Molecular genomics of a genetic code alteration

The genetic code is not universal. Alterations to its standard form have been discovered in both prokaryotes and eukaryotes and demolished the dogma of an immutable code. For instance, several Candida species translate the standard leucine CUG codon as serine. In the case of the human pathogen Candida albicans, a serine tRNA (tRNACAGSer) incorporates in vivo 97% of serine and 3% of leucine in proteins at CUG sites. Such ambiguity is flexible and the level of leucine incorporation increases significantly in response to environmental stress. To elucidate the function of such ambiguity and clarify whether the identity of the CUG codon could be reverted from serine back to leucine, we have developed a forced evolution strategy to increase leucine incorporation at CUGs and a fluorescent reporter system to monitor such incorporation in vivo. Leucine misincorporation increased from 3% up to nearly 100%, reverting CUG identity from serine back to leucine. Growth assays showed that increasing leucine incorporation produced impressive arrays of phenotypes of high adaptive potential. In particular, strains with high levels of leucine misincorporation exhibited novel phenotypes and high level of tolerance to antifungals. Whole genome re-sequencing revealed that increasing levels of leucine incorporation were associated with accumulation of single nucleotide polymorphisms (SNPs) and loss of heterozygozity (LOH) in the higher misincorporating strains. SNPs accumulated preferentially in genes involved in cell adhesion, filamentous growth and biofilm formation, indicating that C. albicans uses its natural CUG ambiguity to increase genetic diversity in pathogenesis and drug resistance related processes. The overall data provided evidence for unantecipated flexibility of the C. albicans genetic code and highlighted new roles of codon ambiguity on the evolution of genetic and phenotypic diversity.

Molecular bases of classic galactosemia : searching for new therapeutic strategies

Tese de doutoramento, Farmácia (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Clonagem e caracterização parcial de cDNA de glândula salivar de Boophilus microplus (Acari:Ixodidae) similar a glutationa s-transferase

O carrapato Boophilus microplus é um ectoparasita hematófago de bovino que causa sérias perdas econômicas. Estudos para o desenvolvimento de formas alternativas de controle do carrapato tem sido realizados para diminuir ou substituir a aplicação de agentes químicos, que contaminam o ambiente, os derivados da carne, além dos problemas de resistência das gerações de carrapatos aos acaricidas. As vacinas são uma forma alternativa de controle do carrapato. As enzimas glutationa S-transferase (GSTs) são alvo potencial para intervenção imunológica contra alguns parasitas. Este trabalho teve como objetivo isolar e caracterizar parcialmente um cDNA de B. microplus similar a GST da classe Mu. O clone SG2 foi isolado dentre aproximadamente 8 x 103 pfu de fagos recombinantes de uma biblioteca de cDNA de glândula salivar de partenógina, sondada com anti-soro de coelho contra glândula salivar. O clone SG2 contendo um inserto de 864 pb teve sua seqüência determinada e a fase de leitura aberta corresponde a 220 amino ácidos. A análise desta seqüência indicou que o gene clonado codifica uma GST de B. microplus (BmGST) com um motivo altamente conservado entre os resíduos 60 e 68 que compreende o sítio de ligação a glutationa (GSH) e outro motivo SLAILRYL, centrado no resíduo 78 da seqüência. No alinhamento múltiplo da AgSG2 com outras GSTs foi observada uma similaridade de até 41% com GSTs da classe Mu de outros organismos e inclusive com outra GST da classe Mu isolada de larva de B. microplus (HE et al., 1999). A proteína recombinante AgSG2 purificada apresentou atividade enzimática contra o substrato cromogênico CDNB. Ensaios de atividade enzimática com extratos de tecidos, secreções e excreções foram realizados para verificar a presença de GST. Ensaios de RT-PCR com tecidos de B. microplus indicaram que os sítios de síntese de BmGST são glândulas salivares e intestino de partenógina e teleógina.

Caracterização molecular dos componentes do veneno de lonomia obliqua : genes expressos e princípios ativos envolvidos nos distúrbios da coagulação e da fibrinólise

