Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-10-31T16:54:52Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Elismar de Jesus Nunes Cnossen - 2014.pdf: 4126749 bytes, checksum: eacd4dd92411aa26514ec275da57a07e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-31T16:58:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Elismar de Jesus Nunes Cnossen - 2014.pdf: 4126749 bytes, checksum: eacd4dd92411aa26514ec275da57a07e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-31T16:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Elismar de Jesus Nunes Cnossen - 2014.pdf: 4126749 bytes, checksum: eacd4dd92411aa26514ec275da57a07e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-01-21 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The increasing number of notifications of dengue infections is becoming a very important concern for global healthcare programs. Combinatorial technologies aiming the selection of specific short conformational nucleic acid ligands against viral targets, also called aptamers, can be achieved by large-scale selections using the genomic SELEX technology. Our hypothesis is that aptamers can be directly selected against dengue RNA conformational structures that present functional elements in the 5'-UTR sequence, which form RNA-RNA and protein- RNA interactions, and play significant roles in the infection process. Our aim was to select and characterize aptamers that bind to the 5’-UTR using the matrix-free SELEX method. Products from the eighth selection cycle were isolated, cloned and sequenced, and 14 ligands were chosen for in silico characterization. Aptamers were grouped into three families according to their sequence homology, and conserved ribonucleotides generated specific linear motifs. Sequences motifs were detected in random nucleotides regions ranging from 31 to 40 nt, which showed higher affinity to DENV1 and 3 virus. The novel molecules and processes described in this study open new insights for dengue research and applications, and the selected aptamers can be used either as diagnostic or therapeutic tools. In silico analyses revealed that aptamer binding to its RNA target may lead to alterations of viral RNA secondary structures, and is probably leading to the loss of its original conformational and preventing its replication and/or the transcription process. The analyses also demonstrated that aptamers presented a broad hybridization spectrum to DENV1 and 3 even in the presence of mutations in different subtypes, which suggest its possible use in the other two serotypes, DENV2 and 4. This is the first description of aptamers against the RNA structure of Dengue Virus with important implications in the disease control. / O aumento do número de notificações de infecções causadas pela dengue está se tornando uma grande preocupação para os programas globais de saúde. Tecnologias combinatórias destinadas à seleção de ligantes específicos de ácidos nucléicos curtos conformacionais contra alvos virais, também chamados aptâmeros, podem ser conseguidos pelas seleções em larga escala, utilizando a tecnologia do SELEX genômico. Nossa hipótese é que os aptâmeros podem ser selecionados diretamente contra as estruturas conformacionais de RNA da dengue, as quais apresentam elementos funcionais na sequência 5'-UTR, que formam interações RNA-RNA e RNA-proteína, e desempenham papéis importantes no processo de infecção. O nosso objetivo foi selecionar e caracterizar aptâmeros que se ligam a região 5'-UTR utilizando o método matrix-free SELEX . Produtos do oitavo ciclo de seleção foram isolados, clonados e sequenciados, e 14 ligantes foram escolhidos para a caracterização in silico. Os aptâmeros foram agrupados em três famílias de acordo com a homologia das sequências, e ribonucleotídeos conservados geraram motivos lineares específicos. Sequências motivos foram detectadas em regiões aleatórias de nucleotídeos variando de 31-40 nt que apresentaram a maior afinidade para DENV1 e 3. As novas moléculas e processos descritos neste estudo abrem novas perspectivas para a pesquisa e aplicações na dengue, e os aptâmeros selecionados podem ser usados tanto como ferramentas diagnósticas ou terapêuticas. As análises in silico revelaram que a ligação do aptâmeros ao seu alvo de RNA pode levar a alterações na estrutura secundária do RNA viral, e provavelmente levando à perda da sua conformação original e impedindo a sua replicação e/ou o processo de transcrição. As análises também demonstraram que os aptâmeros apresentaram um largo espectro de hibridação ao DENV1 e 3, mesmo na presença de mutações em diferentes subtipos, o que sugere a sua possível utilização nos outros dois sorotipos, DENV2 e 4. Esta é a primeira descrição de aptâmeros contra a estrutura de RNA do Vírus da Dengue com implicações importantes no controle da doença.

