O fator CIITA é a proteína responsável por controlar a transcrição de genes do complexo principal de histocompatibilidade de classe II (MHC II) envolvidos na apresentação antigênica a linfócitos T CD4+. A expressão desta proteína é complexa e célula-específica, dependendo de mecanismos de regulação transcricionais e póstranscricionais. Com o intuito de investigar o potencial do fator CIITA como adjuvante molecular, no presente estudo desenvolvemos e validamos sistemas de transferência gênica capazes de promover a eficiente expressão de CIITA em vários tipos celulares. Além disso, investigamos a regulação pós-traducional deste fator em células não hematopoéticas. Desta forma, foram produzidos um vetor plasmidial e um vetor lentiviral, ambos carreando a sequência do fator CIITA humano desenhada in silico visando a eliminação de elementos cis-reguladores, e otimizada para eficiente expressão em células humanas. A transfecção/transdução de três linhagens de células humanas não hematopoéticas resultou na eficiente expressão de CIITA com localização nuclear apropriada. Células expressando CIITA apresentaram síntese de novo do MHC II, confirmando a funcionalidade da proteína e validando ambos os vetores para a análise futura da atividade adjuvante do CIITA em imunizações gênicas. Ensaios preliminares de inoculação de explantes de pele humana com o vetor lentiviral evidenciaram a eficiente transdução e expressão do CIITA exógeno em células primárias. Em seguida, células dendríticas (DCs) derivadas de monócitos de indivíduos saudáveis ou infectados com HIV-1 foram transduzidas com o vetor lentiviral para confirmar a expressão do CIITA em células primárias e avaliar a aplicação desse sistema adjuvante no aprimoramento da vacina de DCs anti-HIV. DCs de indivíduos saudáveis ou infectados foram transduzidas com sucesso pelo lentivírus, o qual induziu uma produção prolongada do mRNA codificando CIITA. Entretanto, os vetores lentivirais induziram um aumento inespecífico da expressão de marcadores fenotípicos das DCs, incluindo as moléculas do MHC II, o que impediu a avaliação indireta da expressão e atividade do fator CIITA através da detecção da expressão aumentada do MHC II. Ensaios futuros irão avaliar se o fator transcricional é expresso pelas DCs transduzidas ou se essas células apresentam um controle mais restrito da expressão do CIITA comparadas às linhagens celulares avaliadas. Interessantemente, ensaios de western blot comparativos entre as três linhagens de células humanas transfectadas/transduzidas, juntamente com ensaios de inibição da degradação protéica pelo inibidor do proteassoma, nos permitiu descrever um novo mecanismo de regulação pós-traducional do CIITA. Aqui, nós identificamos que cada tipo de célula não hematopoética mantém níveis específicos da proteína, e portanto, da sua atividade transcricional, através da regulação da degradação do CIITA pelo proteassoma. Essa regulação é mediada pela modulação dos níveis das proteínas da leucemia promielocítica (PML) acopladas a proteínas SUMO (modificadores pequenos similares à ubiquitina), modificação pós-traducional requerida para a interação PML-CIITA que impede a degradação pelo proteassoma. Esse novo mecanismo aqui descrito contribui para o entendimento ainda incipiente da regulação pós-traducional do fator CIITA em células não hematopoéticas e pode ter implicações importantes na aplicação dessa proteína como adjuvante molecular para imunoterapias / The CIITA factor is a protein responsible for controlling the transcription of major histocompatibility complex class II (MHC II) genes involved on antigen presentation to CD4+ T helper cells. The expression of this transcription factor is complex and differs in various cell types depending on transcriptional and post-transcriptional regulatory mechanisms. In order to investigate the CIITA factor potential as molecular adjuvant, here we developed and validated two gene delivery systems capable of promoting efficient CIITA expression in various human cell types. Additionally, we applied the delivery systems to investigate the post-translational regulation of this factor in nonimmune cells. A DNA plasmid and a lentiviral vector were produced, both carrying the human CIITA DNA sequence in silico designed to avoid cis-regulatory elements, and genetic optimized for expression efficacy in human cells. Transfection or transduction of three different non-immune human cell lines resulted in efficient CIITA expression with proper nuclear localization. The CIITA-expressing cells presented de novo MHC II molecules expression confirming the functionality of the exogenous protein, and validating both delivery systems for the future analysis of the CIITA adjuvant activity in genetic immunizations. Preliminary assays involving the inoculation of the lentiviral vector into human skin explants showed efficient transduction and expression of exogenous CIITA in primary cells. Next, monocyte-derived dendritic cells (DCs) from healthy individuals and HIV-1-infected patients were transduced with the lentiviral vector to confirm the exogenous CIITA expression in primary human cells and also evaluate the applicability of this adjuvant system to improve the DC-based vaccines against HIV. DCs from healthy and infected individuals were successfully transduced by the lentivirus, which induced a sustained CIITA mRNA production. However, the vector particles by themselves induced an unspecific upregulation of DC`s phenotypic surface markers, including the MHC II molecules, impairing our strategy to indirectly evaluate CIITA expression and activity through the detection of MHC II enhanced expression. Further investigations are necessary to confirm whether the transcription factor is efficiently expressed in transduced DCs or if these cells present a more restrict control of CIITA protein expression than the evaluated non-immune cells. Interestingly, western blot assays comparing the three human cell lines, transfected or transduced, along with inhibition of protein degradation by proteasome inhibitor treatments, allowed us to describe a new and intricate mechanism of CIITA post-translational regulation. Here we identified that each non-immune cell type maintain specific protein levels, and hence transcriptional activity, by modulating the rate of CIITA proteasomal degradation. This modulation is achieved by controlling the levels of Promyelocytic Leukemia (PML) proteins attached to Small Ubiquitin-like Modifier (SUMO) proteins, a post-translational modification required for the PML-CIITA interaction, which impairs the proteasomal degradation. This new mechanism described here contributes to the developing understanding of the CIITA post-translational regulation in non-immune cells, and might have important implications in the use of this transcription factor as a molecular adjuvant for immunotherapies