A hemostasia é um processo multifuncional, complexo e finamente regulado que envolve diversos componentes celulares e moleculares, incluindo plaquetas, parede vascular, cascata da coagulação sangüínea e fibrinólise. O desequilíbrio desses componentes pode desencadear condições patológicas, tais como hemorragias, hipercoagulopatias e a conseqüente trombose vascular. O descobrimento de novos princípios ativos e o desenvolvimento de drogas como instrumentos de intervenção antitrombótica constituem estratégias de eleição para a prevenção e o tratamento do quadro trombo-embólico. Muitos desses princípios ativos são obtidos de fontes naturais, incluindo os conhecidos anti-hemostáticos presentes em venenos de serpentes e na saliva de artrópodos hematófagos. Por afetarem o sistema hemostático humano, essas moléculas são alvo de estudos para o desenvolvimento de anti-venenos, testes laboratoriais e novas drogas terapêuticas. As lagartas do gênero Lonomia são conhecidas por produzirem proteínas tóxicas que estão associadas a uma severa síndrome hemorrágica em humanos, cujo quadro clínico é caracterizado por distúrbios da coagulação, insuficiência renal aguda, hematúria, sangramentos, dentre outros sintomas. O veneno é constituído por diversos princípios ativos, incluindo atividades pró-coagulantes e fibrinolíticas Apesar da importância social e científica desses envenenamentos e do conhecimento sobre a natureza dessas toxinas, as informações sobre as características moleculares do veneno ainda são escassas, o que limita o melhor entendimento das bases moleculares da síndrome hemorrágica e o desenvolvimento de um diagnóstico e de um tratamento mais adequados para os pacientes. O presente trabalho teve por objetivo analisar as proteínas mais abundantes e os genes expressos em maior proporção na taturana L. obliqua durante a fase larval (fase em que ocorrem os acidentes), visando identificar moléculas potencialmente envolvidas no envenenamento. As etapas realizadas foram: análise dos princípios ativos presentes em tecidos utilizados para a construção de bibliotecas de cDNA, seqüenciamento em massa das bibliotecas e análise dos transcritos utilizando ferramentas de bioinformática. Mais de mil seqüências de cDNA foram obtidas e agrupadas gerando um catálogo com informações sobre os transcritos encontrados, incluindo seqüências completas de cDNAs que codificam para proteínas provavelmente envolvidas no envenenamento, além de novas seqüências de função biológica desconhecida O conteúdo protéico do veneno foi analisado por SDS-PAGE seguido por seqüenciamento da região N-terminal das proteínas mais abundantes, possibilitando a correlação entre o cDNA e a proteína por ele codificada. As seqüências completas de cDNA foram enviadas para o GenBank (NCBI/NIH, EUA) e os resultado estão disponíveis em um sítio eletrônico específico no NCBI: http://www.ncbi.nih.gov/projects/omes. O cDNA mais abundante da lagarta, que codifica para uma lipocalina, foi clonado e obteve-se a proteína recombinante. Demonstramos que essa lipocalina liga o grupamento heme e participa da oxidação acoplada desse ligante, levando à formação de biliverdina γ, sugerindo uma nova função para as proteínas ligadoras de bilina em insetos. Os resultados obtidos colaboram para o maior entendimento das bases moleculares do envenenamento por L. obliqua, além de apontarem moléculas candidatas para o desenvolvimento de kits de diagnóstico para o envenenamento com Lonomia e para a melhora na especificidade do soro anti-lonômico, bem como para estudos mais aprofundados dos processos hemostáticos.

Papel pró-inflamatório do receptor CD40 em ilhotas pancreáticas

O transplante de ilhotas humanas, utilizado como reposição das células produtoras de insulina em pacientes portadores de diabetes mellitus tipo 1, está se tornando uma importante prática clínica. Entretanto, eventos inflamatórios não específicos presente nas ilhotas, são responsáveis pela vulnerabilidade das mesmas, e contribuem à diminuição do número celular durante o processo de isolamento e posterior transplante. CD40 é um membro da família do receptor de necrose tumoral, descrito em uma variedade de células. Em condições fisiológicas, o CD40 presente nas células apresentadoras de antígenos participa como molécula co-estimulatória na ativação dos linfócitos T. Porém, o CD40 também foi descrito em condições patológicas, como psoríase, aterosclerose e fibrose cística, onde sua expressão está envolvida em eventos crônicos inflamatórios. É interessante ressaltar que, o CD40 também tem sido descrito em neurônios, células que apresentam uma variedade de moléculas similares às expressas nas células M pancreáticas. Em vista desses achados, tentou-se determinar se a células M também poderiam expressar o receptor de CD40, e se presente, determinar possíveis conseqüências próinflamatórias após a sua ativação. Utilizaram-se diversas técnicas como RT-PCR, western blot, citometria de fluxo, imuno-histoquímica assim como imunofluorescência, para detectar a expressão de CD40 em ilhotas de camundongo, macaco e humano, e também na linhagem de células M NIT-1. Determinaram-se as vias de transdução de sinais de CD40 por western blot e ensaios com gene repórter. Foi determinada por tecnologia luminex, a secreção de citocinas e quimiocinas dependente de CD40 em ilhotas humanas, estimuladascom a proteína recombinante CD40L e em alguns casos confirmada por RT-PCR e imunofluorescência. Os resultados demonstram a expressão de CD40 nas células M, que pode ser aumentada pela ação de citocinas pró-inflamatórias, cuja ativação induz a secreção de mais citocinas e quimiocinas (IL-6, IL-8, MCP-1 e MIP-1M) dependentes das vias de transdução de sinais Raf/MEK/ERK e NF-VB. A interação CD40-CD40L aumentou a expressão de ICAM-1 e a induziu morte celular nas células M pancreáticas. Nesse sentido, a ativação de CD40 induz a secreção de mediadores solúveis próinflamatórios que podem comprometer a viabilidade das células M. O cenário próinflamatório sustentando pela ação de CD40 sugere que o mesmo poderia ter um papel ativo orquestrando um processo inflamatório

