Paracoccina (PCN) é um constituinte de Paracoccidioides brasiliensis, um patógeno humano que causa a paracoccidioidomicose, micose sistêmica mais prevalente na América Latina. A PCN é uma proteína de função dual, com domínios de atividade lectínica e de N-acetilglicosaminidase. Análises proteômicas da preparação paracoccina revelaram a sua correspondência com uma proteína hipotética de P. brasiliensis do isolado 18 (Pb18), anotada como PADG-3347.1, que tem sequência polipeptídica semelhante a família das endoquitinases 18. Essas endoquitinases apresentam domínios distintos de atividade lectínica e enzimática. O conjunto de exons do gene correspondente, PADG-3347.1, foi clonado e expresso em E. coli, e as características físicas e biológicas da proteína recombinante foram comparadas com as da PCN. Além disso, a PADG-03347.1 recombinante (rPCN) foi avaliada por suas propriedades imunomoduladoras e sua capacidade em conferir proteção contra a infecção por P. brasiliensis. Nesse sentido, investigamos a interferência da administração profilática e terapêutica de rPCN no curso da infecção por P. brasiliensis em camundongos BALB/c. A histopatologia pulmonar dos camundongos tratados com a rPCN, mostrou menor ocorrência de granulomas, e estes também foram menores do que os observados nos animais controles. Consistente com a observação de poucas leveduras no centro dos granulomas, a contagem de UFC a partir do homogenato pulmonar dos camundongos tratados foi inferior ao observado nos animais controles. Além disso, a administração de rPCN, foi associada com altos níveis de IL-12, IFN-, TNF-, NO e IL-10 detectados no homogenato pulmonar. Os altos níveis de citocinas produzidos nos animais tratados com rPCN nos levou a investigar a ocorrência de interação da lectina com receptores presentes em células da imunidade inata, tais como TLR2 e TLR4. Verificamos que a rPCN ativa TLR2, nas formas homo ou heterodimérica, e TLR4, de modo independente dos correceptores CD14 e CD36. Estes dados revelam um possível mecanismo pelo qual rPCN gera proteção nos camundongos contra a PCM. rPCN, administrada terapêutica ou profilaticamente, induz a ativação de TLRs e imunidade Th1, conferindo proteção contra a infecção por P. brasiliensis. / Paracoccin is a constituent of Paracoccidioides brasiliensis, a human pathogen that causes paracoccidioidomycosis, the most prevalent systemic mycosis in Latin America. Paracoccin is a dual function protein exerting lectin and N-acetylglucosaminidase activities. Proteomic analysis of paracoccin preparation revealed its correspondence with a hypothetical protein from P. brasiliensis isolate Pb18 (Pb18), annotated as PADG-3347.1, which has a polypeptide sequence similar to the family 18 endochitinases. These endochitinases have distinct lectin and enzymatic domains. The multi-exon assembly of the correspondent gene (PADG-3347) was cloned and expressed in E. coli, and the physical and biological features of the recombinant protein were compared to those of the native paracoccin. Moreover, recombinant PADG-3347.1 (rPCN) was evaluated for its immunomodulatory properties and its ability to confer protection against murine P. brasiliensis infection. Thus, we investigated the interference of prophylactic and therapeutic administration of rPCN on the course of P. brasiliensis infection in BALB/c mice. The pulmonary histopathology of the treated mice showed lower incidence of granulomas, which were also smaller than those observed in the control animals. Consistently with the observation of few yeasts in the center of the granulomas, the CFU count provided by lung homogenates of treated mice was lower than the provided by control mice. Furthermore, administration of rPCN was associated with higher levels of IL-12, IFN-, TNF-, NO and IL-10, detected in the lung homogenates of animals. The high levels of cytokines produced in the rPCN treated mice prompted us to investigate the occurrence of interaction of the lectin with receptors present in innate immune cells, such as TLR2 and TLR4. We verified that rPCN activates TLR2,in homo or heterodimeric forms, and TLR4, in a manner that does not depend on CD14 and CD36 coreceptors. These data reveal a possible mechanism by which rPCN generates protection in mice against PCM. rPCN, administered therapeutic or prophylactically, induces TLRs activation and Th1 immunity, conferring protection against P. brasiliensis infection.

