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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Telma de Oliveira Marques
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Piccoli, Rosane Aparecida Moniz (President)
Castillo, Isabel Danidtza Suárez
Nascimento, Ana Lucia Tabet Oller do
Salomoni, Roseli
Title in Portuguese
Estudo cinético da produção da proteína recombinante Amblyomin-X pela bactéria Escherichia coli BL21DE3
Keywords in Portuguese
Escherichia coli
Amblyomin-X
Cinética de crescimento celular
Planejamento experimental
Proteínas recombinantes
Abstract in Portuguese
A produção de biofármacos segue um crescente interesse industrial e social. Atualmente existem vários tipos de tratamento contra o câncer, porém, a maioria desses tratamentos não atua unicamente no alvo terapêutico. Um estudo realizado por pesquisadores do Instituto Butantan identificou uma proteína com ação anticoagulante e antitumoral, codificada por um gene proveniente das glândulas salivares do carrapato Amblyoma cajennense . Esse gene foi inserido em um plasmídeo e expresso com sucesso na bactéria Escherichia coli BL21DE3. Estudos pré-clínicos mostraram que a injeção in vivo de Amblyomin-X reduziu a formação de massa tumoral induzida por células de melanoma B16F10 em camundongos. Este trabalho contempla o estudo das condições de cultivo para obtenção da proteína Amblyomin-X com a linhagem Escherichia coli BL21DE3 recombinante em biorreatores. Para se determinar a melhor condição de biossíntese da proteína recombinante Amblyomin-X estabeleceu-se uma estratégia de cultivo para a etapa de crescimento do microrganismo e estudaram-se três diferentes fatores na etapa posterior à do crescimento microbiano, ou seja, na etapa de biossíntese da proteína: i) a concentração do indutor IPTG (Isopropil β-D-1-tiogalactopiranosídeo) no momento de indução da proteína; ii) a temperatura de cultivo durante a etapa de biossíntese da proteína; e iii) a concentração celular no início da etapa de biossíntese da proteína. Para a realização dos ensaios foi proposto um planejamento experimental delineamento composto central rotacional (DCCR) escolhido para os três fatores em estudo e resultou na condução de 17 ensaios. Os ensaios foram realizados com a estratégia de condução proposta, mantendo o valor de μx entre 0,20 e 0,23 h-1 na etapa de batelada alimentada, o que possibilitou atingir a concentração celular desejada com a formação de ácido acético em concentrações não inibitórias. Como resultado do planejamento experimental, a obtenção dos valores ótimos dos fatores para a etapa de produção da proteína: temperatura de 38 °C, concentração celular de 35,27 g/L e concentração do indutor IPTG de 0,10 mM resultou em um protocolo de processo que obteve 8,07 g/L de proteína recombinante, valor máximo obtido e validado.
Title in English
Kinetic study of the production of the recombinant protein Amblyomin-X by the bacterium Escherichia coli BL21DE3
Keywords in English
Escherichia coli
Amblyomin-X
Cellular growth kinetics
Experimental design
Recombinant proteins
Abstract in English
The production of biopharmaceuticals follows an increasing industrial and social interest. Currently there are several types of cancer treatment, however, most of these treatments do not only act on the therapeutic target. A study by researchers at the Butantan Institute identified a protein with anticoagulant and antitumor action, encoded by a gene from the salivary glands of the Amblyoma cajennense tick. This gene was inserted into a plasmid and successfully expressed on the bacterium Escherichia coli BL21DE3. Preclinical studies have shown that the in vivo injection of Amblyomin-X reduced the tumor mass formation induced by B16F10 melanoma cells in mice. This work includes the study of the culture conditions to obtain Amblyomin-X protein with the recombinant Escherichia coli strain BL21DE3 in bioreactors. In order to determine the best biosynthesis condition of the recombinant Amblyomin-X protein, a culture strategy was established for the growth stage of the microorganism and three different factors were studied in the post-microbial growth stage, that is, in the biosynthesis stage of the protein: i) the concentration of the IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) inducer at the time of induction of the protein; ii) the culture temperature during the protein biosynthesis step; and iii) the cell concentration at the beginning of the protein biosynthesis step. For the accomplishment of the tests it was proposed an experimental design - central rotational compound design (DCCR) - chosen for the three factors under study and resulted in the conduction of 17 tests. The tests were performed with the proposed conduction strategy, maintaining the value of µ &x between 0.20 and 0.23 h-1 in the fed batch stage, which allowed to reach the desired cellular concentration with the formation of acetic acid in non-inhibitory concentrations. As a result of the experimental design, obtaining the optimum values of the factors for the protein production step: temperature of 38 °C, cell concentration of 35.27 g/L and concentration of the IPTG inductor of 0.10 mM resulted in a process protocol which obtained 8.07 g / L of recombinant protein, maximum value obtained and validated.
 
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Release Date
2021-04-09
Publishing Date
2019-07-04
 
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