Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Chromobacterium violaceum à uma bactÃria Gram-negativa, saprÃfita, nÃo patogÃnica e de vida livre. A anotaÃÃo do genoma dessa espÃcie revelou muitos genes codificando produtos com potenciais aplicaÃÃes em diversas Ãreas. Dentre esses produtos estÃo vÃrias quitinases, enzimas capazes de degradar quitina, um polissacarÃdeo de N-acetil-β-D-glucosamina presente na parede celular de muitos fungos e no exoesqueleto de insetos e crustÃceos. As quitinases sÃo de grande interesse biotecnolÃgico, podendo ser utilizadas para converter quitina em derivados Ãteis, e tambÃm para o controle de fungos e insetos que causam danos em culturas agrÃcolas. O presente trabalho teve como objetivo realizar a caracterizaÃÃo bioquÃmica, estrutural e biolÃgica de uma quitinase recombinante (CV1897), da famÃlia 19 das glicosil hidrolases, de C. violaceum ATCC 12472. A sequÃncia completa da ORF CV1897 (codificando CV1897PS+, com o peptÃdeo sinal nativo) foi amplificada por reaÃÃo em cadeia da polimerase (PCR) e clonada nos vetores pET302/NT-His e pPICZαA para expressÃo em Escherichia coli e Pichia pastoris, respectivamente. A sequÃncia parcial da ORF (rCV1897PS-, sem o peptÃdeo sinal nativo) foi expressa apenas em P. pastoris. Em E. coli, a rCV1897PS+ foi produzida principalmente em corpos de inclusÃo, de forma insolÃvel e inativa. Em P. pastoris, as proteÃnas (rCV1897PS+ e rCV1897PS-) foram secretadas para o meio de cultura de forma solÃvel e funcional. As enzimas foram purificadas por cromatografia de afinidade em nÃquel imobilizado, com rendimentos de 1,8 mg/L (rCV1897PS+) e 2,1 mg/L (rCV1897PS-), sendo detectadas por eletroforese em gel de poliacrilamida na presenÃa de SDS (SDS-PAGE) como duas isoformas com massas moleculares diferentes (43,2 kDa e 51,4 kDa; 44 e 50 kDa, respectivamente). A quitinase recombinante (CV1897PS+) mostrou atividade Ãtima em Ph 5,0 e foi ativa quando tratada a temperaturas de atà 40 ÂC por 30 min. A Rcv1897 apresentou atividade quitinÃsica frente a quitina coloidal e glicol-quitina (em gel SDS-PAGE). Os espectros de dicroÃsmo circular revelaram que a estrutura da proteÃna possui predominantemente estrutura secundÃria do tipo α-hÃlice (37%), com 26% de fitas-β e 38% de estrutura desordenada. Os espectros de fluorescÃncia revelaram que a proteÃna foi produzida na sua conformaÃÃo enovelada. A rCV1897PS+ inibiu a germinaÃÃo de conÃdios e o crescimento micelial dos fungos fitopatogÃnicos Penicillium herquei e Colletotrichum lindemuthianum. As quitinases rCV1897PS+ e rCV1897PS- em associaÃÃo com o fluconazol atuaram de forma sinÃrgica contra diferentes cepas da levedura patogÃnica Candida tropicalis. Os estudos bioquÃmicos, estruturais e biolÃgicos da rCV1897 poderÃo ser Ãteis para aplicaÃÃo biotecnolÃgica dessa enzima. / Chromobacterium violaceum is a Gram-negative, saprophytic, non-pathogenic and free living bacterium. The annotation of the genome of this species revealed many genes encoding products with potential applications in many areas. Among these products are several chitinases, which are enzymes capable of degrading chitin, a polysaccharide of N-acetyl-β-D-glucosamine. Chitin is found in the cell wall of many fungi and in the exoskeleton of insects and crustaceans. Chitinases are of great biotechnological interest because these enzymes can be used to produce useful derivatives from chitin, and also to be exploited for the control of fungi and insects that cause damages in crops. This study aimed to carry out the biochemical, biological and structural characterization of a recombinant chitinase (CV1897) belonging to family GH19 from C. violaceum ATCC 12472. The complete sequence of the ORF CV1897 (encoding CV1897SP+, with the native signal peptide) was amplified by polymerase chain reaction (PCR) and cloned into the vectors pET302/NT-His and pPICZαA, for expression in Escherichia coli and Pichia pastoris, respectively. The partial sequence of the ORF CV1897 (encoding CV1897SP-, without the native signal peptide) was expressed only in P. pastoris. In E. coli the rCV1897SP+ was mainly produced as insoluble inclusion bodies. In P. pastoris, the two versions of the protein (rCV1897PS+ and rCV1897PS-) were secreted into the culture medium, in their soluble and functional form. The enzymes were purified by affinity chromatography on immobilized nickel ions, with yields of 1.8 mg/L (rCV1897PS+) and 2.1 mg/L (rCV1897PS-), being detected by electrophoresis as two isoforms with different molecular weights. The recombinant chitinase (rCV1897PS+) showed optimal hydrolytic activity at pH 5.0 and was active after treatement at temperatures up to 40 ÂC for 30 min. The rCV1897 showed chitinolytic activity against colloidal chitin and glycol-chitin on SDS-PAGE. Circular dichroism spectra showed that the protein has predominantly α-helical arrangements (37%), also having 26% of β-strands and 38% disordered structure. The fluorescence spectra revealed that the protein was produced in their folded conformation. The rCV1897PS+ inhibited the conidial germination and mycelial growth of the phytopathogenic fungi Penicillium herquei and Colletotrichum lindemuthianum. Both rCV1897PS+ and rCV1897PS- in combination with fluconazole acted synergistically against different strains of the human pathogenic yeast Candida tropicalis. The biochemical, structural and biological studies of rCV1897 may be useful for biotechnological application of this enzyme.