Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-04-19T20:04:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) dissertacao Lorraine Poltronieri.pdf: 1746476 bytes, checksum: af92c4d85c2e71da7cb43936c24cb4f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-06-27T18:35:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) dissertacao Lorraine Poltronieri.pdf: 1746476 bytes, checksum: af92c4d85c2e71da7cb43936c24cb4f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-27T18:35:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) dissertacao Lorraine Poltronieri.pdf: 1746476 bytes, checksum: af92c4d85c2e71da7cb43936c24cb4f1 (MD5) / A doença de Huntington (DH) é uma patologia neurodegenerativa progressiva, que conduz a um distúrbio motor, cognitivo e psiquiátrico. É causada pela expansão da repetição do trinucleotídio CAG (citosina-adenina-guanina) no gene da huntingtina, resultando numa proteína mutante que provoca lesão cerebral. Estudo anterior do nosso grupo de pesquisa em modelo animal para DH observou alteração na expressão de genes relacionados à dineína e dinactina, responsáveis pelo tráfego celular e desenvolvimento neuronal. O objetivo deste estudo foi relacionar o diagnóstico molecular com as manifestações clínicas da DH e analisar a expressão dos genes dineína de cadeia pesada axonemal 6 (DNAH6), dineína de cadeia leve Tctex-tipo 1 (DYNLT1) e dinactina3 (DCTN3) nos pacientes. Os participantes do estudo foram classificados em grupo controle (n=12) e grupo com diagnóstico clínico de DH (n=25). O diagnóstico clínico foi realizado pela equipe médica do Ambulatório de Genética Clínica do Hospital Universitário Cassiano Antonio Moraes, UFES (HUCAM/UFES), por meio da Escala Unificada para avaliação da doença de Huntington (UHDRS). O diagnóstico molecular para DH foi confirmado em 68% dos pacientes selecionados. Neste estudo, foi observada correlação negativa entre a expansão CAG e a idade de início dos sintomas. A relação da gravidade da doença com a capacidade funcional total (TFC), assim como com o comprometimento motor foi estatisticamente significativa (p<0,05). A expansão CAG e o comprometimento da função motora refletem-se negativamente na independência dos pacientes. Observou-se diminuição da expressão do gene DNAH6 nos pacientes com DH em relação ao grupo controle, que foi compatível com o observado na expressão deste gene no estriado de modelo animal com DH. Não houve alteração para os genes DYNTL1 e DCTN3. Com o estudo, considera-se importante avaliar a relação do diagnóstico molecular com o estudo clínico da escala UHDRS, fundamental para avaliar a taxa de progressão da DH nos pacientes. Sugere-se ainda que a avaliação da expressão do gene DNAH6, seja um possível marcador sanguíneo para as primeiras alterações celulares que antecedem as manifestações clinicas da DH. / Huntington's disease (HD) is a progressive neurodegenerative disease that leads to motor, cognitive and mental impairment. It is caused by CAG (guanine-cytosine-adenine) trinucleotide repeat expansion in the huntingtin gene, resulting in a mutant form which causes brain damage. A previous study of our research group in an animal model for HD observed changes in gene expression related to dynein and dynactin responsible for cellular traffic and neuronal development. The aim of this study was to relate the molecular diagnosis with clinical manifestations of HD and analyze the expression of axonemal dynein heavy chain gene 6(DNAH6), dynein light chains Tctex-type 1 (DYNLT1) and dynactin 3 (DCTN3) in patients. Participants of this study were divided into control group (n = 12) and group with clinical diagnosis of HD (n = 25). The clinical diagnosis was made by the medical team Clinical Genetics Clinic of the University Hospital Cassiano Antonio de Moraes, UFES (HUCAM / UFES) through the Unified scale for assessment of Huntington's disease (UHDRS). The molecular diagnosis of HD was confirmed in 68% of selected patients. In this study, we observed a negative correlation between the CAG expansion and the age of onset of symptoms. The relationship of disease severity with the overall functional capacity (TCF), as well as motor impairment was statistically significant (p <0.05). The CAG expansion and impairment of motor function are reflected negatively on the independence of patients. There was decreased expression of the gene DNAH6 in HD patients compared to the control group, which was consistent with that seen in the expression of this gene in the striatum of animal model with HD. There was no change to the DYNTL1 and DCTN3 genes. In the study, we consider important the ratio of the molecular diagnosis with the clinical study of UHDRS scale essential to assess the rate of progression of the HD in patients. It also suggests that evaluating the expression of the gene DNAH6, is a possible blood marker for the early cellular changes that precede the clinical manifestations of HD.