O fator CIITA é a proteína responsável por controlar a transcrição de genes do complexo principal de histocompatibilidade de classe II (MHC II) envolvidos na apresentação antigênica a linfócitos T CD4+. A expressão desta proteína é complexa e célula-específica, dependendo de mecanismos de regulação transcricionais e póstranscricionais. Com o intuito de investigar o potencial do fator CIITA como adjuvante molecular, no presente estudo desenvolvemos e validamos sistemas de transferência gênica capazes de promover a eficiente expressão de CIITA em vários tipos celulares. Além disso, investigamos a regulação pós-traducional deste fator em células não hematopoéticas. Desta forma, foram produzidos um vetor plasmidial e um vetor lentiviral, ambos carreando a sequência do fator CIITA humano desenhada in silico visando a eliminação de elementos cis-reguladores, e otimizada para eficiente expressão em células humanas. A transfecção/transdução de três linhagens de células humanas não hematopoéticas resultou na eficiente expressão de CIITA com localização nuclear apropriada. Células expressando CIITA apresentaram síntese de novo do MHC II, confirmando a funcionalidade da proteína e validando ambos os vetores para a análise futura da atividade adjuvante do CIITA em imunizações gênicas. Ensaios preliminares de inoculação de explantes de pele humana com o vetor lentiviral evidenciaram a eficiente transdução e expressão do CIITA exógeno em células primárias. Em seguida, células dendríticas (DCs) derivadas de monócitos de indivíduos saudáveis ou infectados com HIV-1 foram transduzidas com o vetor lentiviral para confirmar a expressão do CIITA em células primárias e avaliar a aplicação desse sistema adjuvante no aprimoramento da vacina de DCs anti-HIV. DCs de indivíduos saudáveis ou infectados foram transduzidas com sucesso pelo lentivírus, o qual induziu uma produção prolongada do mRNA codificando CIITA. Entretanto, os vetores lentivirais induziram um aumento inespecífico da expressão de marcadores fenotípicos das DCs, incluindo as moléculas do MHC II, o que impediu a avaliação indireta da expressão e atividade do fator CIITA através da detecção da expressão aumentada do MHC II. Ensaios futuros irão avaliar se o fator transcricional é expresso pelas DCs transduzidas ou se essas células apresentam um controle mais restrito da expressão do CIITA comparadas às linhagens celulares avaliadas. Interessantemente, ensaios de western blot comparativos entre as três linhagens de células humanas transfectadas/transduzidas, juntamente com ensaios de inibição da degradação protéica pelo inibidor do proteassoma, nos permitiu descrever um novo mecanismo de regulação pós-traducional do CIITA. Aqui, nós identificamos que cada tipo de célula não hematopoética mantém níveis específicos da proteína, e portanto, da sua atividade transcricional, através da regulação da degradação do CIITA pelo proteassoma. Essa regulação é mediada pela modulação dos níveis das proteínas da leucemia promielocítica (PML) acopladas a proteínas SUMO (modificadores pequenos similares à ubiquitina), modificação pós-traducional requerida para a interação PML-CIITA que impede a degradação pelo proteassoma. Esse novo mecanismo aqui descrito contribui para o entendimento ainda incipiente da regulação pós-traducional do fator CIITA em células não hematopoéticas e pode ter implicações importantes na aplicação dessa proteína como adjuvante molecular para imunoterapias / The CIITA factor is a protein responsible for controlling the transcription of major histocompatibility complex class II (MHC II) genes involved on antigen presentation to CD4+ T helper cells. The expression of this transcription factor is complex and differs in various cell types depending on transcriptional and post-transcriptional regulatory mechanisms. In order to investigate the CIITA factor potential as molecular adjuvant, here we developed and validated two gene delivery systems capable of promoting efficient CIITA expression in various human cell types. Additionally, we applied the delivery systems to investigate the post-translational regulation of this factor in nonimmune cells. A DNA plasmid and a lentiviral vector were produced, both carrying the human CIITA DNA sequence in silico designed to avoid cis-regulatory elements, and genetic optimized for expression efficacy in human cells. Transfection or transduction of three different non-immune human cell lines resulted in efficient CIITA expression with proper nuclear localization. The CIITA-expressing cells presented de novo MHC II molecules expression confirming the functionality of the exogenous protein, and validating both delivery systems for the future analysis of the CIITA adjuvant activity in genetic immunizations. Preliminary assays involving the inoculation of the lentiviral vector into human skin explants showed efficient transduction and expression of exogenous CIITA in primary cells. Next, monocyte-derived dendritic cells (DCs) from healthy individuals and HIV-1-infected patients were transduced with the lentiviral vector to confirm the exogenous CIITA expression in primary human cells and also evaluate the applicability of this adjuvant system to improve the DC-based vaccines against HIV. DCs from healthy and infected individuals were successfully transduced by the lentivirus, which induced a sustained CIITA mRNA production. However, the vector particles by themselves induced an unspecific upregulation of DC`s phenotypic surface markers, including the MHC II molecules, impairing our