O HIV-1 é o agente etiológico da síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS) e o HTLV-I da leucemia/linfoma de célula T no adulto (ATL) e da paraparesia espástica tropical ou mielopatia associada ao HTLV (HAM/TSP), principalmente. Ambos são retrovírus com genoma RNA e possuem o gene gag que codifica as proteínas p24 (HIV-1 e HTLV-1) e p19 (HTLV-1) que formam o capsídeo e a matriz do vírus, respectivamente, e o gene env que codifica as proteínas gp41 e gp120 (HIV-1) e gp21 e gp46 (HTLV-1) que compõem o envelope viral. Os primeiros anticorpos produzidos nas infecções por ambos os vírus são destinados a essas proteínas e os diferentes testes diagnósticos disponíveis no mercado usam uma combinação dessas proteínas virais. O diagnóstico precoce é de extrema importância para o controle da epidemia, tratamento dos indivíduos e planejamento dos gastos com saúde pública. Os kits diagnósticos usados em laboratórios clínicos, bancos de sangue e hospitais brasileiros para o diagnóstico destas viroses são na sua maioria de empresas estrangeiras e o Brasil despende milhares de reais importando esses materiais. No Brasil, há a necessidade e incentivo para a produção de sistemas de diagnóstico com tecnologia nacional. Neste trabalho, os genes das proteínas p24, gp41 e gp120 do HIV-1 e p19 do HTLV-1 foram clonados com sucesso em diferentes vetores e em diferentes linhagens de E. coli, porém essas proteínas não foram expressas. As proteínas gp21, p24 e gp46 do HTLV-1 foram produzidas em bactérias BL21(DE3) com vetor pET28a(+). Essas três proteínas foram solubilizadas dos corpos de inclusão, purificadas por IMAC e identificadas pelas técnicas de Western Blotting e por espectrometria de massas. As proteínas recombinantes gp21, p24 e gp46 foram reconhecidas pelos soros de indivíduos com HTLV-1 e não foram reconhecidas por soros de indivíduos com HIV-1 e saudáveis, o que confere a elas especificidade e grande potencial diagnóstico. Os resultados deste trabalho são os primeiros passos para atingir o objetivo maior de produzir todas as sete proteínas em maior escala e, por fim, chegar a produção de um kit diagnóstico sensível, específico e barato com tecnologia nacional, diminuindo os gastos com a importação destes produtos e fomentando a indústria biotecnológica nacional. / HIV-1 is the etiologic agent of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and HTLV-I is the cause of adult T-cell leukemia/lymphoma (ATL) and HTLV-I-associated myelopathy or tropical spastic paraparesis (HAM/TSP). Both are retroviruses with RNA genome and possess the gene gag and env. The gag gene encodes for p24 protein (HTLV-1 and HIV-1) and p19 (HTLV-1) forming the viral capsid and matrix, respectively, and the env gene encodes for proteins gp120 and gp41 (HIV-1) and gp21 and gp46 (HTLV-1) making the viral envelope. The first antibodies produced in infections by both viruses are against these proteins and the various diagnostic tests on the market use a combination of those viral proteins. Early diagnosis is extremely important to control the epidemia, treatment of individuals and planning of public health expenditures. The diagnostic kits used in clinical laboratories, blood banks and in Brazilian hospitals for the diagnosis of these viruses are mostly from foreign companies. Brazil spends thousands of reais importing these materials. In Brazil, there is a need and incentive for the production of diagnostic systems with national technology. In this study, the genes of p24, gp41 and gp120 of HIV-1 and p19 of HTLV-1 have been successfully cloned in different vectors and different strains of E. coli, but these proteins were not expressed. The proteins gp21, gp46 and p24 of HTLV-1 were produced in bacteria BL21 (DE3) with vector pET28a (+). These three proteins were solubilized from inclusion bodies, purified by IMAC and identified by Western blotting techniques and mass spectrometry. The recombinant proteins gp21, p24 and gp46 were recognized by sera from patients with HTLV-1 and were not recognized by sera from individuals with HIV-1 and healthy people, which gives them great specificity and diagnostic potential. These results are the first steps to achieve the ultimate goal of producing all seven proteins on a larger scale and finally get the production of a diagnostic kit sensitive, specific and cheap with national technology, reducing spending on imports of these products and fostering the national biotechnology industry.

Submitted by Ubirajara Cruz (ubirajara.cruz@gmail.com) on 2017-06-07T14:31:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Ana Muñoz Vianna.pdf: 2420695 bytes, checksum: 23ce0fe8a151274827065f7b3c62e03a (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-06-08T13:00:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Ana Muñoz Vianna.pdf: 2420695 bytes, checksum: 23ce0fe8a151274827065f7b3c62e03a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T13:00:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Ana Muñoz Vianna.pdf: 2420695 bytes, checksum: 23ce0fe8a151274827065f7b3c62e03a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A theileriose, doença endêmica no Brasil, é uma piroplasmose causada pelo protozoário intraeritrocitário, Theileria equi. Provoca perdas associadas tanto a fatores clínicos como a restrição ao trânsito de animais soropositivos. A transmissão de T. equi ocorre principalmente no repasto do carrapato, o qual inocula suas formas infectantes (esporozoítos) nos equídeos, que são os hospedeiros vertebrados. O diagnóstico e a prevenção desta enfermidade se fazem necessários em áreas endêmicas e não endêmicas devido à disseminação dos vetores e do protozoário e de sua alta prevalência. Diferentes plataformas de ELISAs têm sido desenvolvidas com a utilização de antígenos recombinantes. A proteína de superfície de merozoíto EMA-2 é liberada no citoplasma e na membrana do eritrócito, sugerindo ser um dos primeiros antígenos reconhecidos pelo sistema imune. O objetivo desse estudo foi avaliar a proteína EMA-2 de Theileria equi, expressa em Pichia pastoris, como imunobiológico. Após expressão da glicoproteína EMA-2 foi desenvolvido um ELISA indireto. O ELISA demonstrou sensibilidade de 90,9% e especificidade de 83,3% quando comparado ao kit comercial de cELISA. A proteína também demonstrou imunogenicidade ao testarmos soros de camundongos imunizados com EMA-2 recombinante, por imunofluorescência. Sendo a proteína EMA-2 antigênica e imunogênica, poderá ser usada, além dos testes de diagnóstico, como antígeno para o desenvolvimento de vacinas de subunidade. / Theileriosis, endemic disease in Brazil, is a piroplasmosis caused by intra-erythrocytic protozoan, Theileria equi. Causes losses associated with both clinical factors and restriction on the movement of positive animals. Transmission of T. equi occurs mainly during tick feeding which inoculates their infective forms (sporozoites) in horses, which are the vertebrate hosts. The diagnosis and prevention of this disease is needed in endemic and non endemic areas due to the presence of vectors and protozoa. Different ELISAs platforms have been developed using recombinant antigens. EMA-2 is released into the cytoplasm and erythrocyte membrane, suggesting that one of the first antigens recognized by the immune system. The aim of this study was to evaluate the EMA-2 protein of Theileria equi, expressed in Pichia pastoris, as immunobiological. After expression of EMA-2 glycoprotein, an indirect ELISA was developed. The ELISA demonstrated sensitivity of 90.9% and specificity of 83.3% when compared to the commercial kit cELISA. The protein also showed immunogenicity when test the sera of immunized mice with recombinant EMA-2 by immunofluorescence. As the EMA-2 protein antigenic and immunogenic, it may be used diagnostic tests as well as a promising antigen for the development of subunit vaccines.