Orientadores: Adriano Rodrigues Azzoni, Anete Pereira de Souza / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:15:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Toledo_MarceloAugustoSzymanskide_D.pdf: 15660446 bytes, checksum: 8e64c5b4455cf458c2eb0d9b8e030e70 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Apesar de seguros e simples de produzir, o uso de vetores não virais como o DNA plasmidial (DNAp) em estudos de terapia gênica e vacinação por DNA tem sido limitado pela baixa eficiência quando comparados aos vetores virais. Essa limitação provém principalmente da reduzida capacidade de superar as barreiras físicas, enzimáticas e difusionais encontradas durante o tráfego intracelular para o interior do núcleo das células alvo. Dentro deste contexto, o presente trabalho demonstra a utilização de cadeias leves modificadas de Dineína (Lc8 e Rp3) como vetores não-virais de entrega gênica. A escolha de cadeias leves de Dineína justifica-se pela possibilidade de utilizar o transporte retrógrado celular mediado por complexos motores de Dineína para facilitar o tráfego de material genético exógeno através do citoplasma em direção à periferia nuclear. Através da adição de pequenos domínios peptídicos, ricos em aminoácidos polares positivos (arginina e lisina), ao N-terminal de cadeias leves de Dineína foi possível conferir a estas proteínas a habilidade de interagir com material genético condensando-o em partículas. Ensaios de transfecção demonstraram que tais partículas apresentam elevada eficiência de entrega do material genético exógeno ao núcleo de células HeLa, eficiência esta superior àquela apresentada pelo peptídeo protamina, amplamente estudado como vetor não-viral de entrega gênica. A formação de complexos ternários utilizando-se DNA plasmidial, cadeias leves de Dineína modificadas e lipídios catiônicos apresentou eficiência de entrega superior àquelas apresentadas na ausência do lipídio. Adicionalmente, complexos de entrega formados apenas com DNA plasmidial e cadeias leves de Dineína modificadas apresentaram baixo efeito citotóxico em células HeLa, característica esta de grande relevância uma vez que a toxicidade dos vetores de entrega gênica atua como importante fator limitante em sua aplicação clínica. O mecanismo envolvido no processo de entrega gênica mediado por cadeias leves de Dineína modificadas também foi estudado, podendo ser observado que (1) a entrada dos complexos de entrega na célula é altamente dependente do processo de endocitose, (2) a eficiência de entrega observada depende da rede de microtúbulos e (3) parte significativa dos complexos de entrega é degradada na via de endossoma/lisossomo celular. Os vetores não-virais de entrega gênica descritos no presente estudo associam elevada eficiência de transfecção, baixa toxicidade celular e relativo baixo custo de produção, uma vez que as cadeias leves de Dineína recombinantes são produzidas em sistema heterólogo utilizando-se Escherichia coli. Ressalta-se ainda a possibilidade de adição de novos domínios peptídicos às cadeias leves de Dineína modificadas, agregando novas funções/capacidades que poderiam resultar em maior eficiência de entrega gênica através da otimização dos processos de internalização celular ou escape endossomal. A abordagem de se utilizar a via de transporte retrógrado celular para o desenvolvimento de vetores não-virais para entrega gênica é pouco explorada pela comunidade científica e o presente estudo apresenta-se entre os poucos da área, esperando assim contribuir para o desenvolvimento de vetores não-virais mais eficientes e seguros / Abstract: The use of non viral vectors such as plasmidial DNA (pDNA) in gene therapy and DNA vaccination protocols has been limited due to its low transfection efficiency when compared to viral vectors. This limitation occurs mainly due to the physical, enzymatic and diffusion barriers faced during the transport of the genetic material to the nucleus of target eukaryotic cells. Regarding this subject, the present work demonstrates the feasibility of using modified Dynein light chains (Lc8 and Rp3) as non viral vectors for gene