Orientador: Valber de Albuquerque Pedrosa / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas metodologias para detecção de biomarcadores cancerígenos utilizando sensores aptaméricos. Aptâmeros são estruturas tridimensionais de DNA/RNA capazes de serem seletivos a alvos específicos. O uso destas sequências em plataformas eletroquímicas permite que o monitoramento do metabolismo celular se torne viável de uma forma rápida e exata. Para a caracterização das superfícies foram utilizadas as técnicas eletroquímicas. Foram utilizadas três proteínas biomarcadoras, PSA, fPSA e HK2 como modelos para os estudos. Os limites de detecção do aptasensor para PSA e fPSA obtidos foram de 1,1 ng/mL e 2,9 ng/mL, respectivamente. Ao final dos experimentos com linhagens celulares cancerígenas e controle, as correspondentes corroboraram com a classificação de risco do câncer de próstata bem como a capacidade de diferenciação por parte dos aptasensores entre os tipos celulares mais agressivos (PC-3, [PSA]: 23 ng/mL; [fPSA]: 6 ng/mL) e menos agressivos (LNCaP, [PSA]:12 ng/mL; [fPSA]: 7,8 ng/mL) em comparação aos grupos de referência (PNT-2, [PSA]: 1,95ng/mL; [fPSA]: 2,11 ng/mL). Para a HK2, foi possível detecta-lá na presença de todos os tipos celulares prostáticos de maneira qualitativa. / Mestre

A galectina-1 (Gal1) é uma lectina, altamente conservada, que reconhece ?- galactosídeos, e está envolvida na regulação da tolerância da imunidade celular e na homeostase. Dados da literatura mostram que esta lectina endógena é amplamente expressa em locais de inflamação e na tumorigênese, participando diretamente dos processos de adesão celular, crescimento tumoral, metástase e angiogênese, ressaltando a relevância de sua detecção em amostras biológicas, e sugerindo que a inibição dirigida da Gal1 pode resultar em benefícios no tratamento de distúrbios inflamatórios e em novas estratégias terapêuticas antitumorais. Entretanto, ainda são escassos os dados sobre inibidores de Gal1 com real impacto terapêutico no bloqueio da atividade biológica dessa lectina. Os aptâmeros são oligonucleotídeos de cadeia simples (DNA ou RNA), que podem se ligar a uma vasta diversidade de alvos, tais como íons, peptídeos, proteínas, moléculas orgânicas e inorgânicas, com alta afinidade e especificidade. Os aptâmeros são selecionados a partir de bibliotecas com sequências randômicas de oligonucleotídeos fita simples (ssDNA) constituídos por uma região central variável, flanqueada por duas regiões de interação com primers para amplificação das sequências via PCR. Esse processo de seleção é denominado de Evolução Sistemática de Ligantes por Enriquecimento Exponencial (SELEX). Neste trabalho foram selecionados e caracterizados aptâmeros de DNA que se ligam a Gal1 humana recombinante e inibem sua atividade lectínica. O processo de seleção dos aptâmeros foi feito através de uma variação da metodologia SELEX, desenvolvida neste trabalho e aqui denominada de \"single vial selection\" (SVS), na qual todas as etapas de seleção dos aptâmeros ocorreram em um único recipiente, de forma rápida e eficiente, evitando etapas cromatográficas, que geralmente são utilizadas no SELEX. Análises com a técnica de termoflúor (TSA) e espectroscopia de fluorescência intrínseca do triptofano permitiram confirmar que os aptâmeros, de fato, se ligam a Gal1, mas em um sítio afastado do CRD. Ensaios de hemaglutinação mostraram que os aptâmeros selecionados conseguiram inibir a ligação da Gal1 com as glicanas da superfície celular, bloqueando a atividade lectínica da proteína. Assim, esse conjunto de resultados mostram que foi possível o desenvolvimento de uma nova classe de inibidores da Gal1 baseada em aptâmeros de DNA, a partir de uma nova metodologia de SELEX, e que não atuam através dos mecanismos clássicos de bloqueio da atividade lectínica via CRD, abrindo nossas possibilidades no desenvolvimento de estratégias diagnósticas e terapêuticas envolvendo esta proteína. / Galectin-1 (Gal1) is a highly conserved lectin that recognizes ?-galactosides, involved in the regulation of cellular immunity tolerance and homeostasis. Data from the literature show that this endogenous lectin is widely expressed in sites of inflammation and tumorigenesis, directly participating in cell adhesion processes, tumor growth, metastasis and angiogenesis, highlighting the relevance of its detection in biological samples, and suggesting that its direct inhibition may result in benefits in the treatment of inflammatory disorders and in novel antitumor therapeutic strategies. However, data on Gal1 inhibitors with real therapeutic impact in blocking the biological activity of this lectin are still scarce. Aptamers are single-stranded oligonucleotides (DNA or RNA), which can bind to a wide variety of targets, such as ions, peptides, proteins, organic and inorganic molecules, with high affinity and specificity. The aptamers are selected from pools of random single-stranded oligonucleotide (ssDNA) sequences consisting of a variable central region, flanked by two sites of primers interaction for PCR amplification. This selection process is called Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment (SELEX). In this work, DNA aptamers that bind to recombinant human Gal1 and inhibit their lectin activity have been selected and characterized. The aptamers selection process was done through a variation of SELEX methodology, developed in this work and here called \"single vial selection\" (SVS), in which all stages of aptamers selection occurred in a single container, quickly and efficient, avoiding chromatographic steps, which are usually used in SELEX. Analyzes by Thermofluor (TSA) method and intrinsic tryptophan fluorescence spectroscopy have confirmed that aptamers actually bind to Gal1, but at a site away from the CRD. Hemagglutination assay showed that selected aptamers succeeded in inhibiting the Gal1 binding to cell surface glycans, blocking the protein lectin activity. Thus, this set of results showed that it was possible to develop a new class of Gal1 inhibitors based on DNA aptamers and on a new SELEX methodology, that does not act through the classic blocking mechanisms of lectin activity via CRD, opening new possibilities for the development of diagnostic and therapeutic strategies involving this protein.