Passiflora (Passifloraceae) é um grande gênero de espécies vegetais encontradas, principalmente, na flora tropical. Algumas passifloras são cultivadas como plantas ornamentais, frutíferas ou exploradas pelas suas propriedades medicinais. A principal espécie comercial brasileira, o maracujá-azedo (Passiflora edulis f. flavicarpa, 2n = 18), ocupa 95% da área plantada. Os frutos são consumidos in natura ou processados pela indústria de suco. Estudos genéticos e cromossômicos têm sido gerados para esta espécie. Entretanto, devido ao pequeno tamanho e a similaridade morfológica dos seus cromossomos, as medições do cariótipo convencional do maracujá-azedo têm levado a resultados inconsistentes, sendo necessário o desenvolvimento de marcadores cromossomos-específicos. Estes marcadores são produzidos a partir da identificação de sequências de cópia-única em clones de bibliotecas de BACs (Bacterial Artificial Chromosome), que são utilizadas como sondas em ensaios de FISH (Hibridização in situ Fluorescente). Neste trabalho, foi construída uma biblioteca genômica de maracujá-azedo em BACs contendo 82.944 clones, com tamanho médio dos insertos de 108 kb, e provendo uma cobertura de seis vezes o genoma. A biblioteca apresentou baixa contaminação com cpDNA e mtDNA (~0,04% e 0%, respectivamente), e foi possível o isolamento de oito clones contendo genes putativos de P. edulis f. flavicarpa. Estes clones foram marcados e utilizados como sondas em ensaios de FISH. Destas sondas, quatro apresentaram sinal único de hibridização, e foram mapeadas nos cromossomos 1 (gene ERS), 3 (gene ACCO) e 4 (genes G3PD e CYCD1). As demais sondas (genes LOX, NDID e MIPS) apresentaram sinais de hibridização subteloméricos ou pericentroméricos, indicando a presença de DNA repetitivo nos clones; a sonda contendo o gene EMB não revelou sinal fluorescente. Com base em análises de FISH, definiu-se, no presente trabalho, um novo cariótipo para o maracujá-azedo, com marcadores específicos para os cromossomos 1, 3 e 4, localizando, também, sítios de DNAr 45S nos cromossomos 7 e 8, e um sítio de DNAr 5S no cromossomo 5. A exploração da biblioteca de BAC, bem como o mapa físico aqui estabelecido, representa importantes avanços para guiar pesquisas futuras sobre o gênero Passiflora. / Passiflora (Passifloraceae) is a large genus of plant species essentially found in the tropical flora. Some passiflora are grown as ornamentals, cultivated for their edible fruits, or exploited due to their medicinal properties. The main Brazilian commercial species, the yellow passion fruit (Passiflora edulis f. flavicarpa, 2n = 18) occupies 95% of all planted orchards. The fruits are eaten fresh or used for industrial juice production. Genetic and chromosomal studies have been carried out on the species. However, due to the small size and morphological similarity of their chromosomes, the conventional measures of the karyotype have produced some inconsistent results, being imperative the development of chromosome-specific markers. These markers are produced by identifying BAC (Bacterial Artificial Chromosome) library clones that harbor single copy sequences, which are used as probes in FISH (Fluorescent in situ Hybridization) assays. In the present work, a yellow passion fruit genomic BAC library of 82.944 clones was constructed, with average insert sizes of 108 kb, and covering six times the genome equivalent. The library has shown a low level of cpDNA and mtDNA contamination (~0.04% and 0%, respectively), and it was possible the isolation of eight clones harboring putative genes of P. edulis f. flavicarpa. These clones were labeled and used as probes in FISH assays. Of these probes, four have shown single hybridization signals, and they were mapped on chromosome 1 (ERS gene), 3 (ACCO gene), and 4 (G3PD and CYCD1 genes). The other probes (LOX, NDID and MIPS gene) revealed subtelomeric or pericentromeric signals, suggesting the presence of repetitive DNA sequences in the clones; the probe harboring the EMB gene did not reveal any hybridization signal. Based on FISH analyses, a new karyotype for the passion fruit was established in the present work, with specific markers in chromosomes 1, 3 and 4; we also mapped 45S rDNA sites in chromosomes 7 and 8, and one 5S rDNA site in chromosome 5. The exploitation of the BAC library, as well as the physical map here established, represents novel and essential advances to guide future researches on the Passilfora genus.

