GBS-SNP-CROP: a reference-optional pipeline for SNP discovery and plant germplasm characterization using variable length, paired-end genotyping-by-sequencing data

Background: With its simple library preparation and robust approach to genome reduction, genotyping-by-sequencing (GBS) is a flexible and cost-effective strategy for SNP discovery and genotyping, provided an appropriate reference genome is available. For resource-limited curation, research, and breeding programs of underutilized plant genetic resources, however, even low-depth references may not be within reach, despite declining sequencing costs. Such programs would find value in an open-source bioinformatics pipeline that can maximize GBS data usage and perform high-density SNP genotyping in the absence of a reference. Results: The GBS SNP-Calling Reference Optional Pipeline (GBS-SNP-CROP) developed and presented here adopts a clustering strategy to build a population-tailored “Mock Reference” from the same GBS data used for downstream SNP calling and genotyping. Designed for libraries of paired-end (PE) reads, GBS-SNP-CROP maximizes data usage by eliminating unnecessary data culling due to imposed read-length uniformity requirements. Using 150 bp PE reads from a GBS library of 48 accessions of tetraploid kiwiberry (Actinidia arguta), GBS-SNP-CROP yielded on average three times as many SNPs as TASSEL-GBS analyses (32 and 64 bp tag lengths) and over 18 times as many as TASSEL-UNEAK, with fewer genotyping errors in all cases, as evidenced by comparing the genotypic characterizations of biological replicates. Using the published reference genome of a related diploid species (A. chinensis), the reference-based version of GBS-SNP-CROP behaved similarly to TASSEL-GBS in terms of the number of SNPs called but had an improved read depth distribution and fewer genotyping errors. Our results also indicate that the sets of SNPs detected by the different pipelines above are largely orthogonal to one another; thus GBS-SNP-CROP may be used to augment the results of alternative analyses, whether or not a reference is available. Conclusions: By achieving high-density SNP genotyping in populations for which no reference genome is available, GBS-SNP-CROP is worth consideration by curators, researchers, and breeders of under-researched plant genetic resources. In cases where a reference is available, especially if from a related species or when the target population is particularly diverse, GBS-SNP-CROP may complement other reference-based pipelines by extracting more information per sequencing dollar spent. The current version of GBS-SNP-CROP is available at https://github.com/halelab/GBS-SNP-CROP.gi

Second-Order Finite Automata

Traditionally, finite automata theory has been used as a framework for the representation of possibly infinite sets of strings. In this work, we introduce the notion of second-order finite automata, a formalism that combines finite automata with ordered decision diagrams, with the aim of representing possibly infinite sets of sets of strings. Our main result states that second-order finite automata can be canonized with respect to the second-order languages they represent. Using this canonization result, we show that sets of sets of strings represented by second-order finite automata are closed under the usual Boolean operations, such as union, intersection, difference and even under a suitable notion of complementation. Additionally, emptiness of intersection and inclusion are decidable. We provide two algorithmic applications for second-order automata. First, we show that several width/size minimization problems for deterministic and nondeterministic ODDs are solvable in fixed-parameter tractable time when parameterized by the width of the input ODD. In particular, our results imply FPT algorithms for corresponding width/size minimization problems for ordered binary decision diagrams (OBDDs) with a fixed variable ordering. Previously, only algorithms that take exponential time in the size of the input OBDD were known for width minimization, even for OBDDs of constant width. Second, we show that for each k and w one can count the number of distinct functions computable by ODDs of width at most w and length k in time h(|Σ|,w) ⋅ kO(1), for a suitable $h:\mathbb {N}\times \mathbb {N}\rightarrow \mathbb {N}$. This improves exponentially on the time necessary to explicitly enumerate all such functions, which is exponential in both the width parameter w and in the length k of the ODDs.publishedVersio

Injectable system and scaffolds to promote endochondral mechanism for bone regeneration

Tese de doutoramento. Engenharia Biomédica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Department of Basic Sciences and Craniofacial Biology. New York University College of Dentistry. 200

