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dc.contributor.authorSchneider, Vanessa Karine
dc.date.accessioned2018-05-17T13:55:37Z
dc.date.available2018-05-17T13:55:37Z
dc.date.issued2018-02-27
dc.identifier.citationSCHNEIDER, Vanessa Karine. Fitocistatinas: caracterização bioquímica e aplicação na transformação genética de cana-de-açúcar. 2018. Tese (Doutorado em Genética Evolutiva e Biologia Molecular) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10056.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10056
dc.description.abstractCystatins are tight-binding, competitive cysteine-peptidase inhibitors. In plants, these proteins are part of natural defense mechanism, regulating endogenous and exogenous peptidases. In humans, cystatins are responsible for regulation of physiological processes, which are limited by overexpression of cysteine peptidases. The lack of regulation of biological mechanisms that control activity of cathepsin-like cysteine peptidases result in several diseases such as cancer, osteoporosis, obesity and cardiovascular diseases. Several studies have evaluated the potential of cystatins in inhibition of human cathepsins for disease regression. In addition to biotechnological application in health area, cystatins have been widely used in studies aimed at the control of insect pests in agriculture. Insects of Hemiptera, Coleoptera and Homoptera orders have cysteine-peptidases as digestive enzymes. Overexpression of cystatins in transgenic plants has been performed in a large number of species, and results are promising, with interference in mortality, reproduction and development of insects fed with these plants. In this way, this work is divided in two chapters aiming at biotechnological application of phytocystatins in agriculture through the genetic transformation of sugarcane with a cystatin (CaneCPI-4) aiming at resistance to Migdolus fryanus insect (Chapter 1) and biotechnological application of phytocystatins in human health through characterization of Citrus cystatins and inhibition studies with human cathepsins and cysteine-peptidases from different organisms (Chapter 2). Chapter 1 corresponds to experiments of genetic transformation of sugarcane with cystatin CaneCPI-4 by methods of biolistics and Agrobacterium tumefaciens. Transformations made by biolistics resulted in few transforming events, due to low plant regeneration efficiency. In sugarcane genetic transformation using Agrobacterium tumefaciens it was possible to observe that regeneration of transformed plants showed to be more efficient than the regeneration of plants transformed by biolistics, being healthier, with greater number of events and good plant development, accounting for 92 plants under development. Chapter 2 corresponds to characterization of five Citrus cystatins, CsinCPI-1, CsinCPI-2, CclemCPI-1, CclemCPI-2 and CclemCPI-3 by cloning into pET28a expression vector, expression in Escherichia coli cells, protein purification by affinity chromatography and cysteine-peptidase inhibition assays. Cystatin CclemCPI-3 is bifunctional, being able to inhibit activity of a legumain and enzymes of papain family. The activity of cysteine-peptidase papain was efficiently inhibited by all cystatin tested, with Ki on the order of nanomolar. Human cathepsin S was efficiently inhibited by CsinCPI-2 (Ki = 0.11 nM). Cathepsins K and L are efficiently inhibited by CclemCPI-2 (Ki = 0.00098 nM and 0.00608 nM, respectively). Cathepsin B is efficiently inhibited by CclemCPI-1 (Ki = 0.42 nM). These results are promising for future trials evaluating effect of cystatin in vivo, which may result in biotechnological application of Citrus cystatins in human disease control.eng
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rights.uriAcesso restritopor
dc.subjectCistatinapor
dc.subjectCana-de-açúcarpor
dc.subjectCitruspor
dc.subjectCisteíno-peptidasepor
dc.subjectInibidorpor
dc.titleFitocistatinas: caracterização bioquímica e aplicação na transformação genética de cana-de-açúcarpor
dc.title.alternativePhytocystatins: biochemistry characterization and application in sugarcane genetic transformationeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Fuentes, Andrea Soares da Costa
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2426157257540389por
dc.description.resumoCistatinas são inibidores tight-binding e competitivos de cisteíno-peptidases. Em plantas, essas proteínas fazem parte do mecanismo natural de defesa, regulando peptidases endógenas e exógenas. Em humanos as cistatinas são responsáveis pela regulação de processos fisiológicos, que se tornam limitados pela superexpressão de cisteíno-peptidases. A falta de regulação dos mecanismos biológicos que controlam a atividade das cisteíno-peptidases do tipo catepsinas resultam em muitas doenças tais como câncer, osteoporose, obesidade e doenças cardiovasculares. Diversos estudos têm avaliado o potencial de cistatinas na inibição de catepsinas humanas visando à regressão de doenças. Além da aplicação biotecnológica na área da saúde, as cistatinas têm sido amplamente utilizadas em estudos que visam o controle de insetos praga da agricultura. Insetos das ordens Hemiptera, Coleoptera, Homoptera possuem cisteíno-peptidases como enzimas digestivas. A superexpressão de cistatinas em plantas transgênicas tem sido realizada em um grande número de espécies, e os resultados são promissores, com interferência na mortalidade, reprodução e desenvolvimento dos insetos alimentados com estas plantas. Dessa forma, este trabalho divide-se em dois capítulos, o capítulo 1 voltado para a aplicação biotecnológica das fitocistatinas na agricultura, por meio da transformação genética de cana-de-açúcar com uma cistatina (CaneCPI-4) visando a resistência ao inseto Migdolus fryanus e o capítulo 2 voltado para a aplicação biotecnológica das fitocistatinas na saúde humana, por meio da caracterização de cistatinas de Citrus e estudos de inibição de catepsinas humanas e cisteíno-peptidases de diferentes organimos O capítulo 1 corresponde a experimentos de transformação genética de cana-de-açúcar com a cistatina CaneCPI-4, pelos métodos de biolística e Agrobacterium tumefaciens. As transformações feitas por biolística resultaram em poucos eventos transformantes, devido à baixa eficiência de regeneração das plantas. Na transformação genética utilizando Agrobacterium tumefaciens, foi possível observar que a regeneração das plantas transformadas se mostrou mais eficiente do que a regeneração de plantas transformadas por biolística, apresentando-se mais saudáveis, com maior número de eventos e bom desenvolvimento das plantas, contabilizando 92 plantas em desenvolvimento. O capítulo 2 corresponde à caracterização de cinco cistatinas de Citrus, CsinCPI-1, CsinCPI-2, CclemCPI-1, CclemCPI-2 e CclemCPI-3 por meio da clonagem em vetor de expressão pET28a, expressão em células de Escherichia coli, purificação das proteínas por cromatografia de afinidade e ensaios de inibição de atividade de cisteíno-peptidases. A cistatina CclemCPI-3 foi capaz de inibir a atividade de uma legumaína e de enzimas da família da papaína, demonstrando um um comportamento bifuncional. A atividade da cisteíno-peptidase papaína foi inibida eficientemente por todas as cistatinas testadas, com Ki na ordem de nanomolar. A atividade da catepsina humana S foi eficientemente inibida pela cistatina CsinCPI-2 (Ki = 0,11 nM). As catepsinas K e L são eficientemente inibidas pelas cistatinas CclemCPI-2 (Ki = 0,00098 nM e 0,00608 nM, respectivamente). A atividade da catepsina B foi eficientemente inibida por CclemCPI-1 (0,42 nM). Esses resultados são promissores para futuros ensaios de avaliação do efeito das cistatinas in vivo, podendo resultar na aplicação biotecnológica das cistatinas de Citrus no controle de doenças humanas.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular - PPGGEvpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdFAPESP: 2013/05370-0por
dc.ufscar.embargo24 meses após a data da defesapor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6604765200697598por


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