Abstract: A Prolactina (PRL) é um dos hormônios mais versáteis em termos de ação biológica. Sua ação mais conhecida está relacionada com o estímulo da lactação e regulação do crescimento e da diferenciação da glândula mamária; também apresenta importante aplicação diagnóstica. Somando os crescentes estudos sobre suas possíveis aplicações terapêuticas, fica cada vez mais notória a necessidade da obtenção desse hormônio puro, biologicamente ativo e na sua forma autêntica.O objetivo fundamental desse projeto foi a produção de hPRL em escala laboratorial a partir de bactérias (E.coli) modificadas geneticamente, utilizando um sistema de expressão baseado no promotor Lambda () PL, o mesmo utilizado com sucesso em nosso laboratório na expressão do hGH. Descrevemos nesse trabalho um processo de cultivo em biorreator, onde não foi utilizado o repressor cIts, uma proteína termo-sensível que usualmente é utilizada para inibir o funcionamento do promotor PL durante crescimento a 30ºC. O processo de cultivo apresenta basicamente três etapas: na primeira etapa o crescimento é realizado sem adição contínua de nutrientes (cultivo em batch), na segunda etapa ocorre adição contínua de nutrientes e carboidrato (cultivo em fed-batch) e na última etapa é realizada a ativação, caracterizada pelo aumento da temperatura mantendo-se a adição de nutrientes e carboidrato. Esse processo de fermentação rápido e flexível, com duração média de 20 horas, permitiu obter uma biomassa final correspondente à densidade óptica de aproximadamente 30 A600nm (unidades ópticas de absorbância em 600nm) e com uma expressão da ordem de 1g de hPRL mL-1 A600 -1, as mais altas já relatadas para secreção de prolactina no espaço periplásmico. A hPRL monomérica foi purificada e caracterizada por métodos físico-químicos e biológicos, os quais confirmaram a sua atividade biológica e imunológica, o seu correto processamento e uma massa molecular relativa (Mr) de 22.906.

Palavras-Chave: lth; escherichia coli; bioreactors; fermentation

OLIVEIRA, TAIS L. de. Desenvolvimento de processo de fermentacao em biorreator para producao de prolactina humana secretada no espaco periplasmico de Escherichia coli. Orientador: Carlos Roberto Jorge Eduardo. 2008. 61 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2008.tde-07072009-152955. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/11767. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A produção de mel no Brasil tem aumentado consideravelmente e vem ganhando destaque no mercado internacional, consequentemente muitas exigências passaram a fazer parte da cadeia produtiva apícola. Além das análises previstas na legislação brasileira, o mercado externo procura produtos que atendam aos mais rigorosos padrões de qualidade. O mel possui características interessantes devido a sua constituição, porém, existem problemas que podem alterar seu padrão de identidade e qualidade. A aplicação da radiação gama é uma proposta viável que promove a diminuição da carga microbiana sem alterar a constituição e as características físico-químicas, com perdas nutricionais menores quando comparada a outros tratamentos usados em alimentos. Neste estudo, além dos parâmetros físico-químicos exigidos pela legislação brasileira (MAPA), também foram incluídas outras análises pertinentes, inclusive a técnica de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR-ATR). As análises microbiológicas foram realizadas nas amostras de méis puros, nas quais, posteriormente, foram inoculadas cargas microbianas conhecidas para avaliar a ação da radiação gama nas doses de 5 e 10 kGy. O teste triangular foi utilizado na análise sensorial para diferenciar as amostras não-irradiadas das irradiadas. As maiores modificações nas amostras de méis foram, principalmente, nas concentrações de HMF (hidroximetilfurfural) e na atividade diastásica, ocorrendo diminuição significativa em todas as amostras analisadas. Houve redução na carga microbiana a partir da aplicação da dose de 5 kGy, atingindo a ausência com a aplicação de 10 kGy de dose, com exceção do Paenibacillus larvae que mostrou ser mais resistente. A análise sensorial realizada nas amostras de mel e mel irradiado, com doses de 5, 10 e 15 kGy, apontou não haver diferença significativa (5%) entre as amostras controle e irradiadas. A aplicação da radiação gama em méis mostrou ser um método muito útil na descontaminação microbiológica, apresentando poucas alterações no produto com doses de até 10 kGy.