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-19T15:38:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Sérgio Rocha para Defesa OK.pdf: 3444360 bytes, checksum: da9ca3f2c9d898e60430ef1b21bd681a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-19T15:38:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Sérgio Rocha para Defesa OK.pdf: 3444360 bytes, checksum: da9ca3f2c9d898e60430ef1b21bd681a (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / O infarto agudo do miocárdio (IAM) representa hoje um dos maiores problemas de saúde mundial prevalecendo sobre doenças como câncer, AIDS e doenças respiratórias. Em virtude da relevância, métodos cada vez mais eficientes para auxilio no diagnóstico do IAM vem sendo desenvolvidos. Um destes métodos, os aptassensores, chegam como ferramenta analítica alternativa para detecção de marcadores de necrose miocárdica. Neste trabalho um aptassensor simples e livre de marcação foi desenvolvido para detecção de troponina T cardíaca (cTnT), para isto, nanopartículas de prata foram sintetizadas eletroquimicamente sobre eletrodos impressos de tinta de carbono. Em seguida, 5 μL de cisteína foi adicionada à superfície sensora com intuito de servir de braço químico e possibilitar a imobilização do aptâmero. O aptâmero usado consiste em DNA fita simples modificado com grupos amino (NH2-ssDNA) e específico para o analito em questão. As condições ideais para imobilização do aptâmero e reconhecimento da molécula alvo, assim como a caracterização eletroquímica do aptassensor, foram investigados através das técnicas de voltametria cíclica (CV) e voltametria de pulso diferencial (DPV). A especificidade do aptassensor foi investigada utilizando para isso moléculas alvo específicas e inespecíficas. O reconhecimento do alvo apresentou alta sensibilidade com limite de detecção em 0,1 ng mL−1 de cTnT e uma boa reprodutibilidade (CV = 4%). O sensor também foi testado com amostras de soro humano, apresentando ótima concordância (95% de nível de confiança) com o padrão ouro, o método ECLIA. Neste trabalho pôde-se constatar que as nanopartículas de prata incorporadas a superfície eletródica melhoraram a reprodutibilidade, a condutividade e, consequentemente a resposta sensora, enquanto os aptâmeros asseguraram a sensibilidade e especificidade do aptasensor, apresentando, este modelo, grande potencial para uso no monitoramento dos níveis séricos de troponina cardíaca. / Acute myocardial infarction (AMI) it is one of the most serious diseases in the world responsible for approximately 17 million of deaths in 2012. Therefore, early diagnosis and prompt medical response are of paramount importance for patient survival. Aptasensors can be an alternative, which in combination with electrochemical techniques can provide the simplicity and speed required. A simple and sensitive label-free aptasensor for cardiac troponin T (cTnT) detection was successfully developed. For this purpose, it was chosen a DNA aptamers modified with amino group (NH2-ssDNA) specific to bind cTnT with a high specificity and stability. Herein, silver nanoparticles electrochemically synthesized and cysteine were used to modify the electrode, providing binding sites for aptamer immobilization. The optimum conditions for immobilization of the aptamer and target recognition were investigated by cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV) technique. The aptasensor achieved a low limit of detection (0.3 ng mL−1) and a linear range between 0.1 and 10 ng mL−1 cTnT, significant for acute myocardial infarction diagnosis. Good reproducibility was obtained by the proposed aptasensor supported by a coefficient of variation of 4%. The silver nanoparticles incorporated to the electrode surface improved the reproducibility, while the aptamer secured the sensitivity of the biosensor. The sensor was also tested for human serum samples presenting a good agreement with the ECLIA methods at 95% confident level. This point-of-care approach presents a great potential for use in several situations releasing the aptasensor for use in the cardiac troponin detection.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-10-20T16:57:25Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rívia Aparecida Reinalda Arruda - 2016.pdf: 3000238 bytes, checksum: 221f622157672c4f34ee32f2aed12d0b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-10-21T19:20:24Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rívia Aparecida Reinalda Arruda - 2016.pdf: 3000238 bytes, checksum: 221f622157672c4f34ee32f2aed12d0b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T19:20:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rívia Aparecida Reinalda Arruda - 2016.pdf: 3000238 bytes, checksum: 221f622157672c4f34ee32f2aed12d0b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-09-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The main purpose of this study was to assess conformational changes in preselected aptamers A03 and C10 against untranslated regions present in the genome of the dengue virus (DENV), by means of molecular biology and physics assays. Aptamers are nucleic acid molecules with potential theranostic applications. In this context, dengue was the target chosen for study because is an