Estratégias para produção de proteínas recombinantes em células eucariontes e suas aplicações para o diagnóstico de arboviroses

dc.creatorJúlia de Souza Reis
dc.date.accessioned2025-02-11T15:53:41Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:14:28Z
dc.date.available2025-02-11T15:53:41Z
dc.date.issued2024-03-21
dc.description.abstractThere are two main types of diagnostic tests for arboviruses: serological tests, which detect the presence of antibodies against the virus or viral antigens, and molecular tests, which detect the presence of the virus's genetic material. The production of serological tests for these diseases presents limitations: recombinant proteins from these viruses are challenging to express in eukaryotic cells, while those produced in prokaryotic systems have shown limited specificity and/or sensitivity. When produced in eukaryotic cells, these proteins undergo post-translational modifications that can interfere with the antigen-antibody interaction and consequently, the sensitivity of the diagnostic test, which does not occur in prokaryotic cells. This study describes the production and purification of the E protein from serotypes 1 to 4 of DENV and the E2 protein from CHIKV in mammalian cells and bacteria. The protein sequences were modified by excluding the transmembrane domain and adding a signal peptide to the N-terminal portion to allow secretion. Additionally, the Kozak consensus sequence was incorporated into the expression vector to optimize mRNA translation in eukaryotic cells. The pcDNA 3.1 plasmid was initially used for transient expression. Subsequently, antibiotics were used to select a pool of cells capable of stably expressing the cloned gene in the plasmid. Alternatively, eukaryotic cells were transduced with lentiviral vectors to establish stable cell lines of expression. The CHIKV E2 protein was produced in EXPI cells using a plasmid vector, and after purification, it was used in ELISA assays with sera from infected and uninfected individuals. These assays resulted in high sensitivity and specificity rates for the detection of IgM and IgG antibodies. For comparison purposes, the CHIKV E2 protein was also produced in E. coli and tested in ELISA, demonstrating similar potential for IgG detection but poorer performance for IgM detection compared to proteins produced in eukaryotic cells. The study demonstrated that cell lines stably transfected with pcDNA 3.1 followed by selection or transduction by lentiviruses are capable of expressing the proteins of interest. ELISA assays suggest that proteins produced in eukaryotic cells have better capacity for IgM and IgG antibodies detection than those produced in prokaryotic cells. Through the evaluation of antibody recognition in the serum of a larger number of infected individuals, these antigens are being employed in the prototyping of diagnostic tests in ELISA and imunocromatografic rapid test formats.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/79886
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectBioquímica e Imunologia
dc.subjectInfecções por Arbovirus
dc.subjectTestes Sorológicos
dc.subjectExpressão Gênica
dc.subjectEnsaio de Imunoadsorção EnzimáƟca
dc.subjectAnơgenos Virais
dc.subject.otherVírus da Dengue
dc.subject.otherDiagnóstico
dc.subject.otherarboviroses
dc.subject.otherProteína de Envelope
dc.subject.otherProteínas recombinantes
dc.subject.otherCélulas eucariontes
dc.titleEstratégias para produção de proteínas recombinantes em células eucariontes e suas aplicações para o diagnóstico de arboviroses
dc.title.alternativeStrategies for recombinant protein production in eukaryotic cells and their applications for the diagnosis of arboviral diseases.
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Flávio Guimarães da Fonseca
local.contributor.advisor1Santuza Maria Ribeiro Teixeira
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1441035148021341
local.contributor.referee1Silvia Beatriz Boscardin
local.contributor.referee1Dawidson Assis Gomes
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2183249148842127
local.description.resumoExistem dois principais tipos de testes diagnósticos para arboviroses, testes sorológicos, que detectam a presença de anticorpos contra o vírus ou antígenos virais, e testes moleculares, que detectam a presença do material genético do vírus. A produção de testes sorológicos para essas doenças apresenta limitações: as proteínas recombinantes desses vírus são difíceis de expressar em células eucarióticas, enquanto as proteínas recombinantes produzidas em sistemas procarióticos mostraram pouca especificidade e/ou sensibilidade. Quando produzidas em células eucariontes, essas proteínas apresentam modificações pós-traducionais importantes para a interação antígeno-anticorpo e em consequência, na sensibilidade do teste, o que não ocorre em células procariontes. O presente trabalho descreve a produção e purificação da proteína E dos sorotipos 1 a 4 de DENV e da proteína E2 de CHIKV em células de mamífero e em bactérias. As sequências das proteínas foram modificadas excluindo o domínio transmembrana e adicionando um peptídeo sinal à porção N-terminal para permitir a secreção. Além disso, a sequência consenso Kozak foi incorporada no vetor de expressão, para otimizar a tradução do mRNA em células eucariontes. O plasmídeo pcDNA 3.1 foi inicialmente empregado para expressão transiente, posteriormente, antibióticos foram utilizados para selecionar um pool de células capazes de expressar de forma estável o gene clonado no plasmídeo. Alternativamente, células eucariontes foram transduzidas com vetores lentivirais para estabelecer linhagens celulares de expressão estável. A proteína E2 do CHIKV, foi produzida em células EXPI utilizando vetor plasmidial e após a purificação, esta foi utilizada em ensaios de ELISA com soros de indivíduos infectados e não infectados. Esses ensaios resultaram em altos índices de sensibilidade e especificidade para a detecção de anticorpos IgM e IgG. Para fins de comparação, a proteína E2 do CHIKV foi também produzida em E. coli e testada em ELISA demonstrando um potencial semelhante para detecção de IgG porém inferior para detecção de IgM. O trabalho demonstrou que linhagens estavelmente transfectadas com pcDNA 3.1 seguido de seleção ou transduzidas por lentivírus são capazes de expressar as proteínas de interesse. Ensaios de ELISA sugerem que proteínas produzidas em células eucariontes tem melhor capacidade para detecção de anticorpos do tipo IgM e IgG do que as produzidas em células procariontes. Por meio da avaliação de reconhecimento por anticorpos no soro de um número maior de indivíduos infectados, esses antígenos estão sendo empregados na prototipagem de testes de diagnóstico nos formatos de ELISA e teste rápido imunocromatográfico.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7046-7720
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Bioquímica e Imunologia

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