strategy to indirectly evaluate CIITA expression and activity through the detection of MHC II enhanced expression. Further investigations are necessary to confirm whether the transcription factor is efficiently expressed in transduced DCs or if these cells present a more restrict control of CIITA protein expression than the evaluated non-immune cells. Interestingly, western blot assays comparing the three human cell lines, transfected or transduced, along with inhibition of protein degradation by proteasome inhibitor treatments, allowed us to describe a new and intricate mechanism of CIITA post-translational regulation. Here we identified that each non-immune cell type maintain specific protein levels, and hence transcriptional activity, by modulating the rate of CIITA proteasomal degradation. This modulation is achieved by controlling the levels of Promyelocytic Leukemia (PML) proteins attached to Small Ubiquitin-like Modifier (SUMO) proteins, a post-translational modification required for the PML-CIITA interaction, which impairs the proteasomal degradation. This new mechanism described here contributes to the developing understanding of the CIITA post-translational regulation in non-immune cells, and might have important implications in the use of this transcription factor as a molecular adjuvant for immunotherapies

In the present thesis we have explored different factors that impede accurate quantitative description of non-covalent protein-protein and protein-ligand interactions and design of new potent and specific binders from the scratch. Firstly, we addressed the role of solvent in the mechanism of non-covalent interactions. Secondly, we tackled the question about the intrinsic conformational flexibility of the protein molecules and the part it plays in weak interactions between proteins. In the first part of the thesis we studied the interactions of vascular endothelial growth factor (VEGF) protein with five cyclic peptides in solution and gas phase. The results showed that affinities of five ligands to VEGF in solution and gas phase are ranked in inversed order. That is, the that has the highest affinity in solution (as shown by chemical shift perturbation NMR and isothermal titration calorimetry) forms the weakest complex with VEGF in gas phase, and vice versa. We compared gas-phase and solution binding affinities of of five peptides and made qualitative conclusions about the role of the solvent in protein-ligand interactions. In order to obtain more quantitative information about the gas-phase behavior of non-covalent complexes we have developed a combined experimental/theoretical approach to study the energetics of collisional activation of the ion prior to dissociation. We applied developed strategy to model CID in traveling wave ion guide (TWIG) collision cell. We validated the model on the CID of leu-enkephalin peptide and then applied developed strategy to five non-covalent protein-peptide complexes and found activation energies of their dissociation reactions. Next we applied ESI native MS to study the allosteric interactions between the molecular chaperonin GroEL and ATP. The obtained data allowed to construct a scheme of conformational transition of GroEL upon binding of ATP and distinguish between two different cooperativity models, providing strong arguments in favor of Monod-Wyman-Changeux (MWC) model. Finally, be studied the backbone dynamics of VEGF with a combination of NMR relaxation and all-atom force-field based normal mode analysis (NMA). We showed that combination of experimental and computational approach allows to identify flexible zones with higher level of confidence. We also found out that residues, that are involved VEGF-receptor interactions, reside in or close to the flexible zones, suggesting the critical role conformational plasticity plays in the non-covalent protein-protein interactions. / Las biomoléculas de los organismos vivos realizan sus funciones principalmente a través de interacciones débiles reversibles entre ellas. La transducción de señal, la replicación de ADN/ARN, otros procesos enzimáticos y, virtualmente, cualquier otro proceso involucrado en las funciones vitales de cualquier organismo vivo (de las simples amebas, al complejo ser humano), requiere que las moléculas “hablen” entre ellas. Dicho lenguaje se basa en interacciones no covalentes. La flexibilidad conformacional es una propiedad esencial de las grandes biomoléculas, y muchas de las funciones desempeñadas por proteínas se basan en su capacidad para cambiar de conformación en respuesta a un factor externo. Geométricamente hablando, la presencia de flexibilidad en una proteína obstaculiza el diseño racional de medicamentos porque posibilita la existencia de un número muy elevado de conformaciones de dicha proteína. Por este motivo, cualquier información sobre la flexibilidad de una proteína es sumamente valiosa para la comprensión de PPI y PLI y para el diseño racional de medicamentos. Los capítulos 1-3 de la presente tesis versan sobre la solvatación, mientras que la flexibilidad se estudiara en el capitulo 4.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Cristina Veit.pdf: 1542833 bytes, checksum: 8515e8ff458d06b822dcc387d9d4d96a (MD5) Previous issue date: 2012-02-14 / Fundação Araucária / The Nile tilapia is a specie that has been highlighted in recent years for various reasons, however, during their filleting there is a sub use of its chips, resulting in very rich protein sources waste that could be used in food. An alternative for these waste can be the development of protein hydrolyzed, which are constructed using enzymes that hydrolyze proteins into small peptides and free amino acids, that can be used in diets for patients with difficult or disability in the absorption of intact protein, as hypoallergenic food for liver diseases, as protein supplements and as a flavoring in foods. In this sense, this present study aimed to develop protein hydrolyzed of Nile tilapia V cuts and breaded fish with partial inclusion of hydrolyzed and characterized them with respect to chemical composition, microbiological and sensory. The raw material used to obtain the protein hydrolyzed were Nile tilapia V cuts and commercial enzymes, one obtained from Bacillus (H1) and other extracted from papaya latex (H2). The hydrolyzed were prepared in a simulator reactor consists of a mechanical stirrer and an electrical heater. For the hydrolyze condition control were monitored the pH and temperature until that were optimal enzymatic condition. After some times of hydrolyze, the process ended with the thermal enzyme inactivation and filtration of the obtained products. After that, were determined the hydrolysis degree of each hydrolyzed. To verify their application, three breaded formulation were developed, one without hydrolyzed, one with 8% of hydrolyzed (H1) inclusion and one with 8% of hydrolyzed (H2) inclusion. Were realized moisture, protein, lipids, ash and carbohydrate analysis of the hydrolyzed and breaded. To control the hygienic and sanitary conditions of the final products were carried out microbiological analysis of positive Staphylococcus coagulase, Salmonella sp, thermotolerant coliforms, molds, yeasts, mesophilic and psychrotophic. To verify the breaded acceptation, was carried out the sensorial analysis with 35 volunteer tasters. The determined hydrolysis degrees were 14,76% for H1 and 13,17% for H2. The hydrolyzed showed 81,42 and 70,98% for moisture, 13,61 and 14,62% for protein, 3,45 and 2,78% for lipids and 2,68 and 2,03% for ash, respectively for H1 and H2. The breaded showed 62,32; 64,18 and 65,05% for moisture, 12,36; 12,69 and 13,02% for protein, 2,93; 2,84 and 2,79% for lipids, 1,28, 1,46 and 1,49% for ash and 21,11; 18,83 and 17,65% for carbohydrates, respectively for H1 hydrolyzed, H2 hydrolyzed and without hydrolyzed. With relation to microbiological results, for both as a hydrolyzed as well breaded had values below to the current Brazilian legislation allows. According to sensory analysis all of breaded were good acceptance. So, the enzymatic hydrolysis showed as an efficient process to obtain hydrolyzed protein from a low value added raw material, showing excellent nutritional quality and great hydrolysis degrees which allow its use both as a flavoring in foods such as to treat specific diseases. Moreover, the inclusion of fisheries protein hydrolyzed in fish breaded formulation is a great alternative to partial substitution of meat, as it keeps its nutritional value and are well accepted by consumers and presents good sanitary quality. / A tilápia do Nilo é uma espécie que vem se destacando nos últimos anos por diversos motivos, no entanto, durante sua filetagem há um sub aproveitamento de suas aparas, o que resulta no desperdício de riquíssimas fontes protéicas que poderiam ser utilizadas na alimentação humana. Uma alternativa para esses resíduos pode ser o desenvolvimento de hidrolisados protéicos, os quais são elaborados utilizando-se enzimas que hidrolisam as proteínas em pequenos peptídeos e aminoácidos livres, podendo ser utilizados em dietas para pacientes com dificuldade ou incapacidade na absorção de proteínas intactas, como alimentos hipoalergênicos, para o tratamento de doenças hepáticas, como suplementos protéicos e também como flavorizante em alimentos. Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo, desenvolver hidrolisados protéicos de cortes em V de tilápia do Nilo e empanados de peixe com inclusão parcial dos hidrolisados e caracterizá-los com relação à composição centesimal, microbiológica e sensorial. A matéria prima utilizada para a obtenção dos hidrolisados protéicos foram cortes em V da filetagem de tilápias do Nilo e enzimas comerciais, uma obtida de Bacillus (H1) e a outra extraída do látex do mamão papaia (H2). Os hidrolisados foram preparados em um simulador de reator composto por um agitador mecânico e um aquecedor elétrico. Para controle das condições de hidrólise foram monitorados o pH e a temperatura até que estivessem nas condições ótimas enzimáticas. Após determinado tempo de hidrólise, encerrou-se o processo com a inativação térmica das enzimas e filtração dos produtos obtidos. Posteriormente foram determinados os graus de hidrólise de cada hidrolisado. Para a verificação de sua aplicação, foram desenvolvidas três formulações de empanados, uma sem inclusão de hidrolisado, outra com a inclusão de 8% do hidrolisado (H1) e a outra com inclusão de 8% do hidrolisado (H2). Foram realizadas análises de umidade, proteína, extrato etéreo, matéria mineral e carboidratos dos hidrolisados e dos empanados. Para controle das condições higiênicas e sanitárias dos produtos finais realizou-se análises microbiológicas de Staphylococcus coagulase positiva, Salmonella sp, coliformes termotolerantes, bolores, leveduras, mesófilos e psicrotróficos. Para a verificação da aceitação dos empanados, realizou-se análise sensorial com 35 provadores voluntários. Os graus de hidrólise determinados foram de 14,76% para H1 e 13,17% para H2. Os hidrolisados apresentaram 81,42 e 70,98% de umidade, 13,61 e 14,62% de proteína, 3,45 e 2,78% de extrato etéreo e 2,68 e 2,03% de matéria mineral, respectivamente para o H1 e H2. Já os empanados obtiveram 62,32, 64,18 e 65,05% de umidade, 12,36, 12,69 e 13,02% de proteína, 2,93, 2,84 e 2,79% de extrato etéreo, 1,28, 1,46 e 1,49% de matéria mineral e 21,11, 18,83 e 17,65% de carboidratos respectivamente para os empanados com o hidrolisado H1, com o hidrolisado H2 e os sem hidrolisado. Com relação aos resultados microbiológicos, tanto os hidrolisados quanto os empanados apresentaram valores bem abaixo do que a legislação brasileira vigente permite. Quanto à análise sensorial todos os empanados foram muito bem aceitos pelos provadores. Portanto, a hidrólise enzimática mostrou-se como um processo eficiente na obtenção de proteínas hidrolisadas a partir de uma matéria prima de baixo valor agregado, apresentando ótima qualidade nutricional e bons graus de hidrólise que permitem sua utilização tanto como flavorizantes em alimentos como para o tratamento de doenças específicas. Além disso, a inclusão de hidrolisados protéicos de pescado na formulação de empanados de peixe é uma boa alternativa para substituição parcial da carne, já que mantiveram seu valor nutricional além de serem bem aceitos pelos consumidores e apresentarem boa qualidade sanitária.

Orientador: Rebeca de Souza Azevedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-27T23:04:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dutra_SabrinaNogueira_D.pdf: 4132202 bytes, checksum: 8d692501f423535818a567ec7a79ed11 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A queilite actínica (QA) é uma desordem potencialmente maligna dos lábios, resultado da exposição crônica e excessiva ao raios ultravioleta, e que pode evoluir para um carcinoma de células escamosas de lábio. A via de sinalização Wnt/?-catenina atua em genes relacionados ao ciclo e a proliferação celular e está envolvida no desenvolvimento e progressão tumoral, e algumas de suas moléculas já foram identificadas em QA. O objetivo deste estudo foi correlacionar as características histopatológicas da QA com dois sistemas de classificação para gradação histopatológica, o da OMS e do sistema binário; e avaliar a participação de marcadores da via de sinalização Wnt/?-catenina por meio de reação imunoistoquímica contra os anticorpos Wnt1, Wnt5a, ?-catenina, axina, APC e ciclina D1 em casos de QA, e relacionar esta expressão com os dois sistemas de classificação. Os resultados mostraram correlação das características histopatológicas com o aumento da displasia epitelial de forma mais evidente pelo sistema binário do que pela classificação da OMS; positividade de Wnt 1, potente ativador da via canônica, em 96,7% dos casos; marcação anormal citoplasmática com ou sem marcação nuclear de ?-catenina em 81,9% dos casos; positividade de ciclina D1 em 75,4 % dos casos; negatividade de Wnt 5a, que possui potencial inibidor da via e pode contribuir indiretamente para ativação da via canônica; positividade de APC e axina em 96,7% e 95% dos casos de QA. Além disso, os anticorpos Wnt1, ciclina D1, APC e axina apresentaram aumento do índice de marcação imunoistoquímica de acordo com o aumento do grau de displasia epitelial de forma progressiva pelo sistema binário. Pode-se, assim, sugerir uma possível relação destas proteínas da via de sinalização Wnt/?-catenina com o desenvolvimento e a progressão da QA e que o uso do sistema binário de classificação de gradação histopatológica em QA apresentou melhor correlação com as características histopatológicas e com os índices de marcação imunoistoquímica da via de sinalização Wnt/?-catenina do que o sistema de classificação da OMS / Abstract: Actinic cheilitis (AC) is a potentially malignant disorder of the lips, resulting from chronic and excessive exposure to ultraviolet radiation, which can develop into a lip squamous cell carcinoma. Wnt/?-catenin signaling pathway acts on genes related to cell cycle and proliferation and is involved in tumor development and progression, and some of its molecules have already been identified in AC. Thus, the aim of this study was to correlate the histopathological features of AC with two grading histopathological systems, the WHO and the binary system; and to evaluate Wnt/?-catenin signaling pathway involvement by means of immunohistochemistry reaction against Wnt1, Wnt5a, ?-catenin, axin, APC and cyclin D1 in AC, and to relate this expression with the two histopathological grading systems. The results showed a correlation between the histopathologic features with the increased epithelial dysplasia mainly by using the binary system than using the WHO classification; Wnt 1 positivity, a potent canonical pathway activator, in 96.7% of the cases; abnormal ?-catenin cytoplasmic staining with or without nuclear staining in 81.9% of cases; cyclin D1 positivity in 75.4% of cases; Wnt 5a negativity, which has a potential for an inhibiting the pathway and may indirectly contribute to the activation of canonical pathway; APC and axin positivity in 96.7% and 95% of AC. In addition, Wnt1, cyclin D1, APC and axin showed a progressive increased immunohistochemical staining index according to the increasing degree of epithelial dysplasia by the use of the binary system. Therefore, we were able to suggest a possible relationship of these Wnt/?-catenin signaling pathway proteins with the AC development and progression and that the use of binary grading system in the histopathological classification of AC showed a better correlation with the histopathological features and the immunohistochemical staining indexes of Wnt/?-catenin signaling pathway than the use of WHO grading system / Doutorado / Patologia / Doutora em Estomatopatologia

Streptococcus pneumoniae é causa de doenças como pneumonia, otite, meningite e sepse. As vacinas hoje disponíveis têm cobertura limitada porque são baseadas no polissacarídeo capsular, que varia com os mais de 90 sorotipos da bactéria, além de levarem à substituição de sorotipos na população por outros não presentes nas formulações. Visando reduzir o custo e aumentar a cobertura, têm-se estudado vacinas baseadas em proteínas que ofereceriam proteção independente de sorotipo. Este trabalho teve por objetivo a obtenção, avaliação da estabilidade e da resposta imune em camundongos de híbridos de duas proteínas de S. pneumoniae: a proteína de superfície do pneumococo (PspA) e a pneumolisina geneticamente detoxificada (PdT), sem ou com espaçadores moleculares, rígido ou flexível, entre as moléculas. Os genes dos híbridos com espaçadores foram clonados através da técnica de overlap extension PCR. O gene das proteínas foi expresso em E. coli e as proteínas obtidas foram reconhecidas por anticorpos produzidos contra a célula inteira de pneumococo através de Western Blot. A purificação dos híbridos foi feita utilizando homogeneizador de alta pressão, precipitação de impurezas com detergente catiônico CTAB e diferentes etapas cromatográficas. A estabilidade foi analisada periodicamente através de SDS-PAGE e Western Blot. O híbrido sem espaçador mostrou-se instável, por isso a presença de atividade proteolítica foi investigada através de diversos ensaios para detecção dessas enzimas, mostrando que a instabilidade não decorreu de hidrólise por proteases. Os fragmentos resultantes da quebra tiveram a porção N-terminal sequenciada para identificar o sítio de clivagem, que estava localizado na junção das duas proteínas. Esse sítio foi retirado das construções seguintes e espaçadores moleculares foram incluídos entre os dois antígenos. A molécula com espaçador flexível foi obtida na forma solúvel durante o cultivo, porém durante a purificação ocorreu precipitação irreversível. O clone para produção do híbrido com espaçador rígido permitiu a obtenção da proteína, que foi purificada e teve a estabilidade avaliada periodicamente à 4° C e -20° C por Western Blot empregando anticorpos contra célula inteira de pneumococo, indicando que a introdução do espaçador rígido aumentou a estabilidade do híbrido em relação à molécula sem espaçador. Além disso, diferentes concentrações de estabilizantes foram avaliadas, mostrando que em presença de trealose 1M ou glicerol 50% o híbrido com linker rígido permaneceu estável por pelo menos 4 meses a 4° C. A molécula com espaçador rígido produziu níveis de anticorpos em camundongos comparáveis aos níveis obtidos com a molécula sem espaçador, que foram capazes de proteger 100% dos animais em ensaio de desafio letal intranasal e inibir a atividade hemolítica da pneumolisina. O aumento de estabilidade do híbrido alcançado com a inserção do linker rígido juntamente com a retirada do sítio de clivagem e com a presença de estabilizantes permitem que esta molécula seja utilizada numa vacina pneumocócica proteica. Como estudos vêm demonstrando que seria necessário mais de uma proteína para formular esta nova vacina, a produção deste híbrido traz a grande vantagem de obtenção de dois antígenos em um único processo de produção, o que pode resultar em uma diminuição do custo da dose. / Streptococcus pneumoniae is cause of diseases like pneumonia, otitis, menngitis and sepsis. The vaccines available nowadays has limited coverage because they are based on the capsular polysaccharyde, which varies among the more than 90 bacteria serotypes and they lead to serotype substitution on the population for others not present on the vaccine formulations. In order to reduce the cost and increase the coverage, vaccines based on pneumococcal proteins that would offer serotype independent protection have been studied. The objective of this thesis was the obtainment, stability evaluation and immune response evaluation in mice of hybrids composed of two proteins of S. pneumoniae: pneumococcal surface protein A (PspA) and genetically detoxified pneumolysin (PdT), with or without molecular linkers, rigid and flexible, between the molecules. The genes with molecular linkers were cloned using the overlap extension PCR technique. The genes were expressed in E. coli and the proteins were recognized by anti pneumococcal whole cell in Western Blot. The hybrids were purified using high pressure homogeneizer, precipitation of impurities using cationic detergent CTAB and different chromatography steps. The stability was periodically analyzed through SDS-PAGE and Western Blot. The hybrid without linker was unstable and the presence of proteolytic activity was investigated through several methods for protease activity detection, showing that instability was not due to protease hydrolysis. The N-terminal portion of the degraded protein fragments was sequenced in order to identify the cleavage site, which was localized exactly between the two proteins. This site was removed from the other hybrids and molecular linkers were included between the two antigens. The molecule with flexible linker was obtained on the soluble form during expression, but during purification it precipitated irreversibly. The molecule with rigid linker were expressed, purified and had its stability analyzed periodically at 4° C and -20° C by Western Blot using anti pneumococcal whole cell, indicating that the insertion of the rigid linker increased the hybrid stability when compared with the hybrid without linker. Besides that, different stabilizers in different concentrations were evaluated and it was found that the presence of trehalose 1 M or 50% glycerol stabilized the hybrid with rigid linker for at least 4 months at 4 ° C. The molecule with rigid linker produced levels of antibodies in mice comparable to the hybrid without linker. These antibodies were able to protect 100% of animals from lethal intranasal challenge and inhibit the haemolytic activity of pneumolysin. The stability increase due to the rigid linker together with the removal of the cleavage site and the stabilizers presence allow this hybrid molecule to be used on a novel pneumococcal vaccine. Since studies have shown that it would be necessary more than one protein to formulate this new vaccine, the production of this hybrid brings the great advantage of producing two antigens in one single process, which can decrease the dosage cost.

Vacinação contra doenças virais e bacterianas tem sido uma das histórias de sucesso da medicina humana e veterinária. Vacinas genéticas são constituídas apenas de DNA (como plasmídeos) ou RNA (como mRNA), que são entregues às células alvo. Esta abordagem proporciona uma vantagem significativa, pois essas preparações em geral apresentam facilidade de construção genética, baixo custo, rapidez de produção em massa, estabilidade elevada e um perfil de segurança atraente. Vacinas baseadas em RNA recentemente receberam maior atenção porque, ao contrário de vacinas de DNA, são processadas no citoplasma, excluindo a necessidade de entrada no núcleo celular. O vírus Semliki Forest (SFV, Alphavirus, Togaviridae ) possui um RNA genômico, auto replicativo, de simples fita e polaridade positiva, protegido em uma nucleocápside icosaédrica, composta pelo próprio RNA e pela proteína de cápside viral (C), de 267 aminoácidos. A nucleocápside contém 180 cópias da proteína C e é coberta por uma membrana lipoprotéica contendo as glicoproteínas virais. Para realizar a entrega de moléculas de RNA com fins de imunização é fundamental que o material esteja protegido da ação de enzimas. Assim, o objetivo deste trabalho foi expressar a proteína C recombinante de SFV em E.coli , associá-la in vitro com RNA auto replicativo, contendo gene repórter e fazer entrega deste complexo à célula alvo. Para isso, o gene da proteína C foi obtido de forma sintética e clonado em um vetor de expressão em bactérias, pET-28a(+). Para a expressão da proteína C recombinante foram utilizadas bactérias E. coli BL21(DE3) e testadas diferentes temperaturas após indução com IPTG. A proteína obtida foi purificada por cromatografia de afinidade e a amostra foi dialisada utilizando coluna de dessalinização. Após a purificação, a proteína recombinante foi submetida a uma associação in vitro com RNA, obtido através de transcrição in vitro . A eficiência de formação do complexo Proteína-RNA foi medida pela quantidade diferencial de RNA livre antes e após o procedimento por eletroforese em gel de agarose e pela análise através de imagens obtidas por microscopia eletrônica de transmissão. A entrega do complexo Proteína-RNA foi realizada de forma eficiente à célula alvo. Desta forma, de maneira geral, a proteína de capsídeo do vírus SFV é capaz de se associar in vitro com RNA auto replicativo, trazendo proteção e estabilidade ao mesmo, bem como realizar a entrega desse material à célula alvo, através da desmontagem da nucleocápside no interior da célula hospedeira. / Vaccination against viral and bacterial diseases has been one of the success stories of human and veterinary medicine. Genetic vaccines consist only of DNA (such as plasmids) or RNA (such as mRNA), which are delivered to target cells. This approach provides a significant advantage as these preparations generally have ease of genetic engineering, low cost, fast mass production, high stability and attractive safety profile. Unlike DNA vaccines, RNAbased vaccines are processed into the cytoplasm, excluding the need for entry into the cell nucleus. The Semliki Forest virus (SFV, Alphavirus, Togaviridae ) has a positive-strand and auto amplify RNA, protected in an icosahedral nucleocapsid, composed of viral RNA and the 267 amino acid capsid protein (C). The nucleocapsid contains 180 copies of protein C and is covered by a lipoprotein membrane containing the viral glycoproteins. In order to carry out the delivery of RNA molecules for immunization purposes, it is essential that the material is protected from the action of enzymes. Thus, the objective of this work was to express recombinant SFV C protein in E.coli, to associate it in vitro with auto replicative RNA, containing reporter gene and to deliver this complex to the target cell. For this, the protein C gene was synthesized and cloned into a bacterial expression vector, pET-28a (+). For expression of recombinant protein C, E. coli BL21 (DE3) bacteria were used and different temperatures tested after IPTG induction. The obtained protein was purified by affinity chromatography and the sample was dialyzed using desalting column. After purification, the recombinant protein was subjected to an in vitro association with RNA, obtained by in vitro transcription. The efficiency of formation of the Protein-RNA complex was measured by the differential amount of free RNA before and after the procedure by agarose gel electrophoresis and by the analysis through images obtained by transmission electron microscopy. Delivery of the Protein-RNA complex was efficiently performed on the target cell. Thus, in general, the SFV virus capsid protein is able to associate in vitro with auto amplify RNA, providing protection and stability to it, as well as delivering this material to the target cell, by disassembling the nucleocapsid in the interior of the host cell.

O Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH) é a doença do neurodesenvolvimento mais comum na infância, afetando cerca de 5,8% de crianças e adolescentes no mundo. Muitos estudos vêm tentando investigar a suscetibilidade genética em TDAH, mas sem muito sucesso. Este estudo teve como objetivo analisar variantes raras e comuns contribuindo para a arquitetura genética do TDAH. Foram gerados os primeiros dados de exoma de TDAH de 30 trios brasileiros em que o filho foi diagnosticado com TDAH esporádico. Foram analisados tanto variações de único nucleotídeo (ou SNVs, single-nucleotide variants) quanto variações de número de cópias (ou CNVs, copy-number variants), tanto nesses trios quanto em outros conjuntos de dados, incluindo uma amostra brasileira de 503 crianças/adolescentes controles, bem como resultados previamente publicados em quatro estudos com variação de número de cópias e uma meta-análise de estudos de associação ao longo do genoma. Tanto os trios quanto os controles fazem parte da Coorte de Escolares de Alto Risco para o desenvolvimento de Psicopatologia e Resiliência na Infância do Instituto Nacional de Psiquiatria do Desenvolvimento (INPD). Os resultados de trios brasileiros mostraram três padrões marcantes: casos com variações herdadas e somente SNVs de novo ou CNVs de novo, e casos somente com variações herdadas. Embora o tamanho amostral seja pequeno, pudemos ver que diferentes comorbidades são mais frequentes em casos somente com variações herdadas. Após explorarmos a composição de variações nos probandos brasileiros, foram selecionados genes recorrentes entre amostras do nosso estudo ou em bancos de dados públicos. Além disso, usando somente genes expressos no cérebro (amostras pós-mortem dos projetos Brain Atlas e Genotype-Tissue Expression), construímos uma rede de interação proteína-proteína \"in silico\" com interações físicas confirmadas por pelo menos duas fontes. Análises topológicas e funcionais dos genes da rede mostraram genes relacionados a sinapse, adesão celular, vias glutamatérgicas e serotonérgicas, o que confirma achados de trabalhos independentes na literatura indicando ainda novos genes e variantes genéticas nessas vias. / Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) is the most common neuro-developmental disorder in children, affecting 5.8% of children and adolescents in the world. Many studies have attempted to investigate the genetic susceptibility of ADHD without much success. The present study aimed to analyze rare and common variants contributing to the genetic architecture of ADHD. We generated exome data from 30 Brazilian trios where the children were diagnosed with sporadic ADHD. We analyzed both single-nucleotide variants (SNVs) and copy-number variants (CNVs) in these trios and across multiple datasets, including a Brazilian sample of 503 children/adolescent controls from the High Risk Cohort Study for the Development of Childhood Psychiatric Disorders, and also previously published results of four CNV studies of ADHD involving children/adolescent Caucasian samples. The results from the Brazilian trios showed 3 major patterns: cases with inherited variations and de novo SNVs or de novo CNVs and cases with only inherited variations. Although the sample size is small, we could see that various comorbidities are more frequent in cases with only inherited variants. After exploring the rare variant composition in our 30 cases we selected genes with variations (SNVs or located in CNV regions) in our trio analysis that are recurrent in the families analyzed or in public data sets. Moreover, using only genes expressed in brain (post-mortem samples from Brain Atlas and The Genotype-Tissue Expression project), we constructed an in silico protein-protein interaction (PPI) network, with physical interactions confirmed by at least two sources. Topological and functional analyses of genes in this network uncovered genes related to synapse, cell adhesion, glutamatergic and serotoninergic pathways, both confirming findings of previous studies and capturing new genes and genetic variants in these pathways.

