Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-06T13:36:54Z No. of bitstreams: 1 2014_AnaClaudiadeSouza.pdf: 3213999 bytes, checksum: c330e78f60850f7c3b109e305fe3b27c (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-11-13T13:01:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AnaClaudiadeSouza.pdf: 3213999 bytes, checksum: c330e78f60850f7c3b109e305fe3b27c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-13T13:01:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AnaClaudiadeSouza.pdf: 3213999 bytes, checksum: c330e78f60850f7c3b109e305fe3b27c (MD5) / A utilização de plantas como sistema de produção de proteínas é uma alternativa que está crescendo, e se tornando um importante recurso para a expressão de proteínas de uso terapêutico e de enzimas. Progressos significativos têm sido feitos no desenvolvimento de proteínas recombinantes produzidas em cultura celular e em tecidos de plantas, além de avanços no desenho e implementação de biorreatores. Portanto, o objetivo deste estudo é utilizar sistema de planta para expressão transiente de proteínas recombinantes. Um dos objetivos específicos é expressar a proteína docapsídeo de norovirus (NV CP) para montagem de virus like particles (VLP)utilizando vetor binário e os genes de supressor viral de silenciamento gênico(SG). Outro objetivo específico é produzir o antígeno multiepitopo do vírus dadengue utilizando vetor viral baseado no Cucumber mosaic virus (CMV). Comoobjetivo específico final o vetor baseado no CMV foi testado como vetor deindução de silenciamento gênico (VIGS). Para a expressão de NV CP, asproteínas VP1 e VP2 deste vírus foram clonadas em vetor binário ecoexpressas com a proteína viral supressora de SG, 126 K de Pepper mildmottle virus, em Nicotiana benthamiana. Para visualização, as VLPs forampurificadas de folhas agroinfiltradas e observadas no microscópio eletrônico de transmissão. O uso de vetor binário e gene de supressor viral de SG foi viável para expressão e montagem de NV VLP. Para a expressão da proteínamultiepitopo do vírus da dengue, foi realizada a modificação do vetor viralbaseado no CMV. O RNA 2 do vírus foi modificado para conter os sítios declonagem, e o genoma do vírus foi clonado em vetor binário para que o mesmo pudesse ser utilizado no sistema de agroinfiltração. Os resultados demonstraram que o vetor de expressão baseado no CMV produziu a proteína de interesse com baixo rendimento e que, portanto, deve ser aprimorado. Como objetivo de testar, portanto, a viabilidade deste vetor como VIGS, o mesmo foi modificado novamente para que pudesse realizar a clonagem utilizando sistema de recombinação. Para isso, o gene da fitoeno desaturase (PDS) foi clonado neste vetor, e os resultados demonstraram que o mesmo é infeccioso,porém novos testes serão realizados para aprimorar seu uso como VIGS. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The use of plant system as protein expression is an alternative strategy for themass production of therapeutic proteins and enzymes. Significant progresshave been made in producing recombinant proteins in plant cell culture and inplant tissues for the implementation as bioreactors. Therefore, the aim of thisstudy is to use plant system for transient expression of human virus antigen.One of viral proteins expressed was the capsid protein of norovirus (NV-CP) forassembly of virus like particles (VLP) using binary vector and viral suppressorsilencing gene (SG). Another protein was the dengue multi-epitope antigenusing Cucumber mosaic virus (CMV)-based viral vector. CMV-based vector wastested also as the vector induced gene silencing (VIGS) vector. For expressionof NV-CP, the gene of VP1 and VP2 protein were cloned into binary vector andco-expressed with viral protein suppressor (SG), 126K protein of Pepper mildmottle virus in Nicotiana benthamiana. To confirm the VLPs assembly, thepurified VP1 fraction was observed by transmission electron microscopy. Theresults demonstrated that the system using binary vector and SG is viable forthe expression and assembly of NV VLPs. For dengue multiepitopo proteinexpression, the CMV-based vector was modified. CMV RNA 2 segment wasmodified to contain new cloning site and virus genome was cloned into thebinary vector to be used in agroinfiltration system. The results showed thatCMV-based protein expression vector produced the target protein with lowlevels and, therefore, should be improved the system. To evaluate the viabilityof the CMV as a VIGS vector, CMV vector was modified introducing Gatewayrecombination site (Invitrogen). The phytoene desaturase (PDS) gene wascloned into this vector and infiltrated expecting photo-breeching effect resultedas gene knock-down by VIGS. The results demonstrate that it was infectious,but clear knock-down phenotype as photo-breaching was not observed. Thefurther tests are needed to enhance the effect as VIGS.