Para produção de biofármacos protéicos, como a eritropoietina recombinante humana (EPOrh), são necessárias alterações pós-traducionais adequadas que garantam a sua especificidade e atividade biológica. Essas características são obtidas apenas em biorretores baseados em células eucarióticas, como as da glândula mamária. Sistemas baseados nesse tipo celular, tanto in vivo quanto in vitro, já são utilizados para produção estratégica e viável de proteínas recombinantes biologicamente ativas. Assim, tanto o estabelecimento de novas linhagens de células mamárias que apresentem boa expressão protéica quanto o desenvolvimento de sistemas in vivo que utilizem a estrutura da glândula mamária para essa produção de proteínas recombinantes são de grande valia. O presente trabalho teve como objetivo comparar dois métodos de estabelecimento de uma cultura de células de glândula mamárias ovinas, enzimático e não enzimático, e verificar sua capacidade de expressão das proteínas do leite β-lactoglobulina, α-caseína, β-caseína e κ-caseína mediante o tratamento com SFB (soro fetal bovino) ou SOL (soro de ovelha lactante), na presença ou não de Matrigel. Para isso, foi realizado um experimento in vitro, no qual foi estabelecido o cultivo celular até a passagem 12 (P12) de duas linhagens celulares: digerida (LD) e não digerida (LND). Para a LD na P12 foi observado apenas um tipo celular, o qual era positivo para a marcação com vimentina. Essa linhagem apresentou expressão gênica de β-caseína e β-lactoglobulina apenas quando tratada com meio de cultivo acrescido de SFB, sendo a expressão inferior (P=0,001) ao grupo da LND submetido ao mesmo tratamento. Já a LND, quando tratada com meio adicionado com SFB expressou κ-caseína além da β-caseína e β-lactoglobulina. A troca do SFB do meio de cultivo por SOL aumentou a expressão gênica de β-lactoglobulina (P=0,001) para ambas linhagens. Foi realizada a curva de crescimento para LD e LND na P12 com o meio de cultivo acrescido com SFB ou SOL. Para a LND observou-se o efeito do meio na velocidade de crescimento celular, sendo que foi maior para o grupo tratado com SFB (P<0,05). Para a LD, não ocorreu o efeito do meio na velocidade de crescimento celular (P>0,05), não sendo observada diferença com a LND tratada com SOL (P>0,05). A LND apresentou marcação positiva para a presença de vimentina e citoqueratina. Este trabalho visou, ainda, estabelecer um sistema de produção da EPOrh no leite de ovelhas não transgênicas pela técnica de infusão intra-mamária in vivo de dois plasmídeos diferentes e verificar a secreção qualitativa desta proteína por Western-blotting. Assim, foi feito um experimento in vivo no qual glândulas mamárias de ovelhas foram transfectadas com dois plasmídeos diferentes: ALAC (n=2), BGL (n=2) e controle negativo (n=2). Após a infusão dos plasmídeos, foi realizada a eletroporação de cada teto (3 choques de 500 volts com a duração de 15ms cada, sendo realizada a inversão da polaridade). Os animais foram ordenhados durante 20 dias após a transfecção, porém não foi possível detectar a presença de EPOrh nas amostras de leite analisadas. O limiar de detecção do teste utilizado foi de 67,5pg de EPOrh (Eritromax®) em leite controle negativo de ovelha. Concluindo, foi possível estabelecer o cultivo in vitro das LD e LND com capacidade de expressar proteínas do leite, sendo a expressão da β-lactoglobulina aumentada pelo tratamento com SOL. Ambas as linhagens apresentaram marcação positiva para vimentina, mas apenas LND para citoqueratina. Ainda, para o experimento in vivo, não foi possível detectar a expressão de EPOrh no leite das ovelhas transfectadas com os plasmídeos ALAC e BGL. / Some post-translational modifications are necessary for the production of biopharmaceutical proteins, such as recombinant human erythropoietin (rhEPO), with a good specific action and a high biological activity. These modifications are obtained only by bioreactors based on eukaryotic cell as mammary cells. Bioreactors, in vivo or in vitro, with this kind of cell have been used for a viable and strategic production of biologically active recombinant proteins. For this reason, the establishment of a new line of mammary cells with high milk protein expression and the development of systems for production of recombinant proteins by the mammary gland in vivo are essential studies. One of the main objectives of this study was to compare two methods, enzymatic and non-enzymatic, to establish ovine mammary cells culture and verify their gene expression of milk proteins such as β-lactoglobulin, α-casein, β-casein and κ-casein with different treatments: LOS (lactating ovine serum) or FBS (fetal bovine serum) added to the culture medium, in the presence or absence of