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Resumo

Solos amazônicos vem sendo convertidos através da história em pastagens e áreas agrícolas. As mudanças na cobertura do solo promovem modificações nos atributos químicos e físicos do solo que influenciam a estrutura da microbiota e seus papéis biológicos. Estudos da biologia dos gases de efeito estufa de solos tropicais não são conclusivos e a magnitude das mudanças na Amazônia podem consideravelmente impactar os ciclos biogeoquímicos. O projeto de doutorado sob auxílio 2015/12282-6 objetiva identificar a microbiota atuante no ciclo do metano para entender sua dinâmica ao longo das mudanças dos parâmetros do solo com abordagem multidimensional de microcosmos de atmosfera de metano para enriquecimento do solo em populações de metanotróficas a fim de aumentar o poder de sua visualização. O projeto é composto por dois estudos: ESTUDO I - Acessar a microbiota que metaboliza o metano em solos tropicais em transição de floresta através de análises avançadas em bioinformática e estatística de metadados gerados por metagenômica (metaG) e metatranscritômica (metaT) de incubações de 8 dias com 12CH4. Os ácidos nucléicos já foram enviados para sequenciamento shotgun e no momento estamos aguardando a geração dos metadados. ESTUDO II - Acessar a microbiota que consome derivados de 13C na cadeia trófica, proveniente do 13CH4, em que análises avançadas em bioinformática e estatística são necessárias, como também metadados gerados a partir de metagenômica (metaG) de incubações de 15 e 30 dias com 12CH4 e 13CH4 seguido das técnicas Stable Isotope Probing (SIP; Sonda de Isótopo Estável) e GC Fractionation (GCf; Fracionamento do conteúdo GC), as quais separam o DNA marcado e rico em GC, respectivamente, do restante da comunidade. No momento, o DNA está pronto para seguir com as técnicas subsequentes. PROPOSTA DO ESTÁGIO EM PESQUISA NO EXTERIOR - Desenvolvimento de técnicas de centrifugação por densidade isotópica que engloba SIP e GCf para metaG em 8 meses, técnicas sob escopo do Prof. Dr. Jorge L. M. Rodrigues, da University of California Davis (CA, USA). A impossibilidade de desenvolver análises estatísticas para correlação de metadados, a introdução formal a esta faculdade será possível em 2 meses juntamente ao Prof. Dr. Brendan J. M. Bohannan, da University of Oregon (OR, USA), o qual possui habilidade em modelagem matemática para estudos de direcionadores da biodiversidade de microrganismos. Além disso, ambas instituições proverão suporte ao desenvolvimento de pipelines padrão de bioinformática e estatística de metadados do trabalho iniciado no Brasil e dos metadados a serem gerados nos EUA. (AU)

Resumo

Muitos estudos utilizam a tecnologia LiDAR para estimar variáveis da estrutura do dossel florestal, como a altura da floresta, perfis verticais da área foliar e os estoques de biomassa, no uso em monitoramento e modelagem. É fundamental desenvolver abordagens universais para estimar estas estruturas florestais permitindo a comparação entre dispositivos LiDAR, conduzidas sob diferentes condições e diferentes tipos de vegetação. No entanto, o desenvolvimento de um modelo universal é difícil devido aos fundamentos dos dados LiDAR, que consistem numa "nuvem de pontos" precisos de reflexão de pulso laser no espaço, com a densidade de pulsos variando de poucos a centenas por metro-quadrado horizontal. O desafio fundamental reside da correção de vieses e limitações da estimativa de variáveis estruturais em relação à variação da densidade de pulso (e potencialmente de características adicionais de levantamento). Muitas abordagens atuais não abordam totalmente esse desafio, ao invés disso, dependem de métricas específicas que não são intuitivas e difíceis de interpretar biologicamente, como proxies para parâmetros estruturais biológicos. Proponho investigar como este elemento-chave de variação no levantamento LiDAR afeta a estimativa de variáveis da estrutura do dossel da floresta, como o índice de área foliar e a densidade da área perfil vertical. Meu projeto melhorará a compreensão de como modelar estatisticamente os links entre a estrutura biológica da floresta e as nuvens de ponto LiDAR, e melhorar a comparabilidade de abordagens fundamentais de monitoramento de florestas com o LiDAR, relacionados à densidade foliar e estrutura do dossel. (AU)