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A frutalina, lectina α-D-galactose ligante, foi expressa e processada num sistema heterÃlogo para expressÃo de proteÃnas utilizando a levedura metilotrÃfica Pichia pastoris. Para atingir os objetivos esperados foram desenvolvidas trÃs estratÃgias: identificar o gene que codifica para a frutalina a partir do DNA genÃmico obtido de folhas de A. incisa; sintetizar, por uma empresa especializada, o gene que codifica para as cadeias polipeptÃdicas da frutalina, otimizando-o para a expressÃo em P. pastoris e isolar o gene que codifica para a frutalina, a partir do mRNA presente em sementes maduras e frescas, para obtenÃÃo do cDNA utilizando a tÃcnica da RT-PCR. Enquanto na primeira estratÃgia, foi obtido apenas o gen da cadeia beta, nas duas outras estratÃgias o gen completo foi obtido. No entretanto, a estratÃgia que mostrou melhor expressÃo da frutalina recombinante em P. pastoris foi a da obtenÃÃo do gene que codifica para a frutalina, a partir do mRNA. A expresÃo foi tempertura dependente e a frutalina recombinante apresentou uma massa molecular aparente de 17 kDa, sugerindo a presenÃa do peptÃdeo de ligaÃÃo e da cauda de histidina. / Frutalin, the Artocarpus incise alfa-D-galactose binding seed lectin was expressed and processed in a heterologous system for protein expression, using the metilotrophic yeast Pichia pastoris. In order to obtain the proposed objectives, three strategies were followed: identify the frutalin gene from the genomic DNA, obtained from the leaves; obtain, from the GenScript Corporation, the synthetic frutalin polypeptide chains gene, optimized for expression in Pichia system; and isolate frutalin gene, from mRNA present in fresh seeds in order to obtain the cDNA, using the RT-PCR technique. The obtained genes were inserted in the Pichia genome, in order to evaluate the lectin expression. While in the first strategy only the beta chain gene was obtained, in the other two the complete frutalin gene was obtained. The best results were obtained from the third strategy. The expression process was temperature dependent, with the optimum at 18 οC and the recombinant frutalin showed an apparent molecular mass of 17 kDa, which suggest the presence of both the linker peptide and the histidine tag.

A enzima L-asparaginase (ASNase) usada como biofármaco no tratamento de Leucemia Linfoblástica Aguda (LLA) é de origem bacteriana, o que provoca reações imunológicas nos paciente e a ASNase usada no Brasil é importada o que dificulta seu uso por razões de abastecimento e de preço. Por outra parte, dentro dos sistemas de expressão de proteínas recombinantes usados pela biotecnologia, destaca-se a Pichia pastoris, levedura metilotrófica de fácil manipulação, crescimento rápido, alta capacidade de expressão e capaz de realizar modificações pós-traducionais. Neste projeto, o gene de ASNase II de Saccharomyces cerevisiae foi expressa em P. pastoris (Muts), tendo sido analisada a localização da enzima nos meios extracelular, intracelular e espaço periplasmático. Além disso, foram avaliadas diversas condições de crescimento e indução da ASNase em agitador orbital e finalmente foi feito o cultivo em biorreator de 3L operado em batelada. Segundo o analise da expressão, a enzima foi localizada no espaço periplasmático. O crescimento de P. pastoris em diferentes concentrações de glicerol (10,0 - 50,0 g.L-1) mostraram parâmetros cinéticos similares (µmáx = 0,35 h-1; tg= 2,0 h) e o maior fator de conversão de substrato em células (Y x/s = 0,9 g g-1) foi obtido com 10,0 g.L-1 de glicerol. A expressão de ASNase somente ocorreu a 20 °C e melhora com concentrações de metanol acima de 1,0% (v/v), obtendo-se a maior produção da enzima a 3% de metanol durante 48 horas, o que foi corroborado pelo planejamento fatorial fraccionado (3n-k + 2), n = 3 e k =1. Também se observou que o pH de indução, a suplementação com aminoácidos ou casaminoácidos e concentração de glicerol durante a fase de crescimento apresentaram pouca ou nenhuma influência na expressão. Entretanto, as células induzidas imediatamente após o glicerol ter sido consumido melhoraram a produção de ASNase. No cultivo em biorreator, a fase de crescimento foi feita com 10,0 e 40,0 g.L-1-1 de glicerol, e a fase de indução com pulsos de 3,0% (v/v) de metanol durante 120 horas. A maior atividade volumétrica (710,2 U.L-1) de ASNase foi obtida na batelada com 40,0 g.L-1 de glicerol e a atividade periplasmática foi constante durante o tempo de cultivo o que significa que o controle do pH afeta positivamente na expressão de ASNase. / The bacterial L-asparaginase (ASNase) is used as biopharmaceutical in the treatment of acute lymphoblastic leukemia (ALL) and non-Hodgkin lymphoma and because his origin causes immune reactions in patients. The ASNase used in Brazil is imported which hinders its use due to supply availability and price. The methylotrophic yeast Pichia pastoris, is a microrganism easy to handle and with fast growth and high capacity of expression of recombinant proteins and that is able to carry out post-translational modifications. In this work, Saccharomyces cerevisiae ASNase II gene was expressed in Pichia pastoris (Muts) and was analyzed its localization in extra and intracellular medium and periplasmic space. Also, different conditions of growth and induction were evaluated in shaker, that culminated in a cultivation carried out in 3L bioreactor operated in batch. According the expression analysis, the enzyme was localized in periplasmic space; Pichia pastoris growth in different concentrations of glycerol (10 - 50 g.L-1) show similar kinetic parameters (µmáx = 0.35 h-1; tg = 2.0 h), with the higher substrate to biomass yield (Y x/s= 0.9 g.g-1) obtained with 10 g.L-1 of glycerol. The ASNase expression only occurred at 20°C and improves with methanol concentrations above 1.0% (v/v) to yield the highest production ASNase 3.0% methanol for 48 hours, which was corroborated by factorial fractionated design (3n-k + 2), n = 3 and k = 1. Also was observed that the pH of induction, supplementation with amino acids or casaminoacids and glycerol concentration during the growth phase had little or null influence on the expression. However the induction immediately after glycerol depletion improved the ASNase production. In bioreactor, were used 10 and 40 g.L-1 of glycerol in the growth phase and in the induction phase were used methanol pulses of 3.0% (v/v) during 120 hours. The major volumetric activity (710,2 U.L-1) of ASNase occurred in batch cultivation with 40 g.L-1 of glycerol and periplasmic activity was almost constant during the process which means that the control of pH affects positively the ASNase expression.