Submitted by Amanda Bernardi (bernardi.amanda@hotmail.com) on 2017-10-30T21:40:31Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Corrigida Final Amanda Bernardi.pdf: 1051801 bytes, checksum: a8e56cbf6fa2d891e063691b223de490 (MD5) Encaminhamento do orientador.pdf: 91985 bytes, checksum: 5e1d11f7875f290e15898e8d137029e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Alini Demarchi (alini@cca.ufscar.br) on 2017-11-30T14:11:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação Corrigida Final Amanda Bernardi.pdf: 1051801 bytes, checksum: a8e56cbf6fa2d891e063691b223de490 (MD5) Encaminhamento do orientador.pdf: 91985 bytes, checksum: 5e1d11f7875f290e15898e8d137029e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Alini Demarchi (ri.bar@ufscar.br) on 2018-01-15T18:12:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação Corrigida Final Amanda Bernardi.pdf: 1051801 bytes, checksum: a8e56cbf6fa2d891e063691b223de490 (MD5) Encaminhamento do orientador.pdf: 91985 bytes, checksum: 5e1d11f7875f290e15898e8d137029e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-17T17:49:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Corrigida Final Amanda Bernardi.pdf: 1051801 bytes, checksum: a8e56cbf6fa2d891e063691b223de490 (MD5) Encaminhamento do orientador.pdf: 91985 bytes, checksum: 5e1d11f7875f290e15898e8d137029e6 (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The genus Citrus contains a wide variety of fruit-producing species such as oranges, lemons, limes and mandarins that are highly popular in the world. Brazil is one of the main citrus producers, currently leading the world production of oranges. The Brazilian citrus industry is extremely important because of it is great activity that generates jobs, thus contributing to the socioeconomic development of the country. However, the genetic background used in the Brazilian citriculture is still very narrow, with few varieties being cultivated commercially. This is a reflection of the fact that there is still a great difficulty in obtaining superior individuals through traditional breeding due to the limitations presented by the citrus crop. This makes it necessary to develop new technologies, especially those that exploit the already sequenced genomes. One of these technologies is the genome editing, where it is possible to make disruptions in specific points in the genome of a given organism, leading to mutations or substitutions of DNA fragments. Among the various techniques used for genome editing, CRISPR / CAS9 is the most promising because of its ease of use. With its first studies in 2013, there is an increasing number of papers showing CRISPR / CAS9 mediated genome editing in different organisms, including plants. At the present time, for citrus there are works of two groups in which this technology was used to generate mutant plants. Therefore, the application of this technology could be better exploited to take citrus studies in Brazil to another level, with prospects of generation of new varieties. Thus, this project had a central objective to optimize systems for generation of mutants via CRISPR / CAS9 in citrus. In order to explore the existing methodologies for genome editing in plants, constructs of vectors with targets in genes of interest for the study of disease resistance were made using vectors available in the literature. From this initial work, it was possible to propose two improvements for optimization of the process: the use of transient transformation to identify mutations and consequent efficiency of the CRISPR vector and the construction of a new vector for plant genome editing. We were able to evaluate some parameters and to optimize the methodology of transient transformation in sweet orange, resulting in an average of up to 93% of transformed leaf discs. It was also possible to conclude the construction of a new vector for plant genome editing that has the advantages of having reduced size, easy customization in the vector itself and resistance to kanamycin in plants and bacteria. The advances obtained in this work can be applied in studies of several areas not only of citrus, but also of other cultures. / O gênero Citrus abrange uma grande diversidade de espécies produtoras de frutas como laranjas, limões, limas e tangerinas que são altamente populares no mundo. O Brasil é um dos principais produtores de citros, liderando a produção mundial de laranjas. A citricultura brasileira é de extrema importância pois é uma grande atividade geradora de emprego, contribuindo assim para o desenvolvimento socioeconômico do país. Entretanto, a base genética utilizada na citricultura brasileira é ainda muito