Resumo

O uso de plantas da flora brasileira como fonte de princípios ativos tem se mostrado cada vez mais eficaz na busca de medicamentos. Entretanto, pouco tem sido realizado para transformar este potencial em desenvolvimento de novos produtos e patentes. A presente proposta de pós-doutoramento, dará continuidade aos estudos do projeto temático "Fitoterápicos padronizados para o tratamento de doenças crônicas" da FAPESP, com a espécie Mimosa caesalpiniifolia no sentido de desenvolver um(s) fitoterápico(s). Ensaios realizados anteriormente demonstraram resultados promissores para o desenvolvimento de fitomedicamentos, com atividade antiiflamatória e antifúngica. Além das atividades de apoio e pesquisas realizadas internamente, uma parceria com a Universidade de Cádiz (UCA) da Espanha permitirá irá avaliar o potencial Alelopático dos extratos/compostos puros de Mimosa caesalpiniifolia no estudo da atividade Fitotóxica o grupo de pesquisa possui diferentes técnicas e domínio nos "Estudos em plantas alelopáticas e microorganismos superiores" que no Brasil esses estudos são escassos . A alelopatia é como uma ciência que estuda as interações entre plantas e organismos em seu ambiente mediado por agentes químicos é uma fonte valiosa como potencial medicinal. O grupo irá enriquecendo e complementando os estudos inicialmente propostos pelo projeto temático e pelo presente projeto de pós-doutorado. (AU)

Resumo

Solos amazônicos vem sendo convertidos através da história em pastagens e áreas agrícolas. As mudanças na cobertura do solo promovem modificações nos atributos químicos e físicos do solo que influenciam a estrutura da microbiota e seus papéis biológicos. Estudos da biologia dos gases de efeito estufa de solos tropicais não são conclusivos e a magnitude das mudanças na Amazônia podem consideravelmente impactar os ciclos biogeoquímicos. O projeto de doutorado sob auxílio 2015/12282-6 objetiva identificar a microbiota atuante no ciclo do metano para entender sua dinâmica ao longo das mudanças dos parâmetros do solo com abordagem multidimensional de microcosmos de atmosfera de metano para enriquecimento do solo em populações de metanotróficas a fim de aumentar o poder de sua visualização. O projeto é composto por dois estudos: ESTUDO I - Acessar a microbiota que metaboliza o metano em solos tropicais em transição de floresta através de análises avançadas em bioinformática e estatística de metadados gerados por metagenômica (metaG) e metatranscritômica (metaT) de incubações de 8 dias com 12CH4. Os ácidos nucléicos já foram enviados para sequenciamento shotgun e no momento estamos aguardando a geração dos metadados. ESTUDO II - Acessar a microbiota que consome derivados de 13C na cadeia trófica, proveniente do 13CH4, em que análises avançadas em bioinformática e estatística são necessárias, como também metadados gerados a partir de metagenômica (metaG) de incubações de 15 e 30 dias com 12CH4 e 13CH4 seguido das técnicas Stable Isotope Probing (SIP; Sonda de Isótopo Estável) e GC Fractionation (GCf; Fracionamento do conteúdo GC), as quais separam o DNA marcado e rico em GC, respectivamente, do restante da comunidade. No momento, o DNA está pronto para seguir com as técnicas subsequentes. PROPOSTA DO ESTÁGIO EM PESQUISA NO EXTERIOR - Desenvolvimento de técnicas de centrifugação por densidade isotópica que engloba SIP e GCf para metaG em 8 meses, técnicas sob escopo do Prof. Dr. Jorge L. M. Rodrigues, da University of California Davis (CA, USA). A impossibilidade de desenvolver análises estatísticas para correlação de metadados, a introdução formal a esta faculdade será possível em 2 meses juntamente ao Prof. Dr. Brendan J. M. Bohannan, da University of Oregon (OR, USA), o qual possui habilidade em modelagem matemática para estudos de direcionadores da biodiversidade de microrganismos. Além disso, ambas instituições proverão suporte ao desenvolvimento de pipelines padrão de bioinformática e estatística de metadados do trabalho iniciado no Brasil e dos metadados a serem gerados nos EUA. (AU)

Resumo

Em pesquisa anterior, desenvolvida no âmbito do projeto FAPESP 2015/13546-7, nós observamos que os solos de floresta e de pastagem têm diferentes potenciais de sequestro e emissão de metano, intensificados pela umidade do solo. Essas descobertas reforçam a necessidade de uma compreensão mais profunda dos parâmetros ambientais que modulam o ciclo microbiano do metano em solos tropicais. Entretanto, ainda pouco se sabe sobre o perfil taxonômico e funcional dos microrganismos que respondem aos principais fatores que determinam o fluxo de metano em solos: umidade e temperatura. Portanto, nessa proposta de estágio, proponho a utilização de uma abordagem multi-ômica (sequenciamento de amplicon, metagenômica e metatranscritômica) para caracterizar as comunidades microbianas que respondem às mudanças no uso da terra, umidade e temperatura em solos da Floresta Nacional do Tapajós e seus adjacentes, no Estado do Pará, na Amazônia Oriental. Esse objetivo será alcançado através da: (1) análise de bioinformática e estatística dos conjuntos de dados metagenômicos e metatranscritômicos previamente obtidos e (2) um experimento de microcosmos para determinar o efeito da seca, cheia e aumento da temperatura sobre a abundância e o perfil taxonômico e funcional das comunidades microbianas em solos submetidos à conversão floresta-pastagem. Essa proposta é uma colaboração entre o Laboratório de Biologia Celular e Molecular da Universidade de São Paulo (Brasil) e o Instituto de Ecologia e Evolução da Universidade de Oregon (Estados Unidos), sob a supervisão conjunta da Profa. Dra. Siu Mui Tsai e o Prof. Dr. Brendan J. M. Bohannan. (AU)