Doenças complexas são caracterizadas por serem poligênicas e multifatoriais, o que representa um desafio em relação à busca de genes relacionados a elas. Com o advento das tecnologias de sequenciamento em larga escala do genoma e das medições de expressão gênica (transcritoma), bem como o conhecimento de interações proteína-proteína, doenças complexas têm sido sistematicamente investigadas. Particularmente, baseando-se no paradigma Network Medicine, as redes de interação proteína-proteína (PPI -- Protein-Protein Interaction) têm sido utilizadas para priorizar genes relacionados às doenças complexas segundo suas características topológicas. Entretanto, as redes PPI são afetadas pelo viés da literatura, em que as proteínas mais estudadas tendem a ter mais conexões, degradando a qualidade dos resultados. Adicionalmente, métodos que utilizam somente redes PPI fornecem apenas resultados estáticos e não-específicos, uma vez que as topologias destas redes não são específicas de uma determinada doença. Neste trabalho, desenvolvemos uma metodologia para priorizar genes e vias biológicas relacionados à uma dada doença complexa, através de uma abordagem integrativa de dados de redes PPI, transcritômica e genômica, visando aumentar a replicabilidade dos diferentes estudos e a descoberta de novos genes associados à doença. Após a integração das redes PPI com dados de expressão gênica, aplicamos as hipóteses da Network Medicine à rede resultante para conectar genes sementes (relacionados à doença, definidos a partir de estudos de associação) através de caminhos mínimos que possuam maior co-expressão entre seus genes. Dados de expressão em duas condições (controle e doença) são usados separadamente para obter duas redes, em que cada nó (gene) dessas redes é pontuado segundo fatores topológicos e de co-expressão. Baseado nesta pontuação, desenvolvemos dois escores de ranqueamento: um que prioriza genes com maior alteração entre suas pontuações em cada condição, e outro que privilegia genes com a maior soma destas pontuações. A aplicação do método a três estudos envolvendo dados de expressão de esquizofrenia recuperou com sucesso genes diferencialmente co-expressos em duas condições, e ao mesmo tempo evitou o viés da literatura. Além disso, houve uma melhoria substancial na replicação dos resultados pelo método aplicado aos três estudos, que por métodos convencionais não alcançavam replicabilidade satisfatória. / Complex diseases are characterized as being poligenic and multifactorial, so this poses a challenge regarding the search for genes related to them. With the advent of high-throughput technologies for genome sequencing and gene expression measurements (transcriptome), as well as the knowledge of protein-protein interactions, complex diseases have been sistematically investigated. Particularly, Protein-Protein Interaction (PPI) networks have been used to prioritize genes related to complex diseases according to its topological features. However, PPI networks are affected by ascertainment bias, in which the most studied proteins tend to have more connections, degrading the quality of the results. Additionally, methods using only PPI networks can provide just static and non-specific results, since the topologies of these networks are not specific of a given disease. In this work, we developed a methodology to prioritize genes and biological pathways related to a given complex disease, through an approach that integrates data from PPI networks, transcriptomics and genomics, aiming to increase replicability of different studies and to discover new genes associated to the disease. The methodology integrates PPI network and gene expression data, and then applies the Network Medicine Hypotheses to the resulting network in order to connect seed genes (obtained from association studies) through shortest paths possessing larger coexpression among their genes. Gene expression data in two conditions (control and disease) are used to obtain two networks, where each node (gene) in these networks is rated according to topological and coexpression aspects. Based on this rating, we developed two ranking scores: one that prioritizes genes with the largest alteration between their ratings in each condition, and another that favors genes with the greatest sum of these scores. The application of this method to three studies involving schizophrenia expression data successfully recovered differentially co-expressed gene in two conditions, while avoiding the ascertainment bias. Furthermore, when applied to the three studies, the method achieved a substantial improvement in replication of results, while other conventional methods did not reach a satisfactory replicability.

A extração de Interações Proteína-Proteína (IPPs) a partir de texto é um problema relevante na área biomédica e um desafio na área de aprendizado de máquina. Na área biomédica, as IPPs são fundamentais para compreender o funcionamento dos seres vivos. No entanto, o número de artigos relacionados com IPPs está aumentando rapidamente, sendo impraticável identicá-las e catalogá-las manualmente. Por exemplo, no caso das IPPs humanas apenas 10% foram catalogadas. Por outro lado, em aprendizado de máquina, métodos baseados em kernels são frequentemente empregados para extrair automaticamente IPPs, atingindo resultados considerados estado da arte. Esses métodos usam informações léxicas, sintáticas ou semânticas como características. Entretanto, os resultados ainda são insuficientes, atingindo uma taxa relativamente baixa, em termos da medida F, devido à complexidade do problema. Apesar dos esforços em produzir kernels, cada vez mais sofisticados, usando árvores sintáticas como árvores constituintes ou de dependência, pouco é conhecido sobre o desempenho de outras abordagens de aprendizado de máquina como, por exemplo, as redes bayesianas. As àrvores constituintes são estruturas de grafos que contêm informação importante da gramática subjacente as sentenças de textos contendo IPPs. Por outro lado, a rede bayesiana permite modelar algumas regras da gramática e atribuir para elas uma distribuição de probabilidade de acordo com as sentenças de treinamento. Neste trabalho de mestrado propõe-se um método para construção automática de redes bayesianas a partir de árvores contituintes para extração de IPPs. O método foi testado em cinco corpora padrões da extração de IPPs, atingindo resultados competitivos, em alguns casos melhores, em comparação a métodos do estado da arte / Extracting Protein-Protein Interactions (PPIs) from text is a relevant problem in the biomedical field and a challenge in the area of machine learning. In the biomedical field, the PPIs are fundamental to understand the functioning of living organisms. However, the number of articles related to PPIs is increasing rapidly, hence it is impractical to identify and catalog them manually. For example, in the case of human PPIs only 10 % have been cataloged. On the other hand, machine learning methods based on kernels are often employed to automatically extract PPIs, achieving state of the art results. These methods use lexical, syntactic and semantic information as features. However, the results are still poor, reaching a relatively low rate of F-measure due to the complexity of the problem. Despite efforts to produce sophisticate kernels, using syntactic trees as constituent or dependency trees, little is known about the performance of other Machine Learning approaches, eg, Bayesian networks. Constituent tree structures are graphs which contain important information of the underlying grammar in sentences containing PPIs. On the other hand, the Bayesian network allows modeling some rules of grammar and assign to them a probability distribution according to the training sentences. In this master thesis we propose a method for automatic construction of Bayesian networks from constituent trees for extracting PPIs. The method was tested in five corpora, considered benchmark of extraction of PPI, achieving competitive results, and in some cases better results when compared to state of the art methods