estreita, com poucas variedades sendo cultivadas comercialmente. Isto é reflexo de ainda existir uma grande dificuldade na obtenção de indivíduos superiores através do melhoramento tradicional, pelas limitações apresentadas pela cultura dos citros. Isto faz com que seja necessário o desenvolvimento de novas tecnologias, principalmente aquelas que exploram os genomas já sequenciados. Uma destas tecnologias é a edição de genomas, onde se realiza disrupções em pontos específicos do genoma de um determinado organismo, levando a mutações ou substituições de fragmentos de DNA. Dentre as várias técnicas utilizadas para edição de genomas, CRISPR/CAS9 é a que tem se mostrado a mais promissora, pela facilidade de utilização. Com início de aplicação em 2013, há um número crescente de trabalhos mostrando edição de genoma mediada por CRISPR/CAS9 em diferentes organismos, incluindo plantas. Até o presente momento, para citros existem trabalhos de dois grupos nos quais esta tecnologia foi utilizada para gerar plantas mutantes. Portanto, a aplicação desta tecnologia poderia ser melhor explorada para levar estudos de citros no Brasil a um outro patamar, com perspectivas de geração de novas variedades. Assim, este projeto teve como objetivo central otimizar sistemas para geração de mutantes via CRISPR/CAS9 em citros. Afim de explorar as metodologias existentes para edição de genoma em plantas, foram feitas construções de vetores com alvos em genes de interesse para o estudo de resistência de doenças utilizando-se vetores disponíveis na literatura. A partir deste trabalho inicial, foi possível propor duas melhorias para otimização do processo: o uso de transformação transiente para identificação de mutações e consequente eficiência do vetor CRISPR, e a construção de um novo vetor para edição de genomas de plantas. Fomos capazes de avaliar alguns parâmetros e otimizar a metodologia de transformação transiente em laranja doce, resultando em uma média de até 93% de discos foliares transformados. Também foi possível finalizar a construção de um novo vetor para edição de genomas de plantas que possui as vantagens de ter tamanho reduzido, fácil customização no próprio vetor e resistência a canamicina em plantas e bactérias. Os avanços obtidos nesse trabalho poderão ser aplicados em estudos de diversas áreas não só de citros, mas também de outras culturas.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4615.pdf: 2688296 bytes, checksum: 18c8fbe6fb83004856a32c02827d70f5 (MD5) Previous issue date: 2011-11-22 / Universidade Federal de Sao Carlos / Rabies is a zoonotic viral disease caused by a virus of the genus Lyssavirus that affects several species of mammals. Rabies remains a global public health threat that kills more than 55,000 people per year mainly in developing countries, this disease once established do not have a specific treatment. The RV envelope is composed of a glycoprotein, known as a unique antigen capable of conferring immune response against the rabies, and therefore, is the focus of research for development an efficient and safe recombinant vaccine based on this viral antigen. Cell line stably transfected S2 Drosophila melanogaster have been used in the production of many heterologous proteins and has been studied for the production of the rabies virus glycoprotein (RVGP) in our laboratory. This approach involves the selection of high producing cell populations; procedure that requires considerable periods of time (months), increasing management and costs of production. In this sense, in recent decades, many systems focused on the expression of heterologous proteins by transient expression of genes, were analyzed because they allow obtaining significant quantities of recombinant protein in a short period of time (weeks). For the use of transient transfection technology can be found a variety of methods and available agents, such as electroporation, cationic lipids, cationic polymers and calcium phosphate precipitated. The choice and optimization of each of them depends mainly on the cell type and protein being expressed. Thus, the objective of this study was to evaluate the transient expression of the glycoprotein gene of rabies virus (RVGP) in insect cells of Drosophila melanogaster S2 lineage, evaluating the vehicles transfection: calcium phosphate, cationic lipid (Cellfectin) and cationic polymer (ExGen500 and JetPEI). In order to determine the most efficient transfection agent, experiments were performed in 6 well plate and bottle of 100 mL of culture, which analyzed the influence of cell density, the concentration of DNA and transfection reagent volume on the expression of RVGP assessed by