Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-08-01T21:41:21Z No. of bitstreams: 1 LuanTalesCostaDePaivaVasconcelos_DISSERT.pdf: 4667942 bytes, checksum: f1d92bcd962e6d65e62dd7943ddbeeca (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-08-03T20:28:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LuanTalesCostaDePaivaVasconcelos_DISSERT.pdf: 4667942 bytes, checksum: f1d92bcd962e6d65e62dd7943ddbeeca (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:28:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuanTalesCostaDePaivaVasconcelos_DISSERT.pdf: 4667942 bytes, checksum: f1d92bcd962e6d65e62dd7943ddbeeca (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Com cerca de 900.000 a 1,3 milhões de novos casos anualmente, a Leishmaniose é um complexo de doenças que pode ser fatal se não dada a devida atenção. Apesar de sua relevância na saúde pública, ainda não existe uma vacina capaz de prevenir a doença em humanos, e seu tratamento é caro e agressivo à saúde. O presente estudo tem como objetivo otimizar os parâmetros de indução do antígeno 503 de Leishmania i. chagasi expresso em Escherichia coli recombinante. Dessa forma, para a indução foi utilizada a lactose nas concentrações de 0,1; 1,0 e 10 g/L, e o isopropil-β-D-tiogalactopiranosídeo (IPTG) nas concentrações de 20,0; 100,0; 500,0 e 1000,0 M como moléculas indutoras em diferentes densidades celulares (densidade óptica a 600 nm de 0,5 e 1,0) de modo a analisar a influência do instante de indução no rendimento da proteína de interesse. Os resultados mostraram que a concentração de IPTG de 100,0 M foi a que mais favoreceu a produção do antígeno (0,087 g/L), sendo esta concentração de IPTG 10 vezes menor do que utilizada em trabalhos anteriores para esse tipo de sistema, e para a lactose foi a de 1,0 g/L (0,016 g/L). Dessa forma, a indução com 100,0 M de IPTG permitiu obter o antígeno 503 com uma concentração 5,6 vezes maior que a máxima obtida quando a lactose foi usada como indutor. / With nearly 900,000 to 1.3 million new cases annually, Leishmaniosis is a complex of diseases that can be fatal if not given proper attention. Despite its relevance in the public health system, there is no vaccine capable of preventing disease in humans so far, and its treatment is expensive and aggressive to human health. Vaccination remains the most practical and realistic way of fight against the disease, thus, the production of recombinant antigens as a pathway towards a vaccine acquisition is necessary. In addition, the optimization of the strategy of the recombinant antigen’s production is of interest so it can make the process viable. Therefore, the present study aims to optimize the induction parameters of the 503 Leishmania i. chagasi antigen expressed in recombinant Escherichia coli. Hence, the induction at different cell densities (optical density at 600 nm of 0.5 and 1.0) was evaluated in order to analyse the influence of the induction time on the yield of the protein of interest. In this segment, lactose and isopropyl-β-Dthiogalactopyranoside (IPTG) were used as inducer molecules, using various concentrations: 0.1 g/L, 1.0 g/L and 10 g/L for lactose and 20 μM, 100 μM, 500 μM and 1000 μM for IPTG. The results presented that the concentration of IPTG that obtained the higher antigen levels was that of 100 μM (0.087 g/L), a 10-fold lower concentration than was being previously used in this type of system, and for lactose it was 1 g/L (0.016 g/L). Thus, the induction with 100 μM allowed to obtain the antigen with a concentration 5.6 times higher than the lactose induction maximum concentration.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MichelleRFV_TESE.pdf: 2132732 bytes, checksum: 80b95f923491eeb118d74b0376a64ba9 (MD5) Previous issue date: 2011-12-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Escherichia coli has been one of the most widely used hosts in recombinant protein production, in both laboratory and industrial scale since the advent of recombinant DNA technology. Despite the substantial progress of studies on the molecular biology and immunology of infections, there is currently no medication-based prophylaxis capable of preventing leishmaniasis. As such, there is a great need to identify specific antigens for the development of vaccines and diagnostic kits against visceral leishmaniasis. Thus, the primary goal of the present study is to assess the influence of cultivation conditions on the production of Leishmania chagasi antigens, carried out in a rotating incubator and bioreactor. To that end, several assays were conducted to evaluate the kinetic behavior of antigens (648, 503) of Leishmania. i. chagasi in two different compositions of media (2xTY, TB), with and without an inducer. In order to improve expression, assays were performed in a benchtop bioreactor using the best conditions obtained in a rotating incubator, in addition to assessing the influence of stirring speed. Results show that high