Veículos e vetores em terapia génica

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Alterações hepáticas na expressão gênica e atividade da catalase e superóxido dimutase em ratos diabéticos induzidos por estreptozootocina

The correlation between the type 1 diabetes mellitus and oxidative stress have been described in several studies, however its underlying mechanisms are not fully elucidated. The present work aimed to evaluate the effects of four weeks of streptozootocin-induced (STZ) diabetes in the redox homeostasis of rat hepatocytes. Thus, the liver of male Wistar rats from control and diabetic groups were collected and the activity and expression of antioxidant enzymes, as well the main markers of oxidative stress and content of H2O2 in these tissues were measured. The diabetes induced the activity of superoxide dismutase (SOD) and the gene expression of its mitochondrial isoform, SOD2. However, the expression of SOD1, the cytoplasmic isoform, was reduced by this disease. The activity and expression of catalase (CAT), as well the expression of glutathione peroxidase 1 (GPX1) and peroxiredoxin 4 (PRX4) were drastically reduced in the hepatocytes of diabetics rats. Even with this debility in the peroxidases mRNA expression, the content of H2O2 was reduced in the liver of diabetics rats when compared to the control group. The diabetes caused an increase of lipid peroxidation and a decrease of protein thiol content, showing that this disease causes distinct oxidative effects in different cell biomolecules. Our results indicate that four week of diabetes induced by STZ is already enough to compromise the enzymatic antioxidant systems of the hepatocytes.

Aplicación del sistema de recombinación específica de secuencia β-six al estudio de la regulación de la expresión génica en células eucariotas y modelos animales

Las recombinasas específicas de secuencia son herramientas muy valiosas en la generación de modificaciones génicas condicionales. Estos sistemas permiten controlar la recombinación de forma específica de tejido, temporalmente, o ambas, y sortean diversas limitaciones de los sistemas de knockout (KO) convencionales, como la letalidad embrionaria o la generación de mecanismos compensatorios. Actualmente los sistemas Cre/loxP y Flp/FRT son los más empleados tanto en modelos animales como vegetales. La necesidad de realizar modificaciones más complejas en un mismo organismo hace que sea primordial caracterizar otras recombinasas que complementen a las existentes. La b recombinasa (b-rec) es originaria del plásmido pSM19035 de Streptococcus pyogenes. A diferencia de Cre y Flp, que en ausencia de factores adicionales catalizan la integración en un nuevo sustrato, la b-rec necesita un sustrato superenrollado y un cofactor de la reacción, una proteína asociada a la cromatina (como la procariota Hbsu o la eucariota HMG1). Se ha demostrado que la b-rec cataliza de forma específicamente intramolecular (resolución o inversión) la recombinación en células eucariotas, tanto de sustratos episomales como integrados en la cromatina, lo que indica que el entorno eucariota es capaz de proveer del cofactor y del superenrollamiento necesarios para que la b-rec realice su función. En este trabajo hemos determinado que la tasa de recombinación mediada por la b-rec no se ve afectada en absoluto por la deficiencia en el cofactor HMG1, alcanzando el mismo valor de recombinación en MEF KO en HMG1 que en wt. Este y otros datos confirman que en el entorno eucariota hay otras proteínas accesorias que pueden actuar de cofactores y sugiere que estas reacciones pueden ocurrir en la mayor parte de tejidos y tipos celulares. Para estudiar detalladamente el potencial de la b-rec en eucariotas desarrollamos un sistema de RAGE (activación génica mediada por recombinación) dependiente de la actividad b-rec; este sistema ha resultado funcional tanto en sustratos episomales como en sustratos integrados en la cromatina. También hemos generado un vector retroviral que porta la proteína de fusión b-Egfp, permitiendo de forma rápida y eficiente la integración y expresión funcional de nuestra proteína...

