suínos como numero de natimortos (SB), numero total de nascidos (TNB) e numero de tetos (NT) são amplamente incluídos em programas de melhoramento devido suas importâncias na indústria. Ao contrário da maioria dos estudos de associação, que consideram fenótipos contínuos com um enfoque Gaussiano, estas características são conhecidas como variáveis discretas, podendo assim, potencialmente seguir outras distribuições como a Poisson. Além disso, apesar de haver vários estudos de associação genômica ampla (GWAS) sendo realizados, somente alguns vem explorando os significados biológicos dos genes identificados nestes estudos. O presente trabalho, usando análises pós-GWAS, fornece uma valiosa fonte de informações sobre genes identificados a partir de estudos de associação para características reprodutivas. As analises de distribuição em modelos genômicos demonstraram a importância em considerar modelos de contagem para SB. Além do mais, diferentes grupos de SNPs e blocos de QTL relevantes entre e dentro de cada estudo foram identificados, direcionando para a possibilidade de diferentes grupos de genes estarem desempenhando funções biológicas relacionadas a uma única característica. Deste modo, destacamos que a diversidade genômica entre populações/ambientes deve ser observada em programas de melhoramento de modo que populações de referência especificas para cada população/ambiente sejam consideradas em estudos genômicos. Com base nestes resultados, nós demonstramos a importância das análises pós-GWAS aumentando o entendimento biológico de genes relevantes para características complexas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Management of inflammatory bowel diseases in urgent and emergency scenario

Objective: To review the main acute complications of inflammatory bowel disease in order to present the state of the art of their respective diagnosis and treatment. Methods: A bibliographic search was conducted in Medline database using the following keywords: “inflammatory bowel disease”, “Colitis Ulcerative”, “Crohn Disease”, “emergency” among others that had their variation evaluated by the MESH. Articles from the last 10 years conducted with humans, written in Portuguese or English, and published in journals with impact factor greater than 1 were selected. Results: After carrying out the search phrase and selecting the filters, 20 articles were selected to be included in the research. The most common acute complications were evaluated, focusing on their current propaedeutic and management aspects. Conclusion: Most emergencies related to inflammatory bowel disease should be treated non-operatively firstly, prioritizing patient hemodynamic state. In selected cases of life-threatening complications emergent operative treatment are mandatory. The timing of procedure is the most important aspect. As general rule, in Crohn’s Disease, operative treatment should be postponed as much as possible and the resection as small as possible. In case of ulcerative rectocolitis, if the hemodynamic state of the patient allows, proctocolectomy should be expedited with curative intention. Resumo: Objetivo: Revisar as principais complicações agudas das doenças inflamatórias intestinais, a fim de apresentar o estado da arte de seus respectivos diagnósticos e tratamentos. Métodos: Foi realizada uma pesquisa bibliográfica no banco de dados Medline, utilizando as seguintes palavras-chave: “doença inflamatória intestinal”, “Colite Ulcerativa”, “Doença de Crohn”, “emergência” entre outras que tiveram sua variação avaliada pelo MESH. Artigos dos últimos 10 anos realizados com seres humanos, escritos em português ou inglês, e publicados em periódicos com fator de impacto maior que um foram selecionados. Resultados: Após a construção da frase de pesquisa e seleção dos filtros, 20 artigos foram selecionados para inclusão no estudo. As complicações agudas mais comuns foram avaliadas, enfocando seus atuais aspectos propedêuticos. Conclusão: A maioria das emergências relacionadas à doença inflamatória intestinal deve ser tratada primariamente de forma não cirúrgica, priorizando a hemodinâmica do paciente. Em casos selecionados de complicações potencialmente fatais, tratamento cirúrgico de emergência é mandatório. O momento do procedimento é o aspecto mais importante. Como regra geral, na Doença de Crohn, o tratamento cirúrgico deve ser adiado ao máximo com ressecção menor possível. No caso de retocolite ulcerativa, se o estado hemodinâmico do paciente permitir, a proctocolectomia deve ser realizada com intenção curativa. Keywords: Inflammatory bowel diseases, Emergencies, Complications, Palavras-chave: Doença inflamatória intestinal, Emergências, Complicaçõe