Palavras-Chave: bees; honey; sample preparation; gamma radiation; physical chemistry; chemical analysis; quality control; fourier transform spectrometers; aspergillus; bacillus; clostridium; cobalt 60; escherichia coli; experimental data; fourier transformation; infrared spectra; radiation doses

BERA, ALEXANDRE. Efeitos nas caracteristicas fisico-quimicas, microbiologicas e sensoriais em amostras de mel de abelhas submetidas a radiacao gama. Orientador: Susy Frei Sabato. 2010. 112 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2010.tde-21062011-090149. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9527. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A aplicação de tratamentos não-térmicos têm se mostrado eficiente na inibição de bactérias como Salmonella spp e Escherichia coli. A manga é uma fruta de consumo nacional que possui grande potencial de exportação. Entretanto, surtos de doenças transmitidas por alimentos relacionados a essa fruta provocaram desconfiança sobre o grau de segurança alimentar oferecido pelo produto. O objetivo deste trabalho foi determinar a radiorresistência das bactérias Escherichia coli, Salmonella poona e Alicyclobacillus acidoterrestris na polpa de manga através do cálculo do valor D10 e conhecer o efeito da radiação gama sobre as características organolépticas de polpa de manga. Foi também estabelecido o perfil microbiológico de polpas de manga congeladas disponíveis no mercado utilizando métodos convencionais de plaqueamento e Número Mais Provável (NMP). As polpas contaminadas experimentalmente com as bactérias citadas acima foram irradiadas com doses de 0, 1, 2, 3, 4 e 5 kGy, em fonte de 60Co. A análise sensorial foi feita utilizando dose de 5 kGy, aplicando o teste triangular e o teste de aceitação com escala hedônica. Os resultados deste trabalho mostram que a qualidade das polpas de manga comercializadas não é satisfatória de acordo com os padrões estabelecidos pela lei brasileira e pela literatura, mostrando a necessidade da implantação de outras ferramentas para se alcançar níveis de qualidade aceitáveis. Os valores de D10 obtidos se situaram entre 1,01 e 1,09kGy para E. coli ATCC 8739, entre 0,6 e 0,98kGy para S. poona e entre 0,72 e 0,88kGy para A. acidoterrestris respectivamente. A análise sensorial mostrou que a dose de 5kGy alterou as características sensoriais da polpa de manga. Entretanto, quando a polpa irradiada foi utilizada como ingrediente, o produto obteve boa aceitação nos atributos de aparência geral, sabor e aroma.

Palavras-Chave: food processing; fruits; mangoes; market; brazil; gamma radiation; cobalt 60; radiation doses; radiation effects; radiosensitivity; sensors; salmonella; escherichia coli; bacteria; food industry

PEREIRA, MARCO A. dos S. Estudo da acao da radiacao gama de sup(60)Co sobre Salmonella poona, Escherichia coli e Alicyclobacillus Acidoterrestris em polpa de manga congelada. Orientador: Nelida Lucia Del Mastro. 2009. 93 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2009.tde-27102009-100426. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9425. Acesso em: $DATA.

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Abstract: No presente trabalho estudamos a renaturação sob alta pressão hidrostática de uma forma mutante da proteína verde fluorescente (enhanced GFP, eGFP), a qual somente emite fluorescência característica quando enovelada na sua forma nativa. A abordagem do presente estudo foi focada no controle da bioatividade da proteína recombinante, a fluorescência, como alternativa à determinação de solubilidade da proteína, fator que não é um indicador ideal de enovelamento proteico adequado. A ação da alta pressão na solubilização dos corpos de inclusão (CI) de eGFP produzidos em bactérias E. coli recombinantes e no enovelamento da proteína foi estudada. A compressão dos CI de eGFP em 2,4 kbar durante 30 minutos promoveu a dissociação dos agregados. No entanto, a incubação nesta condição não favoreceu o enovelamento da eGFP. O processo de renaturação foi avaliado em diversas condições de descompressão após a dissociação em 2,4 kbar. Durante a descompressão gradual, o aumento da fluorescência foi obtido em pressões que variaram entre a pressão atmosférica e 1,38kbar. Os níveis mais elevados de fluorescência de eGFP foram obtidos por incubação durante várias horas a níveis de pressão entre 0,35 e 0,69 kbar. Esta condição de pressão se mostrou favorável à renaturação de eGFP e é possível que também possa ser utilizada para favorecer o enovelamento de outras proteínas monoméricas. Ainda utilizando a eGFP como modelo, verificamos que os CI desta proteína produzidos por bactérias cultivadas em menor temperatura (37ºC) possuem maior quantidade de proteína recombinante apresentando a fluorescência característica em 509 nm, ou seja, na sua forma nativa, do que os CI expressos em temperaturas mais elevadas (42ºC e 47ºC). A análise realizada por espectroscopia de infravermelho (FT-IR) também demonstrou que os CI produzidos em temperaturas mais brandas possuem maior grau de estruturas secundárias semelhantes às da proteína na sua forma nativa. Além disso, os CI produzidos a 37ºC também são mais facilmente solubilizados pela ação da alta pressão do que aqueles produzidos em maior temperatura. Conforme esperado, a renaturação da eGFP a partir de CI produzidos a 37ºC foi 25 vezes mais eficiente do que a obtida utilizando CI produzidos a 47ºC. No presente estudo demonstramos também que a dissociação dos agregados exercida pela ação da alta pressão (2,4 kbar) pode ser amplificada quando em associação com a incubação em baixa temperatura (-9ºC) e que a combinação destas duas propriedades físicas eleva a solubilização dos agregados em CI, com a consequente elevação dos rendimentos de renaturação de eGFP. Mostramos ainda no presente estudo que a cinética de renaturação de eGFP em 0,69 kbar é proporcional à temperatura de incubação (entre 10ºC e 50ºC). O nível mais elevado de fluorescência foi obtido quando a renaturação de eEGP foi realizada a 20ºC. A taxa de maturação do cromóforo da eGFP é mais fortemente afetada pela temperatura do que a taxa de enovelamento da proteína. Em conclusão, a temperatura de produção dos CI, a temperatura de dissociação dos agregados e a temperatura de enovelamento podem afetar muito o rendimento e a cinética da renaturação de eGFP em alta pressão. Os resultados do presente estudo podem abrir novas perspectivas para melhorias no processo de enovelamento de proteínas a partir de CI utilizando alta pressão. Também neste trabalho descrevemos a renaturação das proteínas de Xac, PilB e os produtos dos genes XAC2810 e XAC3272 nunca antes obtidas na forma solúvel. Os rendimentos de solubilização destas três proteínas foram muito altos, entre 75% e 89%. A proteína PilB renaturada em alta pressão apresentou atividade ATPasica elevada, o que nunca antes foi demonstrado para a PilB de Xac.

Palavras-Chave: proteins; protein denaturation; gene recombination; pressure dependence; fluorescence; activity levels; control; escherichia coli; fourier transformation; infrared spectra; scanning electron microscopy

