Author(s): Monteiro, Francisca Sarreira Simões Horta
Date: 2009
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/1503
Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
Subject(s): Biologia celular; Biotecnologia; Baculovirus; Sistemas biológicos; Teses de mestrado
Tese de mestrado, Biologia (Microbiologia Aplicada), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2009
O Sistema de Expressão Baculovírus-Célula de Insecto (BEVS-IC) apresenta um grande potencial na indústria biotecnológica e farmacêutica. As suas aplicações são vastas passando pela produção de proteínas recombinantes, vacinas e VLPs e, mais recentemente, vectores para terapia génica. Não obstante, o nível de conhecimento fundamental sobre este sistema é ainda reduzido. Neste trabalho, propusemo-nos a potenciar a capacidade produtiva do sistema BEVS-IC, explorando as alterações metabólicas que decorrem da interacção vírus-célula no cenário pós-infecção. Foram investigados os passos limitantes do metabolismo celular e respectivas enzimas reguladoras. Os resultados obtidos foram complementados com dados de análise de fluxo metabólico, numa abordagem integrativa de Biologia de Sistemas. Dois pontos-chave no controlo do metabolismo oxidativo foram identificados: a regulação do fluxo glicolítico é exercida pela hexokinase, enquanto que a isocitrato desidrogenase é responsável pela actividade do ciclo dos ATCs. Estas enzimas foram portanto identificadas como alvos promissores para engenharia metabólica. A infecção com baculovírus provocou um aumento na actividade da enzima glutamato desidrogenase, estando associado à manutenção do status energético celular e assegurando assim melhores condições para a replicação viral. Este resultado evidencia a capacidade de manipulação da maquinaria celular e utilização o metabolismo celular por parte do vírus. Este trabalho permitiu-nos identificar os pontos-chave de controlo do metabolismo de células Sf9. De um ponto de vista fundamental, foram estudados e racionalizados os cenários metabólicos mais marcantes que se estabelecem no período pós-infecção, decorrentes da interacção vírus-célula. De um ponto de vista tecnológico, os resultados obtidos servem agora de plataforma para o desenvolvimento de novas estratégias biomoleculares e de bioprocesso em vista à optimização da produtividade do sistema.
The Insect Cells-Baculovirus Vector Expression System (IC-BEVS) has a great potential in the biotechnological and pharmaceutical industry. It has been recognized regarding its numerous applications, such as the production of heterologous proteins, vaccines and virus like particles (VLPs) and, more recently, vectors for gene therapy. Nevertheless, a more fundamental understanding of this system is still needed. In the work herein presented we intended to improve the productivity of the IC-BEVS, by exploiting the major metabolic alterations that take place during the post-infection scenario as the result of the interactions between the host cell and the virus itself. Within this scope, the main metabolic pathways and the flux controlling enzymes involved were investigated. The results obtained were complemented with metabolic flux analysis data, with the main aim of integrating them in a Systems Biology perspective. Two key-points regarding the oxidative metabolism were identified: hexokinase is responsible for the regulation of the glycolytic flux, and isocitrate dehydrogenase limits the flux through the TCA cycle. Therefore both enzymes were selected as promising targets for metabolic engineering. The activities of glutamate dehydrogenases increased after infection with baculovirus, and this happened within the maintenance of the cellular energetic state to guarantee better conditions for viral replication. This result demonstrates the capacity of the virus to manipulate the cellular metabolism for its own profit, providing better conditions for viral replication. This work allowed us to unveil the metabolic regulatory key-points of Sf9 cells. From a fundamental point of view, the most important metabolic scenarios that occur during the post-infection period were addressed. From a technological point of view, the results herein presented can be exploited for further development of new strategies in terms of bioprocess engineering to attain the ultimate goal: improvement of systems productivity.