delivery. The use of Dynein light chains relies on the possibility to exploit the Dynein based cellular retrograde transport in order to improve the exogenous genetic material transport across the citosol towards the nuclear periphery. By adding small peptide domains, based in positively charged aminoacids (arginine and lysine) to the N-terminal of Dynein light chains, the resulting recombinant proteins were able to interact and condense genetic material into delivery particles. Transfection assays demonstrated that these particles are highly efficient to delivery plasmidial DNA to nucleus of HeLa cells when compared to the transfection efficiency presented by protamine, a well characterized non viral vector peptide. Ternary complexes formed by modified Dynein light chains, pDNA and a cationic lipid showed even higher transfection efficiency. Additionally, the light chain based non viral delivery vectors presented low citotoxic effect to HeLa cells, a valuable feature as toxicity is regarded as one of the main concerns on delivery vectors development. The mechanism by which the modified Dynein light chain based vectors mediates gene delivery was also investigated and we could observe that (1) the internalization process deeply relies on endocytosis, (2) it depends on the microtubule network and (3) a significant fraction of the delivery complexes are trapped and degraded in the endocytic pathway. The non viral vectors developed in the present study combine high transfection efficiency, low toxicity and relative low production cost, as all modified proteins were produced in Escherichia coli prokaryotic host. Its noteworthy that additional peptide domains can be further associated to the delivery vectors described providing it with new abilities such as higher internalization or endosomal escape capacity. The approach to use the cellular retrograde transport in order to develop non viral vectors is poorly exploited by the scientific community and the present study stands among few in the field hopefully contributing to the development of more efficient and safer non viral vectors for gene delivery / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Orientadores: Adriano Rodrigues Azzoni, Anete Pereira de Souza / Texto em português e inglês / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-21T01:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Favaro_MariannaTeixeiradePinho_M.pdf: 18876970 bytes, checksum: 4953fcf4a875c09d8246f6deb457b544 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Entrega gênica é uma estratégia muito promissora com grande potencial médico, que consiste na introdução de ácidos nucléicos exógenos, e pode ser aplicada tanto para terapia gênica quanto para vacina de DNA. Contudo seu uso ainda é limitado pela falta de um vetor de entrega ideal, que seja ao mesmo tempo eficiente e seguro. Embora muito mais eficientes, os vetores virais ainda despertam preocupações a respeito de sua segurança. Por outro lado, vetores não-virais são muito mais seguros e facilmente manipuláveis, ainda que menos eficientes. Neste contexto, "vírus artificiais" são uma opção interessante, uma vez que são vetores não-virais desenvolvidos para explorar a arquitetura celular de uma forma eficiente, superando uma série de barreiras físicas, enzimáticas e difusionais, mas mantendo a segurança do DNA plasmidial (pDNA). O principal objetivo da abordagem estudada é explorar os motores moleculares, como dineína, para transportar cargas da periferia para o centrossoma de células de mamíferos através da rede de microtúbulos. Para isso, a cadeia leve Rp3 da dineína foi fusionada a um domínio de interação com DNA (DNA-binding) no N-terminal, e ao peptídeo membrano-ativo TAT no C-terminal. A proteína, nomeada T-Rp3, tem ainda um His-Tag. Esta proteína recombinante construída contém então diferentes domínios para promover condensação do pDNA (DNA binding), para facilitar a entrada na célula e no núcleo (TAT) e para aumentar o escape endossomal (His- Tag), além da própria Rp3 que deve assistir no tráfego intracelular, agindo assim diretamente na maioria dos principais obstáculos intracelulares enfrentados pelos vetores. Estudos de expressão indicam que a proteína recombinante é corretamente expressa em E. coli BL21(DE3). Experimentos de mobilidade em gel de agarose ("gel retardation assay") combinados com estudos de espalhamento de luz e potencial zeta indicam que a proteína efetivamente interage com o pDNA, formando complexos que são pequenos (~95 nm) e positivamente carregados (+28 mV na relação molar de pDNA:proteína 1:8000). Ensaios de transfecção em cultura de células HeLa indicam que T-Rp3 atinge uma eficiência de transfecção muito maior que a proteína nuclear Protamina (aqui usada como controle), chegando a ser 900 vezes maior a expressão relativa do gene repórter na relação molar de pDNA:proteína 1:8000. Na comparação com Lipofectamina 2000TM, um reagente bem caracterizado de transfecção aqui usado como controle positivo, a T-Rp3 demonstrou atingir níveis similares de eficiência, com a vantagem adicional de ser menos citotóxica, conforme evidenciado em ensaios de viabilidade celular. Transfecções realizadas na presença da droga Nocodazol indicam que a eficiência da T-Rp3 depende fortemente da rede de microtúbulos, uma vez que a eficiência é reduzida em 92% quando os microtúbulos estão despolimerizados. A partir das transfecções na presença da droga Cloroquina, pudemos observar que o aprisionamento no endossomo ainda é um fator limitante. Finalmente, ensaios de cromatografia de afinidade realizados com o domínio da cadeia intermediária de dineína imobilizado indicam que a cadeia leve recombinante T-Rp3 mantém a capacidade de interagir com o complexo da dineína. Analisados em conjunto, os resultados apontam para uma grande participação da rede de microtúbulos na eficiência de transfecção de T-Rp3, objetivo inicial deste trabalho / Abstract: Gene delivery is a promising technique with great medical potential that consists in the introduction of exogenous nucleic acids, and can be applied for gene therapy as well as DNA vaccination. However, its use is still limited by the lack of an ideal delivery vector, which is both safe and efficient. Although much more effective, viral vectors still raise several concerns about its safety. On the other hand, non-viral vectors are safer and easier to manipulate, but less efficient. In this context "artificial viruses" are an interesting option, since they are non-viral vectors intended to explore the cell's architecture in an efficient way, to overcome a series of physical, enzymatic and diffusional barriers, while still preserving the safety of plasmid DNA (pDNA) vectors. The main objective herein is to exploit molecular motors, like dynein, to transport cargoes from the periphery to the centrosome of mammalian cells via the microtubule network. For that, human dynein light chain Rp3 was fusioned to a N-terminal DNA binding domain and a C-terminal membrane active peptide, TAT. The protein, named T-Rp3, has additionally a His.Tag. The shuttle protein built contains therefore different domains to promote pDNA condensation (DNA binding), to increase cell and nucleus penetration (TAT) and to enhance endosomal escape (His.Tag), besides the Rp3 to assist in the cytosol trafficking, thus covering most of the major obstacles to the vectors in intracellular level. Expression studies indicate that the fusion protein was correctly expressed in soluble form using E. coli BL21(DE3) strain. Gel retardation assays, dynamic light scattering and zeta potential studies indicate an efficient complex formation between pDNA and the fusion protein, resulting in a particle that is both small (~95 nm) and potivelly charged (+28 mV in the molar ratio of pDNA:protein 1:8000) Transfection of cultured HeLa cells indicates that T-Rp3 has a much higher transfection efficiency when compared to the nuclear protein Protamine (here used as a control), reaching a 900-fold increase in expression of transfected reporter gene, both in the same molar ratio of pDNA:protein 1:8000. When compared to Lipofectamine 2000TM, a well-known transfection reagent here used as a control, T-Rp3 showed to reach similar levels of efficiency, but with the further advantage of being less cytotoxic, as observed in cell viability assays. Transfections performed in the presence of the drug Nocodazole indicate that T-Rp3 efficiency largely depends on the microtubule network, since its efficiency is reduced by 92% when microtubules are depolymerized. From transfections in the presence of Choroquine we can deduce that endosomal entrapment remains a limiting factor. Finally, affinity chromatography experiments performed with the immobilized domain of dynein intermediate chain demonstrate that the recombinant light chain T-Rp3 retains the ability to interact with the dynein complex. Taken together, these results point to a strong participation of the microtubule network in the enhanced efficiency of T-Rp3 / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular