Der Karpfen, Cyprinus carpio, ist eine tetraploide Fischart aus der Familie Cyprinidae, die vor 20-50 Mio Jahren entstanden ist. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war der Versuch, die funktionelle Rolle der duplizierten GH Gene des Karpfens durch das Studium ihrer Struktur, Evolution und Expression zu verstehen. Die Introns des zweiten GH Gens des Karpfens wurden erstmalig sequenziert und Sequenzvergleiche der kodierenden und nicht-kodierenden Bereiche von Allelen beider GH Gene wurden vorgenommen. Eine phylogenetische Analyse wurde durchgefuhrt, um die Beziehungen der GH Gene des Karpfens zu denen des tetraploiden Goldfischs und anderer diploider Cypriniden zu untersuchen. Zusatzlich wurden weitere duplizierte Gene des Karpfens, von denen einige auch fur das Wachstum von Bedeutung sind, phylogenetisch analysiert. Der Test der relativen Evolutionsrate nach Tajima (1993) zeigte einen statistisch signifikanten Anstieg der Evolutionsrate des GH I Gens beim Karpfen. Es wurden in der vorliegenden Arbeit einige weitere duplizierte Genpaare des Karpfens und Goldfischs gefunden, die ebenfalls eine Lockerung funktioneller Zwange oder sogar Beweise fur positive Darwin?sche Selektion bei einem der beiden Duplikate zeigen. Der Expressionstest hat gezeigt, dass die GH I und GH II Gene auf identischen Niveaus bei Karpfenbrut exprimiert werden, wahrend bei ein Jahr alten Karpfen, drei Jahre alten Mannchen und Weibchen sowie den 10 Monate alten, an kalte Temperaturen (2°C) angepassten Fischen die Expression von GH II statistisch signifikant geringer war als die von GH I. Es wurde eine neue und einfache Methode zur Herstellung von rekombinanten, biologisch aktiven GH-Proteinen ohne Notwendigkeit des Refolding entwickelt. Sie ermoglicht spatere Tests, ob die Aktivitat von unterschiedlichen GH-Varianten des Karpfens gleich oder unterschiedlich ist. / The common carp, Cyprinus carpio, is a tetraploid fish species from the family Cyprinidae that arose about 20-50 Myr ago. The aim of the present work was attempting to understand the functional role of the duplicated common carp GH genes by studying their structure, evolution and expression. The introns of the second GH gene of common carp were sequenced for the first time and sequence comparisons of coding and non-coding regions of alleles of both GH genes were carried out. A phylogenetic analysis was done to examine the relationships of common carp GH genes with GH genes of the tetraploid goldfish and other diploid Cyprinids. In addition, phylogenetic analyses were done with other duplicated genes of common carp, some of which also important for growth. The relative rate test of Tajima (1993) showed a statistically significant increase in the evolution rate of the common carp GH I gene. In addition, some other duplicated gene pairs in common carp and goldfish with relaxation of functional constraints or even evidence of positive Darwinian selection in one of the two gene duplicates were found in the present study. The test of expression rates of the two GH genes has shown that the GH I and GH II genes were expressed at similar levels in carp fry. In contrast, the expression of GH II was statistically significantly lower than that of GH I in one year old carp, three years old males and females as well as in 10 months old fish adapted to cold temperature (2°C). To enable testing the hypothesis if activity of GH diverged between different GH variants of common carp a new and simple method for production of recombinant, biologically active GH proteins without the necessity of refolding was developed.

O Cancro Cítrico, um dos mais graves problemas fitossanitários da citricultura atual, é uma doença causada pelo fitopatógeno Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). Um estudo funcional do genoma de Xac foi iniciado com o intuito de identificar interações proteína-proteína envolvidas em processos de patogenicidade de Xac. Através da utilização do sistema duplo-híbrido de levedura, baseado nos domínios de ligação ao DNA e ativação da transcrição do GAL4, nós analisamos os principais componentes dos mecanismos de patogenicidade de Xac, incluindo o Sistema de Secreção do Tipo III (TTSS), Sistema de Secreção do Tipo IV (TFSS) e Sistema de \"Quorum Sensing\" composto pelas proteínas Rpf. Componentes desses sistemas foram utilizados como iscas na triagem de uma biblioteca genômica de Xac. O TTSS é codificado pelos genes denominados hrp (\"hypersensitive response and pathogenicity\"), hrc (\"hrp conserved\") e hpa (\"hrp associated\") localizados no locus hrp do cromossomo de Xac. Esse sistema de secreção é capaz de translocar proteínas efetoras do citoplasma bacteriano para o interior da célula hospedeira. Nossos resultados mostraram novas interações proteínaproteína entre componentes do próprio TTSS além de associações específicas com uma proteína hipotética: 1) HrpG, um regulador de resposta de um sistema de dois componentes responsável pela expressão dos genes hrp, e XAC0095, uma proteína hipotética encontrada apenas em Xanthomonas spp; 2) HpaA, uma proteína secretada pelo TTSS, HpaB e o domínio