important infectious viral disease presenting high rates of morbidity and mortality in the worldwide, especially in tropical and subtropical areas, where there are high incidences of the mosquito vector Aedes aegypti. These aptamers showed, by dot-blot and magnetic beads ligand capture and subsequent qPCR detection, similar affinities and specificities to binding to the DENV 5'UTR. Probably, the analogy of the motifs and secondary structures presented in these ligands, identified by in silico studies, are responsible for these similarities. Data obtained by using Fluorescence Resonance Energy Transfer Assays (FRET) confirmed the affinity of A03 as DENV ligand by conformational changes in the double labeled aptamer (5’-FAM, 3’-TAMRA). Aptamer conformacional changes resulting from its interaction with the target were detected by the modifications in the fluorescence intensities between FAM and TAMRA fluorophores. These conformational changes results in donor-acceptor distance modification that has an effect on FRET efficiency and on fluorescence intensity of these molecules. The ionic strength of the buffer used in the trials had significant influence on the conformation of the aptamer, allowing the detection of interactions between A03 and DENV. The ions in the buffer lead an effect in the conformation of the aptamer, increasing its thermal stability, and the Mg2+ ion has led to major conformational changes on A03 compared to Na+ ion. The data presented herein demonstrated the importance of the studies of oligonucleotides binding affinity and specificity to Dengue virus. It can be concluded that the A03 and C10 aptamers have potential in application for diagnostic and/or therapeutic purposes, considering the diluent buffer, since different salts have influence on the secondary and tertiary conformational structures of aptamers, and on bioavailability of interaction with the target. / O objetivo principal desse trabalho foi avaliar alterações conformacionais nos aptâmeros A03 e C10 previamente selecionados contra regiões não traduzidas presentes no genoma do vírus da dengue (DENV), por meio de testes de biologia e física molecular. Os aptâmeros são moléculas de ácidos nucleicos com potencial aplicação na teranóstica das mais diversas doenças. Nesse contexto, destaca-se a dengue, uma doença infecciosa viral com altos índices de morbi-mortalidade em um cenário mundial, principalmente em regiões tropicais e subtropicais, onde são altas as incidências do mosquito vetor Aedes aegypti. Esses aptâmeros demonstraram, por meio de dot blot e de captura de ligantes por beads magnéticos com detecção por PCR em Tempo Real, afinidades e especificidades semelhantes de ligação à 5’UTR do DENV. Provavelmente, essas semelhanças se deram em função dos motivos e das estruturas secundárias análogas apresentadas por esses ligantes, obtidas por ensaios in silico. Os ensaios de Transferência Ressonante de Energia de Fluorescência (FRET) permitiram a confirmação dessa afinidade de ligação entre A03:DENV, devido às alterações estruturais ocorridas no aptâmero duplamente marcado em sua sequência (5’-FAM; 3’-TAMRA). As alterações conformacionais no aptâmero resultantes de sua interação com o alvo foram detectadas pelas mudanças nas intensidades de fluorescência do FAM e do TAMRA, decorrentes de alterações nas distâncias entre o doador e o aceitador que afetam a eficiência FRET e por conseguinte as intensidades de fluorescência destas moléculas. A força iônica do tampão utilizado nos ensaios apresentou importante influência na conformação do aptâmero, permitindo a detecção das interações entre A03 e o DENV. Os íons presentes na solução tampão afetaram a conformação estrutural do aptâmero e aumentaram sua estabilidade térmica, sendo que o íon Mg2+ levou a maiores alterações estruturais sobre o A03 comparado ao íon Na+. Os dados aqui apresentados demostraram a importância dos estudos de afinidade e especificidade dos oligonucleotídeos ligantes ao vírus da dengue. É possível concluir que os aptâmeros A03 e C10 apresentam potencial de aplicação para fins diagnósticos e/ou terapêuticos, considerando o tampão diluente, uma vez que os diferentes sais presentes exercem influência sobre as estruturas conformacionais secundárias e terciárias dos aptâmeros, e em sua biodisponibilidade de interação com o alvo.

Foi demonstrado que o gosto doce é transduzido por receptores acoplados a proteína G classe III (GPCRs), T1R2 e T1R3. Essas proteínas exibem longas extremidades amino-terminais que formam um domínio de ligação globular extracelular. Elas são expressas em células associadas ao gosto (células epiteliais que constituem os botões gustativos nas papilas gustativas), que respondem a moléculas associadas ao gosto doce. Quando T1R2 e T1R3 são co-expressas em células heterólogas, elas respondem, como heterômeros, a uma série de açúcares, alguns D-aminoácidos, edulcorantes artificiais e proteínas doces. Foi também demonstrado que o receptor humano T1R2/T1R3 para o gosto doce apresenta múltiplos sítios de ligação. Para melhor compreender a estrutura desse receptor e responder à pergunta de como um único quimiorreceptor pode ser responsivo a uma variedade de ligantes, foi utilizada a abordagem denominada evolução sistemática de ligantes por enriquecimento exponencial (SELEX) para isolar, a partir de uma biblioteca combinatória de oligonucleotídeos, aptâmeros de RNA resistentes a nuclease que se ligam ao receptor humano para o gosto doce com alta afinidade. Após um enriquecimento de doze ciclos do pool original de RNA contendo em torno de 1013 sequências diferentes (contra preparações de membrana de células HEK293T que expressam hT1R2/hT1R3) e outros ciclos de contrasseleção negativa (para eliminar moléculas de RNA que se ligam de forma