Desimunização de L-Asparaginase De Escherichia Coli Através de algoritmo genético

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pacheco, Débora Albuquerque de Lima
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71169
Resumo: L-asparaginase is a therapeutic protein used in Acute Lymphoblastic Leukemia treatment, whose administration may cause severe side effects or result in protein neutralization due to the activation of the immune response. Adaptive immunity components, such as MHC II (Major Histocompatibility Complex class II), are responsible for presenting exogenous peptides processed by antigen presenting cells (APCs). Immunoinformatics tools can be used to predict the binding affinity between a peptide and MHC-II pocket, which result in peptide immunogenicity. In addition, deimmunization methods by epitope mutation may be employed in an attempt to improve therapeutic proteins efficacy and reduce its immunogenicity. In this work, a peptide-MHC II affinity prediction method, TEPITOPE, was applied to calculate the immunogenicity scores of Escherichia coli L-asparaginase epitopes, and this information was used in a Genetic Algorithm (AG) of protein deimunization. The Algorithm used a set of protein sequences and performed crossover and mutations at each cycle in the immunogenic regions of the protein, considering only neutral mutations (when ∆∆G between wild and mutant protein was less than 0,5 kcal/mol), substituting sequences of higher immunogenicity by those of lower. At the end of 30 applications, the algorithm was able to generate 953 stable variants with less immunogenicity than the original sequence. Of these, the sequences of three, four and five mutations with the lowest immunogenicity were analyzed. From this analysis it was possible to verify the mutations that contributed to the reduction of the immunogenicity and those that were necessary for the protein to remain stable. The GA can be applied to other protein sequences, with parameterization potential to vary the dynamics of the algorithm or to implement new functions that increase its efficiency.
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spelling Desimunização de L-Asparaginase De Escherichia Coli Através de algoritmo genéticoImunogenicidade. Engenharia de proteínas. Leucemia linfoblástica aguda.L-asparaginase is a therapeutic protein used in Acute Lymphoblastic Leukemia treatment, whose administration may cause severe side effects or result in protein neutralization due to the activation of the immune response. Adaptive immunity components, such as MHC II (Major Histocompatibility Complex class II), are responsible for presenting exogenous peptides processed by antigen presenting cells (APCs). Immunoinformatics tools can be used to predict the binding affinity between a peptide and MHC-II pocket, which result in peptide immunogenicity. In addition, deimmunization methods by epitope mutation may be employed in an attempt to improve therapeutic proteins efficacy and reduce its immunogenicity. In this work, a peptide-MHC II affinity prediction method, TEPITOPE, was applied to calculate the immunogenicity scores of Escherichia coli L-asparaginase epitopes, and this information was used in a Genetic Algorithm (AG) of protein deimunization. The Algorithm used a set of protein sequences and performed crossover and mutations at each cycle in the immunogenic regions of the protein, considering only neutral mutations (when ∆∆G between wild and mutant protein was less than 0,5 kcal/mol), substituting sequences of higher immunogenicity by those of lower. At the end of 30 applications, the algorithm was able to generate 953 stable variants with less immunogenicity than the original sequence. Of these, the sequences of three, four and five mutations with the lowest immunogenicity were analyzed. From this analysis it was possible to verify the mutations that contributed to the reduction of the immunogenicity and those that were necessary for the protein to remain stable. The GA can be applied to other protein sequences, with parameterization potential to vary the dynamics of the algorithm or to implement new functions that increase its efficiency.A L-asparaginase é uma proteína terapêutica usada no tratamento de Leucemia Linfoblástica Aguda cuja utilização pode causar efeitos colaterais severos ou resultar na neutralização da proteína devido à ativação da resposta imune. Componentes da imunidade adaptativa, como o MHC II (Complexo Principal de Histocompatibilidade II), são responsáveis por apresentar peptídeos exógenos processados por células apresentadoras de antígenos (APCs). Ferramentas de imunoinformática podem ser usadas para predizer a afinidade de ligação de um peptídeo com a fenda do MHC II, que resultam na imunogenicidade do peptídeo. Além disso, métodos de desimunização por mutação de epítopos podem ser empregados na tentativa de melhorar a eficácia dessas proteínas e reduzir sua imunogenicidade. Nesse trabalho o método de predição de afinidade peptídeo-MHC II, TEPITOPE, foi aplicado para calcular os escores de imunogenicidade de epítopos da L-asparaginase de Escherichia coli, e essas informações foram usadas em um Algoritmo Genético (AG) de desimunização de proteínas. O Algoritmo utilizou um conjunto de sequências da proteína e realizou operações de recombinação e mutação a cada ciclo nas regiões imunogênicas da proteína, considerando apenas mutações neutras (cujo |∆∆G| entre proteína selvagem e mutante era menor que 0,5 kcal/mol) e substituindo sequências de maior imunogenicidade por aquelas de menor. Ao final de 30 aplicações, o algoritmo foi capaz de gerar 953 variantes estáveis com imunogenicidade menor que a sequência original. Destas, foram analisadas as sequências de três, quatro e cinco mutações com a menor imunogenicidade encontrada. A partir dessa análise foi possível verificar as mutações que contribuíram para a redução da imunogenicidade e as que foram necessárias para que a proteína se mantivesse estável. O AG pode ser aplicado para outras sequências proteicas, com potencial de parametrização para variar a dinâmica do algoritmo ou para implantar novas funções que aumentem sua eficiência.Trevizani, RaphaelAraújo, Márjory Lima HolandaPacheco, Débora Albuquerque de Lima2023-03-08T14:25:54Z2023-03-08T14:25:54Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfPACHECO, Débora Albuquerque de Lima. Desimunização de Lasparaginase de escherichia coli através de Algoritmo genético. 2019. 88f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Biotecnologia) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71169porreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-03-08T14:26:23Zoai:repositorio.ufc.br:riufc/71169Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2023-03-08T14:26:23Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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