Matrigel®. In this manner, an in vitro study was performed and the culture of two lines were established, digested (DL) and non-digested (NDL), of ovine mammary cell until the passage 12 (P12). In DL was observed just one cellular type that was positive for staining with vimentin. This cell line expressed β-lactoglobulin and β-casein genes with the FBS treatment and without Matrigel. The gene expression was lower (P=0,001) when compared to the NDL under the same conditions of culture. Then, the NDL expressed β-lactoglobulin, β-casein and κ-casein genes when treated with FBS without Matrigel. The treatment with LOS in the culture medium increased the gene expression of β-lactoglobulin for both cell lines. The growth curve was determined with both cell lines in P12 with FBS or LOS treatment. For the NDL, the type of medium had effect on the cell growth speed and was highest with the FBS treatment (P<0,05). However, the medium did not have effect on growth speed of LD (P>0,05) and no difference was observed at the NDL treated with LOS (P>0,05). The NDL was positive for staining with vimentin and cytokeratin. The second main objective of this study was to establish an in vivo system for the production of rhEPO in milk of non-transgenic ewes by the intra-mammary infusion of two different plasmids and verify the qualitative milk secretion of this protein by western-blotting. In this way, in the in vivo experiment ovine mammary glands were transfected with two different plasmids: ALAC (n=2), BGL (n=2) and negative control (n=2). Each half udder was filled with plasmid solution and three 3 electric pulses of 500 volts were applied for 15ms each, followed by another three pulses with reversed polarity. The three animals were milked for 20 days after transfection, nevertheless it was not possible to identify rhEPO in any milk sample. The test threshold to identify rhEPO (Eritromax®) in milk from a negative control animal was 67,5pg. In conclusion, the in vitro culture of NDL and DL was established up to the P12 with expression of milk protein and the LOS treatment increased the expression of β-lactoglobulin. The two cell lines culture were positive for staining of vimentina but only NDL was positive for cytokeratin. In the in vivo experiment, rhEPO secretion was not detected in the milk from ewes transfected with ALAC and BGL plasmids.

A leucemia linfóide aguda (LLA) é considerada uma doença grave dos glóbulos brancos, sendo mais comum e mais agressiva em crianças e adolescentes. O tratamento para a LLA tem avançado devido aos estudos para a otimização de drogas já utilizadas em quimioterapias. Entre essas drogas estão as enzimas L- asparaginases (ASPases) que atuam reduzindo a concentração de L-asparagina (Asn) na corrente sanguínea, impedindo a proliferação das células cancerosas, visto que essas não conseguem sintetizar quantidades apropriadas desse aminoácido. No entanto, o medicamento por ser oriundo de um procarioto causa severas reações alérgicas aos usuário, afim de diminuir a imunogenicidade deste quimioterápico, é importante gerar um biofármaco oriundo de um eucarioto. Neste âmbito, obtivemos a Pichia pastoris recombinante responsável pela produção da enzima ASPase intermembranar, oriunda do gene ASP3 de Saccharomyces cerevisiae. Através do planejamento experimental, foi possível ter um aumento de 5 vezes na atividade obtida na condição inicial. O clone Mut+ alcançou sua melhor atividade de 8,6 U/g de célula nas seguintes condições: 20°C, pH inicial 6 e 1,5% de concentração de indutor. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is considered a serious disease of white blood cells, is more common and more aggressive in children and adolescents. Treatment for ALL has advanced due to studies for drug optimization already used in chemotherapy. Among these drugs are the enzymes L-asparaginases (ASPases) which act by reducing the concentration of L-asparagine (Asn) in the bloodstream, preventing the proliferation of cancer cells, since these can not synthesize appropriate amounts of this amino acid. However, the drug to be derived from a prokaryote causes severe allergic reactions to the user, in order to decrease the immunogenicity of the chemotherapy, it is important to generate a biopharmaceutical derived from a eukaryote. In this context, we obtained the recombinant Pichia pastoris responsible for producing the enzyme ASPase intermembrane, coming from the ASP3 gene of Saccharomyces cerevisiae. Through the experimental design, it was possible to have a 5-fold increase in activity obtained at the initial condition. The Mut + clone achieved their best activity of 8.6 U/g cell under the following conditions: 20 °C, initial pH 6 and 1.5% of inducer concentration.