ELISA and fluorescence microscopy. Yields ranging from 50-90 ng/107cel were obtained in different experiments on multiwell plate, suggesting strong effect of ratio DNA: transfection agent used. Comparison of transfection agents showed no significant differences. In transfections made in suspension culture was analyzed the effect of the plasmid (whether or not the signal of BiP cell secretion) on the expression RVGP. When we used the plasmid containing the signal BiP (pMTiRVGP) were obtained 160 ng/107cel of RVGP production, and 200 ng/mL of volumetric production without significant differences between the different transfection agents. However, significant differences were found when we used the plasmid not containing the signal BiP (pMTRVGP), with the RVGP production was 60 ng/107cells in cells transfected with Cellfectin, ExGen500 and calcium phosphate, except in cells transfected with JetPEI was reached a production of 120 ng/107cells. In preliminary experiment bottle type "spinner" with a working volume of 60 mL were achieved expressions of 140 ng/107cel of RVGP in cells transfected with JetPEI and calcium phosphate. This suggests that optimization of culture conditions and transfection are possible to increase recombinant protein expression in cultured on a large scale. / A raiva é uma enfermidade causada por um vírus do gênero Lyssavirus que afeta várias espécies de mamíferos. Esta doença apresenta um alto custo social e econômico principalmente em países em desenvolvimento. Na superfície do vírus da raiva está localizada a glicoproteína do vírus, reconhecida como antígeno capaz de conferir resposta imunológica contra a raiva, sendo, o foco de pesquisas no desenvolvimento de uma vacina recombinante. Células da linhagem Drosophila melanogaster S2 estavelmente transfectadas têm sido usadas na produção de muitas proteínas heterólogas e tem sido estudada para a produção da glicoproteína do vírus da raiva (RVGP) em nosso laboratório. A abordagem para a obtenção de linhagens recombinantes estáveis envolve a seleção de populações celulares altamente produtoras; sendo um processo que requer consideráveis períodos de tempo (meses), uma elevada manipulação e altos custos de produção. Neste sentido, nas últimas décadas, muitos sistemas focados na expressão de proteínas heterólogas através da expressão transiente de genes foram analisados, porque eles permitem a obtenção de quantidades consideráveis de proteína recombinante em um curto período de tempo (semanas). Para o uso da tecnologia de transfecção transiente pode ser encontrada uma variedade de métodos e agentes disponíveis, tais como eletroporação, lipídeos catiônicos, polímeros catiônicos e fosfato de cálcio. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a expressão transiente do gene da glicoproteína do vírus da raiva (RVGP) em células de inseto da linhagem Drosophila melanogaster S2, avaliando os veículos de transfecção fosfato de cálcio, lipídeo catiônico (Cellfectin) e polímero catiônico (ExGen500 e JetPEI). A fim de determinar o agente de transfecção mais eficiente, foram feitos experimentos em placa de 6 poços e frasco de cultivo de 100mL, onde foram analisados a influência da densidade celular; a concentração de DNA, o volume do reagente de transfecção sobre a expressão da RVGP analisada através do método de ELISA. Quantidades de RVGP que variaram entre 50-90 ng/107cel foram obtidas nos diferentes experimentos feitos em placa, sugerindo um efeito da relação DNA: agente de transfecção. A comparação entre os agentes de transfecção não mostrou diferenças significativas. Nas transfecções feitas em cultura em suspensão foi analisado o efeito de transfectar o plasmídeo para expressão de RVGP contendo ou não o sinal de secreção celular BiP. Quando foi usado o plasmídeo contendo o sinal BiP (pMTiRVGP) foram atingidas valores de RVGP de 160 ng/107cel e produções volumétricas de 200 ng/mL, porém sem diferenças significativas entre os diferentes agentes de transfecção. Entretanto, foram encontradas diferenças quando foi usado o plasmídeo não contendo o sinal BiP (pMTRVGP), onde a produção de RVGP foi de 60 ng/107cells nas células transfectadas com Cellfectin, ExGen500 e fosfato de cálcio, porém as células transfectadas com JetPEI obtiveram uma produção de 120 ng/107cels de RVGP. Em experimento em frasco de cultivo tipo spinner com volume de trabalho de 60 mL, foram atingidas expressões de RVGP de 140 ng/107cel para células transfectadas com JetPEI e fosfato de cálcio, sugerindo que otimizações nas condições de cultivo e transfecção ainda podem ser testadas visando aumentar a expressão da proteína recombinante em cultivos em larga escala.