Mapping of quantitative trait loci mapping in chromosomes 5, 7 and 8 of swines

Objetivou-se mapear QTL nos cromossomos 5, 7 e 8 e associá-los a características de carcaça, cortes de carcaça, qualidade de carne, desempenho e órgãos internos de suínos. Uma progênie F2 de 614 animais foi produzida do cruzamento de dois varrões da raça naturalizada brasileira Piau e 18 fêmeas comerciais (Landrace × Large White × Pietrain). A população foi genotipada para 14 marcadores microssatélites cobrindo os cromossomos 5, 7 e 8. Em seguida, foi construído o mapa de ligação para cada cromossomo. As análises de associação foram feitas usando o mapeamento de intervalo por regressão para detecção de QTL. Para características de carcaça e cortes de carcaça, foram mapeados 20 QTL nos três cromossomos, enquanto, para características de qualidade de carne, foram encontrados apenas três QTL nos cromossomos 7 e 8. Entre eles, QTL significativos a 5% no genoma foram encontrados para menor espessura de toucinho na região acima da última vértebra lombar, na linha dorsolombar no cromossomo 5; e para comprimento total do intestino delgado, peso da banha-rama e luminosidade no cromossomo 8. Para comprimento de carcaça pelo método brasileiro e comprimento de carcaça pelo método americano, QTL significativos a 1% no genoma foram encontrados no cromossomo 7. Os resultados encontrados facilitarão estudos futuros, como o mapeamento fino e a identificação de genes que controlam a composição corporal e a qualidade de carne e que poderão ser incorporados em programas de seleção assistida por marcadores para acelerar o melhoramento genético de populações de suínos, além de ajudar no melhor entendimento da fisiologia das características de produção de suínos.The aim of this experiment was to map QTL in chromosomes 5, 7 and 8 and to associate them to carcass traits, carcass cuts, meat quality, performance and internal organs of swines. An F2 offspring with 614 animals was produced from the matting of two Brazilian naturalized Piau boars with 18 commercial females (Landrace × Large White × Pietrain). The population was genotyped for 14 microsatellite markers covering chromosomes 5, 7 and 8. After that, it was built the linkage map for each chromosome. Analysis of association were done using interval mapping by regression for QTL detection. For carcass and cuts of carcass traits, 20 QTL were mapped in the three chromosomes, whereas for traits of meat quality, only three QTL were found on chromosomes 7 and 8. Among them, significant QTL at 5% in the genome were found for midline lower backfat thickness above the last lumbar vertebrae on chromosome 5; and for total length of small intestine, abdominal fat weight and brightness on chromosome 8. For carcass length by the Brazilian method and carcass length by the American method, it was found significant QTL at 1% in the genome on chromosome 7. The results found in this work will facilitate future researches as fine mapping and identification of genes that control body composition and meat quality and that will be able to be incorporated in marker-assisted selection programs to accelerate genetic improvement in swine populations, in addition to help a better understanding of the physiology of traits in swine production