Utilizada amplamente como agente terapêutico no tratamento da leucemia linfoblástica aguda (LLA), a L-Asparaginase II (ASNase) é uma enzima que atua diminuindo a concentração de asparagina livre no plasma. Dessa forma, impede o fornecimento de asparagina para a proliferação de células malignas, as quais ao contrário das células saudáveis, não conseguem sintetizar a asparagina. A ASNase utilizada atualmente no Brasil é importada, o que gera problemas com custo e abastecimento. Sendo assim, é notavelmente atrativa a procura por sistemas que apresentem níveis elevados de expressão de asparaginase e o encontro de formas de produzir tal enzima para um fácil acesso e, se possível, com menor potencial alérgico. Isso nos incentiva a estudar a produção biotecnológica de ASNase produzida em Escherichia coli BL21 (DE3) recombinante que super expressa esta enzima. O objetivo deste trabalho foi estabelecer, em agitador orbital e sistema descontínuo, os parâmetros do cultivo e indução da bactéria Escherichia coli BL21 visando à produção de ASNase, os quais serão úteis para futuros estudos em sistema descontínuo-alimentado. Nosso trabalho avaliou fatores que influenciam a fase de crescimento e/ou a fase de indução da E. coli BL21 (DE3): meio de cultivo baseado na composição elementar, controle do pH, uso de glicose ou glicerol como fonte de carbono, formação de acetato, tempo inicial e final da indução, permeabilização celular para secreção da ASNase, concentração de indutor, temperatura de pós-indução. Nós apresentamos uma estratégia para produção extracelular de ASNase em E. coli BL21 (DE3) pelo crescimento em meio Luria Bertani (LB) modificado para permeabilização celular. A produtividade volumétrica de ASNase extracelular foi 484 IU L h-1 em agitador orbital, correspondendo a 89 % de secreção após 24h de pós-indução com IPTG a 37 ºC. Isto representou rendimento 50 % maior para a ASNase total e 15,5 vezes mais secreção de ASNase em relação ao uso do meio LB modificado. Entretanto no cultivo em biorreator de 3 L nas mesmas condições (exceto a forma de aeração: 500 rpm de agitação e 1 vvm de vazão de ar, kLa = 88 h-1) operado em regime descontínuo foram obtidos resultados semelhantes aos cultivos em agitador orbital, sendo a produtividade volumétrica da ASNase extracelular igual a 525 IU L h-1 após 20 h de pós-indução. A biomassa obtida para agitador orbital e biorreator foi 3,26 e 2,63 g L-1, respetivamente. Por esse motivo, esses resultados foram considerados promissores para aumentar a produtividade nos futuros ensaios em biorreator operado em regime descontinuo-alimentado. / Widely used as a therapeutic agent in the treatment of acute lymphoblastic leukemia (ALL), L-Asparaginase II (ASNase) is an enzyme that works by reducing the concentration of free asparagine in plasma. Thus, it prevents the delivery of asparagine to the proliferation of malignant cells, which unlike healthy cell, cannot synthesize asparagine. ASNase currently used in Brazil is imported, which causes problems with cost and supply. Thus, the search for systems with high levels of asparaginase expression and the finding of ways to produce this enzyme for easy access and, if possible, with a lower allergic potential, are strikingly attractive. This encourages us to study the biotechnological production of ASNase in recombinant Escherichia coli BL21 (DE3) which super expresses this enzyme. The objective of this work was to establish, in shaker and batch bioreactor system, growth and induction parameters of the Escherichia coli BL21 aiming the production of ASNase, which will be useful for future studies in a fed-batch system. Our work evaluated factors that influenced the growth and induction phase of E. coli BL21 (DE3): culture medium based on elemental composition, pH control, use of glucose or glycerol as carbon source, formation of acetate, initial and final induction time, cellular permeabilization for ASNase secretion, inducer concentration, post-induction temperature. We performed a strategy for extracellular production of ASNase in E. coli BL21 (DE3) by growing in modified Luria Bertani (LB) medium for cell permeabilization. The volumetric productivity of extracellular ASNase was 484 IU L h-1 on shaker, which reached 89% secretion at 24 h of post-induction with IPTG at 37°C. This represented an increase yield of 50 % regarding to the total ASNase formed and 15.5 times the ASNase secretion as compared to that attained with LB modified. While in batch 2L-bioreactor cultivation under the same conditions (except for the aeration employed: 500 rpm of stirring and 1 vvm of air flow, kLa = 88 h-1) it was obtained similar results in relation to shaker cultures. The volumetric productivity of extracellular ASNase was 525 IU L h-1 at 20 h of post-induction. The biomass obtained for shaker and bioreactor were 3.26 and 2.63 g L-1, respectively. For this reason, we consider these promising results to increase productivity in future studies in bioreactor operated as fed-batch regimen.

Submitted by Verena Bastos (verena@uefs.br) on 2015-09-21T13:18:11Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO FINAL ALINE THOMAZ.pdf: 1680438 bytes, checksum: 85bf2d7886a394df745618b6fd50d435 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-21T13:18:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO FINAL ALINE THOMAZ.pdf: 1680438 bytes, checksum: 85bf2d7886a394df745618b6fd50d435 (MD5) Previous issue date: 2015-09-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The vitamin D receptor (VDR) is a cytoplasmic transcription factor and when activated by its ligand, translocates to the nucleus and interacts with DNA in the promoter regions with which has affinity, acting as a modulator of gene transcription and thereby producing multiple biological effects. Its main activities are the regulation and maintenance of plasma levels of calcium and phosphorus, as well as presenting immunomodulatory activities, such as the suppression of T cell activation, formation of secretion patterns of cytokines, modulation of proliferation and interference in the apoptosis. So this receptor is an important target for drugs that can help in the discovery of new immunomodulators. The present work had the objective to produce the recombinant vitamin D receptor in its soluble form for conducting future assays of drug