VALLEJO, NATALIA M. Estudos de renaturação de proteínas agregadas utilizando altas pressões hidrostáticas. Orientador: Ligia Ely Morganti Ferreira Dias. 2013. 87 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2013.tde-31052013-100320. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10205. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O sistema de expressão baseado nos promotores PL ou PR do fago lambda que usualmente é regulado pelo repressor termo lábil (cIts) é amplamente utilizado para produzir proteínas recombinantes em células procarióticas. No entanto, o aumento da temperatura requerido neste sistema para promover a inativação do repressor apresenta algumas limitações, como o aumento da expressão de proteínas de HSP (Heat Shock Proteins), por exemplo, proteases, que dependendo da natureza da proteína expressa podem ser prejudiciais ou não. Uma outra limitação é a ativação da resposta SOS, resultando na parada da replicação do DNA celular ou dependendo da cepa pode ocorrer lise celular. Nesse trabalho nós descrevemos o uso do promotor λPL para expressão constitutiva, isto é, sem a regulação do repressor. Nós otimizamos diferentes condições de cultura para aumentar a secreção no espaço periplásmico de Escherichia coli de cinco proteínas: o hormônio do crescimento humano (hGH), que tem sido amplamente utilizado no tratamento de crianças com deficiência e/ou resistência ao hGH, síndrome de Turner, entre outras desordens; prolactina humana (hPRL), um hormônio polipeptídico conhecido por estimular a lactação e por exercer ação regulatória no crescimento e na diferenciação da glândula mamária, dois antagonistas de hPRL, estudados como potenciais fármacos para o tratamento de alguns tipos de cânceres e por fim o interferon α2a (IFN-α2a), que é uma citocina produzida pelas células, em resposta a diferentes estímulos, incluindo ácidos nucléicos virais, células estranhas (particularmente as neoplásicas), antígenos de bactérias, protozoários e vírus. No caso do IFN-α2a, essa citocina de alto valor agregado e de importante aplicação terapêutica, foi desenvolvida em nosso laboratório como parte desse trabalho, incluindo o desenvolvimento e a validação da metodologia de análise por HPLC de fase reversa para determinação do IFN presente no fluído periplásmico bacteriano ou na sua forma pura. As principais estratégias utilizadas para melhorar a expressão foram iniciar a indução junto à densidade óptica máxima do crescimento bacteriano e otimizar a temperatura de indução para controlar a expressão da proteína heteróloga. Essa metodologia pode ser utilizada nos casos onde o produto não será tóxico para a célula hospedeira ou quando a instabilidade do plasmídeo não é problema. A possibilidade de cultivo em temperaturas mais baixas, já que o repressor termo-sensível não se encontra presente, colaborou para o aumento significativo da expressão, mesmo para proteínas menos sensíveis à temperatura de cultivo, como o hGH.

Palavras-Chave: recombinant dna; proteins; escherichia coli; sth; lth; peptide hormones; plasmids; chromatography

PEREZ, FERNANDA dos S.A. Influência da temperatura de cultivo na expressão de proteínas recombinantes de interesse terapêutico no espaço periplásmico bacteriano, utilizando o promotor lambda PL. Orientador: Carlos Roberto Jorge Soares. 2015. 87 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2015.tde-19102015-150711. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/25195. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A expressão de proteínas na forma de corpos de inclusão em bactérias é uma alternativa muito interessante para obtenção de proteínas recombinantes. No entanto, a agregação é uma dificuldade frequentemente encontrada durante a renaturação dessas proteínas. Altas pressões hidrostáticas são capazes de solubilizar os corpos de inclusão na presença de baixas concentrações de reagentes desnaturantes, favorecendo a renaturação protéica com alto rendimento e redução de custos. O presente trabalho tem como objetivo a renaturação de proteínas recombinantes expressas em Escherichia coli sob a forma de corpos de inclusão usando altas pressões hidrostáticas. Três toxinas, todas apresentando cinco ou mais pontes dissulfídicas foram estudadas: NXH8, Naterina 2 e Bothropstoxina 1. Suspensões dos corpos de inclusão das três proteínas foram pressurizadas em 2000 bares de pressão durante 16 horas. Os tampões de renaturação foram otimizados para as três proteínas. O tampão utilizado no processo de renaturação da NXH8 foi Tris HCl 50 mM, pH 9,0 com proporção de 1GSH:4GSSG em concentração de 6 mM e 2 M GdnHCl. Foram utilizados corpos de inclusão em D.O.(A600nm) de 0,5. Após o processo de renaturação foi realizada diálise em pH 7,0. O rendimento final de recuperação de NXH8 solúvel foi de 40%, sendo obtidos 28,6 mg/L de meio de cultura. A renaturação de Bothropstoxina 1 foi obtida em tampão de renaturação Tris HCl 50 mM pH 7,5 na proporção de 2 GSH:3 GSSG em concentração de 3 mM e 1 M GdnHCl. Utilizamos uma suspensão com D.O.(A600nm) de 0,5. O rendimento final de recuperação de Bothropstoxina 1 renaturada foi de 32 %, obtendo-se 9,2 mg/L de meio de cultura. A renaturação de Naterina 2 foi obtida em tampão de renaturação com 20 mM de Tris HCl pH 9,0 na proporção de 2 GSH:3 GSSG e concentração de 10 mM e 1 M GdnHCl e corpos de inclusão na D.O. (A600nm) de 6,0. Foram obtidas 3,7 mg de Nateria 2 renaturada /L de meio de cultura (20% de recuperação a partir dos corpos de inclusão). O rendimento da Naterina 2 renaturada foi de 20 %. Para a análise e a comprovação da eficácia do processo de renaturação sob pressão foram utilizadas as técnicas de SDS-PAGE, western blot, microscopia eletrônica de varredura, ensaios biológicos in vivo e in vitro e estruturais. As análises físicoquímicas realizadas em NXH8 não mostraram nenhuma comprovação da sua renaturação. O ensaio in vivo realizado com a Naterina 2 mostrou uma leve atividade de contração de vênulas, indicando que ela esteja em sua conformação correta. Os ensaios in vitro com a Bothropstoxina 1 mostraram uma atividade citotóxica dose-dependente em células musculares.

