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Tipo: Tese
Título: Construção de novas moléculas recombinantes hipoalergênicas com potencial aplicação imunoterapêutica utilizando abordagens de biologia sintética.
Título(s) alternativo(s): Construction of new hypoallergenic recombinant molecules with immunotherapeutic application potential employing synthetic biology approaches.
Autor(es): Santos, Sara Patrícia de Oliveira
Primeiro Orientador: Pacheco, Luis Gustavo Carvalho
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Alcantara-Neves, Neuza Maria
metadata.dc.contributor.referee1: Pacheco, Luis Gustavo Carvalho
metadata.dc.contributor.referee2: Lima, Suzana Telles da Cunha
metadata.dc.contributor.referee3: Marchioro, Silvana Beutinger
metadata.dc.contributor.referee4: Goulart, Marilia Oliveira Fonseca
metadata.dc.contributor.referee5: Benevides, Raquel Guimarães
Resumo: O desenvolvimento da biotecnologia moderna demanda quantidades satisfatórias de proteínas recombinantes solúveis e biologicamente ativas, tendo em vista a crescente utilização de proteínas heterólogas em laboratórios de pesquisa e aplicações terapêuticas. Portanto, a seleção de um sistema de expressão ideal, incluindo os elementos genéticos e o hospedeiro para expressão, é uma questão importante no desenvolvimento de proteínas recombinantes. Recentemente, foi desvendada a influência significativa que os elementos genéticos exercem na produção de uma proteína recombinante, sendo possível a otimização desses elementos graças aos avanços no campo da biologia sintética. Estudos de dados da literatura realizados pelo nosso grupo de pesquisa permitiram a montagem de uma nova Unidade Operacional de Expressão (UOE) composta por partes biológicas padronizadas e bem caracterizadas para melhorar a expressão de proteínas recombinantes em hospedeiros bacterianos. Também construímos uma nova variante do promotor T7 com atividade transcricional aumentada (1,7 vezes maior) em comparação com o promotor T7 tipo-selvagem. Essa nova UOE gerou uma produção melhorada da proteína repórter superfolderGFP (sfGFP) em Escherichia coli BL21(DE3) (unidades de fluorescência relativa/RFU = 70,62 ± 1,62 A U.), quando comparada a um vetor de expressão utilizado como controle (plasmídeo BBa_I746909; RFU = 59,68 ± 1,82 A U.). A funcionalidade dessa UOE também foi avaliada com a produção do alérgeno recombinante Der p 21 wt e suas variantes mutantes hipoalergênicas. O Der p 21 é considerado um alérgeno importante, com alta capacidade de ligação a anticorpos IgE e alta atividade alergênica. Isso define essa proteína como potencial candidata à imunoterapia alérgeno-específica (AIT) contra alergia desencadeada por Dermatophagoides pteronyssinus. Sendo assim, variantes hipoalergênicas do Der p 21 foram construídas para compor formulações de vacinas para AIT, seguindo uma abordagem de bioinformática estrutural e imunoinformática. Duas dessas variantes mutantes (K110G e E87S) apresentaram baixa capacidade de ligação à IgE em comparação com o alérgeno rDer p 21. Logo, essas novas proteínas hipoalergênicas são candidatas promissoras para compor formulações de imunoterapia alérgeno-específica de próxima geração em um futuro próximo. Além disso, o uso de vetores de expressão otimizados, como o montado neste estudo, oferece excelentes vantagens na produção de proteínas recombinantes de interesse biotecnológico, permitindo uma produção eficiente com melhor rendimento e qualidade.
Abstract: The development of modern biotechnology demands satisfactory amounts of soluble and biologically active recombinant proteins, given the growing use of heterologous proteins in research laboratories and therapeutic applications. Therefore, selecting an ideal expression system, including the genetic elements and the host for expression, is a major issue in developing recombinant proteins. Recently, the significant influence that genetic elements have on the production of a recombinant protein has been unveiled, and it is feasible to optimize these elements thanks to advances in the synthetic biology field. Studies of literature data carried out by our research group allowed the assembly of a new Expression Operational Unit (EOU) comprising standardized and well-characterized biological parts to improve the expression of recombinant proteins in bacterial hosts. We also constructed a novel variant of the T7 promoter with increased transcriptional activity (1.7-fold higher) compared to the wild-type T7 promoter. This new EOU generated an improved production of the superfolderGFP reporter protein (sfGFP) in Escherichia coli BL21(DE3) (relative fluorescence units/RFU = 70.62 ± 1.62 A U.) when compared to an expression vector used as control (plasmid BBa_I746909; RFU = 59.68 ± 1.82 A U.). The functionality of this UOE was also evaluated with the production of the recombinant allergen Der p 21 wt and its hypoallergenic mutant variants. Der p 21 is considered an important allergen, with a high binding capacity for IgE antibodies and high allergenic activity. It defines this protein as a potential candidate for allergen-specific immunotherapy (AIT) against allergy triggered by Dermatophagoides pteronyssinus. Thus, hypoallergenic variants of the Der p 21 allergen were constructed to compose vaccine formulations for TIA, following a structural bioinformatics and immunoinformatics approach. Two of these mutants variants (K110G and E87S) displayed a low binding capacity to IgE compared to the allergen rDer p 21. Hence, these new hypoallergenic proteins are promising candidates for composing next-generation allergen-specific immunotherapy formulations in the near future. Moreover, the use of optimized expression vectors, such as the one assembled in this study, offers excellent advantages in the production of recombinant proteins of biotechnological interest, allowing for efficient production with improved yield and quality.
Palavras-chave: Proteínas recombinantes
Unidade Operacional de Expressão
Biologia Sintética
Imunoterapia alérgeno-específica
Der p 21
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Ciências da Saúde - ICS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Biotecnologia (PPGBiotec) 
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36376
Data do documento: 3-Nov-2022
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