screening of potential immunomodulators and drug-receptor interaction studies. For this, we used initially Escherichia coli expression system transformed with the plasmid HS_VDR_EC1-PQE T7, but it was only possible to obtain the protein in the insoluble fraction, even varying the temperature, time of induction and IPTG concentration. In an attempt to obtain soluble VDR, we used a eukaryotic expression system in insect cells using the baculovirus as a vector. It was built a vector, pFASTBacHT_VDR, which had the sequence of this protein cloned from pCMX.VDR. From there, it was possible to obtain recombinant bacmids used in transfection of insect cells, generating recombinant baculovirus, to then proceed with the expression of VDR. / O receptor de vitamina D (VDR) ? um fator de transcri??o g?nica citoplasm?tico e, quando ativado pelo seu ligante, transloca-se para o n?cleo e interage com regi?es promotoras no DNA com a qual apresenta afinidade, atuando como fator modulador da transcri??o g?nica e assim produzindo m?ltiplos efeitos biol?gicos. Suas principais atividades s?o a regula??o e a manuten??o dos n?veis plasm?ticos de c?lcio e f?sforo, e apresenta atividades imunomoduladoras, como a supress?o da ativa??o de c?lulas T, forma??o de padr?es de secre??o de citocinas, a modula??o da prolifera??o e interfer?ncia na apoptose. Sendo assim, esse receptor representa um importante alvo de drogas que pode contribuir na descoberta de novos f?rmacos com a??o imunomoduladora. O presente trabalho teve, como objetivo, produzir o VDR recombinante na forma sol?vel para a realiza??o de futuros ensaios de triagem de potenciais drogas com a??o imunomoduladora e estudos de intera??o droga-receptor. Para isso, foi utilizado, inicialmente, o sistema de express?o em Escherichia coli, utilizando o plasm?deo HS_VDR_EC1-PQE T7, por?m s? foi poss?vel obter a prote?na na fra??o insol?vel, mesmo variando a temperatura, o tempo de indu??o e a concentra??o de IPTG. Na tentativa de obter o VDR sol?vel, foi utilizado um sistema de express?o eucari?tico em c?lulas de inseto, utilizando como vetor o baculov?rus. Foi constru?do um vetor pFASTBacHT_VDR, o qual teve a sequ?ncia desta prote?na clonada a partir do pCMX.VDR. A partir da?, foi poss?vel obter bacm?deos recombinantes, utilizados na transfec??o de c?lulas de inseto, gerando baculov?rus recombinantes, para, ent?o, seguir com a express?o do VDR.

A biotecnologia é definida como qualquer aplicação tecnológica que utilize sistemas biológicos, organismos vivos, ou seus derivados, para fabricar ou modificar produtos ou processos para alguma utilização específica (ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS, 1992). Os produtos biotecnológicos devem atender certas especificações exigidas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), Food and Drug Administration (FDA), European Medicine Agency (EMEA) e Wood Health Organization (WHO). Para isso, utilizam-se técnicas rotineiras aplicadas à pesquisa e análise de biomoléculas como Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), Western blot, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) e espectrometria de massas (MS). A abordagem do Monitoramento de Reações Múltiplas (MRM) é considerada uma interessante alternativa aos ensaios imunoenzimáticos para caracterização e quantificação total de proteínas terapêuticas, sejam elas recombinantes ou não (KIM e DOYLE, 2010). Esta abordagem é baseada nos fundamentos da proteômica quantitativa pela utilização da cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas sequencial (LCMS/MS) cuja plataforma apresenta alta especificidade, sensibilidade e reprodutibilidade quantitativa em suas análises para detecção simultânea de várias regiões da estrutura proteica. Em vista disso, estabeleceu-se uma metodologia para quantificação do FVIII recombinante (FVIIIr) produzido pela linhagem celular humana Sk-Hep-1 ou do FVIII derivado do plasma (FVIIIdp), ambos utilizados no tratamento da Hemofilia A (HEMA). Para o estabelecimento da metodologia, toda uma estratégia de seleção e síntese química de peptídeos representativos das cadeias pesada e leve do FVIII humano foi empregada. Tais peptídeos obtidos foram utilizados como padrões das análises. Além disso, foi demonstrada a relação direta entre a quantificação total do FVIII com técnicas convencionais como ELISA, possibilitando a aplicação rotineira dessa abordagem para quantificação do FVIIIr e do FVIIIdp. / Biotechnology is defined as any technological application that uses biological systems, living organisms, or derivatives thereof, to make or modify products or processes for a specific use (ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS, 1992). Biotechnological products must meet certain specifications required by Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), Food and Drug Administration (FDA), European Medicine Agency (EMEA), and Wood Health Organization (WHO). For that routine techniques applied to research and analysis of biomolecules such Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), Western blot, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), and mass spectrometry (MS) are utilized as quality control techniques. The MS-based approach termed Multiple Reaction Monitoring (MRM) is considered an interesting alternative to immunoassays for the total quantification and characterization of therapeutic proteins, whether recombinant or not (KIM e DOYLE, 2010). This approach is based on the fundamentals of quantitative proteomics and uses of liquid chromatography coupled to tandem spectrometric mass (LC-MS/MS) to obtain a highly specific, sensitive and reproducible analysis for quantification of multiple regions of a given protein structure. Here, we established a methodology for total quantification of recombinant FVIII (rFVIII) produced in Sk-Hep-1 human cell line or of plasma derived FVIII (pdFVIII), both used in the treatment of Hemophilia A (HEMA). For that, we adopted a strategy of selection and chemical peptide synthesis of representative peptides of the heavy and light chains of human FVIII, which were used as standards in the analysis. The quantitative MRM method developed here indicated a direct correlation with FVIII quantitative techniques such ELISA, which allows routine application of such approach for rFVIII and pdFVIII quantification.