Palavras-Chave: proteins; bacteria; escherichia coli; hydrostatics; pressurization; inclusions; agglomeration; spectroscopy

BALDUINO, KELI N. Renaturacao em altas pressoes hidrostaticas de proteinas recombinantes agregadas em corpos de inclusao produzidos em Eschirichia coli. Orientador: Ligia Ely Morganti Ferreira Dias. 2009. 68 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2009.tde-19112009-095254. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9457. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A produção de proteínas recombinantes é uma ferramenta essencial para a indústria biotecnológica e suporta a expansão da pesquisa biológica moderna. Uma variedade de hospedeiros pode ser utilizada para produzir estas proteínas e dentre eles, as bactérias E. coli são as hospedeiras mais utilizadas. No entanto, a expressão heteróloga de genes em E. coli frequentemente resulta em um processo de enovelamento incompleto que leva ao acúmulo de agregados insolúveis, conhecidos como corpos de inclusão (CI). Altas pressões hidrostáticas são capazes de desfavorecer interações intermoleculares hidrofóbicas e eletrostáticas, levando à dissociação dos agregados e por isso são úteis para solubilizar e renaturar proteínas agregadas em CI. O presente trabalho teve como objetivo o estudo do processo de desagregação dos CI e de renaturação das proteínas oligoméricas subunidade B da toxina colérica (CTB) e região globular da fibra adenoviral (RGFA) utilizando altas pressões hidrostáticas. A toxina colérica (CT) é composta por uma subunidade A e cinco subunidades B combinadas em uma holotoxina AB5. A CTB é a porção pentamérica não tóxica da CT, responsável pela ligação da holotoxina ao receptor gangliosídeo GM1. A fibra do adenovírus é uma proteína homotrimérica que forma parte do capsídeo viral, organizada em três regiões: a cauda N-terminal, a haste central e a região C-terminal (região globular). A RGFA se liga à proteína de membrana CAR nas células hospedeiras e promove a internalização do vírus. Os estudos apresentados neste trabalho demonstraram que a alta pressão hidrostática foi eficaz na desagregação dos CI da CTB e da RGFA. As condições de renaturação foram otimizadas utilizando-se diferentes proporções do par redox glutationa oxidada e reduzida, concentrações de agentes caotrópicos, presença de aditivos e esquemas diferenciados de compressão/descompressão daqueles previamente descritos na literatura. CTB solúvel e pentamérica foi obtida pela compressão da suspensão de CI a 2,4 kbar por 16 horas em tampão TrisHCl 50 mM pH 8,5, 1 mM de tween 20 e descompressão direta seguida de incubação em pressão atmosférica. O rendimento de renaturação da CTB solúvel e pentamérica foi de até 45 % e 288 mg de CTB/litro de cultura bacteriana. Esta proteína apresentou estrutura regular e atividade biológica. RGFA trimérica foi obtida pela compressão da suspensão de CI em tampão TrisHCl 50 mM pH 8,0 e 0,5 M de L-arginina a 2,4 kbar por 1,5 horas e 0,4 kbar por 16 horas antes da completa descompressão. O rendimento de proteína solúvel trimérica da RGFA foi de 4 %, porém não foi possível obter a atividade biológica desta proteína.

Palavras-Chave: proteins; bacteria; escherichia coli; inclusions; hydrostatics; pressurization

RODRIGUES, DANIELLA. Utilização de altas pressões hidrostáticas para o estudo e renaturação de proteínas com estrutura quaternária. Orientador: Ligia Ely Morganti Ferreira Dias. 2012. 106 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2012.tde-06032013-144803. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10161. Acesso em: $DATA.

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