Mapping of quantitative trait loci mapping in chromosomes 5, 7 and 8 of swines

Objetivou-se mapear QTL nos cromossomos 5, 7 e 8 e associá-los a características de carcaça, cortes de carcaça, qualidade de carne, desempenho e órgãos internos de suínos. Uma progênie F2 de 614 animais foi produzida do cruzamento de dois varrões da raça naturalizada brasileira Piau e 18 fêmeas comerciais (Landrace × Large White × Pietrain). A população foi genotipada para 14 marcadores microssatélites cobrindo os cromossomos 5, 7 e 8. Em seguida, foi construído o mapa de ligação para cada cromossomo. As análises de associação foram feitas usando o mapeamento de intervalo por regressão para detecção de QTL. Para características de carcaça e cortes de carcaça, foram mapeados 20 QTL nos três cromossomos, enquanto, para características de qualidade de carne, foram encontrados apenas três QTL nos cromossomos 7 e 8. Entre eles, QTL significativos a 5% no genoma foram encontrados para menor espessura de toucinho na região acima da última vértebra lombar, na linha dorsolombar no cromossomo 5; e para comprimento total do intestino delgado, peso da banha-rama e luminosidade no cromossomo 8. Para comprimento de carcaça pelo método brasileiro e comprimento de carcaça pelo método americano, QTL significativos a 1% no genoma foram encontrados no cromossomo 7. Os resultados encontrados facilitarão estudos futuros, como o mapeamento fino e a identificação de genes que controlam a composição corporal e a qualidade de carne e que poderão ser incorporados em programas de seleção assistida por marcadores para acelerar o melhoramento genético de populações de suínos, além de ajudar no melhor entendimento da fisiologia das características de produção de suínos.The aim of this experiment was to map QTL in chromosomes 5, 7 and 8 and to associate them to carcass traits, carcass cuts, meat quality, performance and internal organs of swines. An F2 offspring with 614 animals was produced from the matting of two Brazilian naturalized Piau boars with 18 commercial females (Landrace × Large White × Pietrain). The population was genotyped for 14 microsatellite markers covering chromosomes 5, 7 and 8. After that, it was built the linkage map for each chromosome. Analysis of association were done using interval mapping by regression for QTL detection. For carcass and cuts of carcass traits, 20 QTL were mapped in the three chromosomes, whereas for traits of meat quality, only three QTL were found on chromosomes 7 and 8. Among them, significant QTL at 5% in the genome were found for midline lower backfat thickness above the last lumbar vertebrae on chromosome 5; and for total length of small intestine, abdominal fat weight and brightness on chromosome 8. For carcass length by the Brazilian method and carcass length by the American method, it was found significant QTL at 1% in the genome on chromosome 7. The results found in this work will facilitate future researches as fine mapping and identification of genes that control body composition and meat quality and that will be able to be incorporated in marker-assisted selection programs to accelerate genetic improvement in swine populations, in addition to help a better understanding of the physiology of traits in swine production

Mapeamento de locos de características quantitativas nos cromossomos 5, 7 e 8 de suínos

Objetivou-se mapear QTL nos cromossomos 5, 7 e 8 e associá-los a características de carcaça, cortes de carcaça, qualidade de carne, desempenho e órgãos internos de suínos. Uma progênie F2 de 614 animais foi produzida do cruzamento de dois varrões da raça naturalizada brasileira Piau e 18 fêmeas comerciais (Landrace × Large White × Pietrain). A população foi genotipada para 14 marcadores microssatélites cobrindo os cromossomos 5, 7 e 8. Em seguida, foi construído o mapa de ligação para cada cromossomo. As análises de associação foram feitas usando o mapeamento de intervalo por regressão para detecção de QTL. Para características de carcaça e cortes de carcaça, foram mapeados 20 QTL nos três cromossomos, enquanto, para características de qualidade de carne, foram encontrados apenas três QTL nos cromossomos 7 e 8. Entre eles, QTL significativos a 5% no genoma foram encontrados para menor espessura de toucinho na região acima da última vértebra lombar, na linha dorsolombar no cromossomo 5; e para comprimento total do intestino delgado, peso da banha-rama e luminosidade no cromossomo 8. Para comprimento de carcaça pelo método brasileiro e comprimento de carcaça pelo método americano, QTL significativos a 1% no genoma foram encontrados no cromossomo 7. Os resultados encontrados facilitarão estudos futuros, como o mapeamento fino e a identificação de genes que controlam a composição corporal e a qualidade de carne e que poderão ser incorporados em programas de seleção assistida por marcadores para acelerar o melhoramento genético de populações de suínos, além de ajudar no melhor entendimento da fisiologia das características de produção de suínos.The aim of this experiment was to map QTL in chromosomes 5, 7 and 8 and to associate them to carcass traits, carcass cuts, meat quality, performance and internal organs of swines. An F2 offspring with 614 animals was produced from the matting of two Brazilian naturalized Piau boars with 18 commercial females (Landrace × Large White × Pietrain). The population was genotyped for 14 microsatellite markers covering chromosomes 5, 7 and 8. After that, it was built the linkage map for each chromosome. Analysis of association were done using interval mapping by regression for QTL detection. For carcass and cuts of carcass traits, 20 QTL were mapped in the three chromosomes, whereas for traits of meat quality, only three QTL were found on chromosomes 7 and 8. Among them, significant QTL at 5% in the genome were found for midline lower backfat thickness above the last lumbar vertebrae on chromosome 5; and for total length of small intestine, abdominal fat weight and brightness on chromosome 8. For carcass length by the Brazilian method and carcass length by the American method, it was found significant QTL at 1% in the genome on chromosome 7. The results found in this work will facilitate future researches as fine mapping and identification of genes that control body composition and meat quality and that will be able to be incorporated in marker-assisted selection programs to accelerate genetic improvement in swine populations, in addition to help a better understanding of the physiology of traits in swine production