Utilizada amplamente no tratamento de Leucemias Linfoblásticas Agudas, a L-Asparaginase é uma enzima que atua diminuindo a concentração de L-asparagina livre no plasma e, dessa forma, impede a proliferação de células cancerígenas. Isso ocorre porque tais células, ao contrário das células saudáveis, não conseguem sintetizar o aminoácido L-asparagina que necessitam para a síntese proteica por não possuírem a enzima asparagina sintetase devido a um silenciamento genético. A L-Asparaginase utilizada no Brasil era importada e produzida em bactéria, o que gerava problemas com custo e abastecimento, além de causar algumas reações imunológicas aos usuários. Isso impulsiona a encontrar alternativas para produção nacional de tal enzima e, se possível, com menor potencial alergênico. Para isso, foi estudada a produção da enzima L-Asparaginase do gene ASP1 de Saccharomyces cerevisiae em sistema de expressão heteróloga Pichia pastoris através da clonagem do gene sintético (ASP1), com códons otimizados para expressão em P. pastoris, estudo este nunca antes realizado ao que se sabe. Além disso, a produção da enzima foi realizada com auxílio de um planejamento experimental fatorial em agitador orbital levando em conta as variáveis: pH, temperatura e concentração do indutor. A melhor condição encontrada dentre as estudadas neste trabalho foi, a temperatura de 20°C, pH 6,0 e concentração de indutor de 1,5% que alcançou uma atividade de 6,9 U/g de célula e apesar do esforços, o peptídeo sinal utilizado (alfa da S. cerevisiae) não foi capaz de promover a secreção da enzima para o meio extracelular.Deve-se salientar que a realização de um maior número de ensaios através de um planejamento experimental fatorial fracionário para encontrar uma região de rendimentos máximos talvez melhore o ajuste dos modelos mostrados. Este trabalho foi a primeira tentativa de expressão do gene ASP1 de S. cerevisiae em Pichia pastoris até o momento, e pretende-se aprofundar mais este estudo. / Used widely in the treatment of Acute lymphoblastic leukemia, L-Asparaginase is an enzyme that acts by decreasing the concentration of L-asparagine free in the plasma and thus prevents the proliferation of cancer cells. This is because such cells, in contrast to healthy cells can not synthesize L-asparagine amino acid for protein synthesis need not possess the enzyme asparagine synthetase due to a gene silencing. The L-asparaginase used in Brazil was imported and produced in bacteria, which caused problems with cost and supply, as well as cause some immune responses to users. This boosts find alternatives to domestic production of this enzyme and, if possible, less allergenic potential. For this, the production of L-asparaginase enzyme ASP1 Saccharomyces cerevisiae gene heterologous to Pichia pastoris expression system was investigated by cloning the synthetic gene (ASP1), with codons optimized for expression in P. pastoris, this study never before achieved to what is known. Furthermore, the enzyme production was performed with the aid of a factorial design in an orbital shaker taking into account the following variables: pH, temperature and concentration of inducer. The best condition found among those studied in this work was a temperature of 20 ° C, pH 6.0 and concentration of 1.5% inductor attained an activity of 6.9 U / g cell and despite the efforts, used signal peptide (S. cerevisiae alpha) was not able to promote the secretion of the enzyme into the medium extracelular.Deve be noted that the achievement of a greater number of tests using a fractional factorial design yields to find a region maximum might improve the fit of the models shown. This work was the first attempt to ASP1 gene expression of S. cerevisiae in Pichia pastoris to date, and is intended to further deepen this study.

O Plasmodium vivax é a espécie causadora de malária de maior distribuição mundial e maior prevalência nas Américas. A complexidade do ciclo de vida do parasito e sua extensa diversidade antigênica têm dificultado a obtenção de uma vacina eficaz e inferem que seja pouco provável que este objetivo seja alcançado utilizando um único antígeno. Neste contexto, a combinação de regiões imunodominantes de antígenos de um ou mais estágios do ciclo de vida do Plasmodium pode ser uma estratégia com melhor prognóstico na indução de resposta imune protetora e duradoura contra a atividade parasitária. Este trabalho avaliou a imunogenicidade, em camundongos, de uma formulação vacinal composta pela mistura dos antígenos CSP, pré-eritrocítico e AMA-1, o qual é expresso em ambos os estágios, préeritrocítico e eritrocítico assexuado. A proteína quimérica yPvCSAllFL, que contém epítopos para células B da região central (repeats) das 3 variantes alélicas PvCSP-VK210, PvCSP-VK247 e PvCSP-P. vivax-like fusionados, e a yPvAMA-1 foram expressas com sucesso em leveduras Pichia pastoris e purificadas por métodos cromatográficos para a imunização de camundongos BALB/c e C57BL/6, na presença do adjuvante Poly(I:C), agonista de TLR3. Por ELISA, foram determinados os títulos de anticorpos, as subclasses de IgG e a avidez destes pelas proteínas indutoras, administradas isoladamente ou em combinação. A resposta de anticorpos anti-yPvCSAllFL mostrou ser linhagem dependente, tendo sido observado altos títulos de anticorpos IgG (106) em C57BL/6, os quais se mantiveram elevados por até 6 meses após a última dose. Os anticorpos anti-yPvCSAllFL, predominantemente IgG1, foram capazes de reconhecer proteínas representando as 3 variantes alélicas. No geral, a coadministração dos antígenos yPvCSAllFL e yPvAMA-1 não comprometeu a resposta de anticorpos individual. Utilizando este protocolo de vacinação não foi possível detectar resposta proliferativa de células TCD3+TCD4+ ou TCD3+TCD8+ específicas após a estimulação com yPvCSAllFL. Os índices de proliferação (8,31%) e o padrão de secreção das citocinas IFN-γ, IL-2, TNF-α e IL-10, associados à yPvAMA-1, sofreram redução com a coadministração de antígenos (6,33%) e alteração, com elevação de IL-2 em detrimento das demais citocinas. Os dados gerados no estudo das formulações vacinais apresentadas neste trabalho podem ser úteis para o desenvolvimento de uma vacina anti-P. vivax, principalmente por explorarem estratégias de combinação e fusão de