inespecífica à membrana de nitrocelulose e a outras proteínas diferentes do alvo, ou seja, proteínas de membrana de células HEK293T selvagem), realizou-se a transcrição reversa do RNA seguida de amplificação por PCR e sequenciamento. Aptâmeros do ciclo 12 com sequências consenso foram selecionados, e a ligação de alguns deles com hT1R2/hT1R3 foi então avaliada. Cinco desses aptâmeros mostram claramente uma maior afinidade por células HEK293T que expressam hT1R2/hT1R3. Como segunda parte desta tese, estudamos outro receptor, denominado CD36, que, como o receptor T1R2/T1R3, é expresso na língua. Estudos indicam que ele age como receptor gustativo de gordura. Neste trabalho, verificamos que essa proteína é expressa em uma subpopulação de neurônios olfatórios presentes no epitélio olfatório, indicando que ela pode ter também uma função olfatória, ainda não caracterizada. / It has been shown that sweet taste is transduced by the Class III G Protein-Coupled Receptors (GPCRs) T1R2 and T1R3, which show long N-termini that form a globular extracellular ligand-binding domain. These receptors are expressed in the taste cells (epithelial cells that constitute the taste buds in taste papillae) that respond to sweet tastants, and when T1R2 and T1R3 are coexpressed in heterologous cells, they respond, as heteromers, to a series of sugars, some D-amino acids, artificial sweeteners and sweet proteins. It has also been demonstrated that the sweet taste receptor has multiple binding sites. In order to better understand the structure of this receptor and answer the question of how a single chemoreceptor can respond to a variety of ligands, we used the combinatorial oligonucleotide library screening approach, denominated Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment (SELEX), to isolate nuclease-resistant RNA aptamers that bind to the human sweet taste receptor with high affinity. Following a twelve round enrichment of the previous random RNA pool containing around 1013 different sequences (against membrane preparations of hT1R2/hT1R3-expressing HEK293T cells) and negative counterselection cycles (to eliminate RNA molecules that bind nonspecifically to the nitrocellulose membrane and to proteins other than the target, that is, HEK293T cells membrane proteins), the RNA was reverse-transcribed for DNA sequencing. Aptamers from cycle 12 with consensus sequences were selected, and the binding of some of them to the human sweet taste receptor was then evaluated. Five out of the aptamers clearly show greater affinity for hT1R2/hT1R3-expressing HEK293T cells than for hT1R2/hT1R3-non-expressing HEK293T cells. In this thesis we have also analyzed another receptor, denominated CD36, which is also expressed in the tongue. Studies indicate that it acts as a receptor for fat. In this work, we found that CD36 is expressed in a subset of the olfactory neurons localized in the olfactory epithelium, indicating that it may also have an as yet uncharacterized olfactory function.

Células tronco mesenquimais de tecido adiposo, são uma promissora ferramenta para aplicações clínicas em terapias celular e regenerativa, em vista da facilidade de sua extração e da maior quantidade de células por unidade de massa de tecido quando comparado a outras fontes clássicas de células mesenquimais como medula óssea. O protocolo clássico de extração e purificação dessas células, depende de sua adesão em plástico e xeno-materiais demandando muito tempo para ser utilizado por médicos para auxiliar pacientes em procedimentos de emergência. Estas células são capazes se diferenciar em diversos tipos celulares, o que as torna boas candidatas para terapia celular, embora sua capacidade de transdiferenciação para fenótipos neuronais seja ainda discutida. Neste trabalho demonstramos um novo processo para isolar essas células na base de epitopos específicos expressos (assinatura molecular de superfície) utilizando aptâmeros como ligantes de alta afinidade para estes sitios. Aptâmeros, moléculas de DNA simples fita identificadas a partir de uma biblioteca combinatória de sequencias de DNA simples-fita foram identificados por ciclos reiterativos de seleção in vitro (SELEX) utilizando células tronco do lipoaspirado como alvo. Dois aptâmeros isolados, denominados APT9 e APT11, foram capazes de identificar subpopulações (15,8 e 23,7% respectivamente) dentre as células tronco mesenquimais (classicamente CD29+/CD90+/CD45-) e separá-las usando nano-partículas magnéticas acopladas aos aptâmeros. Além disso, seguindo uma indução para diferenciação neuronal, as células tronco mesenquimais passam a apresentar morfologia neuronal e apresentam expressão e atividade de diversos receptores de neurotransmissores, avaliados por PCR real-time e imageamento de variações da concentração de cálcio intracelular ápos stimulação com vários agonistas de receptores metatrópicos e ionotrópicos. Ao longo da diferenciação, os níveis transcricionais de mRNA de receptores de cininas (B1 e B2), nicotínicos (alfa 7), muscarínicos (M1, M3 e M4), glutamatérgicos (AMPA2 e mGluR2), purinérgicos (P2Y1 e P2Y4) e GABAergicos (GABA-A, subunidade 3) e da óxido nítrico sintase neural aumentaram quando comparados aos níveis das células não diferenciadas, enquanto que os níveis de expressão de outros receptores incluindo purinérgicos P2X1, P3X4, P2X7 e P2Y6 e muscarínico M5 diminuíram. Os níveis de atividade das classes dos receptores estudados, por imageamento de variações da concentração de cálcio intrac, aumentaram para a maioria dos agonistas analisados durante a diferenciação neuronal com exceção para respostas induzidas por glutamato e NMDA. Células diferenciadas expressavam altos níveis de antígenos específicos de neurônios como β3-tubulina, NF-H, NeuN e MAP-2 indicando uma diferenciação