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PLANTAS DE TABACO TRANSGÊNICAS PARA PRODUÇÃO DE ANTICORPO FUNCIONAL CONTRA O VÍRUS DA RAIVA

PLANTAS DE TABACO TRANSGÊNICAS PARA PRODUÇÃO DE ANTICORPO FUNCIONAL CONTRA O VÍRUS DA RAIVA

Fernanda Maria Policarpo Tonellia, Flávia Cristina Policarpo Tonellib, Samyra Maria dos Santos Nassif Lacerdac

a Laboratório de Sinalização Celular e Nanobiotecnologia/ Departamento de Bioquímica e Imunologia/ ICB/ UFMG

b Laboratório de Química de Proteínas/ Departamento de Farmácia/CCO/UFSJ

c Laboratório de Biologia Celular/ Departamento de Morfologia/ ICB/ UFMG

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2013.12.16.005

Plantas podem ser utilizadas com sucesso em estratégias biotecnológicas para a produção de anticorpos? Sim; é possível modificar-se geneticamente espécies vegetais para a obtenção de organismos transgênicos que expressam, por exemplo, cadeias leves ou pesadas de anticorpos e até mesmo anticorpos inteiros1.Na verdade, esta é uma importante alternativa à obtenção de anticorpos de maneira laboriosa e dispendiosa, como quando se faz uso de animais como equinos, ou obtêm-se anticorpos do soro do próprio ser humano2. No entanto, um dos grandes empecilhos à larga utilização de plantas como biorreatores na geração de anticorpos para uso em seres humanos é a diferença nos padrões de glicosilação na molécula sintetizada ou produzida. Mas o que é glicosilação?

A própria sequência de uma proteína determina se esta deve ou não ser modificada após ser sintetizada e ainda em que local da molécula isso deve ocorrer. Uma destas modificações é a glicosilação: adição de açúcares à proteína nos compartimentos celulares do retículo endoplasmático (RE) e/ou no complexo de Golgi (CG). Este processo de modificação no RE apresenta um padrão muito conservado entre as espécies, entretanto, o mesmo não acontece no CG. Dessa forma, expressar uma proteína humana glicosilada em planta e depois usá-la em humanos pode gerar reação imune indesejada devido à diferença dos padrões de glicosilação do CG entre as duas espécies.

Assim, uma estratégia interessante para se obter em plantas proteínas que não causem prejuízos no organismo humano é a manutenção, na planta, da proteína no RE após sua síntese, não permitindo sua ida para o CG. Esta alternativa pode ser alcançada com o uso da sequência KDEL associada à sequência de aminoácidos da proteína de interesse.

A sequência KDEL é um peptídeo sinal de quatro aminoácidos que, quando presente na região C-terminal de uma proteína dentro da célula vegetal, é suficiente para determinar sua localização final no retículo endoplasmático3. Além disso, o uso desta sequência torna possível aumentar o rendimento da síntese de uma dada proteína em plantas, obtendo-se assim maiores quantidades de proteína4. No entanto, em um estudo de Ko et al de 2003 relatou-se que anticorpos produzidos em plantas, quando injetados em camundongos, ficavam menos tempo disponíveis e eram rapidamente removidos do soro5.

De posse destas informações previamente publicadas, Lee e colaboradores decidiram verificar se anticorpos humanos contra o vírus da raiva (com e sem sequência KDEL na cadeia pesada), produzidas em plantas de tabaco, eram efetivos em testes realizados in vitro e in vivo6. Dessa forma, utilizando-se de bactérias da espécie Agrobacterium tumefaciens, as sequências codificadoras das cadeias do anticorpo foram entregues às plantas, que então as expressaram como proteínas (Figura 1).

Observou-se, de fato, que a presença da sequência KDEL aumentou a produção da proteína de interesse, e que esta foi capaz de neutralizar vírus em níveis comparáveis às produzidas em células humanas e de planta sem esta sequência.In vivo, o tempo de permanência dos anticorpos, produzidos em células humanas ou em células de plantas com ou sem KDEL, no soro dos camundongos, não foi significativamente diferente, fazendo também com que estes apresentassem estabilidade similar. A presença de KDEL tornou também as proteínas mais efetivas na interação com receptores em células de defesa humanas, para desencadear a resposta imune desejada no contato com o vírus da raiva.

Portanto, a modificação genética de plantas apresenta-se como ferramenta de grande valia na produção de anticorpos funcionais para utilização segura em mamíferos em formulações como soro anti-rábico.

tabaco-raivaFigura 1: A. Representação de anticorpo com suas cadeias leves e pesadas. B. No trabalho de Lee e colaboradores, sequências codificantes da cadeia leve e pesada (com ou sem KDEL), foram entregues a células de tabaco com o auxílio de A. tumefasciens, levando à produção de anticorpos anti-vírus da raiva retidos (com sequência KDEL) ou não ao RE.

Referências

1-Koprowski H (2005) Vaccines and sera through plant biotechnology. Vaccine 23: 1757–1763.2 – Wilde H, Thipkon P, Sitprija V, Chaiyabutr N (1996) Heterologous Antisera and Antivenins Are Essential Biologicals: Perspectives on a Worldwide Crisis. Ann Intern Med 125: 233–236.3-Gomord V, Denmat LA, Fitchette-Laine AC, Satiat-Jeunemaitre B, Hawes C, et al. (1997) The C-terminal HDEL sequence is sufficient for retention of secretory proteins in the endoplasmic reticulum (ER) but promotes vacuolar targeting of proteins that escape the ER. Plant J 11: 313–325.4 – Conrad U, Fiedler U (1998) Compartment-specific accumulation of recombinant immunoglobulins in plant cells: an essential tool for antibody production and immunomodulation of physiological functions and pathogen activity. Plant MolBiol 38: 101–109.5-Ko K, Tekoah Y, Rudd PM, Harvey DJ, Dwek RA, et al. (2003) Function and glycosylation of plant-derived antiviral monoclonal antibody. ProcNatlAcadSci USA 100: 8013–8018.6- Lee JH, Park DY, Lee KJ, Kim YK, So YK, et al. (2013) Intracellular Reprogramming of Expression, Glycosylation, and Function of a Plant-Derived Antiviral Therapeutic Monoclonal Antibody. PLoS ONE 8(8): e68772. 

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