Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Biologia, Departamento de Biologia Celular, 2015. / As fibras de teia de aranha são polímeros com propriedades elásticas e de resistência, simultaneamente. Eles são compostos por alta repetição de uma sequência inicial (motivos), ricos em aminoácidos glicina, alanina e prolina e de alta massa molecular (300-500 kDa),
sendo uns dos desafios em sistema heterólogos de produção. O metabolismo de bactérias pode ser modificado por biologia sintética para produzir essas espidroínas e respectivas fibras sintéticas. Além disso, os estudos concentram-se principalmente em duas espécies de aranhas
norte-americanas, sendo necessário agregar valor em produtos obtidos da biodiversidade brasileira. O presente estudo concentrou-se na síntese de espidroínas da aranha Parawixia
bistriata e em alterar o metabolismo da Escherichia coli aumentando a disponibilidade de glicil-tRNA. Essas novas linhagens de bactérias foram avaliadas por curva de crescimento,
classificadas por perfil proteômico e avaliadas quanto ao rendimento médio das espidroínas. Posteriormente, as proteínas MaSp2 16× (54 kDa) e 32× (105 kDa) foram caracterizadas molecular e estruturalmente por MALDI-TOF, MEV, enquanto as fibras sintéticas foram caracterizadas funcional e morfologicamente por MFA, MEV e ATR-FTIR e avaliadas por testes mecânicos. As novas linhagens de bactéria apresentam uma velocidade de crescimento semelhante às linhagens comerciais, sendo comprovada a diferença dos perfis proteômico.
Além disso, as espidroínas não afetaram o crescimento das bactérias, e o rendimento da MaSp2 32× com alta massa molecular foi maior para algumas bactérias modificadas
metabolicamente (p<0,01). As fibras sintéticas, formadas em banho de coagulação com isopropanol, apresentam a superfície lisa (MEV), semelhante à natural, mas com padrão em nanoescala heterogênio (MFA). Essas fibras após serem hidratadas e estiradas resultam num
biomaterial com tendências a melhorar suas propriedades mecanoelásticas e na presença de folha-β, mostrando a importância de se processar a fibra após a sua formação. Portanto, as linhagens de bactérias modificadas por engenharia metabólica foram capazes de aumentar o rendimento da espidroína MaSp2 de alta massa molecular (105 kDa), sintetizadas pela primeira vez nesse trabalho. As fibras sintéticas formadas apresentam uma morfologia
topográfica semelhante à natural, mas ainda com propriedades mecânicas inferiores. Apesar disso, o processamento das fibras sintéticas após a sua formação são etapas importantes para melhorar a qualidade desse biomaterial. / Spider silk fibers are polymers with elastic properties and resistance simultaneously. They consist of an initial high repetition sequence (motifs), rich in amino acids glycine, alanine and
proline with high molecular mass (300-500 kDa), one of the challenges in heterologous production system. The bacterial metabolism can be modified by synthetic biology to produce these spidroins and spun fibers. Also, the studies are concentrated on two species of North American spiders, being necessary to add value in products obtained from Brazilian biodiversity. These aims were spider Parawixia bistriata espidroins synthesis and modify the metabolism of Escherichia coli increasing the glycyl-tRNA. These new strains of bacteria
were evaluated by growth curve, sorted by proteomic profile and evaluated as the average income of spidroins. Subsequently, the MaSp2 16 × protein (54 kDa) and 32 × (105 kDa) were characterized structurally by molecular by MALDI-TOF and SEM, while synthetic fibers are functionally and morphologically characterized by AFM, ATR-FTIR and SEM and evaluated by mechanical tests. The new bacteria strains have a growth rate similar to commercial strains, being proven the difference of proteomic profiles. Furthermore, spidroins
did not affect the growth of bacteria, and the yield of MaSp2 32 × high molecular mass were higher for some metabolically modified bacteria (p<0.01). Synthetic fibers, spun in coagulation bath with isopropanol, have smooth surface (SEM), similar to natural, but with standard heterogeneous nanoscale (MFA). These fibers after being hydrated and stretched
results in a biomaterial with trends improving their elastic mechanic properties in the presence of β-sheet, showing the importance of processing the fiber after its formation. Therefore, the
strains of bacteria modified by metabolic engineering were able to increase the yield of spidroins MaSp2 high molecular weight (105 kDa), synthesized for the first time in this study. The synthetic fibers have formed a topographical morphology similar to natural, but with
lower mechanical properties. Despite this, processing synthetic fibers after spun are important steps to improve the quality of this biomaterial.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/19610 |
| Date | 27 April 2015 |
| Creators | Lacerda, Valquíria Alice Michalczechen |
| Contributors | Vianna, Giovanni Rodrigues, Rech Filho, Elíbio Leopoldo |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições:Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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