Expression of synthetic Phytochelatin EC20 in E. Coli increases its biosorption capacity and cadmium resistance / Expressão de Fitoquelatina EC20 sintética em E. Coli aumenta sua capacidade de biossorção e resistência ao cádmio

In this study E. coli recombinant clones that express the EC20 synthetic phytochelatin intracellularly were constructed. The increasement of Cd2+ biosorption capacity, and, also, the increasement of resistance to this toxic metal were analyzed. A gene that encodes the synthetic phytochelatin EC20 wassynthesized in vitro. The EC20 synthetic gene was amplified by PCR, inserted into the DNA cloning vectors pBluescript®KS+ and pGEM®-TEasy, and also into the expression vectors pTE [pET-28(a)® derivative] and pGEX-T4-2®. The obtained recombinant plasmids were employed for genetic transformation of E. coli: pBsKS-EC20 and pGEM-EC20, they were introduced into DH10B and DH5α strains, similarly to pTE-EC20 and pGEX-EC20 that were introduced into BL21 strain. The EC20 expression was confirmed by SDS-PAGE analysis. The recombinant clones' resistances to Cd2+ were determined by MIC analyses. The MIC for Cd2+ of DH10B/pBKS-EC20 and DH10B/pGEM-EC20 were 2.5 mM (EC20 induced), and 0.312 mM (EC20 repressed);respectively, 16 and 2 times higher than the control DH10B/pBsKS (0.156 mM). The MIC for Cd2+of BL21/pTE-EC20 was 10.0 mM (EC20 induced) and 2.5 mM (EC20 repressed), compared with the control BL21/pTE which was only 1.25 mM. Analysis of ICP-AES showed that BL21/pGEX-EC20, after growth on the condition of EC20 expression, absorbed 37.5% of Cd2+, and even when cultured into the non-induction condition of EC20 expression, it absorbed 11.5%.These results allow the conclusion thatrecombinant E. coli clonesexpressing the synthetic phytochelatin EC20 show increased capacity for Cd2+ biosorption and enhanced resistance to this toxic ion.

Foram construídos clones recombinantes de E. coli que expressam intracelularmente a fitoquelatina sintética EC20. Foi analisado o aumento na capacidade de biossorção de Cd2+ e o aumento da resistência a este metal tóxico.Foi sintetizado in vitro um gene codificante da fitoquelatina sintética EC20. O gene EC20 sintético foi amplificado por PCR, inserido nos vetores de clonagem pBluescript®KS+ e pGEM®-TEasy, e nos vetores de expressão pTE [derivado de pET-28(a)®] e pGEX-T4-2®. Os plasmídeos recombinantes foram empregados na transformação genética de E. coli: pBsKS-EC20 e pGEM-EC20 foram introduzidos nas linhagens DH10B e DH5α; e, pTE-EC20 e pGEX-EC20 na linhagem BL21-DE3. A expressão EC20 foi analisada por SDS-PAGE. As resistências a Cd2+ dos clones recombinantes foram determinadas por análises de MIC.A MIC para Cd2+ de DH10B/pBsKS-EC20 e de DH10B/pGEM-EC20 foi 2,5 mM (EC20induzido) e 0,312 mM (EC20 reprimido); respectivamente, 16 e 2 vezes superiores às do controle DH10B/pBsKS (0,156 mM). A MIC para Cd2+ de BL21/pTE-EC20 foi 10,0 mM (EC20 induzido) e 2,5 mM (EC20 reprimido), comparado a do controle BL21/pTE que foi apenas 1,25 mM. A análise de ICP-AES mostrou que BL21/pGEX-EC20, após crescimento na condição de expressão de EC20, absorveu 37,5% de Cd2+e, mesmo quando cultivado na condição de não-indução de expressão EC20, absorveu 11,5% de Cd2+. Estes resultados permitem a conclusão de que os clones recombinantes de E. coli que expressam a fitoquelatina sintética EC20 apresentam aumento da capacidade de biossorção de Cd2+ e de resistência a este íon tóxico.

Clonagem molecular do oncogene EZH2 de leucemiamieloide crônica e perspectivas terapêuticas / Molecular cloning of EZH2 oncogene in chronic myeloid leukemia andtherapeutic prospects

A Leucemia Mieloide Crônica (LMC) é uma neoplasia mieloproliferativa originada, em 95% dos casos, por uma anormalidadecitogenética que se caracteriza pela translocação recíproca entre os cromossomos 9 e 22 t(9; 22) (q34; q11), resultandono cromossomo Philadelphia (Ph). Considerando que a cura da LMC só é possível com um transplante de medulaóssea bem-sucedido e que existem casos de resistência ao inibidor de tirosina quinase Mesilato de Imatinibe, fármacode primeira escolha para o tratamento, é importante que se conheça detalhadamente os genes e proteínas alterados naLMC, favorecendo a efetividade de estratégias terapêuticas, a otimização do diagnóstico e a detecção de doença residualmínima. Dentre as novas abordagens terapêuticas para a LMC está a terapia gênica, que dependendo do gene alvo, podetambém ser eficiente para o tratamento de outras neoplasias. Dentro deste contexto, os objetivos do trabalho foram:realizar a clonagem molecular de um fragmento de DNA do gene EZH2, alvo promissor da terapia gênica, que provocaalteração epigenética na LMC e em diversas neoplasias; bem como contribuir para outros trabalhos de manipulação gênicainterespécies, os quais tem grande contribuição para a área da saúde. Para isso, o gene EZH2 foi isolado a partir do DNAgenômico de sangue periférico de pacientes com LMC e posteriormente clonado em sistemas procariotos. Dessa forma,foram realizados, definidos e comprovados os procedimentos de manipulação gênica interespécies e discutido o futuro dabiotecnologia no auxílio a pesquisas e a tratamentos, com foco na LMC.

Chronic myeloid leukemia (CML) is a myeloproliferative neoplasia, caused in 95 % of the cases by a cytogenetic abnormalitycharacterized by the reciprocal translocation between chromosomes 9 and 22 t(9; 22) (q34; q11), resulting in Philadelphiachromosome (Ph).Considering that CML cure is only possible with a successful bone marrow transplantation and that thereare resistance cases to the tyrosine kinase inhibitor Imatinib Mesylate, prescribed in first line drug treatment; it is importantto know in detail the genes and proteins that are possibly altered in CML, favoring effective therapeutic strategies, optimizeddiagnosis and minimal residual disease detection. Among the new therapeutic approaches to CML is gene therapy, which,depending on the target gene, can be efficient to other neoplasms treatment. In this context, the aims of this work were:to proceed the molecular cloning of a DNA fragment from EZH2 gene, potential target for gene therapy, that promotesepigenetic alteration in CML and in many neoplasms; as well as to contribute to studies related to interspecies gene transferthat have high contribution to health. For this reason, the EZH2 gene was isolated from peripheral blood genomic DNAfrom CML patients and cloned in prokaryotic systems. Therefore, in this study, we proceed, defined and proved the interspeciesgene transfer procedures and discussed the future of biotechnology in researches and treatments, especially in CML.