em fenótipo neuronal bem sucedida. Desta maneira, esta tese, ao identificar aptâmeros, prove uma inovadora solução para médicos usarem as células tronco mesenquimais dentro de uma sala de cirurgia, através de um método que é capaz de purificar essas células em um tempo clínico viável, com pureza e sem contato com contaminantes. Além disso, nós mostramos aqui que com um protocolo como o proposto para diferenciação neuronal, nós poderíamos induzir essas células para se diferenciar em neurônios, através da ativação de fatores de transcrição específicos, levando às células tronco mesenquimais a serem possivelmente utilizadas em terapias celulares de reparo neuronal. / Adipose mesenchymal stem cells are promising tools for clinical applications in cellular and regeneration therapies, in view of easiness of extraction and higher amount of isolated stem cells per mass of tissue when compared to other classical mesenchymal stem cell sources including bone marrow. The classical protocol to extract and purify these cells, depending on plastic adherence and xeno-materials, is too time consuming to be used by physicians to help patients at emergency procedures. These cells are able to differentiate into various cell types, making them good candidates for cell therapy, however their capability for transdifferentiation into neural phenotypes is yet discussed. Here we show a novel process to isolate these cells using their surface molecular signature and aptamers, ssDNA molecules identified through the SELEX technique, denominated APT9 and APT11 that are able to identify subpopulations (15,8 and 23,7% respectively) within the mesenchymal stem cells (classically CD29+/CD90+/CD45-) and separate them using magnetic nano-particles attached to the aptamers. Moreover, following induction to neural differentiation, mesenchymal cells presents neuronal morphology and present expression and activity of several neurotransmitter receptors, as evaluated by real-time PCR and calcium imaging. During this process, mRNA transcription levels of bradykinin (B1 and B2), cholinergic (alpha 7), muscarinic (M1, M3 and M4), glutamatergic (AMPA2 and mGlu2), purinergic (P2Y1 and P2Y4) and GABAergic (GABA-A, subunit 3) receptors and neuronal nitric oxide synthase were augmented when compared to levels of undifferentiated cells, while the expression levels of other receptors including purinergic P2X1, P2X4, P2X7 and P2Y6 and muscarinic M5 receptors were down-regulated. Activity levels of the studied receptor classes, as studied by calcium imaging, increased for most of the agonists analyzed during the neuronal differentiation with the exception for glutamate- and NMDA-induced receptor responses. Differentiated cells expressed high levels of neuron-specific antigens such as β3-tubulin, NF-H, NeuN and MAP-2, indicating a successful differentiation into neuronal phenotypes. This thesis, by identifying aptamers, provides a novel solution for physicians to use mesenchymal stem cells inside a surgery room, by using a method that are able to purify the cells in a clinical viable time, with purity and no contact with contaminats. Furthermore, we show here that with a protocol as provided for neuronal differentiation, we could induce these cells to differentiate into neurons, by activating specific transcription factors,making mesenchymal stem cells to possibly be used in neuronal repair cell therapies.

Foi demonstrado que o gosto doce é transduzido por receptores acoplados a proteína G classe III (GPCRs), T1R2 e T1R3. Essas proteínas exibem longas extremidades amino-terminais que formam um domínio de ligação globular extracelular. Elas são expressas em células associadas ao gosto (células epiteliais que constituem os botões gustativos nas papilas gustativas), que respondem a moléculas associadas ao gosto doce. Quando T1R2 e T1R3 são co-expressas em células heterólogas, elas respondem, como heterômeros, a uma série de açúcares, alguns D-aminoácidos, edulcorantes artificiais e proteínas doces. Foi também demonstrado que o receptor humano T1R2/T1R3 para o gosto doce apresenta múltiplos sítios de ligação. Para melhor compreender a estrutura desse receptor e responder à pergunta de como um único quimiorreceptor pode ser responsivo a uma variedade de ligantes, foi utilizada a abordagem denominada evolução sistemática de ligantes por enriquecimento exponencial (SELEX) para isolar, a partir de uma biblioteca combinatória de oligonucleotídeos, aptâmeros de RNA resistentes a nuclease que se ligam ao receptor humano para o gosto doce com alta afinidade. Após um enriquecimento de doze ciclos do pool original de RNA contendo em torno de 1013 sequências diferentes (contra preparações de membrana de células HEK293T que expressam hT1R2/hT1R3) e outros ciclos de contrasseleção negativa (para eliminar moléculas de RNA que se ligam de forma inespecífica à membrana de nitrocelulose e a outras proteínas diferentes do alvo, ou seja, proteínas de membrana de células HEK293T selvagem), realizou-se a transcrição reversa do RNA seguida de amplificação por PCR e sequenciamento. Aptâmeros do ciclo 12 com sequências consenso foram selecionados, e a ligação de alguns deles com hT1R2/hT1R3 foi então avaliada. Cinco desses aptâmeros mostram claramente uma maior afinidade por células HEK293T que expressam hT1R2/hT1R3. Como segunda parte desta tese, estudamos outro receptor, denominado CD36, que, como o receptor T1R2/T1R3, é expresso na língua. Estudos indicam que ele age como receptor gustativo de gordura. Neste trabalho, verificamos que essa proteína é expressa em uma subpopulação de neurônios olfatórios presentes no epitélio olfatório, indicando que ela pode ter também uma função olfatória, ainda não caracterizada. / It has been shown that sweet taste is transduced by the