Detection of quantitative trait loci on chromosomes 1, 2, 3, 12, 14, 15, X in pigs : performance characteristics

Mapeou-se quantitative trait loci (QTL) associados a características de desempenho nos cromossomos 1, 2, 3, 12, 14, 15 e X de suínos pertencentes a uma população F2, formada a partir do cruzamento entre dois machos da raça naturalizada brasileira Piau e 18 fêmeas comerciais (Landrace x Large White x Pietrain). O mapa genético de ligação da população foi construído após a genotipagem dos animais para 35 marcadores microssatélites. As estimativas do conteúdo de informação polimórfica indicaram que os marcadores microssatélites foram adequados para as análises de QTL. Os dados foram analisados pelo mapeamento por intervalo usando-se o programa GridQTL. Encontraram-se seis QTL, sendo que o QTL genômico para idade ao abate atingiu a significância de 5% de probabilidade. As informações dos QTL detectados neste estudo são úteis para identificar genes que podem ser usados em conjunto com os métodos convencionais de seleção, aumentar a acurácia deles e prover uma compreensão dos fenótipos produtivos de suínos.The accomplishment of the present study had the objective of mapping Quantitative Trait Loci (QTL) related to performance traits in a F2 pig population developed by mating two Brazilian Piau breed sires with 18 dams from a commercial line (Landrace × Large White × Pietrain). The linkage map for this population was constructed after genotyping the animals for 35 microsatellite markers. Estimates of polymorphic information content indicated that the microsatellite markers were appropriate for QTL analyses. The genotypes were analyzed by interval mapping using the GridQTL program. A total of six QTL were found, of which the QTL for slaughter age (days) was significant at the 5% genome-wise level. The information of the significant QTL detected in this study is useful for future fine-mapping studies for the identification of genes. Such information can be used together with traditional methods in breeding programs or even for a better understanding of the phenotypes of swine production

Mapping of QTL on chromosomes 1, 2, 3, 12, 14, 15 and X in pigs : characteristics carcass and quality of meat

A realização do presente estudo teve como objetivo mapear Quantitative Trait Loci (QTL) de carcaça e qualidade de carne em uma população F2 de suínos desenvolvida pelo cruzamento de dois reprodutores da raça brasileira Piau com 18 fêmeas comerciais (Landrace x Large White x Pietrain). O mapa de ligação para essa população foi construído após a genotipagem de 684 animais para 35 marcadores microssatélites. Os dados foram analisados pelo mapeamento por intervalo usando-se sexo, lote e genótipo halotano como efeitos fixos e peso de carcaça ao abate, peso da carcaça direita e idade ao abate como covariáveis. Um total de 18 QTLs foi encontrado; os QTLs para maior espessura de toucinho na região da copa, na linha dorsolombar, e a perda por cozimento foram significativos em nível de 5% genômico. A característica espessura de toucinho foi essencialmente associada aos alelos da raça Piau, conhecido como porco tipo banha. As informações dos QTLs significativos encontrados servem para futuros estudos de mapeamento fino para identificação de genes a serem usados em conjunto com os métodos tradicionais de seleção, para melhorar a eficiência dos programas de melhoramento, assim como prover informação acerca da fisiologia envolvida no desenvolvimento das características quantitativas dos suínos.The accomplishment of the present study had as objective to map Quantitative Trait Loci (QTL) associated to carcass and quality traits in a F2 pig population developed by mating two Brazilian Piau breed sires with 18 dams from a commercial line (Landrace × Large White × Pietrain). The linkage map for this population was constructed after genotyping the 684 animals for 35 microsatellite markers. Data were analyzed by interval mapping using sex, batch and halothane genotype as fixed effects and carcass weight at slaughter, direct carcass weight and slaugher age as covariables. A total of 18 QTL were identified, the QTL for higher backfat thickness on the shoulder region and cooking loss was significant at 5% genome-wise level. The backfat thickness trait was mainly associated with the Piau breed allele, known as a fat pig. The information of the significant QTL detected in this study is useful for future fine-mapping studies for identification of genes and might be used together with traditional selection methods to improve the efficiency of breeding programs, moreover, this information can also provide new insights to the understanding of the physiology of the quantatiative traits in pigs