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A qualidade das bebidas alcoólicas está intimamente relacionada à presença de concentrações equilibradas de compostos voláteis, subprodutos do processo de fermentação alcoólica e altamente influenciados pela linhagem da levedura utilizada de tal modo que a compreensão das bases moleculares da produção de compostos desejáveis represente a possibilidade do incremento da qualidade de bebidas fermentadas visando a agregação de valor ao produto final. O presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise de características genéticas e fisiológicas das leveduras isoladas da produção de cachaça com potencial para aplicação na produção de outras bebidas alcoólicas. Desse modo, 118 linhagens da coleção LBCM foram avaliadas quanto a capacidade de metabolização de maltose, produção de baixas concentrações de sulfeto de hidrogênio, capacidade de transporte de maltotriose e capacidade de produção de compostos voláteis. A despeito de sua origem comum, as leveduras avaliadas apresentaram diferenças significativas em sua fisiologia. Algumas dessas leveduras apresentam potencial biológico para aplicação na produção de outras bebidas, como, por exemplo, cerveja. A linhagem LBCM1073 foi selecionada dentre as demais por ser heterotálica e pela sua capacidade de produção de acetato de isoamila, um éster altamente desejável em diversas bebidas alcoólicas. Após sequenciamento genômico dessa levedura, com cobertura de 263 vezes e a predição de 5686 genes, análises de genômica comparativa revelaram que a linhagem LBCM1073 apresenta um conjunto de 24 genes ausentes na linhagem laboratorial S. cerevisiae S288c. Alguns desses genes apresentam similaridade com S. bayanus e Lachancea sp. Um total de 64,15% dos genes da linhagem LBCM1073 apresenta ortólogos com genes de 40 ascomicetos avaliados. Dentre as vias já mencionadas na literatura como relacionadas à produção de compostos voláteis, a via de sinalização mTOR e a glicólise, são as que apresentaram maior percentual de genes ortólogos, justificado pela ampla distribuição dessas duas vias dentre os organismos utilizados para análise. Ao serem comparadas as sequências de aminoácidos de 34 enzimas,relacionadas à produção de compostos responsáveis por aromas, 13 foram idênticas entre LBCM1073 e S. cerevisiae S288c. Para as demais, as proteínas codificadas por LEU4, PMA1, RSP5, TOR1 e FAS2 não apresentaram as substituições descritas na literatura como relacionadas à maior produção de compostos on flavour. Em conjunto, esses dados mostram que LBCM1073 e S. cerevisiae S288c apresentam diversas distinções a nível genômico. Uma metodologia capaz de contribuir para melhor elucidar essas diferenças em relação à produção de compostos secundários à fermentação é a técnica de BSA (Bulked Segregants Analisys) ou análise de agrupamentos de segregantes. As análises fenotípicas de segregantes obtidos do cruzamento entre LBCM1073 e S. cerevisiae S288c revelou uma discreta relação direta entre a capacidade de conversão de álcool isoamílico em acetato de isoamila e o crescimento na presença de TFL 0,5 mM. Além disso, os segregantes já obtidos e avaliados poderão ser empregados na análise de QTLs envolvidos na produção de acetato de isoamila.

O bioetanol é um produto de grande importância econômica, principalmente devido a sua utilização como combustível renovável. A levedura Saccharomyces cerevisiae utiliza a sacarose obtida da cana-de-açúcar para produzir bioetanol por fermentação. Alguns fatores diminuem a capacidade fermentativa dessa levedura, por exemplo, a presença de Al3+ no caldo de cana-de-açúcar, levando a um aumento do tempo de fermentação e menor produção de bioetanol. Este trabalho teve como objetivo realizar a análise poligênica da tolerância ao alumínio em Saccharomyces cerevisiae utilizando a técnica de mapeamento de QTLs (Quantitative Trait Locus). Uma triagem entre 840 estirpes de leveduras isoladas de diferentes ambientes foi feita a fim de selecionar uma altamente tolerante ao alumínio. Dentre as estirpes testadas, a levedura denominada Bruggeman Fresh apresentou crescimento e melhor desempenho fermentativo em presença de 5 mM de Al2(SO4)3. A estirpe PE-2, amplamente utilizada na produção de etanol pela indústria brasileira, apresentou uma maior sensibilidade ao alumínio. Estas duas leveduras, Bruggeman Fresh e PE-2, foram escolhidas para a estratégia de análise poligênica para o fenótipo de resistência ao alumínio adotada neste estudo. Após esporulação e dissecação das tétrades, os parentais superior e inferior foram selecionados e cruzados dando origem ao híbrido diploide. Foi realizado um pré-teste em meio sólido contendo alumínio com 658 segregantes obtidos a partir desse híbrido diploide, sendo que 150 segregantes foram selecionados e submetidos ao teste fermentativo. A partir do teste da performance fermentativa em presença de Al2(SO4)3, 30 segregantes foram selecionados como fenótipo superior (alta tolerância ao alumínio). Foi realizada a extração do DNA genômico desses 30 segregantes agrupados e 120 segregantes não selecionados (agrupados randomicamente), assim como das estirpes parentais superior e inferior e sequenciadas. A partir das análises das sequências e mapeamento de QTL foi encontrada uma região no cromossomo VI com grande ligação ao fenótipo de interesse, observado devido à diferença na frequência dos SNPs entre os grupos selecionado e não selecionado. Após a análise de reciprocidade hemizigótica, foi identificado que o gene FAB1 tem um importante papel sobre a tolerância ao alumínio em S. cerevisiae.