Class III G Protein-Coupled Receptors (GPCRs) T1R2 and T1R3, which show long N-termini that form a globular extracellular ligand-binding domain. These receptors are expressed in the taste cells (epithelial cells that constitute the taste buds in taste papillae) that respond to sweet tastants, and when T1R2 and T1R3 are coexpressed in heterologous cells, they respond, as heteromers, to a series of sugars, some D-amino acids, artificial sweeteners and sweet proteins. It has also been demonstrated that the sweet taste receptor has multiple binding sites. In order to better understand the structure of this receptor and answer the question of how a single chemoreceptor can respond to a variety of ligands, we used the combinatorial oligonucleotide library screening approach, denominated Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment (SELEX), to isolate nuclease-resistant RNA aptamers that bind to the human sweet taste receptor with high affinity. Following a twelve round enrichment of the previous random RNA pool containing around 1013 different sequences (against membrane preparations of hT1R2/hT1R3-expressing HEK293T cells) and negative counterselection cycles (to eliminate RNA molecules that bind nonspecifically to the nitrocellulose membrane and to proteins other than the target, that is, HEK293T cells membrane proteins), the RNA was reverse-transcribed for DNA sequencing. Aptamers from cycle 12 with consensus sequences were selected, and the binding of some of them to the human sweet taste receptor was then evaluated. Five out of the aptamers clearly show greater affinity for hT1R2/hT1R3-expressing HEK293T cells than for hT1R2/hT1R3-non-expressing HEK293T cells. In this thesis we have also analyzed another receptor, denominated CD36, which is also expressed in the tongue. Studies indicate that it acts as a receptor for fat. In this work, we found that CD36 is expressed in a subset of the olfactory neurons localized in the olfactory epithelium, indicating that it may also have an as yet uncharacterized olfactory function.

Orientador: Luiz Claudio Nogueira Mendes / Coorientador: Sergio Moraes Aoki / Banca: Flavia Lombardi Lopes / Banca:Gisele Zoccal Mingotti / Banca:Maria denise Lopes / Banca: Eduardo Harry Birgel Junior / Resumo: Novas metodologias para a sexagem de sêmen são buscadas devido à citometria de fluxo apresentar limitações e desvantagens e os aptâmeros surgem como potenciais candidatos para a identificação de espermatozoides conforme a presença do cromossomo X ou Y. Os objetivos foram avaliar o uso de três aptâmeros desenvolvidos para se ligarem especificamente ao espermatozoide Y na separação magnética por sexo de espermatozoides de touro, e desenvolver uma técnica de qPCR que permita realizar facilmente o diagnóstico da proporção sexual em amostras de sêmen. Protocolos de separação por magnetismo utilizando aptâmeros biotinilados foram utilizados em sêmen comercial, e duas frações de espermatozoides foram obtidas para cada aptâmero testado (livre e retida). A proporção relativa de espermatozoides Y foi analisada em reações de qPCR desenvolvidas para este objetivo. A curva padrão utilizada na qPCR foi eficiente para a quantificação da proporção sexual relativa em amostras de sêmen convencional e sexado. Diferença significativa da proporção relativa de Y foi encontrada na fração de espermatozoides livres do aptâmero C12 em relação ao controle (47,7% vs. 51,3%, respectivamente; P = 0,009); as demais separações não apresentaram diferença significativa. Os aptâmeros selecionados não produziram o efeito desejado de separação do sêmen conforme a presença do cromossomo X ou Y, nestas condições utilizadas, mas a diminuição da proporção relativa de Y em uma das frações não retidas indica ser possí... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Sex preselection of livestock offspring represents a big potential for genetic improvement. There are a search for new methods to sex-sort bull semen in order to avoid the limitations of flow cytometry/cell sorting technique. Aptamers emerge as potential candidates for sperm identification relative the presence of chromosome X or Y. In this work, the objectives were 1, to evaluate three aptamers developed to specifically binding to the Y-bearing sperm in magnetic separation by sex of bovine sperm and 2, to develop a SYBR Green Real-Time PCR method to determinate sex ratio in bovine semen in semen samples. Separation protocols by magnetism using biotinylated aptamers were used in commercial semen, and two fractions of sperm were obtained for each tested aptamer (free and trapped). The relative ratio of Y-bearing spermatozoa was analyzed in qPCR reactions developed for this purpose. The standard curve for qPCR was efficiently designed to quantify the sex relative ratio of sorted and unsorted semen samples. Significant difference in the relative proportion of Y-bearing sperm was found in the fraction of free sperm samples from aptamer C12 compared to the control samples (47.7% vs. 51.3%, respectively; P = 0.009); other separations showed no significant difference. Selected aptamers did not produce the wanted effect of sperm separation by the presence of chromosome X or Y, in these conditions used, but decreased relative proportion of Y-bearing sperm in one of the free fractions ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Células tronco mesenquimais de tecido adiposo, são uma promissora ferramenta para aplicações clínicas em terapias celular e regenerativa, em vista da facilidade de sua extração e da maior quantidade de células por unidade de massa de tecido quando comparado a outras fontes clássicas de células mesenquimais como medula óssea. O protocolo clássico de extração e purificação dessas células, depende de sua adesão