Estudo do Cultivo de dois clones de Escherichia coli recombinantes (eIF, LACK) para a Expressão de Antígenos da Leishmania chagasi

With advent of the technology of the recombinant DNA, the recombinant protein expression becomes an important tool in the studies of the structure, function and identification of new proteins, mainly with therapeutical purposes. The Escherichia coli has been procarioto predominant in the studies of genetic engineering due to wealth of information regarding its metabolism. Despite the expressivo advance of the studies of molecular biology and the immunology of the infections, it does not exist, currently, no prophylactic drug capable to prevent calazar. Of this form, it exists a great necessity of specific antigen identification for the vaccine development and kits for disgnostic against the visceral Leishmaniose. In this context, this work objectified to study the recombinant antigen expression of the Leishmania chagasi during the culture of Escherichia coli in shaker. A first set of assays was carried through with the objective of if knowing the kinetic behavior of the growth of two clones recombinant proteins (eIF, LACK) in two different compositions of culture medium (2xTY, TB) supplemented by antibiotics, without IPTG addition. In the second stage of the assays, the procedure of induction for IPTG was carried through, in order to verify the influence of the composition of the ways tested in the expression them recombinant proteins. On the basis of the gotten results, can be observed that the high complexity of culture medium favored the kinetic one of growth of clones recombinant (eIF, LACK), however, to if to deal with the assays submitted to the procedure of induction for IPTG, the raised complexity of culture medium did not favor the expression of recombinant proteins. On the other hand, they had been gotten resulted positive for all clones recombinant (eIF, LACK) tested, confirmed through the eletroforético profile

Complementação do seqüenciamento do genoma do Southern bean mosaic virus, isolado São Paulo, expressão da porção C-terminal da polimerase e produção de anti-soro policlonal

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Expressão e análise de proteínas recombinantes de Xanthomonas axonopodis pv. citri em E. coli, visando análise estrutural por cristalografia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Clonagem e expressão do gene da glicoproteína S1 do Vírus da Bronquite Infecciosa em Pichia pastoris

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Clonagem e expressão do gene da nucleoproteína (np) do vírus da doença de newcastle em Escherichia coli para aplicação no imunodiagnóstico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise estrutural e funcional da interação física entre eIF5A e suas enzimas modificadoras em Saccharomyces cerevisiae

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Produção de antígenos recombinantes do vírus da doença de Newcastle para aplicação no imunodiagnóstico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Clonagem e expressão do gene da nucleoproteína do vírus da bronquite infecciosa em sistemas hospedeiros eucarioto (Pichia pastoris) e procarioto (Escherichia coli)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeito da curcumina na angiogênese em modelo experimental de câncer de mama

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Expressão de SmNPP5a de Schistosoma mansoni em Pichia pastoris

A esquistossomose é causada pelo Schistosoma mansoni e é considerada uma importante doença parasitária que afeta mais de 200 milhões de pessoas em países em desenvolvimento. Estima-se ainda que aproximadamente 600 milhões de pessoas vivam em áreas de risco e que o número de mortes por ano devido a esta parasitose chegue a 200.000. O tratamento existente hoje é eficiente, mas não previne contra re-infecção e contra as formas jovens dos parasitas. O desenvolvimento de uma vacina utilizando antígenos do parasita produzidos de modo recombinantes é o anseio para o controle da esquistossomose. A fosfodiesterase-5 (SmNPP-5a) é uma enzima presente na interface parasita-hospedeiro e acessível ao sistema imune, sendo portanto considerada um potencial candidato vacinal, sua avaliação se faz necessária. A obtenção de uma SmNPP-5a recombinante enzimaticamente ativa é um passo fundamental no processo de avaliação da sua capacidade protetora e determinação da sua função fisiológica para o parasita. Utilizando o sistema de expressão baseados em leveduras metilotróficas, Pichia pastoris, a proteína recombinante pode ser expressa com as modificações pós traducionais necessárias para ter sua estrutura original mantida, característica fundamental para se obter uma proteína enzimáticamente ativa. Para clonagem e expressão da proteína recombinante utilizamos o vetor pPICZαA, pois este possui um sistema de expressão baseado no promotor álcool oxidase (AOX1 e AOX2). Ele possui ainda, a capacidade de adicionar um peptídeo sinal e uma cauda de histidina, com objetivo de secretar a proteína expressa e facilitar sua purificação, respectivamente. A triagem e confirmação dos clones positivos foram feitas por PCR. A análise das amostras de sobrenadantes coletadas com 24, 48 e 72h de estímulo com metanol foi feita por SDS-PAGE e Western blot para verificação da expressão... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)