Em leveduras, como em outros eucariotos, o cálcio desempenha um papel essencial nas vias de sinalização celular. No entanto, até agora, a influência do cálcio na ativação de H+-ATPase de membrana citoplasmática induzida por glicose, uma via essencial para a fisiologia de leveduras, não foi demonstrada apesar de muitas evidências sugerirem que o cálcio é um fator primordial envolvido na ativação de H+-ATPase. H+-ATPase é uma proteína de membrana citoplasmática essencial para criar um gradiente de H+, utilizado para o transporte de nutrientes e homeostase do pH. A ativação de H+-ATPase é regulada pela atividade de diferentes proteínas como proteases, quinases e canais iônicos. Neste trabalho, foi demonstrada a relação entre a atividade de Lpx1p, uma serino-protease essencial para a ativação induzida por glicose de H+-ATPase de membrana citoplasmática, e o cálcio. Mutantes lpx1Δ exibiram um sinal de cálcio intracelular que não foi afetado enquanto a atividade de bombeamento de prótons foi reduzida, indicando sua essencialidade na ativação de H+-ATPase. Além disso, o aumento da atividade de bombeamento de prótons foi observado quando Lpx1p foi expresso em células lpx1Δ por meio de um vetor de expressão induzível. Em testes in vitro, a atividade proteolítica de Lpx1p aumentou na presença de cálcio. Dos ensaios in vitro, estabelecidos neste trabalho, foi demonstrado que Lpx1p, Ptk2p e cálcio são elementos-chave para a ativação de H+- ATPase. Esses resultados fortalecem um modelo em que a ativação pós-traducional de H+-ATPase induzida pela glicose e a sinalização de cálcio intracelular, estão realmente conectadas. Lpx1p seria este elo, aparentemente, dependendo da presença de cálcio para ser ativada e hidrolisar tubulinas acetiladas ligadas à H+-ATPase, permitindo a liberação da cauda C-terminal para fosforilação e ativação.

This work was performed to verify the potential of yeast strains isolated from cachaça distilleries for two specific biotechnological applications: beer and bioethanol production. In the beer production, the strains were tested for characteristics required in brewery practices, such as: capacity to ferment maltose and maltotriose, ability to grow at lowest temperatures, low H₂S production, and flocculation profile. Among the strains tested, two of them showed appropriate characteristics to produce two different beer styles: lager and ale. Moreover, both strains were tested for cachaça production and the results confirmed the capacity of these strains to improve the quality of cachaça. In the bioethanol production, the fermentation process was performed similarly to that used by bioethanol industries: recycling of yeast biomass in the fermentative process with sulfuric acid washings (pH 2.0). The production of ethanol, glycerol, organic acids, dry cell weight, carbohydrate consumption, and cellular viability were analyzed. One strain presented fermentative parameters similar to PE2, industrial/commercial strain, with equivalent ethanol yields and cellular viability during all fermentative cycles. This work demonstrates that cachaça distilleries seem to be an interesting environment to select new yeast strains to be used in biotechnology applications as beer and bioethanol production.

