Produção do hormônio de crescimento bovino recombinante (rbGH) em cultivos de alta densidade

Abstract

Somatotropina ou hormônio de crescimento trata-se de um hormônio natural secretado pela glândula pituitária. Sua secreção é controlada por dois neuropeptídeos secretados pelo hipotálamo, o fator liberador de somatotropina, que aumenta a secreção de hormônio de crescimento e a somatostatina que inibe a sua secreção. O hormônio de crescimento bovino possui efeito galactopoiético, o que é conhecido desde a década de 30. Seu mecanismo de ação envolve uma série de mudanças no metabolismo, direcionando mais nutrientes para a síntese de leite, sendo que o aumento na produção de leite é alcançado sem prejudicar a saúde do animal. Resultados de pesquisa demonstram que o hormônio de crescimento bovino pode aumentar a produção de leite de 6% a 40% e a eficiência de utilização de alimentos em bovinos. A produção de leite no Brasil aumentou cerca de 5 vezes desde 1975 até 2011, e estima-se que existam 23 mil vacas leiteiras no país, demonstrando o potencial mercado para o uso da somatrotopina bovina.E. coli é atualmente a maior plataforma para expressão simples de proteínas heterólogas, principalmente por ser um sistema bem caracterizado. Cultivos de alta densidade são desenvolvidos para aumentar a produtividade de proteínas, sendo amplamente utilizados para produção de diversas proteínas recombinantes disponíveis no mercado. Neste trabalho foram realizados cultivos de E. coli em biorreator por meio de técnicas de batelada alimentada, testando diferentes estratégias de alimentação e tempos de indução com IPTG. Ao final dos experimentos a biomassa obtida foi de 32,4 g/L usando uma estratégia de alimentação linear. Aproximadamente 2,5 mg de bGH foram obtidas a partir de 1 g de célula úmida usando um protocolo de purificação com apenas uma coluna cromatográfica.

Somatotrophin or growth hormone (GH) is a hormone synthesized and secreted by the anterior pituitary gland in all animals and their secretion is controlled by two neuropeptides: the growth hormone releasing factor (GRF), which increases GH synthesis and secretion and somatostatin (SRIF), which inhibits GH secretion. bGH has galactopoietic effect, which is known since the thirties. The mechanism of action of bGH involves a series of orchestrated changes in the metabolism of body tissues so that more nutrients can be used for milk synthesis and these changes allow the animal to achieve an increased milk yield while remaining healthy. Long term studies (10–12 weeks) demonstrated increase in milk yield up to 40% with no adverse effects in the treated cows.E. coli is currently the largest platform for expression of heterologous proteins and high cell-density culture techniques for culturing E. coli are designed to increase productivity of proteins. This system is widely used for production of various recombinant proteins available in the market. In this work were performed bioreactor cultivations using fed batch techniques, testing different feeding strategies and different IPTG induction times. At the end of the experiments the biomass obtained was 32. 4 g/L using a linear feeding strategy. Approximately 2. 5 mg of bGH were obtained from 1 g of wet cell using a purification protocol with only one chromatographic column.