complexity of the cultivation medium favored kinetic growth of clones (648, 503). However, in assays submitted to induction by IPTG, this elevated complexity did not promote the expression of recombinant proteins. Expression of antigens 648 and 503 exhibited behavior associated with growth and, in terms of location, proteins 648 and 503 are intracellularly stored. Lactose may be the most adequate inducer in protein expression, when considering factors, cost, toxicity and stability. Elevated stirring may increase cell growth in clone 53, although it may not result in high concentrations for the protein of interest. On the other hand, positive results were obtained for all recombinant clones (648, 503) tested, confirmed by the electrophoretic profile / A Escherichia coli ? um dos hospedeiros mais utilizados para produ??o de prote?nas recombinantes tanto em escala de laborat?rio como em escala industrial desde o advento da tecnologia do DNA recombinante. Apesar do avan?o expressivo dos estudos da biologia molecular e da imunologia das infec??es, n?o existe, atualmente, nenhuma droga profil?tica capaz de prevenir o calazar. Desta forma, existe uma grande necessidade de identifica??o de ant?genos espec?ficos para o desenvolvimento de vacinas e kits para diagn?sticos contra a Leishmaniose visceral. Com base no exposto, o presente trabalho tem como foco principal avaliar a influ?ncia das condi??es de cultivo na produ??o dos ant?genos de Leishmania i. chagasi em cultivos realizados em incubador rotativo e biorreator. Para atingir o objetivo proposto, v?rios ensaios foram realizados a fim de se avaliar o comportamento cin?tico dos clones (648, 503) de Leishmania i. chagasi em duas diferentes composi??es de meio (2xTY, TB), com e sem adi??o de indutor em incubador rotativo. Para melhorar a express?o, ensaios foram conduzidos em biorreator de bancada com as melhores condi??es obtidas em incubador rotativo, al?m da avalia??o da influ?ncia da velocidade de agita??o. Com base nos resultados obtidos, pode-se observar que a elevada complexidade do meio de cultivo favoreceu a cin?tica de crescimento dos clones (648, 503), no entanto, ao se tratar dos ensaios submetidos ao procedimento de indu??o por IPTG, a elevada complexidade do meio de cultivo n?o favoreceu a express?o das prote?nas recombinantes. Pode-se observar que a express?o dos ant?genos 648 e 503 apresentam um comportamento associado ao crescimento e que em termos de localiza??o, as prote?nas 648 e 503, s?o armazenadas intracelularmente. A lactose pode ser o indutor mais adequado na express?o das prote?nas tendo em vista os fatores, custo, toxicidade e estabilidade. A elevada agita??o pode aumentar o crescimento celular do clone 503, entretanto, pode n?o acarretar em altas concentra??es da prote?na de interesse. Por outro lado, foram obtidos resultados positivos para todos os clones recombinantes (648, 503) testados, confirmada atrav?s do perfil eletrofor?tico

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertaVAC_DISSERT.pdf: 2111666 bytes, checksum: 5b317150d6db63bae04e852173ace9d2 (MD5) Previous issue date: 2009-12-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Visceral leishmaniosis caused by Leishmania chagasi, also known as calazar, presented, in the period from 1990 to 2005, tax of incidence in Brazil varying between 1 and 3 cases for 100 000 inhabitants. The Northeast region that up to the year of 2000 contributed with almost 90% of the registered cases is reducing his participation in the current decade, reaching 56% in 2005. Conventional leishmaniasis treatment is costly and it shows high toxicity, demanding more research for alternative treatments, with special interest in development of vaccines and diagnosis kits which include production of recombinant antigens by host cells. Escherichia coli has been the microorganism most studied and used as a host for recombinant protein production. Therefore, the aim of this work was to study the influence of induction on cellular growth and to verify the type of Leishmania chagasi antigens expression (intra or extracellular) during two recombinant E. coli clones (kmp11 and P36) cultivation in rotary incubator (shaker) using three different media (2xTY, TB, FASS+EL). For that, tests were carried out using conditions established in the literature for E. coli (37?C and 200 rpm) and media supplemented with antibiotics to guarantee that only competent cells grows. First, tests were carried out without induction in order to verify the two microorganisms kinetic behavior (growth and substrate consumption) in different media. Next, the induction was carried out through the addition of IPTG (1mM as final concentration), at the first hour of cultivation. It was observed that protein expression were intracellular for all clones and media tested, however the highest level of expression was clearly observed by the electrophoresis band density (intensity) for 2xTY medium and kmp11 protein. Although