Resumo

O gênero Eois Hübner (Geometridae: Larentiinae) compreende 250 espécies válidas, das quais 217 são descritas para a região Neotropical e 31 com localidade tipo no Brasil. O fato de ser um gênero especioso e que nunca foi revisado, bem como contar com potenciais espécies novas, faz com que Eois esteja inserido em um cenário taxonômico problemático. Além disso, as espécies Eois se destacam por estarem envolvidas em interações inseto-planta, sequestro de compostos secundários e possível co-evolução com plantas da família Piperaceae. O estabelecimento de Eois como um potencial grupo modelo em estudos de co-evolução e outras interações com piperáceas, especialmente com o gênero Piper, é limitado principalmente pelas incertezas taxonômicas envolvendo as mariposas. A verdadeira diversidade de Eois é subestimada tanto pelo fato da fauna brasileira ser pouco conhecida, como pelo fato da amostragem inadequada e por causa de possíveis espécies crípticas possivelmente "escondidas" em taxóns nominais. Este projeto de pesquisa propõe a testar a monofilia de Eois e investigar a diversidade do gênero no Brasil, através da utilização da taxonomia integrativa, utilizando ferramentas morfológicas e moleculares, e o estudo de material tipo depositado em coleções europeias. Também esperamos que as análises moleculares a partir do material obtido em viagens de campo realizadas no Brasil e de coleções entomológicas, esclareça a sistemática de Larentiinae de uma forma geral, e mais especificamente estando a monofilia das tribos Asthenini e Eupitheciini e do gênero Eois. (AU)

Resumo

Em nosso projeto no Brasil (FAPESP #2014/05772-4) nós investigamos os limites específicos e as relações filogenéticas entre os membros da série de Ischnocnema guentheri (Anura: Brachycephalidae), utilizando protocolos de taxonomia integrativa. No presente projeto nós propomos aprofundar nossos estudos em I. guentheri e I. henselii, que parecem se tratar de um complexo de pelo menos seis espécies morfologicamente crípticas com estruturação genética profunda. Para entendermos um problema taxonômico tão complexo, serão utilizados um protocolo de sequenciamento de nova geração denominado Filogenômica Ancorada e métodos inovadores de filogeografia, baseados em modelos, para ajudar a elucidar o cenário biogeográfico que levou à diversificação das linhagens. Esperamos desvendar a história das populações estudadas através da investigação de processos como fluxo gênico, introgressão e tempo de divergência, processos estes que se mostraram relevantes para a diversificação de outros taxa na Mata Atlântica brasileira. Também esperamos que essa aproximação nos leve a uma melhor delimitação das espécies do complexo I. guentheri-I. henselii, devido à melhoria nos caracteres quantitativos relacionados à estruturação genética das populações estudadas resultante do alto número de marcadores moleculares que serão utilizados no projeto. Este estágio será realizado no laboratório do Prof. Dr. Michael Hickerson, no City College of New York, Nova York, EUA, e seus resultados farão parte do terceiro capítulo da tese de doutorado do candidato. (AU)

Resumo

Espectroscopia vibracional é uma das mais importantes formas de se caracterizar a estrutura de moléculas. Um exemplo é o Dicroísmo Circular Vibracional (VCD), o dicroísmo circular no infravermelho devido a vibrações atômicas em moléculas quirais. Uma forma de reproduzir o espectro vibracional e prover frequências e modos vibracionais é através da Análise de Modos Normais (NMA), a qual requer a diagonalização da matriz Hessiana. Esta matriz é composta pela segunda derivada da superfície de energia potencial com relação à deslocamentos atômicos. Entretanto, tal metodologia pode ser problemática quando moléculas contendo um grande número de átomos, tal como proteínas, são analisadas. Isto se deve ao grande custo computacional envolvido na construção da Hessiana em tais sistemas. No presente projeto pretendemos abordar este tópico através do desenvolvimento de um código computacional que provém a possibilidade de partição do sistema em fragmentos menores através de uma interface gráfica. Os fragmentos podem então ser tratados separadamente, por exemplo, com a Hessiana respectiva a parte quiral ativa sendo obtida em um nível mais alto de teoria que a Hessiana construída a partir do deslocamento de átomos nos demais fragmentos. Esta técnica de sub-sistemas será então avaliada para um grupo de moléculas de interesse farmacêutico juntamente a outras formas de análise parcial da Hessiana (PHVA, MBH, etc.). A implementação do código desenvolvido como uma sub-rotina de um programa mais geral, tal como o pacote de programas ADF (Amsterdam Density Functional), proverá uma alternativa para a obtenção de espectro VCD para sistemas muito maiores do que aqueles que podem ser estudados atualmente. (AU)