Manipulação gênica do protozoário Neospora caninum como ferramenta para o estudo das interações parasito-hospedeiro

Neospora caninum is an obligate intracellular parasite classified in the phylum Apicomplexa, characterized by the presence of the apical complex composed by micronemes proteins, rhoptries and dense granules, used by parasite during the adhesion and invasion process of the host cell. This is the mean event in infection pathogenesis generated by N. caninum and other parasites from the phylum Apicomplexa, promoting influence in the parasite biology and the interface between the parasite and its host. Therefore, molecular tools have been developed in order to identify and characterize these possible virulence factors. Thus, the present study sought to establish a specific system of genetic manipulation of N. caninum, searching for the improvement of the genetics manipulation of this parasite. So, we developed genetically depleted N. caninum to Rop9 rhoptry using the pU6-Universal CRISPR-Cas9 plasmid of T. gondii modified by the insertion of Ku80. The Rop9 depleted parasite showed important during initial phase of invasion and replication of the parasite, however it was not characterized as a potential virulence fator for N. caninum. Furthermore, T. gondii proteins were expressed in N. caninum by the use of specific vectors for this parasite, showing an heterologous system for the study of Toxoplasma proteins, due to the fact that Gra15 or Gra24 of type II T. gondii and Rop16 of type I T. gondii were expressed in N. caninum tachyzoites in a stable way and keept its biological phenotype, as already presented the former parasite, that naturaly expresses these proteins. In addition, it was observed that N. caninum induced an inflammasome activation through NLRP3, ASC and Caspase-1. IL-1R/MyD88 demonstrated an indirect pathway in the control of parasite replication. Furthermore, it was observed that this activation is dependent of the potassium efflux and that different strains of N. caninum keep this activation profile. However, T. gondii strains block this activation, making necessary a prior signal in order to active the inflamosome pathway. Type I T. gondii Rop16 was identified as responsible for blocking this activation, in a dependent way to the STAT3 activation. Therefore, the development of molecular tools and their application in N. caninum may prove to be useful to identify and characterize virulent factors involved in the pathogenesis by these two protozoans.

Linfócitos T : uma análise do perfil diferencial da expressão gênica na imunorregulação

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2016.

Posibles funciones de la familia génica de la glutamato descarboxilasa en Populus