C-terminal da HrcV; 3) HrpB1, HrpD6 e HrpW, 4) HrpB2 e HrcU e 5) interações homotrópicas envolvendo a ATPase HrcN. Em Xac, foram encontrados dois loci vir que codificam proteínas que possuem similaridade com componentes do TFSS envolvido em processos de conjugação/secreção bacteriana: TFSS-plasmídeo localizado no plasmídeo pXAC64 e TFSS-cromossomo localizado no cromossomo de Xac. O TFSS-plasmídeo, o qual possui maior similaridade com sistemas de conjugação, mostrou interações envolvendo proteínas cujos genes estão localizados na mesma região do plasmídeo pXAC64: 1) interação homotrópica da TrwA; 2) XACb0032 e XACb0033; 3) interações homotrópicas da proteína XACb0035; 4) VirB1 e VirB9; 5) XACb0042 e VirB6; 6) XACb0043 e XACb0021b. O TFSS-cromossomo apresentou interações envolvendo as proteínas: 1) VirD4 e um grupo de 12 proteínas que contém similaridade entre si, incluindo XAC2609 cujo gene encontra-se no locus vir, 2) XAC2609 e XAC2610; 3) Interações homotrópicas da VirB11; 4) XAC2622 e VirB9. A análise do sistema de \"Quorum-Sensing\" composto pelas proteínas Rpf mostrou interações envolvendo componentes do próprio sistema: 1) RpfC e RpfF; 2) RpfC e RpfG; 3) interações homotrópicas da RpfF; 4) RpfC e CmfA, uma proteína similar a Cmf de Dictyostelium discoideum que, neste organismo, é fundamental para processos de \"quorum-sensing\". As interações proteína-proteína encontradas permitiram-nos entender melhor a composição, organização e regulação dos fatores envolvidos na patogenicidade de Xac. / Citrus Canker, caused by the bacterial plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) presents one of the most serious problems to Brazilian citriculture. We have initiated a project to identify protein-protein interactions involved in pathogenicity of Xac. Using a yeast two-hybrid system based on GAL4 DNA-binding and activation domains, we have focused on identifying interactions involving subunits, regulators and substrates of: Type Three Secretion System (TTSS), Type Four Secretion System (TFSS) and Quorum Sensing/Rpf System. Components of these systems were used as baits to screening a random Xac genomic library. The TTSS is coded by the hrp (hypersensitive response and pathogenicity), hrc (hrp conserved) and hpa (hrp associated) genes in the chromosomal hrp locus. This secretion system can translocate efector proteins from the bacterial cytoplasm into the host cells. We have identified several previously uncharacterized interactions involving: 1) HrpG, a two-component system response regulator responsible for the expression of Xac hrp operons, and XAC0095, a previously uncharacterized protein encountered only in Xanthomonas spp; 2) HpaA, a protein secreted by the TTSS, HpaB and the C-terminal domain HrcV; 3) HrpB1, HrpD6 and HrpW; 4) HrpB2 and HrcU; 5) Homotropic interactions were also identified for the ATPase HrcN. Xac contains two virB gene clusters, one on the chromosome and one on the pXAC64 plasmid, each of which codes for a unique and previously uncharacterized TFSS. Components of the TFSS of pXAC64, which is most similar to conjugation systems, showed interactions involving proteins coded by the same locus: 1) Homotropic interactions of TrwA; 2) XACb0032 and XACb0033; 3) XAC0035 homotropic interactions; 4) VirB1 and VirB9; 5) XACb0042 and VirB6; 6) XACb0043 and XACb0021 b. Components of the chromosomal TFSS exhibited interactions involving: 1) VirD4 and a group of 12 uncharacterized proteins with a common C-terminal domain motif, include XAC2609 whose gene resides within the vir locus; 2) XAC2609 and XAC261 O; 3) Homotropic interactions of VirB11; 4) XAC2622 and VirB9. Analysis of Quorum Sensing/Rpf System components revealed interactions between the principal Rpf proteins which control Xanthomonas quorum sensing: 1) RpfC and RpfF; 2) RpfC and RpfG; 3) RpfF homotropic interactions; 4) RpfC and CmfA, a protein that presents similarity with Cmf (conditioned medium factor) of Dictyostelium discoideum, which contrais quorum sensing in this organism. The protein-protein interactions that we have detected reveal insights into the composition, organization and regulation of these important mechanisms involved in Xanthomonas pathogenicity.

O protozoário Neospora caninum é considerado um dos principais causadores de abortos infecciosos na pecuária de corte e de leite no mundo. No Brasil, a presença do parasita varia de acordo com a região do país e com o tipo de rebanho, com perdas maiores na agroindústria do leite que ultrapassam US$ 50 milhões ao ano. A neosporose possui como principal manifestação clínica as perdas fetais ou abortamentos em bovinos, além de comprometimento neuronal esporádico em cães. Apesar da sua importância, a neosporose não possui atualmente tratamento eficaz e as opções de controle envolvem basicamente medidas de prevenção. As vacinas ainda são uma alternativa de desenvolvimento exploradas, sobretudo aquelas que utilizam antígenos recombinantes. Uma dificuldade ao se produzir proteínas recombinantes em sistemas de expressão heterólogos é a formação de corpúsculos de inclusão que são agregados de proteínas insolúveis. Estes