antígenos. / Plasmodium vivax is the species of malaria more widely distributed worldwide and with higher prevalence in the Americas. The complexity of the parasite life cycle and its extensive antigenic diversity have hampered the achievement of an effective vaccine and infer that it is unlikely that this goal will be achieved using a single antigen. In this context, the combination of immunodominant regions of antigens of one or more stages of the Plasmodium life cycle can be a strategy with better prognosis at inducing protective and durable immune responses against this parasite. Our study assessed the immunogenicity of vaccine formulations consisting of mixture of antigens CSP, pre-erythrocytic and AMA-1, which is expressed in the both stages, pre-erythrocytic and erythrocytic asexual, in mice. The chimeric protein yPvCSAllFL, which contains B-cell epitopes of the central region (repeats) of the 3 allelic variants PvCSP-VK210, PvCSP-VK247 and PvCSP-P. vivax-like fused, and the yPvAMA-1 were successfully expressed in the yeast Pichia pastoris and purified by chromatographic methods for immunization of BALB/c and C57BL/6 mice in the presence of the adjuvant Poly(I:C), a TLR3 agonist. By ELISA, we determined the titles, IgG subclasses and the avidity of the antibodies to these proteins, administered alone or in combination. The immune response to yPvCSAllFL proved to be dependent on mouse strain, having been observed high titers of IgG antibodies (106) in C57BL/6, which remained high for up to 6 months after the last dose. Anti-yPvCSAllFL antibodies, predominantly IgG1, were able to recognize proteins representing the 3 allelic variants. In general, the co-administration of yPvCSAllFL and yPvAMA-1 antigens did not compromise the individual antibodies response. Using this vaccination protocol, we could not detect cell specific proliferative responses of TCD3+TCD4+ or TCD3+TCD8+ after stimulation with yPvCSAllFL. The proliferation (8.31%) and the pattern of secretion of cytokines IFN-γ, IL-2, TNF-α and IL-10, associated with the yPvAMA-1, were reduced during the co-administration (6.33%) and compensated by the elevation of IL-2. The data generated on the study of vaccine formulations presented in this thesis may be useful for the development of a vaccine anti-P. vivax, mainly by exploiting strategies of combination and fusion of antigens.

LOPES NETO, Antônio Viana. Atividade fungistática de uma quitinase recombinante do feijão de corda [Vigna unguiculata (L.) (Walp.)] contra Lasiodiplodia theobromae Pat. (Griff. e Maubl.), agente causal da resinose do cajueiro (Anacardium occidentale L.). 2014. 57 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-07-08T13:45:57Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_avlopesneto.pdf: 1483564 bytes, checksum: 0e776910b7f818898df5c2fc18bff4ec (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-08-02T20:18:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_avlopesneto.pdf: 1483564 bytes, checksum: 0e776910b7f818898df5c2fc18bff4ec (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-02T20:18:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_avlopesneto.pdf: 1483564 bytes, checksum: 0e776910b7f818898df5c2fc18bff4ec (MD5) Previous issue date: 2014 / The aim of this work was to evaluate the biological activity of a recombinant chitinase (rVuChi) from cowpea (Vigna unguiculata) against the phytopathogenic fungus Lasiodiplodia theobromae. The recombinant protein was expressed in Pichia pastoris, collected and purified after 72h of induction, using a chitin affinity chromatography. The chitinase was eluted from the affinity chromatography using 0.1 M acetic acid. Enzymatic assay was performed against the synthetic substrate (colloidal chitin) in order to determine the activity of the purified recombinant protein. The chitinase displayed a specific activity of 5,637.32 U/mg of protein. Biological tests were performed. In these tests three different isolates of L. theobromae, identified as CNPAT CCJ-127, CNPAT CCJ-166 and CNPAT CCJ-184, were used and the experiments were performed on triplicate. The fungal isolates were obtained from the collection of work from the laboratory of plant pathology from the Embrapa Agroindústria Tropical (Fortaleza-CE, Brasil). In all biological assays the fungicide Carbomax 500 SC® (Carbendazim) at a concentration of 2 mL/L and sterile distilled water were used as positive and negative controls, respectively. A total of 50, 100 and 300 µg of recombinant chitinase (rVuChi) was used in all tests. The first test was based on the disk diffusion methodology using filter paper in which the effects of the protein on the mycelium growth, as well as the formation of an inhibition zone on the fungal hyphae were investigated. The second test was based on the diffusion assay in agar. Photographs were used to register the observations. The rVuChi showed moderate to strong fungistatic activities on the mycelial growth of all L. theobromae isolates when used at 100 and 300 µg in the disk diffusion assay. CNPAT CCJ-127 was the most resistant specimen to the rVuChi fungistatic action, as observed by the lower impact of the protein on it is mycelial growth. In the agar diffusion test the amount of 300 µg was the most effective, as observed in the disk diffusion test. In addition, the effect of the protein was most pronounced on the isolates CNPAT CCJ-166 and CNPAT CCJ-184 and less impacting on CNPAT CCJ-127. The recombinant chitinase rVuCHi showed to be an inhibitor of the mycelial growth of three L. theobromae isolates. The fungistatic effects of the protein described here may be due to its ability to degrade chitin, a structural biopolymer that makes part of the cell wall of several phytopathogenic fungi, including L. theobromae. Once this is only a scientific speculation, more studies need to be made to definitely reveal the mechanism of action of rVuChi on L. theobromae. / O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade biológica de uma quitinase recombinante (rVuChi) de feijão-caupi (Vigna unguiculata) contra o fungo fitopatogênico Lasiodiplodia theobromae. A proteína recombinante foi expressa em Pichia pastoris, coletada e purificada após 72h de indução, utilizando cromatografia de afinidade em matriz de quitina. A quitinase foi eluída a partir da cromatografia de afinidade com ácido acético a 0,1 M. Ensaio enzimático foi realizado contra o substrato sintético (quitina coloidal), a fim de determinar a atividade da proteína recombinante purificada. A quitinase apresentou atividade específica de 5.637,32 U/mg de proteína. Testes biológicos foram realizados. Nestes testes três diferentes isolados de L. theobromae, identificados como CNPAT CCJ-127, CNPAT CCJ-166 e CNPAT CCJ-184, foram utilizados e os experimentos foram realizados em triplicata. Os isolados fúngicos foram obtidos da coleção de trabalho do Laboratório de Fitopatologia da Embrapa Agroindústria Tropical (Fortaleza-CE, Brasil). Em todos os ensaios biológicos o fungicida Carbomax 500 SC® (Carbendazim), a uma concentração de 2 mL/L, e água destilada estéril foram utilizados como controles positivos e negativos, respectivamente. Um total de 50, 100 e 300 µg de quitinase recombinante (rVuChi) foi utilizado em todos os testes. O primeiro ensaio foi baseado na metodologia de difusão em disco de papel de filtro em que foram investigados os efeitos da proteína sobre o crescimento do micélio, bem como a formação de halo de inibição sobre o crescimento micelial do fungo. O segundo ensaio foi baseado no ensaio de difusão em ágar. Fotografias foram usadas para registrar as observações. A quitinase rVuChi mostrou efeito fungistático variando de moderado a forte sobre o crescimento micelial de todos os isolados de L. theobromae, particularmente quando usada nas doses de 100 e 300 µg, no ensaio de difusão em disco. CNPAT CCJ-127 foi o isolado mais resistente à ação fungistática de rVuChi, como observado pelo menor impacto da proteína em seu crescimento micelial. No teste de difusão em ágar a quantidade de 300 µg foi a mais efetiva, da mesma forma como observado para o de difusão em disco de papel de filtro. Além disso, o efeito da proteína foi mais pronunciado nos isolados CNPAT CCJ-166 e CNPAT CCJ-184 e menos impactante no isolado CNPAT CCJ-127. A quitinase recombinante rVuCHi mostrou ser um inibidor do crescimento micelial de três diferentes isolados de L. theobromae. Os efeitos fungistáticos da proteína aqui descritos podem ser devido à sua capacidade de degradar quitina, um biopolímero estrutural que faz parte da parede celular de vários fungos fitopatogênicos, incluindo L. theobromae. Entretanto, mais estudos precisam ser conduzidos para revelar os possíveis mecanismos de ação de rVuChi sobre L. theobromae.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade biolÃgica de uma quitinase recombinante (rVuChi) de feijÃo-caupi (Vigna unguiculata) contra o fungo fitopatogÃnico Lasiodiplodia theobromae. A proteÃna recombinante foi expressa em Pichia pastoris, coletada e purificada apÃs 72h de induÃÃo, utilizando cromatografia de afinidade em matriz de quitina. A quitinase foi eluÃda a partir da cromatografia de afinidade com Ãcido acÃtico a 0,1 M. Ensaio enzimÃtico foi realizado contra o substrato sintÃtico (quitina coloidal), a fim de determinar a atividade da proteÃna recombinante purificada. A quitinase apresentou atividade especÃfica de 5.637,32 U/mg de proteÃna. Testes biolÃgicos foram realizados. Nestes testes trÃs diferentes isolados de L. theobromae, identificados como CNPAT CCJ-127, CNPAT CCJ-166 e CNPAT CCJ-184, foram utilizados e os experimentos foram realizados em triplicata. Os isolados fÃngicos foram obtidos da coleÃÃo de trabalho do LaboratÃrio de Fitopatologia da Embrapa AgroindÃstria Tropical (Fortaleza-CE, Brasil). Em todos os ensaios biolÃgicos o fungicida Carbomax 500 SC (Carbendazim), a uma concentraÃÃo de 2 mL/L, e Ãgua destilada estÃril foram utilizados como controles positivos e negativos, respectivamente. Um total de 50, 100 e 300 Âg de quitinase recombinante (rVuChi) foi utilizado em todos os testes. O primeiro ensaio foi baseado na metodologia de difusÃo em disco de papel de filtro em que foram investigados os efeitos da proteÃna sobre o crescimento do micÃlio, bem como a formaÃÃo de halo de inibiÃÃo sobre o crescimento micelial do fungo. O segundo ensaio foi baseado no ensaio de difusÃo em Ãgar. Fotografias foram usadas para registrar as observaÃÃes. A quitinase rVuChi mostrou efeito fungistÃtico variando de moderado a forte sobre o crescimento micelial de todos os isolados de L. theobromae, particularmente quando usada nas doses de 100 e 300 Âg, no ensaio de difusÃo em disco. CNPAT CCJ-127 foi o isolado mais resistente à aÃÃo fungistÃtica de rVuChi, como observado pelo menor impacto da proteÃna em seu crescimento micelial. No teste de difusÃo em Ãgar a quantidade de 300 Âg foi a mais efetiva, da mesma forma como observado para o de difusÃo em disco de papel de filtro. AlÃm disso, o efeito da proteÃna foi mais pronunciado nos isolados CNPAT CCJ-166 e CNPAT CCJ-184 e menos impactante no isolado CNPAT CCJ-127. A quitinase recombinante rVuCHi mostrou ser um inibidor do crescimento micelial de trÃs diferentes isolados de L. theobromae. Os efeitos fungistÃticos da proteÃna aqui descritos podem ser devido à sua capacidade de degradar quitina, um biopolÃmero estrutural que faz parte da parede celular de vÃrios fungos fitopatogÃnicos, incluindo L. theobromae. Entretanto, mais estudos precisam ser conduzidos para revelar os possÃveis mecanismos de aÃÃo de rVuChi sobre L. theobromae. / The aim of this work was to evaluate the biological activity of a recombinant chitinase (rVuChi) from cowpea (Vigna unguiculata) against the phytopathogenic fungus Lasiodiplodia theobromae. The recombinant protein was expressed in Pichia pastoris, collected and purified after 72h of induction, using a chitin affinity chromatography. The chitinase was eluted from the affinity chromatography using 0.1 M acetic acid. Enzymatic assay was performed against the synthetic substrate (colloidal chitin) in order to determine the activity of the purified recombinant protein. The chitinase displayed a specific activity of 5,637.32 U/mg of protein. Biological tests were performed. In these tests three different isolates of L. theobromae, identified as CNPAT CCJ-127, CNPAT CCJ-166 and CNPAT CCJ-184, were used and the experiments were performed on triplicate. The fungal isolates were obtained from the collection of work from the laboratory of plant pathology from the Embrapa AgroindÃstria Tropical (Fortaleza-CE, Brasil). In all biological assays the fungicide Carbomax 500 SC (Carbendazim) at a concentration of 2 mL/L and sterile distilled water were used as positive and negative controls, respectively. A total of 50, 100 and 300 Âg of recombinant chitinase (rVuChi) was used in all tests. The first test was based on the disk diffusion methodology using filter paper in which the effects of the protein on the mycelium growth, as well as the formation of an inhibition zone on the fungal hyphae were investigated. The second test was based on the diffusion assay in agar. Photographs were used to register the observations. The rVuChi showed moderate to strong fungistatic activities on the mycelial growth of all L. theobromae isolates when used at 100 and 300 Âg in the disk diffusion assay. CNPAT CCJ-127 was the most resistant specimen to the rVuChi fungistatic action, as observed by the lower impact of the protein on it is mycelial growth. In the agar diffusion test the amount of 300 Âg was the most effective, as observed in the disk diffusion test. In addition, the effect of the protein was most pronounced on the isolates CNPAT CCJ-166 and CNPAT CCJ-184 and less impacting on CNPAT CCJ-127. The recombinant chitinase rVuCHi showed to be an inhibitor of the mycelial growth of three L. theobromae isolates. The fungistatic effects of the protein described here may be due to its ability to degrade chitin, a structural biopolymer that makes part of the cell wall of several phytopathogenic fungi, including L. theobromae. Once this is only a scientific speculation, more studies need to be made to definitely reveal the mechanism of action of rVuChi on L. theobromae.

Os produtos de modificação de lipoproteínas de baixa densidade (LDL) como a subfração eletronegativa [LDL(-)] desempenham um importante papel na progressão da aterosclerose. O acúmulo massivo de LDL modificada captada por macrófagos resulta em células espumosas que liberam mediadores inflamatórios e contribuem para a aterogênese. O scFv (single chain fragment variable) é um fragmento de anticorpo recombinante que contém o sítio completo de ligação ao antígeno. Diante do papel da LDL(-) na aterogênese e da necessidade de novas intervenções terapêuticas que possam inibir o acúmulo de lipídeos em macrófagos, este trabalho objetivou a expressão do scFv anti-LDL(-) 2C7 em Pichia pastoris, bem como a avaliação do efeito deste fragmento de anticorpo sobre a formação de células espumosas em cultura de macrófagos RAW 264.7. O vetor inicial de expressão pPIgLE apresentava como estratégia de detecção e purificação o fusionamento com a proteína A. No entanto, a alta imunogenicidade da proteína A inviabilizaria o estudo da proteína de fusão em cultura de macrófagos, o que determinou a substituição da estratégia de purificação anterior pela cromatografia com resina de níquel através da inserção de hexahistidina na região C-terminal da proteína. A análise de sequenciamento confirmou a presença da inserção e das regiões determinantes de complementariedade. O cassete de expressão com hexahistidina foi inserido no vetor pPIgLE de P. pastoris e transformado na linhagem SMD1168 (Invitrogen®). Testes preliminares de expressão em pequena escala permitiram a análise entre sete clones diferentes, demonstrando uma banda correspondente ao peso molecular de 28 KDa em SDS-PAGE, confirmado por Western Blot. A separação do scFv 2C7 através de resina de níquel obteve uma proteína pura, conforme foi analisado em SDS-PAGE corado com prata. A afinidade do scFv 2C7 a 9 LDL(-) foi confirmada por Dot Blot. O ensaio de captação de LDL(-) demonstrou que o scFv 2C7 foi eficaz na redução de células espumosas e este efeito foi acompanhado pela diminuição na expressão gênica de CD36, TLR-4 e COX-2. Baseado nestes dados, o scFv 2C7 demonstra uma propriedade importante para uma futura intervenção terapêutica para a aterosclerose. / The modification products of low-density lipoprotein (LDL), as the electronegative subfraction [LDL(-)], play an important role in the progression of atherosclerosis. The massive accumulation of modified LDL uptake by macrophages results in foam cells that release inflammatory mediators and contribute to atherogenesis. The scFv (singlechain fragment variable) is a recombinant antibody fragment that contains the complete site antigen-binding. Considering the role of LDL(-) in atherogenesis and the need for new therapeutic interventions that may inhibit the accumulation of lipids in macrophages, this study aimed the expression of anti-LDL(-) 2C7 scFv in Pichia pastoris and the evaluation of the effect of this recombinant antibody fragment on foam cells formation in cultured RAW 264.7 macrophages. The pPIgLE expression initial vector presented as a strategy for detection and purification the fusion with protein A. However, the high immunogenicity of the protein impairs the study of the fusion protein in cultured macrophages, leading to the replacement of the previous strategy of purification by chromatography with nickel resin by inserting hexahistidine tag at the C-terminus of the protein. The sequence analysis confirmed the presence of insertion and the complementary determining regions. The expression cassete with hexahistidine was inserted into the pPIgLE vector of P. pastoris and transformed in the SMD1168 strain (Invitrogen®). Preliminary tests of expression in small-scale allowed the analysis of seven different clones, showing a band corresponding to the molecular weight of 28KDa on SDS-PAGE, confirmed by Western Blot. The separation of 2C7 scFv by the nickel resin yield a pure protein, as it was shown by SDS-PAGE stained with silver. The affinity of 2C7 scFv was confirmed by Dot Blot. The assay of LDL(-) uptake showed that the 2C7 scFv was effective in reducing foam cells and this effect was determined by the decrease in gene expression of CD36, TLR-4 and COX-2. Based on these data, the 2C7 scFv demonstrates an important property for future therapeutic intervention for atherosclerosis

A produção de proteínas terapêuticas recombinantes compreende moléculas complexas e de alto valor agregado, incluindo a enzima glucocerebrosidase (GCase). Sua deficiência resulta na Doença de Gaucher, passível de tratamento por meio da terapia de reposição enzimática. A forma ativa da GCase recombinante usada na terapia apresenta resíduos terminais de manose expostos no seu perfil de glicosilação. Perfil este que espera-se ser reproduzido por meio da construção de uma linhagem de Pichia pastoris com um padrão de glicosilação humanizado, por meio da deleção de dois genes envolvidos no sistema de glicosilação da levedura: alg3 e och1, responsáveis pela posterior hiper-manosilação característica desse organismo. Assim, a expressão da GCase será usada como modelo no desenvolvimento desta linhagem de Pichia pastoris que permita a expressão de glicoproteínas com um perfil humanizado específico de glicosilação. Além da produção da linhagem mutante pela técnica de CRISPR/Cas9, propomos a construção de duas linhagens controle: uma expressando a proteína GCase para análise do seu padrão selvagem de glicosilação em P. pastoris e outra expressando a proteína Cas9 de Streptoccocus pyogenes (SpCas9). A linhagem P. pastoris/GCase foi construída testando-se duas sequências sinal de secreção diferentes: fosfatase alcalina (PHO1) e albumina humana (Alb). Resultados de western blot mostraram a GCase no lisado celular e baixos níveis de proteína secretada no sobrenadante de cultura, sendo mais expresso na linhagem contendo a sequência PHO1. A linhagem P. pastoris/SpCas9 foi construída e a enzima SpCas9 foi detectada via western blot no lisado celular após indução com metanol. Para a produção da linhagem com padrão de glicosilação humanizado propôs-se a deleção dos genes alg3 e och1 e a inserção, pela via de reparo por recombinação homóloga (HDR), de marcas de resistência aos antibióticos higromicina ou canamicina. Para tal, propusemos a construção de dois vetores finais de expressão do sistema CRISPR/Cas9 em P. pastoris, cada um contendo a enzima SpCas9 e os RNAs guia (gRNAs) para deleção do gene alg3 ou och1, e também a construção de dois fragmentos para HDR contendo o gene de resistência ao antibiótico flanqueado por regiões de 1Kb de homologia com a região de deleção do gene alg3 ou och1. A construção dos vetores e fragmentos para HDR foram inicialmente feitas por meio de técnicas de clonagem clássica. No entanto, apesar de inúmeras tentativas, resultados de PCR e sequenciamento mostraram o insucesso das construções. Partiu-se então para a técnica de Gibson Assembly®, através da qual os dois fragmentos para HDR foram construídos. Porém, os vetores de expressão contendo SpCas9 e os gRNAs ainda apresentam dificuldades na sua construção. Esforços ainda estão sendo feitos para a construção dos vetores e consequente tentativa de estabelecimento das linhagens mutantes. O sucesso no estabelecimento de um sistema de expressão de proteínas heterólogas com este padrão de glicosilação humano específico permitirá a obtenção e possível comercialização da GCase em sua forma terapêutica. Além disso, permitirá possíveis edições genômicas futuras para um padrão de maior complexidade de glicosilação humanizado, criando uma plataforma nacional para produção de outras glicoproteínas terapêuticas de interesse biotecnológico. / The production of therapeutic recombinant protein comprises complex and high valued molecules, including the glucocerebrosidase enzyme (GCase). Its deficiency results in Gaucher Disease, susceptible of treatment by enzymatic replacement therapy. The active form of recombinant GCase employed in therapy presents exposed terminal mannose residues in its glycosylation pattern. We hope to reproduce such pattern by constructing a Pichia pastoris strain with a specific human glycosylation pattern through the deletion of two genes involved in yeast glycosylation system, alg3 and och1, responsible for the final hyper-mannosylation characteristic of this organism. Therefore, the expression of GCase will be a case model for the development of the recombinant Pichia pastoris strain that could allow the expression of glycoproteins with a specific humanized glycosylation profile. Despite the establishment of the mutant strain using the CRISPR/Cas9 technique, we propose the construction of two control strains: one expressing the GCase protein for analysis of its wild type glycosylation pattern and another one expressing the Cas9 protein from Streptoccocus pyogenes (SpCas9). The P. pastoris/GCase strain was constructed testing two different secretion signal sequences: alkaline fosfatase (PHO1) and human albumin (Alb). Western blot results have shown GCase in cell lysate and in low expression levels in culture supernatant, being more expressed in the strain containing the PHO1 signal sequence. P. pastoris/SpCas9 strain was constructed and SpCas9 enzyme was detected via western blot in cell lysate after the induction with methanol. To produce the strain with the humanized glycosylation pattern, the deletion of alg3 and och1 genes was proposed along with the insertion, by homology directed repair pathway (HDR), of hygromycin and kanamycin antibiotics resistance marks. In order to do so, we have proposed the construction of two final expression vectors of the CRISPR/Cas9 system in P. pastoris, each one containing SpCas9 enzyme and the guide RNAs (gRNAs) for deletion of alg3 or och1, and also the construction of two fragments for HDR containing the antibiotics resistance gene flanked by 1Kb regions of homology with the deleted regions of alg3 or och1. Vectors and HDR fragments constructions were initially performed using classic cloning techniques. However, despite numerous tries, PCR and sequencing results have shown the failure of the constructions. Then, we moved on to the Gibson Assembly® technique, through which the two HDR fragments were built. Still, the expression vectors containing SpCas9 and the gRNAs presented difficulties in its assembly. Efforts continue to be made to successfully construct the remaining vectors and to establish the mutant lineage. Success in the establishment of a heterologous protein expression system with specific human glycosylation pattern will allow the obtainment and possible commercialization of the therapeutic form of GCase. Furthermore, it will also allow possible future genomic editing to a high complexity human glycosylation pattern, creating a national platform for the production of other therapeutic glycoproteins of biotechnological interest.