Diversidade genética em cepas de Yersinia pestis

A Yersinia pestis, bactéria Gram-negativa da família Enterobacteriaceae, é uma espécie muito homogênea quando observada pelos métodos fenotípicos: apresenta apenas um sorotipo, um fagotipo e um biótipo subdividido em três biovars ou variedades geográficas. Com a introdução de técnicas moleculares os estudos de tipagem em cepas de Y. pestis foram significativamente aprofundados contribuindo para rastrear a origem de novas cepas e detectar o surgimento de novos clones. Este trabalho teve como objetivo verificar a diversidade genética entre cepas de Y. pestis analisando regiões específicas do genoma desta bactéria suscetíveis a diferentes mecanismos de mutação. Para isto foram empregadas duas abordagens: 1) análise do loco pgm em três cepas altamente virulentas, isoladas de humanos e 2) análise de VNTRs (MLVA-PCR) como marcador para reconhecer e rastrear os clones circulantes de Y. pestis nos focos de peste do Nordeste do Brasil. Foram observadas diferenças na estabilidade do loco pgm das cepas estudadas (duas cepas brasileiras: P. CE 882 e P. Exu 340 e uma de outro foco sul-americano: P. Peru 375). As culturas derivadas da P. Exu 340 e P. Peru 375 apresentaram alterações no loco pgm após repiques sucessivos no meio agar vermelho Congo, enquanto que a P. CE 882 não apresentou. Nos ensaios do MLVA-PCR todos os seis locos estudados foram amplificados em todas as cepas de Y. pestis. Os locos VNTR1, VNTR5 e VNTR6 apresentaram padrões de amplificação semelhantes em todas as cepas de Y. pestis das diferentes regiões geográficas. Entretanto, os padrões dos locos VNTR2, VNTR3 e VNTR4 foram distintos para algumas cepas. Foi verificado diversidade no número de alelos por loco variando de três (para o VNTR1 e o VNTR3), quatro (para o VNTR2) e cinco (para o VNTR4), enquanto para os VNTR5 e VNTR6 o número de alelos não variou. A análise do tamanho e o número de repeats para cada VNTR permitiu identificar 23 genótipos nas 105 amostras de Y. pestis analisadas. Alguns destes genótipos apresentaram uma ampla distribuição geográfica, enquanto outros foram específicos de uma determinada região. Para verificar a estabilidade dos VNTRs in vitro , três cepas de Y. pestis foram submetidas a repiques sucessivos e as culturas derivadas foram analisadas. As cepas parentais e as culturas derivadas revelaram perfis idênticos com os seis locos estudados. Cepas de Y. pseudotuberculosis e Y. enterocolitica foram incluídas no trabalho para comparação. As cepas de Y. enterocolitica amplificaram todos os locos, com exceção do VNTR1 onde nenhum segmento foi amplificado. Com os outros locos os padrões de amplificação obtidos foram semelhantes aos encontrados nas cepas de Y. pestis. As cepas de Y.pseudotuberculosis apresentaram padrões de amplificação semelhantes aos encontrados em cepas de Y. pestis para os locos VNTR1 e VNTR3 e distintos para os demais locos. Os resultados obtidos pela análise de diferentes regiões ou locos (pgm e VNTRs) do genoma da Y. pestis demonstraram diversidade genética intraespecífica nessa espécie os quais contribuirão para estudos epidemiológicos, taxonômicos e evolutivos futuro

Culturas Celulares de Tabaco BY2 para a Produção de Biofármacos: O Papel da Metilação do ADN na Expressão do Transgene

"Genetic engineering strategies such as molecular farming, essential for the production of recombinant proteins and other secondary metabolites in plants, have the potential to provide virtually unlimited amounts of recombinant proteins for use as diagnostic and therapeutic tools in health care and life sciences. Tobacco cell suspension cultures such as BY2 (Bright Yellow 2) can be easily transformed and a number of approaches have been developed to increase production, including medium optimization or the use of improved expression vectors. The aim of this work was to try to optimize the production, by increasing the transcription levels of the transgene encoding the protein of interest lipocalin-type Prostaglandin D synthase (L-PGDS), through epigenetic modulation using hypomethylation agents. Treatment with 5-azacytidine in plant and animal cells results in demethylation of DNA both directly and indirectly. We attempted to establish the optimum concentration of 5- azacytidine in the cell lines by applying different concentrations of the compound, and subsequently performed the immunodetection of methylated cytosines in BY2 nuclei, as well as methylation studies using Dot-Blot methods and conversion by bisulfite.(...

A Pós-Graduação brasileira: evolução e principais desafios no ambiente de cenários prospectivos.

O presente artigo tem por objetivo analisar a evolução da Pós-Graduação brasileira, desde a sua criação até os dias atuais, com base nos trabalhos desenvolvidos pelos órgãos de fomento CAPES (MEC) e CNPq (MCTI)1, identificando as variáveis mais importantes e suas perspectivas no ambiente de Cenários Prospectivos. Destaca-se, também que, hoje, o país passa pelo período de maior amplitude e importância da pós-graduação, segmento que caminha para possuir alta qualificação nacional e internacional. O estudo apóia-se na revisão bibliográfica e no exame documental, para o resgate da história da pós-graduação brasileira e seus principais desafios, substanciado em uma análise envolvendo variáveis portadoras de futuro desse ambiente, buscando através da metodologia de cenários prospectivos, estabelecer estratégias favoráveis à continuidade dessas boas práticas no futuro

Fenómenos de instabilidade em elementos tubulares submetidos à compressão

Neste artigo estuda-se o fenómeno de encurvadura por varejamento em elementos tubulares através dos resultados obtidos com um elemento finito de tubo, desenvolvido para análise não linear e com um programa comercial utilizando um elemento de viga com características não-lineares. Efectuaram-se ainda ensaios à temperatura ambiente em elementos tubulares, observando-se experimentalmente que a carga de colapso e o deslocamento lateral da estrutura apresentam comportamentos semelhantes aos resultados numéricos obtidos

Validação experimental de um modelo teórico para cálculo de elevados gradientes térmicos em estruturas de parede fina

É apresentada uma formulação baseada no método dos elementos finitos para modelação de estruturas de parede fina para cálculo de temperaturas ao longo da espessura. Com base na teoria de condução de calor em corpos sólidos, foi possível desenvolver uma metodologia de cálculo simplificada para situações deste género. Pretende-se ainda validar o modelo teórico desenvolvido através da execução de ensaios como será demonstrado