Aunque hace más de 50 años que se describió que la glutamato descarboxilasa (GAD) lleva a cabo la descarboxilación del glutamato para producir GABA, y en animales ha sido muy estudiada debido al papel del GABA como neurotransmisor, la información disponible sobre las GADs de plantas es aún limitada, conociéndose sólo algunos aspectos de la regulación por calcio de su actividad enzimática o de expresión de algunos de los genes de su familia génica. El GABA es un metabolito que tradicionalmente se ha asociado a estrés, pero su papel en plantas todavía no está claro. En las últimas dos décadas los resultados experimentales obtenidos sobre la GAD y el GABA, destacando las alteraciones fenotípicas mostradas por plantas tratadas con GABA y por plantas transgénicas para GAD, han generado preguntas interesantes sobre el posible papel de este metabolito y la enzima en señalización en plantas. En plantas, son varios los papeles que se han propuesto para el metabolismo del GABA tales como su participación como componente del metabolismo del carbono y del nitrógeno (Fait y col., 2008), protección frente especies reactivas de oxigeno (Liu y col., 2011), regulación de la expresión génica incluyendo la regulación de genes implicados en la síntesis de hormonas (Khatiresan y col., 1997; Shi y col., 2010; Lancien y Roberts, 2006) y señalización a larga distancia (Beuve y col., 2004) y en gradiente guiando el crecimiento del tubo polínico (Palanivelu y col., 2013). Nuestro grupo de investigación ha sugerido un papel novedoso para la producción de GABA durante la xilogénesis en pino (Molina-Rueda y col., 2010, 2015). En base a estos antecedentes, los objetivos planteados para este trabajo han sido: la asignación de posibles funciones a las GADs de Populus en condiciones normales de crecimiento y en estrés abióticos, estudiar la adquisición del dominio de unión a calmodulina (CaMBD) de las GADs de plantas vasculares y analizar el efecto del GABA y del glutamato en las raíces de Populus. Las conclusiones que se derivan de los resultados de este trabajo se detallan a continuación. El dominio de unión a calmodulina de la GAD de plantas esta conservado en GADs de plantas consideradas ancestros de plantas vasculares y ausente en plantas no vasculares, lo que sitúa juntos en la evolución los eventos de adquisición del dominio de unión a CaM y el desarrollo del tejido vascular de plantas. Los resultados similares de la localización de GABA en xilema y una expresión GAD asociada a la formación de madera de reacción tanto en pino como en chopo apuntan a un papel relevante de la producción de GABA durante la xilogénesis en leñosas. La familia génica GAD posee seis genes codificando todos ellos para proteínas aparentemente funcionales y susceptibles de ser reguladas por calcio. Esta familia génica ha sufrido duplicaciones y eventos de especialización durante la evolución de Populus. Este trabajo ha posibilitado la asociación entre papeles específicos y los diferentes genes de esta familia. Beuvé N, Rispail N, Laine P, Cliquet J-B, Ourry A, Deunff F (2004) Putative role of Υ-aminobutyric acid as a long-distance signal in up-regulation of nitrate uptake in Brassica napus L. Plant Cell Environ. 27: 1035-1046 Fait A, Fromm H, Walter D, Galili G, Fernie AR (2008) Highway or byway: the metabolic role of the GABA shunt in plants. Trends in plant science 13: 14-19 Kathiresan A, Tung P, Chinnappa CC, Reid DM (1997) gamma-Aminobutyric acid stimulates ethylene biosynthesis in sunflower. Plant Physiol. 115: 129-135 Lancien M, Roberts MR (2006) Regulation of Arabidopsis thaliana 14-3-3 gene expression by ϒ-aminobutyric acid. Plant Cell Environ. 29: 1430-1436 Liu C, Zhao L, Yu G (2011) The dominant glutamic acid metabolic flux to produce gamma-amino butyric acid over proline in Nicotiana tabacum leaves under water stress relates to its significant role in antioxidant activity. Journal of integrative plant biology 53: 608-618 Molina-Rueda JJ, Pascual MB, Canovas FM, Gallardo F (2010) Characterization and developmental expression of a glutamate decarboxylase from maritime pine. Planta 232: 1471-1483 Molina-Rueda, J.J. y col., 2015. A putative role for γ-aminobutyric acid (GABA) in vascular development in pine seedlings. Planta 241: 257-267 Palanivelu R, Brass L, Edlund AF, D P (2003) Pollen tube growth and guidance is regulated by POP2, an Arabidopsis gene that controls GABA levels. Cell 114: 47-59 Shi SQ, Shi Z, Jiang ZP, Qi LW, Sun XM, Li CX, Liu JF, Xiao WF, Zhang SG (2010) Effects of exogenous GABA on gene expression of Caragana intermedia roots under NaCl stress: regulatory roles for H2O2 and ethylene production. Plant, cell & environment 33: 149-162

Expresión génica diferencial y antioxidantes en la planta de tomate (Solanum lycopersicon L. Mill) enriquecida con selenio