The aim was to investigate a possible role of the ACTN3 R577X polymorphism in a Brazilian football player’s career progression. 2 questions were formulated: 1. Does ACTN3 polymorphism affect the probability of an individual being a professional football player? 2. Does this polymorphism affect the progression of the athlete throughout his career? The study included 353 players from first division Brazilian football clubs in the following categories: under-14 (U-14), U-15, U-17, U-20, and professional (PRO). The control group (CON) was composed of 100 healthy non-athletes. The chi-squared test was used to assess differences between the allele and genotype frequencies. Comparing football categories, the XX genotype was less frequent among professional players than in the U-20 (p<0.05) or the U-15 category (p<0.05). The RX genotype also presented more frequently in the PRO category than the U-14 category (p<0.05). Moreover, a trend towards a higher frequency of the RX genotype and a lower frequency of the XX genotype was observed in the professional category compared to U-20. These results suggest that the genotype in the ACTN3 polymorphism affects the probability of a football player progressing throughout his career and becoming professional, meaning that playing football selects against the ACTN3 XX genotype.

Genetic diversity and population studies are essential for conservation and wildlife management programs. However, monitoring requires the analysis of multiple loci from many samples. These processes can be laborious and expensive. The choice of microsatellites and PCR calibration for genotyping are particularly daunting. Here we optimized a low-cost genotyping method using multiple microsatellite loci for simultaneous genotyping of up to 384 samples using next-generation sequencing (NGS). We designed primers with adapters to the combinatorial barcoding amplicon library and sequenced samples by MiSeq. Next, we adapted a bioinformatics pipeline for genotyping microsatellites based on read-length and sequence content. Using primer pairs for eight microsatellite loci from the fish Prochilodus costatus, we amplified, sequenced, and analyzed the DNA of 96, 288, or 384 individuals for allele detection. The most cost-effective methodology was a pseudo-multiplex reaction using a low-throughput kit of 1 M reads (Nano) for 384 DNA samples. We observed an average of 325 reads per individual per locus when genotyping eight loci. Assuming a minimum requirement of 10 reads per loci, two to four times more loci could be tested in each run, depending on the quality of the PCR reaction of each locus. In conclusion, we present a novel method for microsatellite genotyping using Illumina combinatorial barcoding that dispenses exhaustive PCR calibrations, since non-specific amplicons can be eliminated by bioinformatics analyses. This methodology rapidly provides genotyping data and is therefore a promising development for large-scale conservation-genetics studies.

Cryptic relatedness is a confounding factor in genetic diversity and genetic association studies. Development of strategies to reduce cryptic relatedness in a sample is a crucial step for downstream genetic analyses. This study uses a node selection algorithm, based on network degrees of centrality, to evaluate its applicability and impact on evaluation of genetic diversity and population stratification. 1,036 Guzerá (Bos indicus) females were genotyped using Illumina Bovine SNP50 v2 BeadChip. Four strategies were compared. The first and second strategies consist on a iterative exclusion of most related individuals based on PLINK kinship coefficient (φij) and VanRaden's φij, respectively. The third and fourth strategies were based on a node selection algorithm. The fourth strategy, Network G matrix, preserved the larger number of individuals with a better diversity and representation from the initial sample. Determining the most probable number of populations was directly affected by the kinship metric. Network G matrix was the better strategy for reducing relatedness due to producing a larger sample, with more distant individuals, a more similar distribution when compared with the full data set in the MDS plots and keeping a better representation of the population structure. Resampling strategies using VanRaden's φij as a relationship metric was better to infer the relationships among individuals. Moreover, the resampling strategies directly impact the genomic inflation values in genomewide association studies. The use of the node selection algorithm also implies better selection of the most central individuals to be removed, providing a more representative sample.

The pattern of glucose repression in most Kluyveromyces marxianus strains does not correlate with fermentative behaviour; however, glucose repression and fermentative metabolism appear to be linked to the kinetics of sugar uptake. In this work, we show that lactose transport in K. marxianus CCT 7735 by lactose-grown cells is mediated by a low-affinity H⁺-sugar symporter. This system is glucose repressed and able to transport galactose with low affinity. We also observed the activity of a distinct lactose transporter in response to raffinose. Regarding glucose uptake, specificities of at least three low-affinity systems rely on the carbon source available in a given growth medium. Interestingly, it was observed only one high-affinity system is able to transport both glucose and galactose. We also showed that K. marxianus CCT 7735 regulates the expression of sugar transport systems in response to glucose availability.