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Expressão e caracterização de uma lectina recombinante de interesse biomédico

Expression and characterization of a recombinant lectin with biomedical interest
Authors: Valente, Bruno Miguel Nogueira;

Expressão e caracterização de uma lectina recombinante de interesse biomédico

Abstract

As lectinas como grupo proteico constituem famílias diversificadas com propriedades distintas. Estão amplamente distribuídas na natureza podendo ser encontradas nos mais variados organismos vivos desde bactérias, fungos, plantas, animais e até humanos, atuando como mediadores de processos biomoleculares. A frutalina é uma lectina de origem em plantas e da família das jacalinas. Isolada das sementes de fruta-pão, Artocarpus incisa ou Artocarpus altilis, uma glicoproteína homotetramérica e que reconhece especificamente resíduos de α-Dgalactose. As lectinas destacam-se de outras proteínas pela sua atividade de ligação específica a recetores glicoconjugados o que permite atuarem como mediadoras de processos biológicos com extrema importância para a biomedicina. Estudos anteriores mostram que a frutalina expressa em P. pastoris tem atividade apoptótica em células tumorais humanas. Ainda muito há por descobrir relativamente ao seu potencial no entanto, aos dias de hoje, é já possível fazer uma avaliação e retirar conclusões do importante papel que a frutalina pode ter na biomédica. Este estudo tem por objetivo a clonagem e expressão de frutalina recombinante em E. coli contendo, em vez do linker nativo, um local para clivagem por ação de uma protease para posterior separação das cadeias β e α como forma de avaliar o impacto da clivagem nas propriedades e atividade da isoforma clonada em E. coli, com a finalidade de caracterização das versões de frutalina recombinante obtidas. A fase de caracterização torna-se importante na medida em que permite avaliar e relacionar a isoforma de frutalina analisada e a influência do processo de clivagem das cadeias na forma e atividade adquirida. Este trabalho envolveu diferentes fases desde a construção genética das sequências de interesse por processos de reação em cadeia da polimerase e a sua transformação em vetores de clonagem apropriados à produção e expressão em sistema E. coli para posterior purificação com recurso a cromatografia de afinidade com iões metálicos imobilizados (IMAC) até à caracterização estrutural das proteínas com recurso a técnicas de dispersão de luz dinâmica (Dynamic Light Scattering) e de cromatografia rápida líquida de proteínas (Fast Protein Liquid Chromatography) A frutalina é estruturalmente constituída por duas cadeias, β e α, ligadas entre si por um linker tetrapeptídico. Este trabalho prendeu-se com a construção de formas recombinantes que diferem na disposição das cadeias β e α em relação à região ligante. Esta região foi também sujeita a alterações, sendo substituída por uma outra zona de reconhecimento para uma protease tobacco etch virus (TEV protease) que possibilite a sua clivagem. Este processo tem por objectivo avaliar a influência da clivagem e posterior refolding na atividade proteica da frutalina. Desta forma projetaram-se duas estratégias, uma estratégia FTL1 com uma construção β+TEV+α e paralelamente uma estratégia FTL2 com uma construção α+TEV+β. Para cada construção foram usados vetores de expressão distintos, pETM-10 e pETM-20, selecionados pelas suas propriedade. Ambos possuem um tag de fusão (His-tag) muito comummente utilizado em estratégias de purificação pela já referida técnica de IMAC e com afinidade aos iões metálicos de níquel. O vetor pETM-20 apresenta ainda uma outra particularidade, um parceiro de fusão Trx descrito como potenciador da expressão, solubilidade e estabilidade proteica. Alterações genéticas à sequência da frutalina foram observadas. Para ambas as estratégias verificou-se o sucesso dos processos de PCR e que se traduziram na correta inclusão do local de clivagem TEV bem como, para a estratégia FTL2, a alteração da disposição das cadeias β e α relativamente à região ligante. Comprovou-se a correta clonagem nos vetores finais de expressão pETM-10 e pETM-20 que foram devidamente transformados na estirpe de E. coli Rosetta, observando-se bons níveis de expressão solúvel de His6-FTL e Trx-His6-TEV-FTL. Obtiveram-se ainda bons níveis de purificação, nomeadamente para His6-FTL2 e Trx-His6-TEVFTL 2. Para remoção dos tags associados e separação das cadeias utilizou-se, para Trx-His6-TEVFTL 2, a TEV protease como agente digestivo. A clivagem ocorreu naturalmente in vitro, verificando-se bons resultados nomeadamente na clivagem da região Trx-His6-TEV. Para recuperação da proteína de interesse recorreu-se à técnica de purificação reversa, procedimento este que mostrou ser eficaz e que permitiu obter as frações de interesse numa forma pura e limpa como se pôde comprovar, resultados que reforçaram a correta clivagem da região que contém Trx por ação da TEV protease. A respetiva análise estrutural mostrou ser preliminar pelo que existe a necessidade de ser mais explorada. Os valores observados sugerem que a proteína analisada não se encontra na forma estrutural tetramérica mas possivelmente numa estrutura de dímeros. Uma análise mais empírica indica que estes valores podem refletir um mau refolding proteico ou até possíveis erros no processo de clivagem.

Country
Portugal
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Keywords

Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Industrial

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