La biofortificación tiene como finalidad incrementar la concentración de elementos biodisponibles en las plantas de cultivo para elevar la calidad nutricional. El selenio es un elemento traza de gran impacto para el metabolismo antioxidante de las plantas y su acumulación es pobre en especies como el tomate, de igual manera este elemento es esencial para los humanos, por lo que adicionarlo en las plantas forma parte de los programas de biofortificación. El propósito de este trabajo fue analizar experimentalmente la capacidad del selenito de sodio para incrementar la concentración de Se y modificar la actividad antioxidante en plantas de tomate. Para ello se usaron plantas de la variedad híbrido Toro y se aplicaron tres tratamientos 0, 2 y 5 mg L-1 de selenito de sodio (Na2SeO3) utilizando como vehículo el agua de riego, los tratamientos fueron aplicados bajo un diseño experimental completamente al azar. Se llevaron a cabo tres muestreos 40, 80 y 120 días después del trasplante y la subsecuente cuantificación de la acumulación de selenio y macronutrientes en hojas, tallos y frutos así como su impacto en la producción de frutos bajo un diseño experimental completamente al azar. Se determinó la altura de la planta, los diámetros de tallos, firmeza, sólidos solubles de frutos y la materia seca total de los diferentes tejidos. Se obtuvo una cuantificación del potencial oxido reducción y de la actividad de antioxidante específicos como la catalasa, glutatión peroxidasa, superóxido dismutasa, el ácido ascórbico y licopeno, para cada variable se llevó a cabo un análisis de varianza y posteriormente una prueba de comparación de medias de Tukey. La expresión de los genes cat, gpx, sod, apx y lic en los frutos fue también analizada y en este caso se aplicó un análisis de varianza no paramétrico de Fisher, para encontrar las diferencias entre tratamientos. Los resultados mostraron un incremento en la acumulación de Se, encontrándose hasta un 53.1% de aumento en la concentración en los frutos bajo el tratamiento 5 mg L-1 en comparación con el testigo, sin embargo, este incremento no tuvo un impacto notorio en la producción y el rendimiento del tomate, a pesar de la existencia de una correlación de Spearman positiva (r =0.9637) entre la producción de fruto y la concentración de Se. Los valores del potencial oxido-reducción se redujeron en promedio desde -41.4 mV para el tratamiento testigo y hasta -68.0 mV con el mayor tratamiento. Mientras tanto, la concentración de Se si influyó positivamente en los parámetros de calidad incluyendo el ácido ascórbico (hasta un 50 % de aumento con el tratamiento 5 mgL-1 ) y el licopeno (hasta un 66.9% de aumento con el mayor tratamiento). La actividad de las enzimas antioxidantes aumentó notablemente en el fruto con el tratamiento 5 mg L-1 de selenito encontrándose 60.9% de aumento para CAT, 33.4% para GPX y 26.0% para SOD. En cuanto la expresión génica hubo mayor nivel de transcriptos de los genes gpx, sod y apx bajo el tratamiento 2 mg L-1

Enhancement of non-viral transfection efficiency with nuclear localization signal peptides

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016

Eficacia de las terapias celular y génica como agentes inmunomoduladores en el tratamiento de la esclerosis múltiple

