Mechanistic modelling of recombinant L-Asparaginase production by Escherichia coli (2024)
- Authors:
- Autor USP: SIMAS, RODRIGO GABRIEL - FCF
- Unidade: FCF
- Sigla do Departamento: FBT
- DOI: 10.11606/T.9.2024.tde-20012025-121801
- Subjects: BIOFARMÁCIA; PROTEÍNAS RECOMBINANTES; ESCHERICHIA COLI; ANTINEOPLÁSICOS; LEUCEMIA
- Keywords: Asparaginase; Asparaginase; Escherichia coli; Escherichia coli; IPTG; IPTG; Kinetic model; Mathematical model; Modelo cinético; Modelo matemático
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: L-asparaginase tipo II de Escherichia coli é um biofármaco utilizado no tratamento da leucemia linfoblástica aguda (LLA), o câncer mais comumente diagnosticado em crianças. O alto custo do tratamento da LLA é impulsionado principalmente pelo custo a asparaginase, o que torna a redução dos custos de fabricação crucial para diminuir as despesas totais do tratamento. Embora várias tentativas tenham sido realizadas para a otimização das condições de cultivo visando o aumento do título e da produtividade, esses esforços foram majoritariamente empíricos e diferentes graus de sucesso foram obtidos. Isso se deve, em parte, à falta de um modelo matemático abrangente para a expressão de ASNase um desafio que também se estende à expressão de proteínas recombinantes em E. coli, para a qual modelos abrangentes ainda são surpreendentemente escassos. Modelos matemáticos proporcionam uma abordagem mais sistemática para a otimização de processos, permitindo estudos in-silico que reduzem tanto o custo quanto o tempo associados a experimentações. Neste estudo, um modelo cinético robusto para a expressão de proteínas recombinantes em E. coli foi proposto, integrando o conhecimento mecanístico dos principais processos fisiológicos - crescimento celular, transporte the indutor, transcrição e tradução - em uma modelo conciso com parâmetros verificáveis de forma independente.O modelo foi aplicado ao estudo da expressão de ASNase por E. coli BL21(DE3). Para a quantificação de ASNase, o método colorimétrico de Nessler para a quantificação de amônia foi adaptado, incorporando álcool polivinílico e tartarato de sódio para a redução da interferência de sais comumente encontrados em meios de cultivo e tampões de purificação. O modelo foi então utilizado para a investigação do impacto da concentração de IPTG (0 a 1000 µM) e da temperatura (23°C a 37°C) na produção de asparaginase recombinante. Foi constatado que o modelo descreve com precisão condições envolvendo baixos níveis de transcrição, levando à validação de observações empíricas comuns, como a possibilidade de ajuste da expressão a baixas concentrações de IPTG (0 - µ1000) e temperaturas (≤30ºC). Além disso, o modelo previu uma correlação inversa entre temperatura e expressão de proteína recombinante, bem como evidenciou a coordenação das velocidades de transcrição e tradução. Em conclusão, o modelo proposto representa um avanço significativo na compreensão da dinâmica da expressão de proteínas recombinantes em E. coli.Seu design modular permite fácil adaptação a diferentes sistemas e modos de cultivo, possibilitando uma abordagem mais eficiente e personalizada para o desenvolvimento de bioprocessos
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- Data da defesa: 14.11.2024
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
SIMAS, Rodrigo Gabriel. Mechanistic modelling of recombinant L-Asparaginase production by Escherichia coli. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9134/tde-20012025-121801/. Acesso em: 02 maio 2025. -
APA
Simas, R. G. (2024). Mechanistic modelling of recombinant L-Asparaginase production by Escherichia coli (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9134/tde-20012025-121801/ -
NLM
Simas RG. Mechanistic modelling of recombinant L-Asparaginase production by Escherichia coli [Internet]. 2024 ;[citado 2025 maio 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9134/tde-20012025-121801/ -
Vancouver
Simas RG. Mechanistic modelling of recombinant L-Asparaginase production by Escherichia coli [Internet]. 2024 ;[citado 2025 maio 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9134/tde-20012025-121801/ - Mechanistic aspects of IPTG (isopropylthio- β-galactoside) transport across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli —a rate limiting step in the induction of recombinant protein expression
- An improved method for simple and accurate colorimetric determination of L-asparaginase enzyme activity using Nessler's reagent
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.9.2024.tde-20012025-121801 (Fonte: oaDOI API)
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