agregados devem ser submetidos a processos dispendiosos para tornarem-se ativos, resultando num baixo rendimento da proteína final. Diversos recursos são utilizados para obtenção de proteínas solúveis, desde o emprego de diferentes técnicas de purificação, solubilização até o uso de tags de afinidade. Nosso grupo de pesquisa desenvolveu e patenteou o vetor pET28/NcMIC2-like1/1081 que possui uma tag rica em ácido glutâmico acoplada, conhecida como Nc1081. Esta tag foi capaz de estimular a solubilidade da proteína micronêmica tipo 2 de N. caninum (NcMIC2-like1) fazendo com que a proteína recombinante (rNcMIC2-like1/1081) fosse expressa na forma solúvel. O presente trabalho procurou dar continuidade ao estudo com a rNcMIC2-like1/1080 e com a tag através da clonagem e expressão de uma outra proteína relacionada à invasão do parasita conhecida como proteína associada à adenil ciclase (NcCAP). A sequência codificadora da proteína foi clonada no vetor contendo a tag Nc1081, a proteína recombinante (rNcCAP/1081) foi expressa com um peso de 38 kDa na forma solúvel em tampão não desnaturante Tris-Cl. No teste de ELISA, as proteínas rNcMIC2-like1 e a rNcCAP acopladas ou não a tag foram detectadas com intensidade semelhante pelos respectivos soros policlonais anti-rNcMIC2-like1 e anti-rNcCAP, demonstrando que a presença da tag não influenciou no reconhecimento das proteínas. As proteínas recombinantes solúveis rNcMIC2-like1/1081 e rNcCAP/1081 ainda foram testadas através de ensaios in vitro de invasão e adesão. No ensaio de invasão, a forma solúvel de NcMIC2-like1 (rNcMIC2-like1/1081) na concentração de 5 ?g/mL, aumentou a invasão das células VERO pelo parasita, enquanto sua forma insolúvel (rNcMIC2-like1) diminuiu a invasão. Já no teste de adesão (binding), foi possível identificar que a rNcMIC2-like1/1081 aderiu à proteína serina treonina fosfatase 2C, ao fator de alongamento alfa 1 e a proteína hipotética identificada ii como NCLIV_029860, enquanto a rNcCAP/1081 aderiu à proteína hipotética NCLIV_041330. O presente trabalho permitiu o início de estudos das propriedades funcionais das proteínas NcMIC2-like1 e NcCAP que seriam inviáveis com suas formas recombinantes insolúveis, demonstrando a aplicabilidade do vetor com a tag 1081. / Neospora caninum parasite is considered as a major cause of infectious abortion in beef and milk cattle in the world. In Brazil, the presence of the parasite varies in dairy or beef herd and according to the region with greater losses in dairy industry that exceed $ 50 million per year. Neosporosis has as main clinical manifestation fetal losses or abortion in cattle, in addition to sporadic neuronal impairment in dogs. Despite its importance, neosporosis has currently no effective treatment and control options rely primarily on preventive measures. Vaccines still represent an alternative explored by the veterinary industry, especially those employing recombinant antigens. The difficulties regarding production of recombinant proteins in heterologous expression systems are formation of inclusion bodies, which are insoluble protein aggregates. These aggregates have to undergo costly procedures to become active, resulting in low yield of final protein. Many techniques are used to obtain soluble proteins ranging from different purification or solubilizing techniques to the use of affinity tags. Our research group has developed and patented a vector pET28/NcMIC2-like1/1081 that has a rich glutamic acid tag attached, known as Nc1081. This tag is capable of stimulating the solubility of the recombinant micronemic protein type 2 like 1 of N. caninum (rNcMIC2-like1), expressingsoluble rNcMIC2-like1/1081. This study aimed to continue the study with rNcMIC2-like1/1080 and the tag by cloning and expressing another protein related to parasite invasion known as cyclase-associated protein (NcCAP). The protein coding sequence was cloned into the vector containing the Nc1081 tag, recombinant protein (rNcCAP/1081) was expressed with a molecular weight of 38 kDa in soluble form in non-denaturing Tris-Cl. In the ELISA test, rNcMIC2- like1 protein and rNcCAP coupled or not with the tag were detected with similar intensities by the respective polyclonal anti-sera rNcMIC2-like1 and antirNcCAP, demonstrating that the tag did not decrease the recognition of the proteins. Soluble recombinant proteins rNcMIC2-like1/1081 and rNcCAP/1081 were also tested in vitro in invasion and binding tests. In the invasion assay, a soluble form of NcMIC2-like1 (rNcMIC2-like1/1081) at a concentration of 5 ?g/mL increased the VERO cell invasion by the parasite, while its insoluble form (rNcMIC2-like1) decreased invasion. In the binding test, the rNcMIC2-like1/1081 bound to protein serine threonine phosphatase 2C, the elongation factor 1 alpha and the hypothetical protein identified as NCLIV_029860, while rNcCAP/1081 bound to the hypothetical protein NCLIV_041330. The current work allowed the initial functional studies of the NcMIC2-like1 and NcCAP proteins, otherwise unfeasible with their insoluble recombinant forms, demonstrating the applicability of the vector with the tag 1081.

Bluetongue virus belongs to the Orbivirus genus from the Reoviridae family. It infects predominantly domestic and wild ruminants and is economically significant worldwide. Bluetongue virus VP7 forms the intercepting layer between the outer capsid (VP2 and VP5) and VP3 which surrounds the genomic material. BL21(DE3), NiCo21(DE3), C43(DE3) pLysS and KRX Escherichia coli cells were transformed with a pET28a plasmid with the cDNA sequence encoding Bluetongue virus VP7. Expression of Bluetongue virus VP7 was tested at post induction temperatures between 16˚C and 37 ˚C, at inducer concentrations between 0.1 mM and 1.0 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside in BL21(DE3), NiCo21(DE3) and C43(DE3) pLysS cells and 0.05 % and 0.15 % rhamnose for KRX cells, in two types of growth media (LB and 2xYT) and post-induction growth times between two and 16 hours. Under all conditions tested; Bluetongue virus VP7 expression was found to be predominantly in the insoluble fraction (pellet). BL21(DE3) and NiCo21(DE3) cells were chosen and grown for five hours post induction, induced with 0.1 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside and grown at a post-induction temperature of 37 ˚C. Bluetongue virus VP7 in bacterial cell inclusion bodies was solubilised using urea and a freeze-thaw step. Solubilisation was tested with urea concentrations between 2 M and 8 M, with solubilisation efficiency not increasing past 5 M urea. Solubilized Bluetongue virus VP7 was purified using nickel-affinity chromatography. Purified Bluetongue virus VP7 was then probed with far-UV circular dichroism and intrinsic fluorescence in several buffer conditions including different urea and guanidinium chloride concentrations as well as in the presence of glycerol and sodium chloride. Guanidinium chloride was able to cause Bluetongue virus VP7 unfolding, and the unfolding transition had 94 % and 89 % reversibility at 218 nm and 222 nm respectively. Bluetongue virus VP7 was shown to contain a native-like structure in 20 % glycerol and in up to 8 M urea and was found to be stable till at least 55 ˚C, even in the presence of 5 M urea. Glycerol and sodium chloride influenced the conformation of the protein resulting in different unfolding transitions. Thermal unfolding of Bluetongue virus VP7 was found to be irreversible. / Life and Consumer Sciences / M. Sc. (Life Sciences)

Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de nombreuses maladies nosocomiales chez les patients immunodéprimés ainsi que d'infections graves chez les patients atteints de la mucoviscidose (CF). La colonisation des voies respiratoires des patients CF est souvent mortelle car une fois installée, cette bactérie est difficile à éradiquer et provoque le déclin des fonctions respiratoires des patients. L'antibiothérapie devient inefficace face au développement de souches multi-résistantes et sa capacité à former un biofilm. L'étape cruciale initiant l'infection ou la formation du biofilm est l'adhésion durant laquelle des interactions spécifiques lectines/oligosaccharides permettent la fixation de la bactérie à la surface de la cellule hôte. Bloquer l'adhésion serait un moyen de lutter contre l'infection. Dans l'approche d'une thérapie anti-adhésive, plusieurs lectines impliquées dans l'adhésion et l'élaboration du biofilm sont prises comme cibles. Dans un premier temps, des lectines fimbriales putatives identifiées récemment, CupB6 et CupE6, ont fait l'objet d'une étude. Des essais d'expression, de purification et de cristallisation ont été réalisés dans l'objectif de résoudre leur structure cristallographique. Une étude visant à identifier le ligand naturel de CupB6 a également été entreprise. Puis une étude a été menée pour caractériser le potentiel d'inhibition de plusieurs molécules dérivées du galactose sur la lectine soluble, PA-IL. Certaines de ces molécules pourraient être utilisées comme glycomimétiques offrant une alternative aux antibiotiques. Une étude par microcalorimétrie et cristallographie aux rayons X a permis d'étudier la spécificité d'une lectine de légumineuse, PELa. / P. aeruginosa is an opportunistic pathogenic bacterium responsible for numerous nosocomial infections in immunosuppressed patients. It is the first mortal pathogen in cystic fibrosis (CF) patients. The invasion of the respiratory tract of CF patients by the bacterium is often lethal because it is hard to eradicate and it rapidly impairs the respiratory functions of the patients. None of the current antibiotherapy procedures are efficient against multiresistant, biofilm forming P. aeruginosa. The first step leading to infection or biofilm formation involves the initial adhesion of bacterial cells to the host pulmonary cells via specific lectin/oligosaccharid interactions. Blocking the adhesion would be a way to fight against the infection. The anti-adhesion therapy targets several bacterial lectins involved in adhesiveness and biofilm formation. In this work, the recently identified putative fimbrial lectins CupB6 and CupE6 have been studied. Expression and purification tests followed by crystallization trials have been performed. In parallel, attempts to identify the natural ligand of CupB6 were also carried out. This work also presents a systematic characterization of the inhibitory effects of various galactose-derived molecules on the PA-IL lectin. Some of these molecules could be used as glycomimetic drugs thus offering an interesting alternative to standard antibiotics. Finally, the combination of microcalorimetry together with X-ray crystallography enabled us to gain insights into the ligand specificity of PELa, a legume lectin.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:47:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1900042 bytes, checksum: b7b1b3c446b79d6611fd389a12e3ffb6 (MD5) Previous issue date: 2013-11-13 / The cattle tick, Rhipicephalus (Boophilus) microplus is responsible for significant economic losses in tropical and subtropical countries around the world. Nowadays, the chemical control for this parasite is affected by the resistance development to several commercial acaricides, which has been reported in many countries. Furthermore, the concerns generated by chemical remains in animal products and the environment makes from this control a problem of high level importance for the public health. Thus, the immunological control becomes a promising alternative because the easy administration, low costs and its contributions to the food security. The objective of this study was to evaluate the lymph nodes response of cattle immunized at field with the peptide rSBm7462 anti Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Fourteen crossbred cattle (Bos taurus x Bos indicus) with degree of blood holstein-zebu and aged 4-10 months were used. The animals were maintained on two farms in the north of Minas Gerais and received three immunizations with the peptide rSBm7462 applied subcutaneously at 30-day intervals. Pre-scapular lymph nodes were collected surgically 15 days after each immunization and fixed in formalin for 18 hours, then they were embedded in paraffin subsequently. Lymph node samples were stained with Hematoxylin-Eosin (HE) for cellular events observation. On the other hand, in order to antigens identifying in immunized animals lymph nodes, the immunohistochemistry (IHC) with peroxidase-anti peroxidase (PAP) method was performed. Lymph node response of cattle inoculated was evaluated by analysis of germinal centers (GC) formation, medullary cords hyperplasia (MC) and antigen rSBm7462 presence in PAP+ cells. This study shows that the recombinant peptide rSBm7462 induces a T-dependent adaptive immune response on lymphoid tissues characterized by the affinity and immunological memory in the secondary lymphoid tissues structure formation. / O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é responsável por perdas econômicas significativas nos países das regiões tropicais e subtropicais. Atualmente, o controle químico para este parasito é afetado pela geração de resistência aos diversos acaricidas comerciais, ato que tem sido reportado em vários países do mundo. Além disso, a preocupação com os resíduos químicos nos produtos de origem animal e no ambiente é um problema de saúde pública. Portanto, o controle imunológico torna-se uma alternativa promissora devido à sua fácil administração, ser economicamente viável e contribuir na segurança alimentar. O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta de linfonodos de bovinos imunizados a campo com o peptídeo rSBm7462 anti Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Foram utilizados 14 bovinos mestiços (Bos taurus x Bos indicus), com grau de sangue variado holandês-zebu, com idades entre 4-10 meses, mantidos em duas propriedades rurais do norte de Minas Gerais. Os animais receberam três imunizações do peptídeo rSBm7462, aplicados por via subcutânea, com intervalo de 30 dias. Após 15 dias de cada imunização, os linfonodos pré-escapulares foram coletados cirurgicamente e fixados por 18 horas em formol. Posteriormente foram incluídos em parafina. As amostras dos linfonodos foram coradas pela técnica hematoxilina-eosina (HE) para a observação de eventos celulares. Para a identificação do antígeno nos linfonodos dos animais imunizados, foi realizada a técnica de imunoistoquimica (IHQ) com o método peroxidase-anti-peroxidase (PAP). A resposta de linfonodos dos bovinos inoculados foi avaliada pelas análises de formação de centros germinais (CG), hiperplasia de cordões medulares (CM) e a presença do antígeno rSBm7462 em células PAP+, demostrando que o peptídeo recombinante rSBm7462 induz uma resposta imune adaptativa T-dependente, caracterizada nos tecidos linfóides secundários pela formação de estruturas que conferem afinidade e memória imunológica.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Toxoplasma gondii is an intracellular parasite that infects virtually all warm-blooded animals, including humans. In human beings, the infection is usually asymptomatic in immunocompetent individuals, but can cause severe clinical manifestations in immunocompromised individuals and in cases of congenital toxoplasmosis. The diagnosis of this infection is usually performed by serological methods that detect IgG, IgM and IgA antibodies in biological samples. The conventional serological assays currently available detect only the exposure to parasite, and there is no serological techniques to accurately estimate the source of infection (oocyst or cyst), which hinders the implementation of prevention and control procedures of this infection. In addition, the serological differentiation between recent and chronic phases of the infection is difficult to achieve in the laboratory routine, making difficult the correct diagnosis of toxoplasmosis, mainly in immunocompromised individuals and pregnant women. In the present study, two recombinant proteins (CCp5A and OWP1) from oocyst/sporozoite of T. gondii were evaluated in serological tests to differentiate infections occurring by ingestion of oocysts or tissue cysts. The reactivity of these two recombinant proteins was assessed, in parallel with soluble Toxoplasma antigen (STAg), against panels of serum samples from animals (chickens, pigs and mice) naturally or experimentally infected by different infective stages of the parasite. Also, we tested sera from humans who have been infected by oocyst during a well-characterized toxoplasmosis outbreak, as well as sera from pregnant women tested IgM+/IgG+ for T. gondii, which source of infection was unknown. Only the sporozoite-specific CCp5A protein was able to differentiate the parasite stage that infected chickens, pigs and mice, with specific reactivity for sera from oocyst-infected animals. Furthermore, this protein showed a preferential reactivity for recent infection by oocyst/sporozoite in pigs and mice. In humans, CCp5A showed higher reactivity with serum samples from the outbreak, compared with serum from pregnant women. Altogether, these findings demonstrate the usefulness of the CCp5A protein as a new tool to identify the parasite stage of T. gondii responsible for the infection (oocyst or tissue cyst). Also, in order to evaluate an alternative antigenic preparation to differentiate the phases of T. gondii infection, whether acute or chronic, a synthetic peptide from the microneme 8 protein (pMIC8) was tested, in parallel with STAg in immunoassays, using serum samples from individuals in different infection phases. Initially, this peptide was used to evaluate the kinetics of IgG antibodies in mice experimentally infected with T. gondii. After, immunoassays using pMIC8 and STAg were conducted to detect IgM, IgA and IgG antibodies in 124 human serum samples divided into five groups, according to the phase of T. gondii infection: Group I (up to 4 months of infection); Group II (5 to 8 months of infection); Group III (9 to 12 months of infection); Group IV (over 12 months of infection); and Group V (seronegative individuals). In the murine model, pMIC8 showed to be a potential marker of recent infection with strong detection of IgG antibodies in the early phase of infection. In humans, IgM and IgA to pMIC8 showed better characterization of the time of T. gondii infection in serum samples from recent phase (up to 12 months of infection), when compared to those tested against STAg. The percentage of IgG detection to pMIC8 was higher in sera from Group I (early acute phase) and lower in sera from Group IV (chronic phase). This pattern was the opposite of those observed to STAg, that showed lower detection percentage in Group I). To underline the differences in IgG detection using pMIC8 and STAg, it was determined a ratio between the ELISA index obtained from both antigenic preparations (STAg/pMIC8), which showed an accurate parameter to differencialte the phases of infection. Overall, these findings suggest that pMIC8 could be a valuable tool to differentiate recent from chronic T. gondii infection. / Toxoplasma gondii é um parasito intracelular que infecta virtualmente todos os animais de sangue quente, incluindo a espécie humana. Nestes hospedeiros, a infecção geralmente é assintomática em indivíduos imunocompetentes, mas em indivíduos imunocomprometidos e em casos de toxoplasmose congênita, as manifestações podem ser graves. O diagnóstico da toxoplasmose é usualmente realizado por métodos sorológicos, com detecção das imunoglobulinas IgG, IgM e IgA em amostras biológicas. As técnicas sorológicas atuais detectam a exposição ao parasito, mas não apresentam capacidade de diferenciar as vias de infecção, as quais podem ocorrer por ingestão de oocistos ou de cistos teciduais, dificultando a implementação de medidas preventivas para controlar e reduzir a infecção por T. gondii. Além disso, tais técnicas sorológicas não apresentam a possibilidade de diferenciar infecção aguda de infecção crônica, o que limita a determinação da fase da infecção, principalmente em indivíduos imunocomprometidos e em gestantes, além dos casos de toxoplasmose congênita. No presente trabalho, as proteínas recombinantes CCp5A e OWP1 de oocistos/esporozoítos de T. gondii foram utilizadas em testes sorológicos com o objetivo de diferenciar infecções via ingestão de oocistos ou cistos teciduais do parasito em amostras de soros de animais e humanos. A reatividade destas proteínas foi analisada, em paralelo com o antígeno solúvel de Toxoplasma (STAg), utilizando-se de um painel de amostras de soros de animais (galinhas, porcos e camundongos) infectados naturalmente ou por meio de protocolos de infecção experimental, a partir de diferentes estágios infecciosos do parasito. Em adição, estas proteínas foram testadas em amostras de soros de pessoas infectadas por via hídrica (via oocisto) em um surto de toxoplasmose e de gestantes soropositivas (IgM+/IgG+) para T. gondii, cuja via de infecção era desconhecida. Em animais, somente a proteína CCp5A foi capaz de diferenciar o estágio infeccioso de T. gondii responsável pela infecção, com reatividade específica para soros de indivíduos infectados por oocistos. Além disso, esta proteína também apresentou maior reatividade em amostras de soros na fase recente de infecção em porcos e camundongos. Em humanos, CCp5A apresentou reatividade preferencial com soros do surto de toxoplasmose, em comparação com soros das gestantes. Esses resultados indicam que a proteína CCp5A pode ser uma nova ferramenta para identificar o estágio infeccioso de T. gondii responsável pela infecção (oocisto ou cisto tecidual). Em uma segunda parte deste trabalho, com o intuito de avaliar outras preparações antigênicas visando a determinação das fases da infecção por T. gondii, se infecção aguda ou crônica, o peptídeo sintético pMIC8 foi testado, em paralelo com STAg, em imunoensaios utilizando-se amostras de soros de indivíduos em diferentes fases da infecção. Inicialmente, tal peptídeo foi utilizado para avaliar a cinética de anticorpos IgG em camundongos experimentalmente infectados com T. gondii. Posteriormente, imunoensaios utilizando pMIC8 e STAg foram realizados para a detecção de anticorpos IgM, IgA e IgG em 124 amostras de soros humanos divididos em 5 grupos, de acordo com a fase da infecção por T. gondii: Grupo I (infecção até 4 meses); Grupo II (infecção entre 5 e 8 meses); Grupo III (infecção entre 9 e 12 meses); Grupo IV (infecção acima de 12 meses); e Grupo V (indivíduos soronegativos). No modelo murino, pMIC8 mostrou-se como um marcador em potencial para a caracterização da infecção recente, demonstrando forte reação com anticorpos IgG na fase precoce da infecção. Em humanos, anticorpos IgM e IgA contra pMIC8 apresentaram melhor caracterização do tempo de infecção em amostras de soros de fase aguda (até 12 meses de infecção), quando comparados aos anticorpos dirigidos contra STAg. Por outro lado, a porcentagem de detecção de IgG contra pMIC8 foi maior nas amostras de soros do Grupo I (fase aguda precoce) e menor nas do grupo IV (fase crônica). Este padrão foi inverso ao observado com STAg, que apresentou menor porcentagem de detecção de IgG no grupo I. Visando caracterizar as diferenças quanto a detecção de IgG quando são utilizadas as preparações antigênicas STAg e pMIC8, foi calculada a razão entre os valores dos Índices ELISA de IgG obtidos nas reações com estes dois antígenos (Razão STAg/pMIC8), que demonstrou ser um parâmetro importante na diferenciação sorológica da fase da infecção. Em síntese, os resultados obtidos neste estudo sugerem que pMIC8 pode ser uma ferramenta relevante na diferenciação entre infecção recente e infecção distante na infecção por T. gondii. / Doutor em Imunologia e Parasitologia Aplicadas