O emprego de novas tecnologias, como a transgenia, associadas ao melhoramento convencional de cana-de-açúcar apresenta grande potencial no combate a pragas e desenvolvimento de novas variedades. Entretanto, a falta de especificidade na expressão temporal e/ou local dos genes introduzidos tem se mostrado um fator limitante para o sucesso de produtos derivados da transgenia. Os promotores das metalotioneínas, por exemplo, podem representar uma alternativa ao uso de promotores constitutivos, particularmente, aqueles de metalotioneínas do tipo 1 (MT1) por apresentarem níveis elevados de expressão, em diferentes tecidos/órgãos e serem responsivos a estresses bióticos e abióticos. O uso de promotores sintéticos, contendo apenas elementos-cis, como GCG-like, W boxes e JERE, tem sido relevante por induzirem a expressão gênica local em resposta ao ataque de agentes bióticos. Este trabalho teve por objetivo a caracterização funcional de promotores de genes de metalotioneínas de cana-de-açúcar e o uso de elementos regulatórios sintéticos e, em paralelo, avaliou-se o uso de promotores sintéticos no controle da expressão gênica em cana-de-açúcar. Após as análises de expressão transiente, verificou-se que o promotor SoMT1b apresentou atividade GUS e GFP em epitélios de cebola e os promotores sintéticos, 4X Wbox, 4X GCC-like, 4X JERE e 4xW 4xS-box, e o promotor SoMT1b foram capazes de dirigir a expressão do gene repórter uidA (GUS) em calos embriogênicos de cana-de-açúcar. Em análise de expressão estável, o promotor SoMT1b foi capaz de dirigir a expressão do gene GUS para os frutos e sementes de tomate \'Micro-Tom\', mas não foi responsivo a estresse por herbivoria, cádmio e cobre. Também foi realizada a transformação de plantas de cana-de-açúcar, as quais ainda estão sendo analisadas. Os resultados obtidos demonstram a funcionalidade do promotor SoMT1b / New technologies, like genetic transformation, associated with conventional breeding of sugarcane have a large potential in developing new varieties tolerant to biotic and abiotic stress. However, the lack of specificity in the spatial and/or temporal expression of the introduced genes has been a limited factor for the success of products derived from transgeny. Metallothionein promoters, for instance, can represent an alternative to the use of constitutive promoters, particularly those from metallothionein type 1 (MT1) because they present high expression levels in different tissues / organs and are responsive to biotic and abiotic stress. Another alternative is the use of synthetic promoters which contain only cis elements, as GCG-like, W-box and JERE, which induces local gene expression in response to pathogen attack. In this work, we aimed to make the functional characterization of sugarcane metallothionein promoters and synthetic regulatory elements, in parallel, we evaluated the use of synthetic promoters in the control of gene expression in sugarcane. After transient expression analyzis, it was found that SoMT1b promoter was able to control the expression of the reporter genes to GUS and GFP in onion epithelium and GUS in sugarcane embryogenic calli. Additionally, synthetic promoters 4X Wbox, 4X GCC-like, 4X JERE and 4xW 4xS-box were able to direct the expression of the gene uidA (GUS) in embryogenic calli of sugarcane. In stable transformation analysis, SoMT1b promoter was capable of directing uidA expression in fruits and seeds of tomato cv. \'Micro-Tom\', but it was not responsive to herbivory, cadmium and copper stress. It was also carried out the transformation of sugarcane plants with the construction containing the SoMT1b promoter, but these are still being analyzed. The results demonstrate the functionality of the SoMT1b promoter in sugarcane and tomato