it contains the lowest substrate concentration, consequently, a reduced cellular concentration when compared to other media, it appeared that this medium and clone combination is the most indicated for recombinant protein production. Therefore, the objective of this work was achieved, since the interested proteins were produced. Consequently, this result motivates new studies for production optimization using different cultivation strategies / A leishmaniose visceral, causada pela esp?cie Leishmania chagasi, tamb?m conhecida como calazar, apresentou, no per?odo de 1990 a 2005, taxa de incid?ncia no Brasil variando entre 1 e 3 casos por 100 mil habitantes. A regi?o Nordeste, que at? o ano de 2000 contribuiu com quase 90% dos casos registrados, est? reduzindo sua participa??o na d?cada atual, chegando a 56% em 2005. O alto custo e toxicidade das drogas usadas no tratamento convencional dessa leishmaniose levaram a busca de tratamentos alternativos, com interesse especial na pesquisa e produ??o de ant?genos por microrganismos recombinantes para desenvolvimento de vacinas e kits de diagn?stico. A bact?ria Escherichia coli tem sido o microrganismo mais estudado e usado como hospedeiro para produ??o de prote?nas recombinantes. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo estudar a influ?ncia da indu??o no crescimento celular e a verifica??o do tipo de express?o (intra ou extracelular) de ant?genos de Leishmania chagasi atrav?s de cultivo de dois clones de E. coli recombinante (kmp11 e P36) em incubador rotativo (shaker) usando tr?s meios diferentes (2xTY, TB, FASS+EL). Para isso, foram realizados ensaios em condi??es estabelecidas na literatura para E. coli (37?C ? 200 rpm) e os meios suplementados com antibi?ticos para garantir somente o crescimento de c?lulas competentes. Na primeira etapa, foram realizados ensaios sem indu??o a fim de se verificar o comportamento cin?tico dos dois clones (crescimento e consumo de substrato) nos diferentes meios. Na segunda etapa, a indu??o foi realizada atrav?s da adi??o de IPTG (concentra??o final de 1mM), na primeira hora de cultivo. Foi observada que a express?o das prote?nas foi intracelular para todos os clones e meios testados, entretanto o maior n?vel foi verificado nitidamente pela densidade (intensidade) da banda nos g?is de eletroforese para o meio 2xTY e prote?na kmp11. Apesar de o meio 2xTY conter uma menor concentra??o de substratos, conseq?entemente, uma concentra??o celular reduzida quando comparada aos outros meios, pareceu que esta combina??o de meio e clone ? mais indicada para produ??o das prote?nas recombinantes testadas neste trabalho. O objetivo desse trabalho foi alcan?ado j? que a prote?na de interesse foi produzida. Conseq?entemente, este resultado motiva novos estudos para otimiza??o da produ??o usando diferentes estrat?gias de cultivo

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4595.pdf: 1437433 bytes, checksum: f83e0ea8c49064050b3f382c7d942d28 (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / Diseases caused by Streptococcus pneumoniae are one of the main problems of public health in the world. The pneumococcal surface protein A(PspA) is a potential canditate as carrier in a conjugate vaccine against this bacteria. Considering the inherent high losses of the purification and conjugation steps, it is fundamental to adopt a strategy of cultivation and expression that allows the obtainance of large quantities of protein. Thus, the use of Escherichia coli as expression system as well as its cultivation in complex medium constitutes promising alternatives for reducing the cost and increasing the productivity of the process. The goal of this work was to study the influence of the temperature and cultivation medium composition over the production of a PspA belonging to clade 4 protein fragment (PspA4Pro) during rE coli cultivations, aiming at to evaluate the possibility of employing vegetable-based nitrogen sources (soybean protein hydrolisates) instead of the Triptona, an animal-derived nitrogen source. The experiments were carried out in both shakers and benchscale bioreactor, using a complex medium which contained glucose and glycerol as carbon sources, lactose as inducer and Soytone, Phytone or Triptone as nitrogen sources, besides yeast extract. Samples were collected during the experiments to follow the cell growth (measurements of absorbance, dry cell weight and permittivity signal from biomass sensors), the carbon sources consumption and the production of organic acids by HPLC analysis. The stability of the plasmid (agar plates with or without kanamycin) and the production of recombinant protein (Bradford and SDS-PAGE electrophoresis followed by densitometry) were also evaluated. Preliminary experiments were performed in shake flasks, incubated at 300rpm and 37ºC, employing both complex and defined media. The highest productivity was achieved in complex medium, with a 42% superior protein