Resumo

As formigas agricultoras (tribo Attini) compreendem mais de 230 espécies. Elas dependem do cultivo de fungos para a sua alimentação. Elas podem ser divididas atualmente em cinco diferentes sistemas agricultoras: agricultura inferior; agricultura de fungo coral; agricultura de levedura; agricultura maior generalizada; e formigas cortadeiras que evoluiu mais recentemente para se tornarem os herbívoros dominantes dos trópicos do Novo Mundo. As formigas cortadeiras envolvem diferentes espécies de dois grandes gêneros; Atta e Acromyrmex, com a capacidade de cortar e processar vegetação fresca como um substrato nutritivo para a sua cultura fúngica. Vários compostos têm sido publicados de simbiontes de formigas agricultoras, com um amplo espectro de atividades biológicas. O melhor exemplo, na descoberta de produtos naturais bioativos a partir deste sistema simbiótico, é a descrição de um novo depsipéptido cíclico, dentigerumicina, produzida pela bactéria simbionte, Pseudonocardia, isolada do exoesqueleto da formiga Apterostigma dentigerum. Este composto tem uma inibição seletiva contra o fungo patogênico Escovopsis sp., e também tem uma atividade inibidora potente contra várias cepas de Cândida albicans. Neste projeto de doutorado em curso, descobrimos que as colônias das formigas cortadeiras Acromyrmex subterraneus brunneus e Acromyrmex rugosus rugosus têm bactérias simbiontes que produzem metabolitos secundários capazes de inibir o crescimento do fungo patogênico Escovopsis sp, e as parasitas Trypanosoma cruzi e Leishmania donovani. Vários compostos antibióticos e citotóxicos conhecidos, em conjunto com novos análogos têm sido identificados. Os principais objetivos do doutorado sanduíche no laboratório de Timothy S. Bugni da Escola de Farmácia da Universidade de Wisconsin será: estudos químicos de bactérias simbiontes envolvidas em ecossistemas de formigas agricultoras para a descoberta de novos compostos antimicrobianos, citotóxicos e antiparasitários, usando diferentes técnicas de cultura, modernos estudos em espectrometria de massa e de RMN e fracionamento bio-guiado. Este estágio está em concordância com o projeto de doutorado direto da FAPESP. (AU)

Resumo

As formigas Attini cultivam fungos Basidiomicetos, com os quais mantêm uma associação simbiótica permanente e obrigatória. Para ajudar a prevenir infecções nos ninhos por parasitas, as formigas têm adotado vários mecanismos, incluindo uma associação com Actinobactérias simbióticas do gênero Pseudonocardia que produzem metabólitos secundários e que suprimem especificamente o parasita Escovopsis. Estudos sobre a associação entre Actinobactérias produtoras de antibióticos e formigas cultivadoras de fungo tem levado ao isolamento e à identificação de diversos compostos antimicrobianos. Recentes desenvolvimentos no sequenciamento do genoma e biologia molecular tem facilitado a descoberta de compostos antimicrobianos, permitindo colocar os produtos naturais em um contexto ecológico, em que conclusões mais gerais podem ser tiradas sobre as origens biossintéticas, a ecologia e evolução das associações simbióticas. Este projeto objetiva determinar, através de sequenciamento genômico o potencial metabólico secundário, bem como o contexto ecológico e evolutivo relacionado com a capacidade de Actinobactérias produtoras de antibióticos para produzir produtos naturais. Além disso, pretende-se explorar a diversidade de Actinobactérias produtoras de antibióticos associadas com formigas cultivadoras de fungo de três biomas - Mata Atlântica, Amazônia e Cerrado - através de análises filogenéticas. Nesta proposta pretendemos realizar a montagem e análises de dados utilizando softwares específicos que serão conduzidos no laboratório do Prof. Cameron Currie (Universidade de Wisconsin-Madison, EUA), o qual tem experiência em estudos sobre ecologia e evolução da associação entre formigas Attini e micro-organismos.Palavras-chave: Sequenciamento genômico, ecológico, evolutivo, produtos naturais, Actinobactérias. (AU)

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