El interferón beta (IFNb) ha sido uno de los fármacos más utilizados en el tratamiento de la esclerosis múltiple (EM), gracias a su efecto inmunomodulador, antiproliferativo y antiviral. Sin embargo, existe un porcentaje de pacientes que responden de forma subóptima al tratamiento, sugiriendo la necesidad de buscar alternativas terapéuticas innovadoras. En este contexto se ha observado que las células madre mesenquimales derivadas del tejido adiposo (AdMSCs) presentan capacidad inmunomoduladora, neuroprotectora y regeneradora del tejido dañado en ensayos preclínicos con el modelo animal más frecuentemente usado en el estudio de la EM, la Encefalomielitis Autoinmune Experimental (EAE), lo que las hace buenas candidatas como terapia alternativa para la EM. Además, su capacidad de migración hacia el tejido dañado les confiere potencial para ser utilizadas como transportadoras de factores terapéuticos hacia las zonas lesionadas del SNC. Por ello, nos planteamos evaluar la eficacia terapéutica de las terapias celular con AdMSCs y génica con AdMSCs modificadas genéticamente para producir IFNb, en modelos de EAE. Para llevarlo a cabo se realizó la caracterización de la población de AdMSCs de la cepa de ratón SJL/jCrL (SJL-AdMSCs), usando como control las AdMSCs de la cepa C57BL/6, ampliamente caracterizadas en la literatura, la generación de líneas de AdMSCs secretoras de IFNb (AdMSCs-IFNb) mediante lentivirus y su posterior caracterización y comparación con las mismas células sin transducir, la evaluación de los efectos de las terapias celulares autóloga, alogénica y génica en los modelos de EAE crónico progresivo (EAE-CP) y remitente recurrente (EAE-RR) y el estudio de la migración de las AdMSCs administradas como terapia autóloga y de las AdMSCs-IFNb. Los resultados obtenidos en cada uno de los objetivos planteados nos condujeron a una serie de conclusiones: las SJL-AdMSCs aisladas, cultivadas y expandidas bajo nuestras condiciones experimentales, cumplen los criterios mínimos determinados para ser consideradas células madre mesenquimales. Además, estas células presentan eficacia clínica y efectos neuroinmunomoduladores al ser utilizadas como transplantes autólogos y alogénicos en animales con EAE-RR y EAE-CP respectivamente. Por otro lado, las SJL-AdMSCs constituyen una población apta para dar soporte al desarrollo de la terapia génica, ya que la alteración de su material genético por la inserción del IFNb no supone la modificación de sus propiedades biológicas ni funcionales en estudios preclínicos en modelos de EM. Estas AdMSCs-IFNb, constituyen una línea de células mesenquimales de crecimiento estable que produce elevados niveles de IFNb de forma constitutiva. Además, los transplantes con AdMSCs-IFNb son eficaces como tratamiento terapéutico en animales con EAE-RR y EAE-CP al modular tanto la sintomatología como los procesos inflamatorios y neurodegenerativos propios de la enfermedad. Sin embargo, los resultados no permiten discriminar si los efectos observados son debidos a las propiedades del inmunomodulador secretado, a las propias células mesenquimales o a la acción conjunta de ambos. En último lugar, la migración celular de las AdMSCs autólogas se potencia por los estados de inflamación activa en ambos modelos de EAE, mostrando una amplia biodistribución celular. La localización prioritaria fue inicialmente en pulmones y, posteriormente en zona de órganos linfáticos, como hígado y bazo, y del SNC a nivel de la médula espinal. La señal bioluminiscente de las AdMSCs-IFNb en el modelo EAE-CP es mayor que la emitida por las células de la terapia autóloga. Sin embargo, la migración de las células transfectadas no aparece fuertemente influenciada por los procesos proinflamatorios. En el modelo EAE-RR estas diferencias entre terapias son incluso más moderadas. Las áreas donde se registra señal son similares a las de las células autólogas, apareciendo principalmente en zonas correspondientes a pulmones, hígado, bazo y médula espinal a lo largo del tiempo experimental.

Periodontite e expressão génica

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Estudo da participação de microRNAs na regulação da resposta imune inata de macrófagos murinos à infecção por Paracoccidioides brasiliensis

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.

Validação de um promotor de expressão gênica tecido-específico para raiz de Musa spp.

2016

Caracterização estrutural e funcional da subfamília gênica ARR-tipo B em macieira

A produtividade de pomares de macieira está estritamente relacionada ao processo de superação da dormência, o qual se caracteriza pela inabilidade do crescimento meristemático mesmo sob condições favoráveis. Embora eventos fisiológicos deste processo tenham sido elucidados, aspectos moleculares ainda são pouco compreendidos. A busca por elementos cis de regulação em genes DAM (Dormancy Associated MADS-box) de macieira revelou a presença de sítios de ligação a fatores de transcrição denominados Arabidopsis Response Regulators (ARR)?tipo B. Estes fatores fazem parte da via de sinalização de citocininas e seu papel na dormência ainda não foi elucidado. Pelo presente trabalho, temos por objetivo compreender a estrutura e a função dos elementos cis e trans associados aos fatores ARR-tipo B de macieira e avaliar se os mesmos podem estar atuando como possíveis repressores do estado dormente da planta.