To study the interplay between spatial nuclear architecture and transcriptional activity during viral infections, I employed a genome-wide chromosome conformation capture approach (Hi-C) on infected murine and human cells and further enriched those libraries for genomic loci of interest and the viral genomes with biotinylated RNA baits. In parallel, I profiled newly transcribed RNA throughout the entire kinetic of murine cytomegalovirus (mCMV) infection in mice. Host genome rearrangement is a well-known phenomenon of mCMV infection but the underlying mechanisms are largely unknown. Furthermore, HPV infection can lead to cervical cancers in humans, with genomic instability and re-arrangements, leading to dysregulation of gene expression. Thus studying changes in genome architecture at early stages of HPV induced carcinogenesis can further our understanding on how certain integration events can provide a growth advantage. In this study, I identified clusters of genes characterized by distinct kinetic profiles upon CMV infection in the mouse, which were associated with distinct functional terms. ATAC-Seq uncovered proximal promoter regions (PPR) that showed an over-representation of specific transcription factor binding sites in each of the clusters. These correlated well with the annotated functions of the associated clusters. Further, I found that lytic mCMV infection is accompanied by local and global changes of chromosomal interactions in the host cell genome. Notably, chromatin properties, such as gene density, GC content and the association with the nuclear lamina, predict the structural dynamics upon infection and correlate well with transcriptional activity and changes thereof. High-resolution interaction profiles for TSSs of highly induced or repressed genes, suggest that in general, enhancer-promoter interactions already form in untreated cells; and these pre- existing DNA-structures are not significantly altered but function through transient activation or repression of enhancers. Finally, the viral genome showed a distinct pattern of open and closed chromatin late in infection. We found that the 7.2 kb viral intron displays the most open chromatin, and is highly enriched for chromosomal contacts with the host genome. Hi-C and capture Hi-C revealed that both short- (~50 kb) and long-range (~1 Mb) interactions occur during the early stages of HPV induced carcinogenesis between the host and the integrated HPV16 genomes. Integration and direct interactions between the viral genome and the host DNA were shown to be associated with changes in host gene expression. In addition, insertion of the virus can disrupt normal host architecture. In summary, this project pioneers the study of changes in nuclear architecture upon viral infection in man and mice. I uncover numerous structural features and changes of both the viral genomes and the infected host cellular genomes, and I demonstrate that these changes correlate with transcriptional activity.

No description available.

Introduction: Cervical cancer is the fourth most common malignancy diagnosed in women worldwide. It results from cellular transformation by the high-risk human papillomavirus (HPV) oncogenes E6 and E7, which accounts for more than 99% of diagnosed cases. HPV links its life cycle to epithelial proliferation and differentiation, which requires the cells to remain active in cell cycle. p63 modulates epithelial development as well as proliferation, differentiation and DNA damage response (DDR), which makes it an important target for HPV oncoproteins to allow viral replication and survival in infected cells. Methods: In this study, small interfering RNAs targeting E7 oncoprotein and p63 in the HPV16 positive cervical cancer cell line CaSki were used. Western blotting, proliferation assays, apoptosis assays and cell cycle analysis were applied to examine the effects of E7 and p63 depletion on cell fate. Overexpression of different types of HPV-E7 was performed in the N/Tert-1 keratinocyte cell line to study the effect of E7 overexpression on p63 level. Results: E7 drives the expression of p63 at both transcript and protein levels in cervical cancer cell lines. Downregulation of E7 is accompanied by a remarkable inhibition of cell proliferation and cell cycle arrest in the G0/G1 phase. Depletion of E7 is associated with a significant reduction in p63 expression which is not due to impaired proliferation or induced differentiation. Downregulation of p63 is associated with delayed DDR in cervical cancer cells following treatment with ionising radiation. High-risk HPV E7s are more potent in inducing p63 upregulation and increasing the proliferation rates in keratinocytes. Conclusion: This work for the first time demonstrated that E7 modulates the expression of p63, which regulates DNA damage repair pathways, that promotes efficient and rapid repair of the DNA damage following ionising radiation treatment in cervical cancer cells. Tumour recurrence due to resistance to radiotherapy is common, mostly due to promoted DNA repair ability of cancer cells to reduce radiation-induced toxicity and increase cell survival in response to ionising radiation. These findings might be the key to the development of radioresistance in cervical cancer. The HPV E7-p63 axis may be a novel therapeutic target to enhance radio-sensitivity in HPV-transformed tumours.

O desenvolvimento de vacinas contra o vírus do papiloma humano (HPV) representa uma importante alternativa para o controle da infecção sexualmente transmissível e do câncer cervical. Neste trabalho exploramos uma estratégia vacinal inédita contra tumores induzidos pelo HPV-16 empregando a proteína E7 obtida após fusão genética com a glicoproteína D do vírus herpes tipo 1, uma proteína com propriedades adjuvantes para linfócitos T. A proteína recombinante gDE7 foi expressa em bactérias e em células de inseto e purificada por cromatografia de afinidade. A proteína gerada em bactérias foi administrada nas formas insolúvel e solúvel como vacina em camundongos. A gDE7 insolúvel conferiu 80% de proteção profilática para o crescimento tumoral, a gDE7 que manteve a forma solúvel após refolding protegeu 100% dos animais nas mesmas condições. Já a proteção terapêutica alcançou 30% dos animais. Além disso, verificamos o potencial neutralizante dos soros gerados frente ao HSV-1. As condições de obtenção das proteínas expressas em células de inseto também foram estabelecidas. / The development of vaccines against human papillomavirus (HPV) represents an important alternative to control the sexually transmitted infection and cervical cancer. In this paper we explored a novel vaccine strategy against tumors induced by HPV-16 using the E7 protein obtained after genetic fusion to the glycoprotein D of herpes virus type 1, a protein with adjuvant properties for T lymphocytes. The recombinant protein gDE7 was expressed in bacteria and in insect cells and purified by affinity chromatography. The protein generated in bacteria was administered in soluble and insoluble forms as a vaccine in mice. The insoluble gDE7 gave 80% prophylactic protection for tumor growth, the gDE7 that kept the soluble form after refolding protected 100% of the animals under the same conditions. The therapeutic protection reached 30% of the animals. We also verified the neutralizing potential of sera generated against the HSV-1. The conditions for obtaining the proteins expressed in insect cells were also established.

O desenvolvimento de vacinas contra o vírus do papiloma humano (HPV) representa uma importante alternativa para o controle da infecção sexualmente transmissível e do câncer cervical. Neste trabalho exploramos uma estratégia vacinal inédita contra tumores induzidos pelo HPV-16 empregando a proteína E7 obtida após fusão genética com a glicoproteína D do vírus herpes tipo 1, uma proteína com propriedades adjuvantes para linfócitos T. A proteína recombinante gDE7 foi expressa em bactérias e em células de inseto e purificada por cromatografia de afinidade. A proteína gerada em bactérias foi administrada nas formas insolúvel e solúvel como vacina em camundongos. A gDE7 insolúvel conferiu 80% de proteção profilática para o crescimento tumoral, a gDE7 que manteve a forma solúvel após refolding protegeu 100% dos animais nas mesmas condições. Já a proteção terapêutica alcançou 30% dos animais. Além disso, verificamos o potencial neutralizante dos soros gerados frente ao HSV-1. As condições de obtenção das proteínas expressas em células de inseto também foram estabelecidas. / The development of vaccines against human papillomavirus (HPV) represents an important alternative to control the sexually transmitted infection and cervical cancer. In this paper we explored a novel vaccine strategy against tumors induced by HPV-16 using the E7 protein obtained after genetic fusion to the glycoprotein D of herpes virus type 1, a protein with adjuvant properties for T lymphocytes. The recombinant protein gDE7 was expressed in bacteria and in insect cells and purified by affinity chromatography. The protein generated in bacteria was administered in soluble and insoluble forms as a vaccine in mice. The insoluble gDE7 gave 80% prophylactic protection for tumor growth, the gDE7 that kept the soluble form after refolding protected 100% of the animals under the same conditions. The therapeutic protection reached 30% of the animals. We also verified the neutralizing potential of sera generated against the HSV-1. The conditions for obtaining the proteins expressed in insect cells were also established.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Submitted by Luiz Felipe Barbosa (luiz.fbabreu2@ufpe.br) on 2015-03-13T15:15:04Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO_FINAL.pdf: 4132669 bytes, checksum: 2de35f385a67c750328123bf94990fd8 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T15:15:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO_FINAL.pdf: 4132669 bytes, checksum: 2de35f385a67c750328123bf94990fd8 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / CAPES / A infecção persistente por tipos oncogênicos de Papilomavírus Humano (HPV) é necessária para o desenvolvimento do câncer cervical e para uma grande porcentagem de outros tumores anogenitais e orofaríngeos. Desde que essas doenças têm como agente etiológico um vírus, a vacinação profilática representa uma intervenção barata, efetiva e logisticamente simples. A proteína L1 do capsídeo viral é capaz de arranjar-se em partículas morfologicamente e antigenicamente semelhantes ao vírus denominadas Virus-like particles (VLPs), abordagem esta utilizada pelas vacinas anti-HPV atualmente licenciadas. Apesar da eficácia comprovada, a implementação dessas vacinas é um desafio devido à desconhecida duração da proteção por elas conferida, o elevado custo atrelado e a possibilidade de outros tipos virais carcinogênicos emergirem. O sistema de expressão baseado em Pichia pastoris tem sido explorado para produção de VLPs de HPV, mas os níveis de expressão relatados têm sucesso variado e todos os trabalhos empregam vetores comerciais baseados no promotor induzível do gene AOX1 (PAOX1). No presente trabalho, avaliamos a produção extracelular da proteína L1 de HPV-16 em P. pastoris, mediante utilização dos sistemas baseados no promotor PAOX1 e no promotor constitutivo do gene PGK1 (PPGK1). Linhagens de P. pastoris recombinantes foram geradas mediante eletroporação com os cassetes de expressão pPICZAα-L1H16 e pPGK 3-L1H16. Clones contendo múltiplas cópias de cada cassete foram selecionados por ensaios de resistência à ZeocinaTM e triados quantos aos níveis de expressão mediante Colony blotting e Dot blotting, utilizando anticorpo anti-L1 (CamVir®). Embora tenha se observado aparente degradação e glicosilação da proteína L1, os resultados obtidos por Western blotting a partir das induções em frasco revelaram que o sistema baseado no promotor PPGK1 apresentou maiores níveis de expressão do que àquele baseado no promotor PAOX1. A tentativa de purificação da proteína L1 com resina de afinidade se mostrou insatisfatória, possivelmente devido à problemas conformacionais na cauda de poli-histidina. Esses resultados representam análises preliminares passíveis de otimização. Os eventos de glicosilação precisam ser confirmados por análises mais detalhadas. Metodologias alternativas para purificação das VLPs estão sendo avaliadas, bem como estratégias de cultivo para minimizar a proteólise de L1. O presente trabalho demonstra que o sistema não comercial baseado no promotor constitutivo do gene PGK1 de P. pastoris representa uma atrativa plataforma para produção de VLPs de HPV com fins vacinais.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:52:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4543_1.pdf: 1690700 bytes, checksum: da5dc337c7de1a577ea7ee10118fbca6 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cerca de 490.000 novos casos de câncer cervical têm ocorrido entre mulheres do mundo todo a cada ano. No Brasil, a estimativa de incidência aponta o câncer de colo do útero como o terceiro mais comum entre as mulheres no ano de 2006, com estimativa de 19.260 novos casos em todo o país. Segundo o INCA (2006), no estado de Pernambuco, estima-se que ocorram 22,16 novos casos para cada 100.000 mulheres. O papilomavirus humano (HPV) é o principal agente envolvido em lesões benignas e malignas, sendo caracterizados como baixo-risco e alto-risco, respectivamente. Os HPVs de alto-risco, como os sorotipos 16 e 18, são capazes de produzir as oncoproteínas E6 e E7 que alteraram as funções das proteínas regulatórias do ciclo, como as proteínas p53 e retinoblastoma, respectivamente. Devido à dificuldade de cultivo do HPV em cultura de tecidos, a clonagem destes genes representa uma possibilidade de estudos mais avançados. Entre os novos sistemas de expressão de proteínas heterólogas, pode-se destacar Pichia pastoris que é facilmente manipulada, e possui a capacidade de expressar a proteína de interesse em altos níveis e também realizar modificações pós-transducionais. Assim, o objetivo do presente trabalho é clonar o gene E6 do HPV 16 em P. pastoris. Para tanto, o gene E6 do HPV 16 (477 bp) foi clonado diretamente no vetor pPICZA (3.300 bp), amplificado em Escherichia coli DH5α e linearizado com SacI para ser integrado ao genoma da levedura por recombinação. Todos os clones obtidos foram submetidos à PCR com primers específicos, linearizações com enzimas e seqüenciamento. O resultado obtido com o PCR da P. pastoris transformante apresentou tamanho correspondente ao gene E6. A seqüência gênica dos nucleotídeos apresentou um score de 93% quando alinhado com a seqüência gênica da E6 do HPV 16 depositada nos bancos de dados gênicos. Os clones obtidos permitirão a expressão desta oncoproteína por P. pastoris, e desta forma, o desenvolvimento de vacinas terapêuticas ou medicamentos sítio-específico capazes de erradicar a doença

Papilomavírus humanos (HPVs) são vírus de DNA que infectam células epiteliais, podendo ser responsáveis pelo aparecimento de lesões benignas e malignas. Dentre os mais de 120 tipos identificados, o HPV -16 constitui o principal agente etiológico do câncer cervical, que é uma das maiores causas de morte por câncer em mulheres no mundo. Sendo assim, infecções associadas ao HPV devem ser prevenidas por vacinas indutoras de resposta imune vírus-específicas. A proteína L1 do capsídio viral é capaz de arranjar-se em partículas morfologicamente e antigenicamente semelhantes ao vírus, denominadas \"virus-like particles\" (VLPs), que induzem altos títulos de anticorpos neutralizantes. Neste trabalho, foram clonados os genes L1 selvagem e otimizado de HPV -16 em vetores de expressão de leveduras metilotróficas como Hansenula polymorpha e Pichia pastoris. Foi observada uma expressão consistente da proteína recombinante apenas em P. pastoris, com o gene L1 otimizado. Foram realizadas diversas tentativas de purificação da proteína heteróloga, empregando técnicas de cromatografia e ultracentrifugação em gradiente descontínuo de sacarose. A correta montagem das VLPs foi confirmada por microscopia eletrônica. Problemas de agregação, heterogeneidade e adsorção a superfícies apresentados pela proteína L1 foram resolvidos após utilização de surfactante não-iônico e de um procedimento de desmontagem e remontagem das partículas, gerando preparações mais homogêneas. Ensaios de hemaglutinação e inibição da hemaglutinação comprovaram a apresentação de epítopos conformacionais na superfície das VLPs. Este trabalho demonstrou pela primeira vez a expressão da proteína L1 de HPV -16 em P. pastoris, visando ao desenvolvimento de uma vacina profilática de baixo custo para o sistema público de saúde. / Human papillomaviruses (HPVs) are DNA viruses that infect epithelial cells and can cause both benign and malignant lesions. From over 120 types catalogued so far, HPV-16 is the main etiologic agent of cervical cancer, which is the one of the most common causes of cancer deaths among women worldwide. Thus, HPV -associated infections might be prevented by vaccine inducing virus-specific immune responses. The L1 major capsid protein can self assemble into virus-like particles (VLPs), which are morphologically and antigenically indistinguishable from native viruses and induce high titers of neutralizing antibodies. In this work, we have cloned wild-type and codon-optimized L1 genes from HPV-16 in expression vectors of the methylotrophic yeasts Hansenula polymorpha and Pichia pastoris. Consistent L1 expression was only observed in P. pastoris transformed with the construction containing the codon-optimized gene. Many attempts to purify the heterologous protein were made, including chromatography and ultracentrifugation in sucrose density gradients. The correct assembly of VLPs was confirmed by electron microscopy. Some problems presented by recombinant L1 like aggregation, surface adsorption and heterogeneity were solved by using non-ionic surfactants and a procedure of disassembly and reassembly of the particles. Hemagglutination and hemagglutination inhibition assays corroborated the display of surface conformational epitopes by VLPs. This work showed for the first time the expression of the HPV-16 L1 protein in P. pastoris, aiming the development of a prophylactic vaccine free of charge for the public health system in Brazil.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roberto Alexandre.pdf: 1763581 bytes, checksum: c0c0eb448d286d60be56fecd5eb291e0 (MD5) Previous issue date: 2010-08-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Human papillomavirus is responsible for lesions in the oral mucosa, anal and urogenital tract of male and female, transmitted by direct or indirect contact with infected skin or through sexual intercourse. In women these infections can progress to cervical cancer, which is estimated incidence for the Northern region in 2010 was the largest in Brazil. The nature of the infection depends on the degree of integration of viral DNA with host DNA linked primarily to genes of oncoproteins E6 and E7 of HPV. The determination of the viral types can be held from differences in the viral capsid L1 gene and the variants of a particular type of HPV can be identified through the study of viral non-coding region. Currently the development of prophylactic vaccines against HPV particles using "pseudo-viral" formed by the L1 protein of different subtypes of high risk, while a growing number of studies that use the oncoproteins E6 and E7 in the development of therapeutic vaccines. However, it is necessary for the development of such antiviral vaccines also consider the great diversity of variants of HPV types exist, since differences between the genomic regions of these variants may influence the degree of their infections. This paper describes the complete genome sequence of a variant of HPV 16, detected in Amazonian region, using techniques of genetic engineering and the analysis of this genome by bioinformatics tools. It was observed by analysis of genetic distance that the genome of this variant has a genetic proximity of those identified in the literature as "African variants, and phylogenetic analysis, performed from the non-coding region, support this hypothesis. In addition, several mutations were detected in the genome and obtained, resulting in changes in the positions and number of restriction sites in its sequence. The major differences between the genetic regions of the genome sequenced and the corresponding variants in Africa have been observed over E7. It is expected, with that work, look for future research projects involving protein expression and genomic analysis of HPV in the Amazon region to the regional peculiarities in variants and provide a concise and complete reference on the genome of HPV 16 in the region. / O Papillomavirus Humano é responsável por lesões na mucosa oral, anal e do trato urogenital masculino e feminino, transmitidas por contato direto ou indireto com a pele infectada ou através de relações sexuais. Na mulher essas infecções podem evoluir para um câncer de colo do útero, cuja estimativa de incidência para a região Norte no ano de 2010 foi a maior do Brasil. A natureza das infecções depende do grau de integração do DNA viral com o DNA do hospedeiro associada, principalmente, aos genes das oncoproteínas E6 e E7 do HPV. A determinação dos tipos virais pode ser realizada a partir de diferenças no gene L1 do capsídeo viral e as variantes de um determinado tipo de HPV podem ser identificadas por meio do estudo da Região Não Codificadora viral. Atualmente o desenvolvimento de vacinas profiláticas contra o HPV utiliza partículas pseudo-virais formadas pela proteína L1 de tipos virais de alto risco, enquanto cresce o número de estudos que utilizam as oncoproteínas E6 e E7 no desenvolvimento de vacinas terapêuticas. Contudo, é necessário que o desenvolvimento de tais vacinas antivirais também considere a grande diversidade das variantes dos tipos de HPV existentes, uma vez que diferenças entre as regiões genômicas dessas variantes podem influenciar o grau de suas infecções. Este trabalho descreve o sequenciamento completo do genoma de uma variante do HPV 16, detectado no Estado do Amazonas, utilizando técnicas de Engenharia Genética, bem como a análise desse genoma por ferramentas de Bioinformática. Observou-se, pela análise de distâncias genéticas, que o genoma dessa variante apresenta grande proximidade genética dos exemplares identificados na literatura como variantes africanas , e as análises filogenéticas, realizadas a partir da Região Não Codificadora, reforçam essa hipótese. Além disso, também foram detectadas várias mutações ao longo do genoma obtido, resultando em alterações nas posições e na quantidade de sítios de restrição de sua sequência. As maiores diferenças entre as regiões gênicas do genoma sequenciado e as correspondentes nas variantes africanas foram observadas ao longo de E7. Espera-se, com esse trabalho, atentar os futuros projetos de pesquisa que envolvam expressão de proteínas e análises genômicas de HPV na região amazônica para as peculiaridades existentes nas variantes regionais e fornecer uma referência concisa e completa sobre o genoma do HPV 16 na região.