Produção do peptídeo antimicrobiano BotrAMP14 de interesse na pecuária para mastite bovina

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Lima, Letícia Ferreira lattes
Orientador(a): Franco, Octávio Luiz lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Católica de Brasília
Programa de Pós-Graduação: Programa Stricto Sensu em Ciências Genômicas e Biotecnologia
Departamento: Escola de Saúde e Medicina
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://bdtd.ucb.br:8443/jspui/handle/tede/3175
Resumo: Livestock farming is extremely important to the Brazilian economy. Nevertheless, bovine mastitis infections can negatively impact this sector. Currently, the treatment occurs throughout antibiotics usage, but their inappropriate utilization can generate microbial resistance and/or residues in animals. In that view, antimicrobial peptides are an interesting alternative against bovine mastitis, since such molecules demonstrate activity against several pathogens. In the previous group study, BotrAMP14 peptide didn’t demonstrate cytotoxic in RAW cells, even at 128 µM concentration. In vivo assays showed BotrAMP14 activity at 64 µM in mice against bovine mastitis microorganisms. This work aims to perform BotrAMP14 heterologous expression associated with ELP-intein, using the host system bacterium Escherichia coli. Thereby, data here reported that BotrAMP14 peptide associated with ELP-intein was successfully expressed. The SDS-PAGE analysis showed the expected molecular mass of 47 kDa and the 1988 ion corresponding to the hybrid protein fragment was found in the MALDI-ToF analysis. Bioreactor assays demonstrated that lactose 10 g.L 1 caused metabolic stress in E. coli cells resulting in metabolic deviation. Subsequently, 2.05 mg.mL-1 of partially purified hybrid protein was obtained from hysteresis purification. Molecular modeling and docking suggest high affinity to intein-BotrAMP14 interaction of -5.5 kcal.mol-1 due hydrogen bonds, electrostatic interactions, and hydrophobic interactions. However, it was not possible to activate the intein for peptide release. In this way, it is possible to infer based on in silico that BotrAMP14 does not release from the complex due to intein protein ligation. In this view, this study evidences the heterologous expression as low-cost production aiming their utilization for bovine mastitis treatment.
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In that view, antimicrobial peptides are an interesting alternative against bovine mastitis, since such molecules demonstrate activity against several pathogens. In the previous group study, BotrAMP14 peptide didn’t demonstrate cytotoxic in RAW cells, even at 128 µM concentration. In vivo assays showed BotrAMP14 activity at 64 µM in mice against bovine mastitis microorganisms. This work aims to perform BotrAMP14 heterologous expression associated with ELP-intein, using the host system bacterium Escherichia coli. Thereby, data here reported that BotrAMP14 peptide associated with ELP-intein was successfully expressed. The SDS-PAGE analysis showed the expected molecular mass of 47 kDa and the 1988 ion corresponding to the hybrid protein fragment was found in the MALDI-ToF analysis. Bioreactor assays demonstrated that lactose 10 g.L 1 caused metabolic stress in E. coli cells resulting in metabolic deviation. Subsequently, 2.05 mg.mL-1 of partially purified hybrid protein was obtained from hysteresis purification. Molecular modeling and docking suggest high affinity to intein-BotrAMP14 interaction of -5.5 kcal.mol-1 due hydrogen bonds, electrostatic interactions, and hydrophobic interactions. However, it was not possible to activate the intein for peptide release. In this way, it is possible to infer based on in silico that BotrAMP14 does not release from the complex due to intein protein ligation. In this view, this study evidences the heterologous expression as low-cost production aiming their utilization for bovine mastitis treatment.A pecuária demonstra extrema importância para a economia brasileira. Contudo, infecções causadoras da mastite bovina podem impactar negativamente esse setor. Atualmente, o tratamento é realizado a partir do uso de antibióticos, mas o seu uso inadequado pode ocasionar resistência microbiana e/ou resíduos nos animais. Neste contexto, os peptídeos antimicrobianos se apresentam como alternativa no combate a mastite bovina, visto que essas moléculas exercem atividade contra diversos patógenos. Em trabalhos anteriores realizados pelo grupo, ensaios in vitro demonstraram que o peptídeo BotrAMP14 não demonstrou citotoxicidade em células RAW a uma concentração de 128 µM. Ensaios in vivo em camundongos demonstraram atividade do peptídeo a 64 µM contra microrganismos causadores da mastite bovina. O objetivo do presente trabalho foi a expressão heteróloga do peptídeo BotrAMP14 associado a ELP-inteína, utilizando a bactéria Escherichia coli como sistema hospedeiro. De acordo com os resultados obtidos, o peptídeo BotrAMP14 associado a ELP-inteína foi expresso com sucesso. A análise SDS-PAGE mostrou a massa molecular esperada de 47 kDa e o íon de 1988 correspondente ao fragmento da proteína híbrida foi encontrado na análise MALDI-ToF. Ensaios em biorreatores resultaram que a concentração de 10 g.L-1 de lactose ocasionou estresse metabólico em células de E. coli, resultando em desvio metabólico. Após a purificação por histerese, foi obtido uma concentração de 2,05 mg.mL-1 da proteína híbrida parcialmente purificada. As análises de modelagem molecular e docking sugeriram alta afinidade da interação inteína-BotrAMP14 de -5,5 kcal.mol-1 devido a ligações de hidrogênio, interações eletrostáticas e interações hidrofóbicas. Dada a esta interação não foi possível realizar a ativação da inteína para liberação do BotrAMP14. Assim, pode-se inferir com base nos dados in sílico que o BotrAMP14 não esteja sendo liberado do complexo devido a sua ligação à proteína inteína. Em suma, esse estudo demonstra a produção heteróloga do peptídeo BotrAMP14 associado a ELP-inteína como potencial produção de baixo custo com intuito de seu uso no tratamento da mastite bovina.Submitted by Claudia Carvalho (claudia.carvalho@ucb.br) on 2023-02-28T21:04:37Z No. of bitstreams: 1 LetíciaLimaDissertacao2023.pdf: 3770617 bytes, checksum: d942fc5b20186905a209f9a0d7f06315 (MD5)Approved for entry into archive by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2023-03-13T13:59:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LetíciaLimaDissertacao2023.pdf: 3770617 bytes, checksum: d942fc5b20186905a209f9a0d7f06315 (MD5)Made available in DSpace on 2023-03-13T13:59:35Z (GMT). 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