production. Subsequently, nine complementary experiments were conducted in shake flasks with complex medium, under the agitation of 300rpm and temperatures of 37ºC (growth phase) and 25, 31 or 37ºC (induction phase). The largest specific production of soluble PspA4Pro was verified at 25ºC, reaching, respectively, 209±6, 192±5mg/g dry cell mass for Phytone and Triptone, with final absorbance values (after 12h of induction) of 9.0±0.4 and 8.5±0.4. The best protein production for Soytone (124±4mg/g dry cell weight) was observed at 31ºC, yielding a final absorbance 8.0±0.4. From the results obtained in the preliminary tests, the nitrogen source Phytone was selected for experiments in bioreactor. Four batch cultures were conducted in bench-scale bioreactor (5L), containing a modified auto-induction complex medium (10g/L glucose, 60g/L glycerol and 20g/L lactose), being three of them with Phytone and one with Triptone, for comparison. The best results in terms of protein production (245±7mg of PspA4Pro soluble/g dry mass) were obtained in the presence of Phytone, corresponding to an increase of 16% towards the maximum value achieved in the cultivation with Triptone. These results demonstrate the potential of vegetable-based nutrients as alternatives to animal-derived nitrogen sources in complex media, contributing to adequate these media formulations to the current guidelines of good manufacturing practices. / Doenças causadas por Streptococcus pneumoniae constituem um dos principais problemas de saúde pública mundial. A proteína A de superfície de pneumococo (PspA) é candidata em potencial a ser carreadora em vacina conjugada contra essa bactéria. Considerando as altas perdas inerentes às etapas de purificação e conjugação da proteína, é fundamental adotar uma estratégia de cultivo e expressão que permita obter grandes quantidades de proteína. Nesse sentido, o emprego da bactéria Escherichia coli como sistema de expressão e o cultivo da mesma em meio complexo se apresentam como alternativas promissoras para redução do custo e aumento da produtividade do processo. O objetivo do presente trabalho foi estudar a influência da temperatura e da composição do meio de cultivo sobre a produção do fragmento da proteína PspA do clado 4 (PspA4Pro) em cultivos de rE. coli, visando avaliar a viabilidade de utilização de fontes de nitrogênio de origem vegetal (hidrolisados protéicos de soja) em substituição à Triptona, de origem animal. Os experimentos foram realizados em câmara incubadora e em biorreatores de bancada, utilizando meio complexo contendo glicose e glicerol e lactose como fontes de carbono, lactose como indutor e Soytone, Phytone ou Triptona como fontes de nitrogênio, além de extrato de levedura. Amostras foram coletadas ao longo dos experimentos para acompanhamento do crescimento celular (medida de absorbância, massa seca e permissividade por sensor de biomassa), do consumo das fontes de carbono e da produção de ácidos orgânicos por análises em cromatografia líquida de alto desempenho. A estabilidade do plasmídeo (plaqueamento em meio contendo ou não canamicina) e a produção de proteína recombinante (Bradford e eletroforese SDS-PAGE seguida por densitometria) também foram avaliadas. Experimentos preliminares foram realizados em frascos agitados e incubados a 300rpm e 37oC, empregando tanto o meio complexo como o definido. A maior produtividade foi obtida em meio complexo, a qual foi 42% superior a alcançada com meio definido. Em seguida, nove experimentos complementares foram conduzidos em frascos agitados em meio complexo sob agitação de 300rpm e à temperatura de 37ºC (fase de crescimento) e de 25, 31 ou 37ºC (fase de indução). Verificou-se que a temperatura de 25ºC proporcionou a maior produção específica de PspA4Pro solúvel, alcançando-se, respectivamente, 209±6, 192±5mg/g massa seca para o Phytone e para a Triptona, com absorbâncias finais (após 12h de indução) de 9,0±0,4 e 8,5±0,4. Já para o Soytone, a melhor produção de proteína (124±4mg/g massa seca) foi observada à temperatura de 31ºC, obtendo-se uma absorbância de final de 8,0±0,4. A partir dos resultados obtidos nos ensaios preliminares, a fonte de nitrogênio de origem vegetal Phytone foi selecionada para experimentos em biorreator. Quatro cultivos em batelada foram conduzidos em biorreator de bancada (5L), contendo meio complexo de autoindução modificado (10g/L glicose, 60g/L glicerol e 20g/L lactose), sendo 3 com Phytone e um com Triptona, para comparação. Os melhores resultados em termos de produção de proteína (245±7mg de PspA4Pro solúvel/g massa seca) foram obtidos na presença de Phytone, correspondendo a um aumento de 16% em relação ao valor máximo alcançado no cultivo com Triptona. Esses resultados comprovam o potencial dos nutrientes de origem vegetal como alternativa às fontes de nitrogênio de origem animal em meios complexos, contribuindo para adequar as formulações desses meios às atuais diretrizes de boas práticas de fabricação.