O emprego de novas tecnologias, como a transgenia, associadas ao melhoramento convencional de cana-de-açúcar apresenta grande potencial no combate a pragas e desenvolvimento de novas variedades. Entretanto, a falta de especificidade na expressão temporal e/ou local dos genes introduzidos tem se mostrado um fator limitante para o sucesso de produtos derivados da transgenia. Os promotores das metalotioneínas, por exemplo, podem representar uma alternativa ao uso de promotores constitutivos, particularmente, aqueles de metalotioneínas do tipo 1 (MT1) por apresentarem níveis elevados de expressão, em diferentes tecidos/órgãos e serem responsivos a estresses bióticos e abióticos. O uso de promotores sintéticos, contendo apenas elementos-cis, como GCG-like, W boxes e JERE, tem sido relevante por induzirem a expressão gênica local em resposta ao ataque de agentes bióticos. Este trabalho teve por objetivo a caracterização funcional de promotores de genes de metalotioneínas de cana-de-açúcar e o uso de elementos regulatórios sintéticos e, em paralelo, avaliou-se o uso de promotores sintéticos no controle da expressão gênica em cana-de-açúcar. Após as análises de expressão transiente, verificou-se que o promotor SoMT1b apresentou atividade GUS e GFP em epitélios de cebola e os promotores sintéticos, 4X Wbox, 4X GCC-like, 4X JERE e 4xW 4xS-box, e o promotor SoMT1b foram capazes de dirigir a expressão do gene repórter uidA (GUS) em calos embriogênicos de cana-de-açúcar. Em análise de expressão estável, o promotor SoMT1b foi capaz de dirigir a expressão do gene GUS para os frutos e sementes de tomate \'Micro-Tom\', mas não foi responsivo a estresse por herbivoria, cádmio e cobre. Também foi realizada a transformação de plantas de cana-de-açúcar, as quais ainda estão sendo analisadas. Os resultados obtidos demonstram a funcionalidade do promotor SoMT1b / New technologies, like genetic transformation, associated with conventional breeding of sugarcane have a large potential in developing new varieties tolerant to biotic and abiotic stress. However, the lack of specificity in the spatial and/or temporal expression of the introduced genes has been a limited factor for the success of products derived from transgeny. Metallothionein promoters, for instance, can represent an alternative to the use of constitutive promoters, particularly those from metallothionein type 1 (MT1) because they present high expression levels in different tissues / organs and are responsive to biotic and abiotic stress. Another alternative is the use of synthetic promoters which contain only cis elements, as GCG-like, W-box and JERE, which induces local gene expression in response to pathogen attack. In this work, we aimed to make the functional characterization of sugarcane metallothionein promoters and synthetic regulatory elements, in parallel, we evaluated the use of synthetic promoters in the control of gene expression in sugarcane. After transient expression analyzis, it was found that SoMT1b promoter was able to control the expression of the reporter genes to GUS and GFP in onion epithelium and GUS in sugarcane embryogenic calli. Additionally, synthetic promoters 4X Wbox, 4X GCC-like, 4X JERE and 4xW 4xS-box were able to direct the expression of the gene uidA (GUS) in embryogenic calli of sugarcane. In stable transformation analysis, SoMT1b promoter was capable of directing uidA expression in fruits and seeds of tomato cv. \'Micro-Tom\', but it was not responsive to herbivory, cadmium and copper stress. It was also carried out the transformation of sugarcane plants with the construction containing the SoMT1b promoter, but these are still being analyzed. The results demonstrate the functionality of the SoMT1b promoter in sugarcane and tomato