O câncer cervical é um dos tipos de câncer mais comuns entre as mulheres, e a infecção persistente pelos HPV-16 e HPV-18 é responsável por 70% dos casos. As vacinas profiláticas disponíveis possuem alta eficácia na prevenção da infecção pelos tipos mais prevalentes de HPV. No entanto, este tipo de abordagem não beneficia mulheres que já apresentam lesões precursoras ou tumores cervicais avançados, e a busca por abordagens terapêuticas para esse tipo de câncer é considerada uma necessidade. A qualidade do antígeno representa um aspecto fundamental para o sucesso de vacinas terapêuticas baseadas em proteínas recombinantes. Neste sentido, os sistemas de expressão em células eucarióticas, como leveduras e células de mamíferos são considerados adequados para a produção de proteínas com aplicação biotecnológica. O objetivo principal deste trabalho contemplou a expressão das proteínas de fusão gDE7E6 do HPV-16 e do HPV-18 e a oncoproteína E7 do HPV-16 em células da levedura Pichia pastoris e expressão da gDE7E6 do HPV-16 e do HPV-18 em células de mamífero HEK293T e CHODG-44 para obtenção de antígenos purificados com futura aplicação em vacinas terapêuticas contra tumores associados ao HPV-16 e HPV-18. Os genes que codificam as proteínas gDE7E6 dos HPV-16 e HPV-18 e da E7 do HPV-16 foram clonados no vetor pPIC9K, os quais foram linearizados por digestão enzimática e utilizados na transformação da P. pastoris. A expressão das proteínas foi analisada nos tempos de 24, 48, 72 e 96 horas, no entanto, não foi observada a produção das proteínas no sobrenadante e nem no lisado celular. Diante desta constatação, iniciamos a expressão das proteínas gDE7E6 do HPV-16 e gDE7E6 do HPV-18 em células de mamíferos HEK293T e CHODG-44. As sequências genéticas das proteínas gDE7E6 do HPV-16 e do HPV-18 foram clonadas no vetor de expressão pNU1 e analisadas por digestão enzimática. Análises de SDS-PAGE e western blot demonstraram a expressão das proteínas gDE7E6 do HPV-16 e do HPV-18 em até 96 horas em células HEK293T. Em paralelo, realizamos a transfecção estável dos plasmídeos contendo as sequencias da gDE7E6 do HPV-16 e gDE7E6 do HPV-18 em células CHO-DG44. Com o intuito de aumentar a expressão das proteínas de interesse na população mista de CHODG-44, realizamos amplificação genômica com metotrexato (MTX), sendo possível observar aumento da expressão das proteínas, conforme aumento gradativo nas concentrações de MTX. Posteriormente, foram feitas tentativas para isolar um clone produtor das proteínas gDE7E6 HPV-16 e HPV-18, através de clonagem por diluição limitante e sistema automatizado, sendo possível isolar um clone para cada construção através de matriz semisólida, confirmado por western blot e citometria de fluxo. Apesar de demonstrar a expressão das proteínas de interesse em sistema de expressão baseado em células de mamífero, o rendimento obtido após a purificação por afinidade ao níquel foi extremamente baixo, o que dificulta a obtenção dos antígenos para fins vacinais. / Cervical cancer is one of the most common cancers among women, and persistent infection with HPV-16 and HPV-18 accounts for 70% of the cases. Available prophylactic vaccines are highly effective in preventing infection by the most prevalent types of HPV. However, this type of approach does not benefit women who already have precursor lesions or advanced cervical tumors, and the search for therapeutic approaches to this type of cancer is considered a necessity. Antigen quality represents a key aspect for the success of therapeutic vaccines based on recombinant proteins. In this sense, expression systems based in eukaryotic cells such as yeast and mammalian cells are considered suitable for the production of proteins with biotechnological applications. The main objective of this work was to express the gDE7E6 fusion proteins HPV-16 and HPV-18 and the E7 oncoprotein HPV-16 in Pichia pastoris and expression of gDE7E6 HPV-16 and HPV-18 in mammalian cells HEK293T and CHODG-44 to obtain purified antigens with future applications in therapeutic vaccines against HPV-16 and HPV-18 associated tumors. The genes encoding the gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 and E7 HPV-16 were cloned into the pPIC9K vector, which were linearized by enzymatic digestion and used in the transformation of P. pastoris. Expression of the proteins was analyzed at 24, 48, 72 and 96 hours, however, the production of the proteins in the supernatant and in the cell lysate was not observed. In light of this finding, we initiated the expression of gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 in mammalian cells HEK293T and CHODG-44. The genetic sequences of gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 were cloned into the pNU1 expression vector and analyzed by enzymatic digestion. SDSPAGE and western blot analyzes demonstrated expression of gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 within 96 hours in HEK293T cells. In parallel, we performed stable transfection of plasmids containing gDE7E6 HPV-16 and HPV-18 sequences into CHODG44 cells. In order to increase the expression of the proteins in the mixed population of CHODG-44, we performed genomic amplification with methotrexate (MTX), and it was possible to observe an increase in protein expression, as a gradual increase in MTX concentrations. Therefore, attempts were made to isolate a clone producing gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 by limiting dilution and automated system, being possible to isolate one clone for each construct through a semisolid matrix, confirmed by western blot and flow cytometry. Despite observing protein expression in mammalian cell-based expression system, the yield obtained after nickel affinity purification was extremely low, which makes it difficult to obtain the antigens for vaccine purposes.