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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.60.2018.tde-22052018-153939
Document
Author
Full name
João Francisco Peinado Pereira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2017
Supervisor
Committee
Baruffi, Marcelo Dias (President)
Caliri, Antonio
Castelo, Ademilson Panunto
Paes, João Tadeu Ribeiro
Russo, Elisa Maria de Sousa
Title in Portuguese
Seleção e caracterização de aptâmeros de DNA capazes de se ligar à galectina-1 humana recombinante e inibirem sua função in vitro
Keywords in Portuguese
Aptâmeros de DNA
Galectina-1
Inibidores de selectina-1
SELEX
Abstract in Portuguese
A galectina-1 (Gal1) é uma lectina, altamente conservada, que reconhece ?- galactosídeos, e está envolvida na regulação da tolerância da imunidade celular e na homeostase. Dados da literatura mostram que esta lectina endógena é amplamente expressa em locais de inflamação e na tumorigênese, participando diretamente dos processos de adesão celular, crescimento tumoral, metástase e angiogênese, ressaltando a relevância de sua detecção em amostras biológicas, e sugerindo que a inibição dirigida da Gal1 pode resultar em benefícios no tratamento de distúrbios inflamatórios e em novas estratégias terapêuticas antitumorais. Entretanto, ainda são escassos os dados sobre inibidores de Gal1 com real impacto terapêutico no bloqueio da atividade biológica dessa lectina. Os aptâmeros são oligonucleotídeos de cadeia simples (DNA ou RNA), que podem se ligar a uma vasta diversidade de alvos, tais como íons, peptídeos, proteínas, moléculas orgânicas e inorgânicas, com alta afinidade e especificidade. Os aptâmeros são selecionados a partir de bibliotecas com sequências randômicas de oligonucleotídeos fita simples (ssDNA) constituídos por uma região central variável, flanqueada por duas regiões de interação com primers para amplificação das sequências via PCR. Esse processo de seleção é denominado de Evolução Sistemática de Ligantes por Enriquecimento Exponencial (SELEX). Neste trabalho foram selecionados e caracterizados aptâmeros de DNA que se ligam a Gal1 humana recombinante e inibem sua atividade lectínica. O processo de seleção dos aptâmeros foi feito através de uma variação da metodologia SELEX, desenvolvida neste trabalho e aqui denominada de "single vial selection" (SVS), na qual todas as etapas de seleção dos aptâmeros ocorreram em um único recipiente, de forma rápida e eficiente, evitando etapas cromatográficas, que geralmente são utilizadas no SELEX. Análises com a técnica de termoflúor (TSA) e espectroscopia de fluorescência intrínseca do triptofano permitiram confirmar que os aptâmeros, de fato, se ligam a Gal1, mas em um sítio afastado do CRD. Ensaios de hemaglutinação mostraram que os aptâmeros selecionados conseguiram inibir a ligação da Gal1 com as glicanas da superfície celular, bloqueando a atividade lectínica da proteína. Assim, esse conjunto de resultados mostram que foi possível o desenvolvimento de uma nova classe de inibidores da Gal1 baseada em aptâmeros de DNA, a partir de uma nova metodologia de SELEX, e que não atuam através dos mecanismos clássicos de bloqueio da atividade lectínica via CRD, abrindo nossas possibilidades no desenvolvimento de estratégias diagnósticas e terapêuticas envolvendo esta proteína.
Title in English
Selection and characterization of DNA aptamers capable of binding to recombinant human galectin-1 and inhibiting its function in vitro
Keywords in English
DNA aptamers
Galectin-1
Galectin-1 inhibitors
SELEX
Abstract in English
Galectin-1 (Gal1) is a highly conserved lectin that recognizes ?-galactosides, involved in the regulation of cellular immunity tolerance and homeostasis. Data from the literature show that this endogenous lectin is widely expressed in sites of inflammation and tumorigenesis, directly participating in cell adhesion processes, tumor growth, metastasis and angiogenesis, highlighting the relevance of its detection in biological samples, and suggesting that its direct inhibition may result in benefits in the treatment of inflammatory disorders and in novel antitumor therapeutic strategies. However, data on Gal1 inhibitors with real therapeutic impact in blocking the biological activity of this lectin are still scarce. Aptamers are single-stranded oligonucleotides (DNA or RNA), which can bind to a wide variety of targets, such as ions, peptides, proteins, organic and inorganic molecules, with high affinity and specificity. The aptamers are selected from pools of random single-stranded oligonucleotide (ssDNA) sequences consisting of a variable central region, flanked by two sites of primers interaction for PCR amplification. This selection process is called Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment (SELEX). In this work, DNA aptamers that bind to recombinant human Gal1 and inhibit their lectin activity have been selected and characterized. The aptamers selection process was done through a variation of SELEX methodology, developed in this work and here called "single vial selection" (SVS), in which all stages of aptamers selection occurred in a single container, quickly and efficient, avoiding chromatographic steps, which are usually used in SELEX. Analyzes by Thermofluor (TSA) method and intrinsic tryptophan fluorescence spectroscopy have confirmed that aptamers actually bind to Gal1, but at a site away from the CRD. Hemagglutination assay showed that selected aptamers succeeded in inhibiting the Gal1 binding to cell surface glycans, blocking the protein lectin activity. Thus, this set of results showed that it was possible to develop a new class of Gal1 inhibitors based on DNA aptamers and on a new SELEX methodology, that does not act through the classic blocking mechanisms of lectin activity via CRD, opening new possibilities for the development of diagnostic and therapeutic strategies involving this protein.
 
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Release Date
2020-05-21
Publishing Date
2018-07-27
 
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