Heterologous expression of the non-structural protein 1 (NS1) of Zika virus in Pichia pastoris

O Zika virus (ZIKV) foi identificado pela primeira vez em macacos Rhesus na Uganda, em 1947. Nas Américas foram confirmados, entre 2015 e 2017, 223.336 casos de infecção pelo ZIKV. Em 1o de fevereiro de 2016, a pandemia do ZIKV foi declarada uma Emergência em Saúde Pública de Preocupação Internacional. O ZIKV contém um genoma de RNA que dá origem a uma poliproteína clivada em três proteínas estruturais (PrM/M, E e C) e sete proteínas não-estruturais (NS1, NS2a, NS2b, NS3, NS4a, NS4b e NS5). A proteína NS1 de flavivírus é uma glicoproteína altamente conservada cujo peso molecular varia de 46 a 55 kDa a depender da extensão de sua glicosilação. A mesma participa do ciclo replicativo viral e realiza funções imunomoduladoras interagindo com proteínas do sistema complemento e desencadeando altas concentrações de Imunoglobulina G (IgG) durante infecções primárias e secundárias. Sendo assim, desempenha papel crucial na resposta imune do hospedeiro, e tem sido utilizada em diversos estudos como marcador diagnóstico precoce para detecção de infecções por flavivírus. Portanto, este trabalho objetivou expressar de maneira heteróloga a proteína não-estrutural 1 (NS1) do ZIKV em Pichia pastoris, com fins diagnósticos. Para a transformação das leveduras P. pastoris KM71H foi utilizado um plasmídeo recombinante, o pPICZαA_NS1ZIKV. As leveduras transformadas por eletroporação foram crescidas em meio adequado para a indução da expressão proteica. Como resultado obteve-se que o gene otimizado da proteína NS1 foi integrado ao vetor de expressão pPICZαA, produzindo o plasmídeo recombinante pPICZαA_NS1ZIKV que foi introduzido na levedura Pichia pastoris KM71H. A expressão da proteína NS1 pela levedura foi confirmada por meio de Western Blot, o que nos permite concluir que a transformação com o vetor pPICZαA_NS1ZIKV ocorreu de maneira satisfatória. Portanto, os resultados deste trabalho nos mostram a eficiência do sistema de expressão heteróloga da proteína NS1 do ZIKV em Pichia pastoris e como a engenharia genética pode ser empregada para beneficiar diversos ramos da ciência.The Zika virus (ZIKV) was first identified in Rhesus macaques in Uganda in 1947. In the Americas, between 2015 and 2017, 223,336 cases of ZIKV infection were confirmed. On February 1, 2016, the ZIKV pandemic was declared an International Public Health Emergency of Concern. The ZIKV contains an RNA genome that gives rise to a polyprotein cleaved in three structural proteins (PrM / M, E and C) and seven non-structural proteins (NS1, NS2a, NS2b, NS3, NS4a, NS4b and NS5). The flavivirus NS1 protein is a highly conserved glycoprotein whose molecular weight ranges from 46 to 55 kDa depending on the extent of its glycosylation. It participates in the viral replicative cycle and performs immunomodulatory functions interacting with proteins of the complement system and triggering high concentrations of immunoglobulin G (IgG) during primary and secondary infections. Thus, it plays a crucial role in the immune response of the host, and has been used in several studies as an early diagnostic marker for the detection of flavivirus infections. Therefore, this work aimed to express in a heterologous way the non-structural protein 1 (NS1) of ZIKV in Pichia pastoris, with diagnostic purposes. A recombinant plasmid, pPICZαA_NS1ZIKV, was used for the transformation of P. pastoris yeasts KM71H. The yeasts transformed by electroporation were grown in a suitable medium for the induction of protein expression. As a result it was obtained that the optimized NS1 protein gene was integrated into the pPICZαA expression vector, producing the recombinant plasmid pPICZαA_NS1ZIKV which was introduced into the Pichia pastoris yeast KM71H. Expression of the NS1 protein by yeast was confirmed by means of Western Blot, which allows us to conclude that the transformation with the vector pPICZαA_NS1ZIKV occurred satisfactorily. Therefore, the results of this work show the efficiency of the heterologous expression system of the ZIKV NS1 protein in Pichia pastoris and how genetic engineering can be used to benefit various branches of science.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio