Neste trabalho foi desenvolvida pela primeira vez uma estratégia de purificação com duas etapas, uma cromatografia de troca iônica e uma cromatografia líquida de alta eficiência em fase-reversa (RP-HPLC), para obter um hTSH derivado de CHO (r-hTSH-IPEN), que mostrou-se rápida e prática, permitindo um rendimento de 70% e uma pureza > 99%. Um aumento de ~60% na produtividade de r-hTSH-IPEN foi observado quando condições de cultura celular foram alteradas de 5% de CO2 para ar (0,03% CO2). A qualidade dos produtos obtidos em ambas as condições foi avaliada com relação à estrutura dos N-glicanos, aos isômeros de carga e à atividade biológica em comparação com a única preparação comercial conhecida (Thyrogen®) e com uma preparação de referência de origem hipofisária (p-hTSH) do National Hormone and Pituitary Program (NIDDK, EUA). Os N-glicanos identificados nas preparações recombinantes foram do tipo complexo, apresentando estruturas bi-, tri- e tetra- antenárias, algumas fucosiladas, sendo 86-88% sialiladas com níveis variáveis. As três estruturas mais abundantes foram monosialiladas, representando ~69% de todas as formas identificadas nas três preparações. A principal diferença foi encontrada em termos de antenaridade, com 8-10% mais estruturas bi-antenárias na ausência de CO2 e 7-9% mais estruturas tri-antenárias na presença de CO2. No caso do p-hTSH foram identificadas estruturas do tipo complexo, com alta-manose e híbridas, a maioria delas contendo resíduos terminais de ácido siálico e/ou sulfato. As duas estruturas mais abundantes contem um ou dois resíduos de sulfato, sendo que no primeiro caso ele inesperadamente se liga a uma galactose. A porcentagem de ligação do ácido siálico à galactose nas conformações 2-3 e 2-6 foi de 68 ± 10% e 32 ± 10% respectivamente. Não foram observadas diferenças fundamentais nos isômeros de carga, nas três preparações recombinantes, os perfis da focalização isoelétrica mostrando seis bandas distintas no intervalo de pI de 5,39 a 7,35. Uma distribuição consideravelmente diferente, com várias formas na região ácida, foi observada, no entanto, para duas preparações hipofisárias. Uma bioatividade ligeiramente superior (p <0,02) foi encontrada para o r-hTSH-IPEN obtido na presença de CO2 quando as preparações foram analisadas com boa precisão por um simples bioensaio em dose única; esta atividade, no entanto, não é significativamente diferente da atividade do Thyrogen, as duas preparações sendo 1,6 e 1,8 vezes mais potentes do que a preparação de referência (p-hTSH). Podemos concluir que, pelo menos para o caso dos r-hTSH derivados de CHO, diferentes condições de cultivo não afetam significativamente as estruturas dos N-glicanos, distribuição de isómeros de carga ou atividade biológica. Thyrogen e r-hTSH-IPEN, quando comparados com p-hTSH-NIDDK, apresentaram cerca de 7% de aumento da massa molecular determinada por MALDI-TOF-MS. Esta técnica, que permite uma avaliação exata da massa do heterodímero, apresentou valores de MR de 29611, 29839 e 27829, respectivamente. Diferenças significativas foram encontradas entre o r-hTSH e o p-hTSH pelo que se refere às propriedades hidrofóbicas, avaliadas por RP-HPLC. Também foram observadas diferenças relacionadas à composição de carboidratos, principalmente de ácido siálico e galactose, tendo sido encontrado um menor teor destes resíduos no p-hTSH. / A novel, fast and practical two-step purification strategy, consisting of a classical ion exchange and a reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC), for rapidly obtaining CHO-derived hTSH, was set up providing r-hTSH with 70% yield and > 99% purity. A consistent increase of ~60% in the secretion yields of r-hTSH-IPEN was observed by changing cell culture CO2 conditions from 5% CO2 to air environment (0.03% CO2). The overall quality of the products obtained under both conditions was evaluated for what concerns N-glycan structure, charge isomers and biological activity in comparison with a well known recombinant biopharmaceutical (Thyrogen®) and with a pituitary reference preparation (p-hTSH) from National Hormone and Pituitary Program (NIDDK, USA). The N-glycans identified in the recombinant preparations were of the complex type, presenting bi-, tri- and tetra-antennary structures, sometimes fucosylated, 86-88% of the identified structures being sialylated at variable levels. The three most abundant structures were monosialylated glycans, representing ~69% of all identified forms in the three preparations. The main difference was found in terms of antennarity, with 8-10% more bi-antennary structures obtained in the absence of CO2 and 7-9% more tri-antennary structures in its presence. In the case of p-hTSH, complex, high-mannose and hybrid N-glycan structures were identified, most of them containing sialic acid and/or sulphate terminal residues. The two most abundant structures were shown to contain one or two sulphate residues, one of which unexpectedly bound to galactose. The sialic acid-galactose linkage was also determined, having found that 68 ± 10% was in the 2,6 and 32 ± 10% in the 2,3 conformation. No remarkable difference in charge isomers was observed between the three recombinant preparations, the isoelectric focusing profiles showing six distinct bands in the 5.39 - 7.35 pI range. A considerably different distribution, with more forms in the acidic region, was observed, however, for two native pituitary preparations. When analyzed via a simple and precise single-dose bioassay, a slightly higher bioactivity (p<0.02) was found for r-hTSH-IPEN obtained in the presence of CO2. This potency however, was not significantly different from that of Thyrogen, the two preparations being 1.6-1.8-fold more potent than the reference preparation of p-hTSH. We can conclude that, at least for the case of CHO-derived r-hTSH, different production processes do not greatly affect its N-glycan structures, charge isomer distribution or biological activity. Thyrogen and r-hTSH-IPEN, when compared to p-hTSH-NIDDK, presented about a 7% increased relative molecular mass (MR) determined by MALDI-TOF-MS analysis. This technique, allowing accurate heterodimer mass determinations, provided MR values of 29611, 29839 and 27829, respectively. Significant differences in hydrophobic properties, evaluated by RP-HPLC, were found for r-hTSH and p-hTSH. Also differences related to carbohydrate moiety, mainly in the amount of sialic acid and galactose, were found for these preparations, a much lower content of these sugar residues being observed in p-hTSH

Neste trabalho foi desenvolvida pela primeira vez uma estratégia de purificação com duas etapas, uma cromatografia de troca iônica e uma cromatografia líquida de alta eficiência em fase-reversa (RP-HPLC), para obter um hTSH derivado de CHO (r-hTSH-IPEN), que mostrou-se rápida e prática, permitindo um rendimento de 70% e uma pureza > 99%. Um aumento de ~60% na produtividade de r-hTSH-IPEN foi observado quando condições de cultura celular foram alteradas de 5% de CO2 para ar (0,03% CO2). A qualidade dos produtos obtidos em ambas as condições foi avaliada com relação à estrutura dos N-glicanos, aos isômeros de carga e à atividade biológica em comparação com a única preparação comercial conhecida (Thyrogen®) e com uma preparação de referência de origem hipofisária (p-hTSH) do National Hormone and Pituitary Program (NIDDK, EUA). Os N-glicanos identificados nas preparações recombinantes foram do tipo complexo, apresentando estruturas bi-, tri- e tetra- antenárias, algumas fucosiladas, sendo 86-88% sialiladas com níveis variáveis. As três estruturas mais abundantes foram monosialiladas, representando ~69% de todas as formas identificadas nas três preparações. A principal diferença foi encontrada em termos de antenaridade, com 8-10% mais estruturas bi-antenárias na ausência de CO2 e 7-9% mais estruturas tri-antenárias na presença de CO2. No caso do p-hTSH foram identificadas estruturas do tipo complexo, com alta-manose e híbridas, a maioria delas contendo resíduos terminais de ácido siálico e/ou sulfato. As duas estruturas mais abundantes contem um ou dois resíduos de sulfato, sendo que no primeiro caso ele inesperadamente se liga a uma galactose. A porcentagem de ligação do ácido siálico à galactose nas conformações 2-3 e 2-6 foi de 68 ± 10% e 32 ± 10% respectivamente. Não foram observadas diferenças fundamentais nos isômeros de carga, nas três preparações recombinantes, os perfis da focalização isoelétrica mostrando seis bandas distintas no intervalo de pI de 5,39 a 7,35. Uma distribuição consideravelmente diferente, com várias formas na região ácida, foi observada, no entanto, para duas preparações hipofisárias. Uma bioatividade ligeiramente superior (p <0,02) foi encontrada para o r-hTSH-IPEN obtido na presença de CO2 quando as preparações foram analisadas com boa precisão por um simples bioensaio em dose única; esta atividade, no entanto, não é significativamente diferente da atividade do Thyrogen, as duas preparações sendo 1,6 e 1,8 vezes mais potentes do que a preparação de referência (p-hTSH). Podemos concluir que, pelo menos para o caso dos r-hTSH derivados de CHO, diferentes condições de cultivo não afetam significativamente as estruturas dos N-glicanos, distribuição de isómeros de carga ou atividade biológica. Thyrogen e r-hTSH-IPEN, quando comparados com p-hTSH-NIDDK, apresentaram cerca de 7% de aumento da massa molecular determinada por MALDI-TOF-MS. Esta técnica, que permite uma avaliação exata da massa do heterodímero, apresentou valores de MR de 29611, 29839 e 27829, respectivamente. Diferenças significativas foram encontradas entre o r-hTSH e o p-hTSH pelo que se refere às propriedades hidrofóbicas, avaliadas por RP-HPLC. Também foram observadas diferenças relacionadas à composição de carboidratos, principalmente de ácido siálico e galactose, tendo sido encontrado um menor teor destes resíduos no p-hTSH. / A novel, fast and practical two-step purification strategy, consisting of a classical ion exchange and a reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC), for rapidly obtaining CHO-derived hTSH, was set up providing r-hTSH with 70% yield and > 99% purity. A consistent increase of ~60% in the secretion yields of r-hTSH-IPEN was observed by changing cell culture CO2 conditions from 5% CO2 to air environment (0.03% CO2). The overall quality of the products obtained under both conditions was evaluated for what concerns N-glycan structure, charge isomers and biological activity in comparison with a well known recombinant biopharmaceutical (Thyrogen®) and with a pituitary reference preparation (p-hTSH) from National Hormone and Pituitary Program (NIDDK, USA). The N-glycans identified in the recombinant preparations were of the complex type, presenting bi-, tri- and tetra-antennary structures, sometimes fucosylated, 86-88% of the identified structures being sialylated at variable levels. The three most abundant structures were monosialylated glycans, representing ~69% of all identified forms in the three preparations. The main difference was found in terms of antennarity, with 8-10% more bi-antennary structures obtained in the absence of CO2 and 7-9% more tri-antennary structures in its presence. In the case of p-hTSH, complex, high-mannose and hybrid N-glycan structures were identified, most of them containing sialic acid and/or sulphate terminal residues. The two most abundant structures were shown to contain one or two sulphate residues, one of which unexpectedly bound to galactose. The sialic acid-galactose linkage was also determined, having found that 68 ± 10% was in the 2,6 and 32 ± 10% in the 2,3 conformation. No remarkable difference in charge isomers was observed between the three recombinant preparations, the isoelectric focusing profiles showing six distinct bands in the 5.39 - 7.35 pI range. A considerably different distribution, with more forms in the acidic region, was observed, however, for two native pituitary preparations. When analyzed via a simple and precise single-dose bioassay, a slightly higher bioactivity (p<0.02) was found for r-hTSH-IPEN obtained in the presence of CO2. This potency however, was not significantly different from that of Thyrogen, the two preparations being 1.6-1.8-fold more potent than the reference preparation of p-hTSH. We can conclude that, at least for the case of CHO-derived r-hTSH, different production processes do not greatly affect its N-glycan structures, charge isomer distribution or biological activity. Thyrogen and r-hTSH-IPEN, when compared to p-hTSH-NIDDK, presented about a 7% increased relative molecular mass (MR) determined by MALDI-TOF-MS analysis. This technique, allowing accurate heterodimer mass determinations, provided MR values of 29611, 29839 and 27829, respectively. Significant differences in hydrophobic properties, evaluated by RP-HPLC, were found for r-hTSH and p-hTSH. Also differences related to carbohydrate moiety, mainly in the amount of sialic acid and galactose, were found for these preparations, a much lower content of these sugar residues being observed in p-hTSH

Uma linhagem celular de CHO, previamente modificada geneticamente pela introdução de cDNA da 2,6 sialiltransferase de rato, gerou, pela primeira vez, um hTSH recombinante com sialilação humanizada (hlsr-hTSH), mais similar ao hormônio nativo, com 61% de ligação de ácido siálico na conformação 2,3 e 39%, na conformação 2,6. O clone mais produtivo, quando submetido à amplificação gênica com 8 M de metotrexato, apresentou um nível de secreção de aproximadamente 2 g de hTSH/106 células/dia, nível este útil para a purificação e caracterização do produto. A massa molecular relativa do heterodímero e das subunidades e do hlsr-hTSH purificado, determinada por espectrometria de massa MALDI-TOF, e a hidrofobicidade relativa, determinada por RP-HPLC, não apresentaram diferenças significativas com relação às preparações de hTSH recombinante derivadas de células CHO sem a modificação devida ao gene da 2,6 sialiltransferase. Entretanto, algumas diferenças foram observadas na composição dos N-glicanos, com mais estruturas tri- e tetra-sialiladas no hlsr-hTSH. O hlsr-hTSH mostrou-se eqüipotente (p>0,05) à preparação comercial de r-hTSH (Thyrogen) e 1,5 vezes mais potente do que a preparação nativa de hTSH (p<0,001), quando analisado por um bioensaio in vivo baseado na capacidade do TSH de estimular a liberação de T4. / A CHO cell line, previously genetically modified by the introduction of rat 2,6-sialyltransferase cDNA, generated for the first time a human-like sialylated recombinant hTSH (hlsr-hTSH) more similar to the native hormone, with 61% of 2,3- and 39% of 2,6-linked sialic acid residues. The best clone, when submitted to gene amplification with up to 8 M methotrexate, presented a secretion level of ~2 g hTSH/106 cells/day, useful for product purification and characterization. The relative molecular masses (Mr) of the heterodimer and of the - and -subunits of purified hlsr-hTSH, determined by MALDI-TOF mass spectrometry, and the relative hydrophobicities, determined by RP-HPLC, were not remarkably different from those presented by two r-hTSH preparations secreted by normal CHO cells. Some differences were observed, though, in N-glycan composition, with more tri- and much more tetra-sialylated structures in hlsr-hTSH. When analyzed via an in vivo bioassay based on hTSH-induced T4 release in mice, hlsr-hTSH was shown to be equipotent (p > 0.05) with the commercial preparation of r-hTSH (Thyrogen), and 1.5-fold more potent than native hTSH (p < 0.001).

Uma linhagem celular de CHO, previamente modificada geneticamente pela introdução de cDNA da 2,6 sialiltransferase de rato, gerou, pela primeira vez, um hTSH recombinante com sialilação humanizada (hlsr-hTSH), mais similar ao hormônio nativo, com 61% de ligação de ácido siálico na conformação 2,3 e 39%, na conformação 2,6. O clone mais produtivo, quando submetido à amplificação gênica com 8 M de metotrexato, apresentou um nível de secreção de aproximadamente 2 g de hTSH/106 células/dia, nível este útil para a purificação e caracterização do produto. A massa molecular relativa do heterodímero e das subunidades e do hlsr-hTSH purificado, determinada por espectrometria de massa MALDI-TOF, e a hidrofobicidade relativa, determinada por RP-HPLC, não apresentaram diferenças significativas com relação às preparações de hTSH recombinante derivadas de células CHO sem a modificação devida ao gene da 2,6 sialiltransferase. Entretanto, algumas diferenças foram observadas na composição dos N-glicanos, com mais estruturas tri- e tetra-sialiladas no hlsr-hTSH. O hlsr-hTSH mostrou-se eqüipotente (p>0,05) à preparação comercial de r-hTSH (Thyrogen) e 1,5 vezes mais potente do que a preparação nativa de hTSH (p<0,001), quando analisado por um bioensaio in vivo baseado na capacidade do TSH de estimular a liberação de T4. / A CHO cell line, previously genetically modified by the introduction of rat 2,6-sialyltransferase cDNA, generated for the first time a human-like sialylated recombinant hTSH (hlsr-hTSH) more similar to the native hormone, with 61% of 2,3- and 39% of 2,6-linked sialic acid residues. The best clone, when submitted to gene amplification with up to 8 M methotrexate, presented a secretion level of ~2 g hTSH/106 cells/day, useful for product purification and characterization. The relative molecular masses (Mr) of the heterodimer and of the - and -subunits of purified hlsr-hTSH, determined by MALDI-TOF mass spectrometry, and the relative hydrophobicities, determined by RP-HPLC, were not remarkably different from those presented by two r-hTSH preparations secreted by normal CHO cells. Some differences were observed, though, in N-glycan composition, with more tri- and much more tetra-sialylated structures in hlsr-hTSH. When analyzed via an in vivo bioassay based on hTSH-induced T4 release in mice, hlsr-hTSH was shown to be equipotent (p > 0.05) with the commercial preparation of r-hTSH (Thyrogen), and 1.5-fold more potent than native hTSH (p < 0.001).

A prolactina humana (hPRL) é um hormônio sintetizado pela hipófise com inúmeras funções tais como: lactação, reprodução e regulação osmótica. Este hormônio é frequentemente dosado em casos de problemas na lactação, infertilidade, além de estudos que elucidam sua ligação em alguns tipos de câncer (mama, próstata e útero). A hPRL é encontrada na forma não glicosilada (NG-hPRL) (23 kDa) e glicosilada (G-hPRL) (25 kDa), sendo a isoforma glicosilada um modelo ideal de análise de perfil de N-glicanos, já que possui um único sítio de glicosilação localizado na Asparagina 31. A glicosilação está relacionada diretamente à solubilidade, à estabilidade, ao enovelamento, à meia-vida e atividade biológica in vivo. As células de ovário de hamster chinês (CHO) e as células embrionárias de rim humano (HEK293) são os hospedeiros mais utilizados para expressão de proteínas recombinantes, já que podem ser cultivadas em altas densidades e por possuírem similaridade nas modificações pós-traducionais. O objetivo foi expressar, purificar e realizar uma caracterização físico-química e biológica da hPRL glicosilada de células HEK293, incluindo análise da estrutura de carboidratos. Para tanto, foi realizada uma transfecção em células HEK293T (aderidas) com o vetor pcDNA 3.4-TOPO. Foi obtida uma expressão de 21,26 &plusmn; 8,3 &mu;g/mL de hPRL no meio condicionado sem soro. A hPRL foi purificada por cromatografia de afinidade a metais imobilizados (IMAC), eluindo 92% da hPRL em uma única fração que, analisada por HPSEC, apresentou pureza de 97%. O perfil de N-glicanos da amostra apresentou seis espécies, todas com terminação em ácido-siálico, do tipo complexo, sendo bi, tri e tetra-antenárias, com relativa predominância da espécie N2G2S1 (29,4%). A bioatividade in vitro da G-hPRL HEK293 demonstrou ser &cong; 16 vezes menor que a G-hPRL produzida em células CHO. / Human prolactin (hPRL) is a hormone synthesized by the pituitary gland with innumerable functions such as lactation, reproduction and osmotic regulation. This hormone is often determined in cases of lactation problems, infertility, and studies that elucidate its connection in some types of cancer (breast, prostate and uterus). The hPRL is found in the non-glycosylated (NG-hPRL) (23 kDa) and glycosylated (G-hPRL) (25 kDa) form, being the glycosylated isoform an ideal model for N-glycan profile analysis, since it has a single glycosylation site located in Asparagine 31. Glycosylation is directly related to solubility, stability, folding, half-life and biological activity in vivo. Chinese hamster ovary (CHO) cells and human embryonic kidney (HEK293) cells are the most widely used hosts for expression of recombinant proteins, since they can be grown at high densities and have similarity in post-translational modifications. The objective of this work was to express, purify and perform a physicochemical and biological characterization of the glycosylated hPRL from HEK293 cells, including analysis of the carbohydrate structure. For this purpose, a transfection was performed on HEK293T (adhered) cells with the 3.4-TOPO pcDNA vector. Expression of 21.26 &plusmn; 8.3 &mu;g/mL hPRL in the serum free conditioned medium was obtained. The hPRL was purified by immobilized metal affinity chromatography (IMAC), eluting 92% of the hPRL in a single fraction which analyzed by HPSEC, showed 97% purity. The N-glycans profile of the sample showed six species, all with sialic acid termination, complex type, being bi, tri and tetra antennary, with a relative predominance of N2G2S1 (29.4%). In vitro bioactivity of G-hPRL HEK293 demonstrated to be &cong; 16-fold lower than G-hPRL produced in CHO cells.

A prolactina humana (hPRL) é um hormônio sintetizado pela hipófise com inúmeras funções tais como: lactação, reprodução e regulação osmótica. Este hormônio é frequentemente dosado em casos de problemas na lactação, infertilidade, além de estudos que elucidam sua ligação em alguns tipos de câncer (mama, próstata e útero). A hPRL é encontrada na forma não glicosilada (NG-hPRL) (23 kDa) e glicosilada (G-hPRL) (25 kDa), sendo a isoforma glicosilada um modelo ideal de análise de perfil de N-glicanos, já que possui um único sítio de glicosilação localizado na Asparagina 31. A glicosilação está relacionada diretamente à solubilidade, à estabilidade, ao enovelamento, à meia-vida e atividade biológica in vivo. As células de ovário de hamster chinês (CHO) e as células embrionárias de rim humano (HEK293) são os hospedeiros mais utilizados para expressão de proteínas recombinantes, já que podem ser cultivadas em altas densidades e por possuírem similaridade nas modificações pós-traducionais. O objetivo foi expressar, purificar e realizar uma caracterização físico-química e biológica da hPRL glicosilada de células HEK293, incluindo análise da estrutura de carboidratos. Para tanto, foi realizada uma transfecção em células HEK293T (aderidas) com o vetor pcDNA 3.4-TOPO. Foi obtida uma expressão de 21,26 &plusmn; 8,3 &mu;g/mL de hPRL no meio condicionado sem soro. A hPRL foi purificada por cromatografia de afinidade a metais imobilizados (IMAC), eluindo 92% da hPRL em uma única fração que, analisada por HPSEC, apresentou pureza de 97%. O perfil de N-glicanos da amostra apresentou seis espécies, todas com terminação em ácido-siálico, do tipo complexo, sendo bi, tri e tetra-antenárias, com relativa predominância da espécie N2G2S1 (29,4%). A bioatividade in vitro da G-hPRL HEK293 demonstrou ser &cong; 16 vezes menor que a G-hPRL produzida em células CHO. / Human prolactin (hPRL) is a hormone synthesized by the pituitary gland with innumerable functions such as lactation, reproduction and osmotic regulation. This hormone is often determined in cases of lactation problems, infertility, and studies that elucidate its connection in some types of cancer (breast, prostate and uterus). The hPRL is found in the non-glycosylated (NG-hPRL) (23 kDa) and glycosylated (G-hPRL) (25 kDa) form, being the glycosylated isoform an ideal model for N-glycan profile analysis, since it has a single glycosylation site located in Asparagine 31. Glycosylation is directly related to solubility, stability, folding, half-life and biological activity in vivo. Chinese hamster ovary (CHO) cells and human embryonic kidney (HEK293) cells are the most widely used hosts for expression of recombinant proteins, since they can be grown at high densities and have similarity in post-translational modifications. The objective of this work was to express, purify and perform a physicochemical and biological characterization of the glycosylated hPRL from HEK293 cells, including analysis of the carbohydrate structure. For this purpose, a transfection was performed on HEK293T (adhered) cells with the 3.4-TOPO pcDNA vector. Expression of 21.26 &plusmn; 8.3 &mu;g/mL hPRL in the serum free conditioned medium was obtained. The hPRL was purified by immobilized metal affinity chromatography (IMAC), eluting 92% of the hPRL in a single fraction which analyzed by HPSEC, showed 97% purity. The N-glycans profile of the sample showed six species, all with sialic acid termination, complex type, being bi, tri and tetra antennary, with a relative predominance of N2G2S1 (29.4%). In vitro bioactivity of G-hPRL HEK293 demonstrated to be &cong; 16-fold lower than G-hPRL produced in CHO cells.

A prolactina humana (hPRL) é um hormônio polipeptídico secretado pela hipófise anterior sob regulação do hipotálamo, envolvido em uma variedade de processos biológicos como o desenvolvimento da glândula mamária e lactação. O produto recombinante é importante no diagnóstico médico e no tratamento de insuficiência da lactação. Este hormônio pode ocorrer sob a forma de proteína não glicosilada (NG-hPRL) e glicosilada (G-hPRL), com pesos moleculares de aproximadamente 23 e 25 kilodalton (kDa), respectivamente; possui um único sítio de N-glicosilação localizado na asparagina (Asn) posição 31, que é parcialmente ocupado, representando assim um modelo particularmente interessante de glicosilação. A atividade biológica da G-hPRL é muito menor comparada à NG-hPRL (~4 vezes) e sua função fisiológica ainda não é bem definida: a porção de carboidrato parece ter um importante papel na biossíntese, secreção, atividade biológica, e sobrevivência plasmática do hormônio. O objetivo principal desse trabalho foi comparar as estruturas dos N-glicanos presentes na prolactina glicosilada hipofisária (G-hPRL-NHPP) com a recombinante. Para obter a G-hPRL recombinante foi realizada uma produção em escala laboratorial a partir de células de ovário de hamster chinês (CHO) geneticamente modificadas e adaptadas ao crescimento em suspensão. Foi adicionada, ao meio de cultura cicloheximida (CHX), cujo efeito principal foi aumentar a relação G-hPRL/NGhPRL que passou de 5% para 38%, facilitando assim a purificação da G-hPRL. A G-hPRL foi purificada em duas etapas, uma troca catiônica seguida de purificação por cromatografia liquida de alta eficiência de fase reversa (RP-HPLC) que se demonstrou eficiente na separação das duas isoformas de hPRL. A G-hPRL recombinante IPEN foi assim analisada por diversas técnicas confirmando a sua pureza e atividade biológica, incluindo comparações com outras amostras de referências de origem hipofisária adquirida junto ao National Hormone & Peptide Program (NHPP-E.U.A.) . Foi realizada também a determinação inédita de Nglicanos presentes na G-hPRL produzida por células CHO e na G-hPRL nativa, produzida pela hipófise humana, possibilitando comparar as duas estruturas de carboidratos e alcançando assim uma das principais metas desse projeto. Entre as principais diferenças encontradas nas estruturas dos dois N-glicanos, destacam-se a baixa quantidade de ácido siálico (NeuAc), a alta porcentagem de glicanos sulfatos (74,0%) e com fucose (Fuc) (93,3%) presentes na amostra hipofisária e a tendência da preparação recombinante de apresentar glicanos com maior peso molecular e com uma menor variação nas isoformas. / Human prolactin (hPRL) is a polypeptide hormone secreted by the anterior pituitary under the regulation of the hypothalamus, involved in a variety of biological processes such as mammary gland development and lactation. The recombinant product is important in medical diagnosis and treatment of failure of lactation. This hormone may occur in the form of non-glycosylated protein (NGhPRL) and glycosylated (G-hPRL) with molecular weights of approximately 23 and 25 kilodalton (kDa), respectively; has a single N-glycosylation site located at asparagine (Asn) position 31, which is partially occupied, thus being a particularly interesting model of glycosylation. The biological activity of G-hPRL is lower compared to NG-hPRL (~4 times) and its physiological function is not well defined: the portion of carbohydrate appears to have an important role in the hormone biosynthesis, secretion, biological activity, and plasma survival of the hormone. The main objective of this study was to compare the structures of N-glycans present in glycosylated pituitary prolactin (G-hPRL-NHPP) with those present in the recombinant. To obtain the recombinant G-hPRL the production was performed in laboratory scale from Chinese hamster ovary cells (CHO), genetically modified and adapted to growth in suspension. Cycloheximide (CHX), whose main effect was to increase the ratio G-hPRL/NG-hPRL from 5% to 38% was added to the culture medium, thereby facilitating the purification of G-hPRL. The G-hPRL was purified in two steps, a cation exchanger followed by a purification by reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) which demonstrated the efficient separation of the two isoforms of hPRL. Recombinant G-hPRL-IPEN was well characterized by several techniques confirming its purity and biological activity, including comparisons with other reference preparation of pituitary origin purchased from the \"National Hormone & Peptide Program (NHPPU. S.)\". The composition of N-glycans present in the G-hPRL, produced by CHO cells, and that of native G-hPRL, produced by the human pituitary gland, were also determined for the first time, allowing the two structures of carbohydrates to be compared and thus, achieving one of the main goals of this project. Among the main differences in N-glycan structures, we highlight the low presence of sialic acid (NeuAc) and the high percentage of sulfated glycans (74.0%) and of fucose (Fuc) (93.3%) in the pituitary sample and the tendency of the recombinant preparation to present glycans with higher molecular weight and less isoforms variation.

A prolactina humana (hPRL) é um hormônio polipeptídico secretado pela hipófise anterior sob regulação do hipotálamo, envolvido em uma variedade de processos biológicos como o desenvolvimento da glândula mamária e lactação. O produto recombinante é importante no diagnóstico médico e no tratamento de insuficiência da lactação. Este hormônio pode ocorrer sob a forma de proteína não glicosilada (NG-hPRL) e glicosilada (G-hPRL), com pesos moleculares de aproximadamente 23 e 25 kilodalton (kDa), respectivamente; possui um único sítio de N-glicosilação localizado na asparagina (Asn) posição 31, que é parcialmente ocupado, representando assim um modelo particularmente interessante de glicosilação. A atividade biológica da G-hPRL é muito menor comparada à NG-hPRL (~4 vezes) e sua função fisiológica ainda não é bem definida: a porção de carboidrato parece ter um importante papel na biossíntese, secreção, atividade biológica, e sobrevivência plasmática do hormônio. O objetivo principal desse trabalho foi comparar as estruturas dos N-glicanos presentes na prolactina glicosilada hipofisária (G-hPRL-NHPP) com a recombinante. Para obter a G-hPRL recombinante foi realizada uma produção em escala laboratorial a partir de células de ovário de hamster chinês (CHO) geneticamente modificadas e adaptadas ao crescimento em suspensão. Foi adicionada, ao meio de cultura cicloheximida (CHX), cujo efeito principal foi aumentar a relação G-hPRL/NGhPRL que passou de 5% para 38%, facilitando assim a purificação da G-hPRL. A G-hPRL foi purificada em duas etapas, uma troca catiônica seguida de purificação por cromatografia liquida de alta eficiência de fase reversa (RP-HPLC) que se demonstrou eficiente na separação das duas isoformas de hPRL. A G-hPRL recombinante IPEN foi assim analisada por diversas técnicas confirmando a sua pureza e atividade biológica, incluindo comparações com outras amostras de referências de origem hipofisária adquirida junto ao National Hormone & Peptide Program (NHPP-E.U.A.) . Foi realizada também a determinação inédita de Nglicanos presentes na G-hPRL produzida por células CHO e na G-hPRL nativa, produzida pela hipófise humana, possibilitando comparar as duas estruturas de carboidratos e alcançando assim uma das principais metas desse projeto. Entre as principais diferenças encontradas nas estruturas dos dois N-glicanos, destacam-se a baixa quantidade de ácido siálico (NeuAc), a alta porcentagem de glicanos sulfatos (74,0%) e com fucose (Fuc) (93,3%) presentes na amostra hipofisária e a tendência da preparação recombinante de apresentar glicanos com maior peso molecular e com uma menor variação nas isoformas. / Human prolactin (hPRL) is a polypeptide hormone secreted by the anterior pituitary under the regulation of the hypothalamus, involved in a variety of biological processes such as mammary gland development and lactation. The recombinant product is important in medical diagnosis and treatment of failure of lactation. This hormone may occur in the form of non-glycosylated protein (NGhPRL) and glycosylated (G-hPRL) with molecular weights of approximately 23 and 25 kilodalton (kDa), respectively; has a single N-glycosylation site located at asparagine (Asn) position 31, which is partially occupied, thus being a particularly interesting model of glycosylation. The biological activity of G-hPRL is lower compared to NG-hPRL (~4 times) and its physiological function is not well defined: the portion of carbohydrate appears to have an important role in the hormone biosynthesis, secretion, biological activity, and plasma survival of the hormone. The main objective of this study was to compare the structures of N-glycans present in glycosylated pituitary prolactin (G-hPRL-NHPP) with those present in the recombinant. To obtain the recombinant G-hPRL the production was performed in laboratory scale from Chinese hamster ovary cells (CHO), genetically modified and adapted to growth in suspension. Cycloheximide (CHX), whose main effect was to increase the ratio G-hPRL/NG-hPRL from 5% to 38% was added to the culture medium, thereby facilitating the purification of G-hPRL. The G-hPRL was purified in two steps, a cation exchanger followed by a purification by reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) which demonstrated the efficient separation of the two isoforms of hPRL. Recombinant G-hPRL-IPEN was well characterized by several techniques confirming its purity and biological activity, including comparisons with other reference preparation of pituitary origin purchased from the \"National Hormone & Peptide Program (NHPPU. S.)\". The composition of N-glycans present in the G-hPRL, produced by CHO cells, and that of native G-hPRL, produced by the human pituitary gland, were also determined for the first time, allowing the two structures of carbohydrates to be compared and thus, achieving one of the main goals of this project. Among the main differences in N-glycan structures, we highlight the low presence of sialic acid (NeuAc) and the high percentage of sulfated glycans (74.0%) and of fucose (Fuc) (93.3%) in the pituitary sample and the tendency of the recombinant preparation to present glycans with higher molecular weight and less isoforms variation.