O papilomavirus humano (HPV) é o agente etiológico da infecção sexualmente transmissível mais comum na população mundial. A prevalência da infecção por HPV é estimada em 660 milhões de pessoas e mais de 50% das mulheres serão acometidas pela infecção ao menos uma vez na vida. O HPV é responsável por virtualmente todos os casos de câncer de colo de útero (99%), além de causar muitos outros tipos de câncer de mucosa. O câncer cervical afeta aproximadamente 1.4 milhões de mulheres e 500 mil novos casos surgem anualmente, resultando em 250 mil mortes por ano. Os maiores índices de incidência são observados na América Latina e na África. Duas vacinas contra o HPV são comercializadas desde 2006 por empresas estrangeiras. Entretanto, o custo mínimo da vacinação é superior a 600 reais. Este preço torna sua incorporação pelo sistema de saúde um processo economicamente inviável. Dessa forma, devem ser buscadas alternativas para a produção de uma vacina eficaz, de qualidade e de baixo custo no Brasil. A proteína L1, principal proteína do capsídeo do HPV, tem a propriedade de se auto agregar em partículas semelhantes às virais (VLPs), que são o principal componente das vacinas atuais e possuem muita semelhança com os vírions nativos, introduzindo inclusive, uma imunização predominantemente tipo-específica. Este projeto se propôs a construir e avaliar vetores de expressão visando à produção em larga escala da proteína L1 do HPV 16, o tipo de HPV de maior risco e incidência na população mundial. Foram construídos cinco plasmídeos para Pichia pastoris, uma das principais plataformas industriais de expressão. Eles se diferenciam pelos marcadores de seleção e pelas sequências de manutenção do vetor, mas têm exatamente o mesmo objetivo: gerar sistemas que possuam múltiplas cópias do gene da L1 e que não necessitem da utilização de antibióticos. Essa estratégia foi escolhida porque a produtividade de muitas das proteínas heterólogas tem grande dependência da dosagem gênica e porque o uso de antibióticos encarece muito o custo da produção. Na primeira etapa do projeto foi avaliado um sistema de expressão epissomal auxotrófico, mas ele não se manteve estável ao longo de 60 gerações. Na segunda parte, dois vetores de integração ao sítio do DNA ribossomal foram testados. O sistema mais estável e produtivo foi caracterizado quanto ao número de cópias integradas ao genoma da P. pastoris e ao nível de expressão. O sistema é capaz de produzir clones com mais de 30 cópias do gene da L1 e dois clones expressaram cerca de 20 a 30 miligramas/litro de L1. Adicionalmente outros dois vetores integrativos que utilizam sequências teloméricas para integração foram construídos. Ainda são necessários estudos conjuntos de fermentação em larga escala e purificação da proteína para verificar a viabilidade do sistema / The human papillomavirus (HPV) is the etiologic agent of the sexually transmitted infection most common worldwide. The prevalence of HPV infection is estimated at 660 million people and over 50% of women will be affected by the infection at least once in their lifetime. HPV is responsible for virtually all cervical cancers cases (99%), and causes many other types of mucosal cancer. Cervical cancer affects approximately 1.4 million women, and 500.000 new cases occur annually, resulting in 250.000 deaths per year. The highest incidence rates are seen in Latin America and Africa. Two HPV vaccines are marketed since 2006 by foreign companies. However, the minimum cost of vaccination is higher than 360 dollar. This price makes its incorporation by the Brazilian Health System economically unfeasible. Thus, alternatives must be found to produce an effective vaccine, with low cost and high-quality in Brazil. The L1 protein, the major capsid protein of HPV, has the ability to self aggregate into virus-like particles (VLPs) which are the main component of current vaccines. The VLPs are very similar to the native virions and can introduce an immunization predominantly type-specific. This project aimed to construct and evaluate expression vectors to produce, at large scale, the L1 protein of HPV 16, which is the HPV type at greater risk and incidence in the world. Five plasmids were constructed for Pichia pastoris, one of the major industrial expression platforms. They differ in the selection markers and the vector maintenance sequences, but they have exactly the same goal: to create systems with multiple copies of the L1 gene and that don\'t require the use of antibiotics. This strategy was chosen because the productivity of many heterologous proteins have heavy dependence on gene dosage and because the use of antibiotics is extremely expensive for its production. In the first stage of the project, it was rated an episomal auxotrophic expression system, but it was unstable after a period of 60 generations. In the second part, two vectors for integration in the ribosomal DNA locus were tested. The most stable and productive system was featured on the number of copies integrated into the P. pastoris genome and on the expression level. It was proved that the system is able to produce clones with more than 30 copies of the L1 gene and two clones expressed approximately 20-30 milligrams/liter of L1. Additionally, two other integrative vectors for integration in telomeric sequences were constructed for future testing. More studies on large-scale fermentation and protein purification will be necessary to determine the feasibility of the system.