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Type: Dissertação
Title: Desenvolvimento e otimização de sistemas de expressão de proteínas recombinantes em capim-elefante e em tabaco
Author: Paiva, Vívian Caiafa Ferreira
First Advisor: Santos, Marcelo de Oliveira
Referee Member: Medeiros, Julliane Dutra
Referee Member: Otoni, Wagner Campos
Resumo: Os avanços da biotecnologia atrelados ao melhoramento genético permitiram modificações genéticas mais precisas e controladas para a obtenção de características desejáveis nos organismos. Plantas transgênicas são uma opção atrativa na agricultura e na indústria farmacêutica, fornecendo resistência a doenças e a estresses ambientais, bem como permitindo a produção de proteínas recombinantes e de metabólitos secundários de interesse terapêutico. O capimelefante (Pennisetum purpureum Schumach syn. Cenchrus purpureus Schumach) é uma gramínea amplamente utilizada como forragem de elevado potencial de produção de matéria seca na pecuária leiteira e de corte. Todavia, insetos de alto potencial de danos às culturas, como as cigarrinhas das pastagens, podem impactar a produtividade da gramínea. O desenvolvimento de plantas transgênicas resistentes às pragas é uma alternativa viável para contornar essa problemática. No presente trabalho, objetivamos a obtenção de um protocolo de regeneração visando a transformação de capim-elefante cultivar BRS Capiaçu via Agrobacterium tumefaciens. Foi realizada a indução de gemas laterais em diferentes combinações de reguladores de crescimento 2,4D, BAP e TDZ, com a obtenção de 93% de regeneração de múltiplos brotos induzidos por 28 dias em tratamento contendo 0,1 mg.L-1 2.4-D e 2 mg. L-1 BAP, com curva de seleção determinada de 50 mg. L-1 de Canamicina e três dias como período de pré-cultivo. Os brotos regenerados apresentaram bom desenvolvimento radicular e de parte aérea e o tratamento com canamicina permitiu determinação da curva de seleção. No segundo capítulo deste documento, objetivamos caracterizar a expressão de transgene para a produção de um anticorpo recombinante de cadeia simples scFAB-anti-IL1ß a partir da obtenção de linhagens homozigotas estáveis de Nicotiana benthamiana. Este anticorpo foi sintetizado devido à importância biológica em doenças inflamatórias relacionadas com o aumento prolongado da citocina IL-1ß. Dessa forma, pretendemos a seleção de linhagens de N. benthamiana para a produção estável do anticorpo scFAB-anti-IL1ß. Para isso, sementes de plantas transgênicas foram avaliadas quanto à presença do gene que expressa scFAB-anti-IL1ß em placas contendo meio MS com o agente de seleção canamicina. As plantas transgênicas apresentaram taxas de germinação entre 48,59% para o evento IL-1ßT0P22 e de 95,53% para o evento IL-1ßT0P20. As plântulas T1 advindas do evento IL-1ßT0P20 foram subcultivadas e (i) comparadas com plantas T0 hemizigotas pelo método 2−ΔΔCt , com valores normalizados com gene endógeno 18S rRNA e (ii) submetidas à extração e purificação de proteínas. A produção de scFAB-anti-IL1ß pelas regenerantes T1 apresentou rendimento aproximado de 474 µg por grama de folha fresca. Com análise dos dados do qPCR e do RT-qPCR, verificou-se a presença de linhagens com valores estimados para duas cópias para o transgene na proporção esperada de 2:1. Todavia, os indivíduos tendenciaram ao silenciamento gênico, com redução na expressão do transgene.
Abstract: Advancements in biotechnology combined with genetic improvement have allowed more precise and controlled genetic modifications to obtain desirable traits in organisms. Transgenic plants are an attractive option in agriculture and the pharmaceutical industry, providing resistance to diseases and environmental stresses, as well as enabling the production of recombinant proteins and therapeutically relevant secondary metabolites. Elephant grass (Pennisetum purpureum Schumach syn. Cenchrus purpureus Schumach) is a widely used grass with high potential for dry matter production in dairy and beef cattle farming. However, insects with a high potential for crop damage, such as pasture spittlebugs, can impact the grass's productivity. The development of transgenic plants resistant to pests is a viable alternative to overcome this issue. In this study, we aimed to obtain a regeneration protocol for the transformation of elephant grass BRS Capiaçu for further application in genetic transformation via Agrobacterium tumefaciens. Meristem induction was performed using different combinations of growth regulators 2,4-D, BAP, and TDZ, resulting in 93% regeneration of multiple shoots induced over 28 days with a treatment containing 0.1 mg.L-1 2.4-D and 2 mg.L-1 BAP, with a selection curve determined at 50 mg.L-1 kanamycin and a three-day pre-culture period. The regenerated shoots showed suitable root and shoot development, linked to a kanamycin-based determination of the selection curve. The second chapter of this document, our aim was to characterize the transgene expression for the production of a recombinant single-chain antibody scFAB-anti-IL1ß by obtaining stable homozygous lineages of Nicotiana benthamiana. This antibody was synthesized due to its biological importance in inflammatory diseases related to prolonged cytokine IL-1ß secretion. Thus, we intended to select N. benthamiana lineages for stable production of scFAB-anti-IL-1ß. Seeds were sown in plates containing MS medium with kanamycin and the presence of the scFAB-anti-IL1ß was assessed, with lines showing transgene rates between 48.59% for IL- 1ßT0P122 and 95.55% for IL-1ßT0P20. T1 seedlings from IL-1ßT0P20 plants were subcultured and (i) compared with hemizygous T0 plants by the 2−ΔΔCt method, with values normalized with the 18S endogenous gene, and (ii) subjected to protein extraction and purification. The production of scFAB-anti-IL1ß by the T1 regenerants showed an approximate yield of 474 µg per gram of fresh leaf mass. Analysis of qPCR and RT-qPCR data showed the presence of lines with estimated values for two copies of the transgene in the expected 2:1 ratio. However, homozygous individuals tended to exhibit genetic silencing, with reduced transgene expression.
Keywords: Anticorpos monoclonais
qPCR
Regeneração
Genotipagem
Monoclonal antibodies
Regeneration
Genotyping
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Program: Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15868
Issue Date: 24-Apr-2023
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Biológicas - Imunologia e Doenças Infecto - Parasitárias/Genética e Biotecnologia (Dissertações)



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