em plástico e xeno-materiais demandando muito tempo para ser utilizado por médicos para auxiliar pacientes em procedimentos de emergência. Estas células são capazes se diferenciar em diversos tipos celulares, o que as torna boas candidatas para terapia celular, embora sua capacidade de transdiferenciação para fenótipos neuronais seja ainda discutida. Neste trabalho demonstramos um novo processo para isolar essas células na base de epitopos específicos expressos (assinatura molecular de superfície) utilizando aptâmeros como ligantes de alta afinidade para estes sitios. Aptâmeros, moléculas de DNA simples fita identificadas a partir de uma biblioteca combinatória de sequencias de DNA simples-fita foram identificados por ciclos reiterativos de seleção in vitro (SELEX) utilizando células tronco do lipoaspirado como alvo. Dois aptâmeros isolados, denominados APT9 e APT11, foram capazes de identificar subpopulações (15,8 e 23,7% respectivamente) dentre as células tronco mesenquimais (classicamente CD29+/CD90+/CD45-) e separá-las usando nano-partículas magnéticas acopladas aos aptâmeros. Além disso, seguindo uma indução para diferenciação neuronal, as células tronco mesenquimais passam a apresentar morfologia neuronal e apresentam expressão e atividade de diversos receptores de neurotransmissores, avaliados por PCR real-time e imageamento de variações da concentração de cálcio intracelular ápos stimulação com vários agonistas de receptores metatrópicos e ionotrópicos. Ao longo da diferenciação, os níveis transcricionais de mRNA de receptores de cininas (B1 e B2), nicotínicos (alfa 7), muscarínicos (M1, M3 e M4), glutamatérgicos (AMPA2 e mGluR2), purinérgicos (P2Y1 e P2Y4) e GABAergicos (GABA-A, subunidade 3) e da óxido nítrico sintase neural aumentaram quando comparados aos níveis das células não diferenciadas, enquanto que os níveis de expressão de outros receptores incluindo purinérgicos P2X1, P3X4, P2X7 e P2Y6 e muscarínico M5 diminuíram. Os níveis de atividade das classes dos receptores estudados, por imageamento de variações da concentração de cálcio intrac, aumentaram para a maioria dos agonistas analisados durante a diferenciação neuronal com exceção para respostas induzidas por glutamato e NMDA. Células diferenciadas expressavam altos níveis de antígenos específicos de neurônios como β3-tubulina, NF-H, NeuN e MAP-2 indicando uma diferenciação em fenótipo neuronal bem sucedida. Desta maneira, esta tese, ao identificar aptâmeros, prove uma inovadora solução para médicos usarem as células tronco mesenquimais dentro de uma sala de cirurgia, através de um método que é capaz de purificar essas células em um tempo clínico viável, com pureza e sem contato com contaminantes. Além disso, nós mostramos aqui que com um protocolo como o proposto para diferenciação neuronal, nós poderíamos induzir essas células para se diferenciar em neurônios, através da ativação de fatores de transcrição específicos, levando às células tronco mesenquimais a serem possivelmente utilizadas em terapias celulares de reparo neuronal. / Adipose mesenchymal stem cells are promising tools for clinical applications in cellular and regeneration therapies, in view of easiness of extraction and higher amount of isolated stem cells per mass of tissue when compared to other classical mesenchymal stem cell sources including bone marrow. The classical protocol to extract and purify these cells, depending on plastic adherence and xeno-materials, is too time consuming to be used by physicians to help patients at emergency procedures. These cells are able to differentiate into various cell types, making them good candidates for cell therapy, however their capability for transdifferentiation into neural phenotypes is yet discussed. Here we show a novel process to isolate these cells using their surface molecular signature and aptamers, ssDNA molecules identified through the SELEX technique, denominated APT9 and APT11 that are able to identify subpopulations (15,8 and 23,7% respectively) within the mesenchymal stem cells (classically CD29+/CD90+/CD45-) and separate them using magnetic nano-particles attached to the aptamers. Moreover, following induction to neural differentiation, mesenchymal cells presents neuronal morphology and present expression and activity of several neurotransmitter receptors, as evaluated by real-time PCR and calcium imaging. During this process, mRNA transcription levels of bradykinin (B1 and B2), cholinergic (alpha 7), muscarinic (M1, M3 and M4), glutamatergic (AMPA2 and mGlu2), purinergic (P2Y1 and P2Y4) and GABAergic (GABA-A, subunit 3) receptors and neuronal nitric oxide synthase were augmented when compared to levels of undifferentiated cells, while the expression levels of other receptors including purinergic P2X1, P2X4, P2X7 and P2Y6 and muscarinic M5 receptors were down-regulated. Activity levels of the studied receptor classes, as studied by calcium imaging, increased for most of the agonists analyzed during the neuronal differentiation with the exception for glutamate- and NMDA-induced receptor responses. Differentiated cells expressed high levels of neuron-specific antigens such as β3-tubulin, NF-H, NeuN and MAP-2, indicating a successful differentiation into neuronal phenotypes. This thesis, by identifying aptamers, provides a novel solution for physicians to use mesenchymal stem cells inside a surgery room, by using a method that are able to purify the cells in a clinical viable time, with purity and no contact with contaminats. Furthermore, we show here that with a protocol as provided for neuronal differentiation, we could induce these cells to differentiate into neurons, by activating specific transcription factors,making mesenchymal stem cells to possibly be used in neuronal repair cell therapies.