O Cancro Cítrico, um dos mais graves problemas fitossanitários da citricultura atual, é uma doença causada pelo fitopatógeno Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). Um estudo funcional do genoma de Xac foi iniciado com o intuito de identificar interações proteína-proteína envolvidas em processos de patogenicidade de Xac. Através da utilização do sistema duplo-híbrido de levedura, baseado nos domínios de ligação ao DNA e ativação da transcrição do GAL4, nós analisamos os principais componentes dos mecanismos de patogenicidade de Xac, incluindo o Sistema de Secreção do Tipo III (TTSS), Sistema de Secreção do Tipo IV (TFSS) e Sistema de \"Quorum Sensing\" composto pelas proteínas Rpf. Componentes desses sistemas foram utilizados como iscas na triagem de uma biblioteca genômica de Xac. O TTSS é codificado pelos genes denominados hrp (\"hypersensitive response and pathogenicity\"), hrc (\"hrp conserved\") e hpa (\"hrp associated\") localizados no locus hrp do cromossomo de Xac. Esse sistema de secreção é capaz de translocar proteínas efetoras do citoplasma bacteriano para o interior da célula hospedeira. Nossos resultados mostraram novas interações proteínaproteína entre componentes do próprio TTSS além de associações específicas com uma proteína hipotética: 1) HrpG, um regulador de resposta de um sistema de dois componentes responsável pela expressão dos genes hrp, e XAC0095, uma proteína hipotética encontrada apenas em Xanthomonas spp; 2) HpaA, uma proteína secretada pelo TTSS, HpaB e o domínio C-terminal da HrcV; 3) HrpB1, HrpD6 e HrpW, 4) HrpB2 e HrcU e 5) interações homotrópicas envolvendo a ATPase HrcN. Em Xac, foram encontrados dois loci vir que codificam proteínas que possuem similaridade com componentes do TFSS envolvido em processos de conjugação/secreção bacteriana: TFSS-plasmídeo localizado no plasmídeo pXAC64 e TFSS-cromossomo localizado no cromossomo de Xac. O TFSS-plasmídeo, o qual possui maior similaridade com sistemas de conjugação, mostrou interações envolvendo proteínas cujos genes estão localizados na mesma região do plasmídeo pXAC64: 1) interação homotrópica da TrwA; 2) XACb0032 e XACb0033; 3) interações homotrópicas da proteína XACb0035; 4) VirB1 e VirB9; 5) XACb0042 e VirB6; 6) XACb0043 e XACb0021b. O TFSS-cromossomo apresentou interações envolvendo as proteínas: 1) VirD4 e um grupo de 12 proteínas que contém similaridade entre si, incluindo XAC2609 cujo gene encontra-se no locus vir, 2) XAC2609 e XAC2610; 3) Interações homotrópicas da VirB11; 4) XAC2622 e VirB9. A análise do sistema de \"Quorum-Sensing\" composto pelas proteínas Rpf mostrou interações envolvendo componentes do próprio sistema: 1) RpfC e RpfF; 2) RpfC e RpfG; 3) interações homotrópicas da RpfF; 4) RpfC e CmfA, uma proteína similar a Cmf de Dictyostelium discoideum que, neste organismo, é fundamental para processos de \"quorum-sensing\". As interações proteína-proteína encontradas permitiram-nos entender melhor a composição, organização e regulação dos fatores envolvidos na patogenicidade de Xac. / Citrus Canker, caused by the bacterial plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) presents one of the most serious problems to Brazilian citriculture. We have initiated a project to identify protein-protein interactions involved in pathogenicity of Xac. Using a yeast two-hybrid system based on GAL4 DNA-binding and activation domains, we have focused on identifying interactions involving subunits, regulators and substrates of: Type Three Secretion System (TTSS), Type Four Secretion System (TFSS) and Quorum Sensing/Rpf System. Components of these systems were used as baits to screening a random Xac genomic library. The TTSS is coded by the hrp (hypersensitive response and pathogenicity), hrc (hrp conserved) and hpa (hrp associated) genes in the chromosomal hrp locus. This secretion system can translocate efector proteins from the bacterial cytoplasm into the host cells. We have identified several previously uncharacterized interactions involving: 1) HrpG, a two-component system response regulator responsible for the expression of Xac hrp operons, and XAC0095, a previously uncharacterized protein encountered only in Xanthomonas spp; 2) HpaA, a protein secreted by the TTSS, HpaB and the C-terminal domain HrcV; 3) HrpB1, HrpD6 and HrpW; 4) HrpB2 and HrcU; 5) Homotropic interactions were also identified for the ATPase HrcN. Xac contains two virB gene clusters, one on the chromosome and one on the pXAC64 plasmid, each of which codes for a unique and previously uncharacterized TFSS. Components of the TFSS of pXAC64, which is most similar to conjugation systems, showed interactions involving proteins coded by the same locus: 1) Homotropic interactions of TrwA; 2) XACb0032 and XACb0033; 3) XAC0035 homotropic interactions; 4) VirB1 and VirB9; 5) XACb0042 and VirB6; 6) XACb0043 and XACb0021 b. Components of the chromosomal TFSS exhibited interactions involving: 1) VirD4 and a group of 12 uncharacterized proteins with a common C-terminal domain motif, include XAC2609 whose gene resides within the vir locus; 2) XAC2609 and XAC261 O; 3) Homotropic interactions of VirB11; 4) XAC2622 and VirB9. Analysis of Quorum Sensing/Rpf System components revealed interactions between the principal Rpf proteins which control Xanthomonas quorum sensing: 1) RpfC and RpfF; 2) RpfC and RpfG; 3) RpfF homotropic interactions; 4) RpfC and CmfA, a protein that presents similarity with Cmf (conditioned medium factor) of Dictyostelium discoideum, which contrais quorum sensing in this organism. The protein-protein interactions that we have detected reveal insights into the composition, organization and regulation of these important mechanisms involved in Xanthomonas pathogenicity.

O Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1) de Plasmodium sp tem sido sugerido como candidato a compor uma vacina contra a malária. No presente estudo geramos cinco proteínas recombinantes baseadas em diferentes regiões do ectodomínio de AMA-1 de Plasmodium vivax, o qual compreende os domínios I a III, com intuito de mapear regiões particularmente imunogênicas da proteína. Cada uma das cinco proteínas recombinantes foi expressa em Eschericha coli a partir do vetor pET-28a em fusão com a cauda de histidina e purificadas por cromatografia de afinidade. As diferentes proteínas recombinantes foram comparadas, por ELISA, quanto ao reconhecimento por anticorpos IgM, IgG e subclasses de IgG de 100 indivíduos infectados por P. vivax procedentes de áreas endêmicas do Estado do Pará e 32 indivíduos não infectados que relataram terem sido acometidos de mais de 10 episódios prévios de malária procedentes do município de Terra Nova do Norte (MT). As freqüências de indivíduos que apresentaram anticorpos IgM foram mais baixas e variaram de 4% (DIII) a 36% (DII-III). Por outro lado, as freqüências de indivíduos que apresentaram anticorpos IgG para DI, DII, DIII, DI-II e DII-III foram 13%, 65%, 12%, 59% e 58%, respectivamente. Podemos observar que as proteínas recombinantes contendo o DII foram particularmente imunogênicas durante a infecção natural. Com o objetivo de avaliar se os epítopos reconhecidos nas cinco proteínas baseadas nos diferentes domínios estão expostos na proteína recombinante correspondente ao ectodomínio (DI-III) gerada previamente, realizamos ensaios de inibição por ELISA utilizando placas sensibilizadas com a proteína DI-III. Nossos resultados sugerem a presença de um maior número de epítopos comuns entre as proteínas recombinantes baseadas nos domínios I-II e ectodomínio de AMA-1. Além disso, observamos que a proporção de indivíduos que apresentaram anticorpos contra DII, DI-II e DII-III aumentou de acordo com o maior número de exposições prévias ao P. vivax. As subclasses de IgG que predominaram contra todas as proteínas foram IgG1, IgG3 e IgG4. Em conjunto, nossos resultados sugerem que as proteínas recombinantes contendo o DII podem ser exploradas em futuros estudos de indução de imunidade protetora contra malária vivax em primatas não-humanos. / The Apical Membrane Antigen 1 (AMA-1) of Plasmodium sp has been suggested as a vaccine candidate against malaria. Herein, to identify novel antigenic epitopes on the Plasmodium vivax AMA-1 ectodomain, we have generated five recombinant proteins, comprising domains I to III. All recombinant proteins were expressed in Escherichia coli using the pET-28a vector system fused to hexahistidine tag for purification by affinity chromatography. Recognition of recombinant proteins by antibodies was evaluated using a panel of sera collected from onehundred P. vivax -infected patients resident in the State of Pará and from thirty-two non-infected individuals, living in the State of Mato Grosso and who have faced a minimum of ten malaria episodes. ELISA analyses demonstrated that protein recognition was highly dependent on IgG antibodies, raging from 13%, 65%, 12%, 59% up to 58%, respectively for DI, DII, DIII, DI-II and DII-III domains. Indeed, we have noticed a lower frequency of recognition, ranging from 4% (DIII) to 36% (DII-III), by sera from those individuals that presented IgM antibodies. Collectively, these data suggest that the DII domain is particularly immunogenic during natural infections. Next, to verify whether the epitopes recognized in these five different recombinant proteins were also expressed in a recombinant protein spanning domains I through III (DI-III), we carried out ELISA inhibition assays using plates coated with the DI-III recombinant protein. Our findings revealed the presence of a higher number of common epitopes among recombinant proteins based on domains I-II and the AMA-1 ectodomain. Moreover, we observed that the proportion of individuals who had presented antibodies against DII, DI-II and DII-III domains increased according to the previous number of P. vivax episodes. Overall, IgG1, IgG3 and IgG4 antibodies were prevalent to all proteins. Taken together, our results demonstrated that DII domain is highly recognized, mainly by IgG antibodies; and open promising perspectives to use this region as an experimental vaccine in non-human primates capable to induce protective immunity against vivax malaria.

Deficiência na enzima lisossomal glucocerebrosidase (GCR) resulta na doença de Gaucher. O tratamento atual consiste na administração da enzima exógena, produzida em células CHO. Porém, o medicamento disponível no mercado é extremamente custoso. Neste trabalho, propusemos a clonagem e a expressão da GCR humana em células CHO, visando a obtenção de um clone celular produtor para viabilizar a produção futura da enzima, a um custo menor, no Instituto Butantan. A expressão estável da GCR recombinante foi obtida a partir da transfecção de células CHO-dhfr- com o plasmídeo pED de expressão em células de mamíferos contendo o cDNA da GCR, seguido de amplificação gênica por MTX. A GCR foi detectada no extrato celular (~ 64 kDa) e secretada para o sobrenadante (63-69 kDa) em ensaios de western blotting, usando o anticorpo policlonal anti-GCR gerado neste trabalho. A enzima secretada hidrolisou o substrato 4-MUG e a sua produtividade foi estimada em 5,14 pg/célula/dia para o melhor subclone produtor, selecionado para a produção futura da GCR em larga escala. / Deficiency of the lysosomal glucocerebrosidase (GCR) enzyme results in Gaucher\'s disease. Current treatment consists on enzyme replacement therapy by the administration of recombinant GCR produced in CHO cells. However, the medicine available in the market is extremely expensive. In this work, we proposed the cloning and expression of human GCR in CHO cells, in order to obtain a productive cellular clone for future production of GCR enzyme at a lower cost at the Butantan Institute. The stable expression of recombinant GCR was obtained after transfection of CHO-dhfr- cells with pED mammalian expression vector containing the GCR cDNA, followed by gene amplification with MTX. The GCR was detected by western blotting analysis, either as cell-associated (~ 64 kDa) or as secreted forms (63-69 kDa), using the anti-GCR polyclonal antibody produced in this work. The secreted enzyme was active on 4-MUG and was produced at a level of about 5,14 pg/cell/day for the best producer subclone, selected for subsequent steps of GCR production on large scale in next future.