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dc.creatorNonato, Nyelson da Silva
dc.date.accessioned2025-09-12T14:03:51Z
dc.date.available2025-09-12T14:03:51Z
dc.date.issued2025-04-30
dc.identifier.citationNONATO, Nyelson da Silva. MiRNAs: expressão heteróloga e sua aplicação como componente de novas tecnologias na aquicultura. 2025. 74f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Centro de Desenvolvimento Tecnológico. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/17376
dc.description.abstractAquaculture faces critical challenges, such as environmental stressors and diseases, which impact productivity. This thesis proposes an innovative solution based on the heterologous production of microRNAs (miRNAs) in bacteria and their use as a dietary supplement for teleosts, combining a systematic review of the state of the art with the development of a patent. Initially, a comprehensive analysis of bacterial platforms for miRNA expression was conducted, identifying 832 studies across three databases, of which 15 were selected. The results demonstrated that Escherichia coli, Salmonella typhimurium, and Rhodovulum sulfidophilum are the main species used, with 78 miRNAs produced heterologously—75 in E. coli (e.g., miR-21 and miR-155), 1 in R. sulfidophilum (miR-29b), and 2 in S. typhimurium (mi-INHA and miRNA CCL22). R. sulfidophilum stood out for its ability to secrete nucleic acids, absence of RNases, and cultivation in saltwater, while E. coli remained the preferred model for large-scale production. Plasmids with the lpp promoter and multiple cloning sites proved to be the most efficient for miRNA expression, highlighting the importance of vector design in production optimization. Based on these findings, a patent was developed for a dietary supplement containing synthetic miRNAs and antagomiRs, aimed at enhancing fish tolerance to low temperatures. The method involves: 1) Designing recombinant DNA constructs with specific miRNA sequences; 2) Transformation into E. coli for production in bioreactors; 3) Thermal inactivation of bacterial biomass; 4) Encapsulation in feed with a fatty adhesive, ensuring stability and intestinal absorption. The formulation works by modulating antioxidant and metabolic pathways (e.g., the glucose pathway), reducing the effects of thermal stress. It differs from conventional approaches by being non-transgenic, orally administered, and seasonal, facilitating commercial adoption. The results indicate that combining bacterial production and nutraceutical application of miRNAs offers a viable solution to aquaculture challenges. In conclusion, the developed platform not only advances knowledge about heterologous miRNA expression in prokaryotes but also establishes a new paradigm for RNA-based interventions in animal production, with potential adaptation to other environmental stressors or economically relevant species.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectRNAs não codificantespt_BR
dc.subjectRNA bioengenheiradopt_BR
dc.subjectSistemas de expressão de miRNApt_BR
dc.subjectAquiculturapt_BR
dc.subjectNutrigenômicapt_BR
dc.titleMiRNAs: expressão heteróloga e sua aplicação como componente de novas tecnologias na aquiculturapt_BR
dc.title.alternativeMiRNAs: heterologous expression and its application as a component of new technologies in aquaculturept_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-2208-2265pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4287006347648719pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttp://orcid.org/0000-0003-2119-293Xpt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0322468339868002pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Remião, Mariana Härter
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7008707491638323pt_BR
dc.description.resumoA aquicultura enfrenta desafios críticos, como estresses ambientais e doenças, que impactam a produtividade. Esta tese propõe uma solução inovadora baseada na produção heteróloga de microRNAs (miRNAs) em bactérias e seu uso como suplemento alimentar para teleósteos, combinando uma revisão sistemática do estado da arte com o desenvolvimento de uma patente. Inicialmente, conduziu-se uma análise abrangente de plataformas bacterianas para expressão de miRNAs, identificando 832 estudos em três bases de dados, dos quais 15 foram selecionados. Os resultados demonstraram que Escherichia coli, Salmonella typhimurium e Rhodovulum sulfidophilum são as principais espécies utilizadas, com 78 miRNAs produzidos heterologamente – 75 em E. coli (como miR-21 e miR-155), 1 em R. sulfidophilum (miR-29b) e 2 em S. typhimurium (mi-INHA e miRNA CCL22). R. sulfidophilum destacou-se por sua capacidade de secretar ácidos nucleicos, ausência de RNases e cultivo em água salgada, enquanto E. coli manteve-se como modelo preferencial para produção em larga escala. Plasmídeos com promotor lpp e sítios de clonagem múltipla mostraram-se os mais eficientes para expressão de miRNAs, apontando para a importância do design de vetores na otimização da produção. Com base nesses achados, desenvolveu-se uma patente de suplemento alimentar contendo miRNAs e antagomiRs sintéticos, destinado a aumentar a tolerância de peixes a baixas temperaturas. O método envolve: (1) design de construções de DNA recombinante com sequências específicas de miRNAs, (2) transformação em E. coli para produção em biorreatores, (3) inativação térmica da biomassa bacteriana e (4) encapsulação em ração com adesivo graxo, garantindo estabilidade e absorção intestinal. A formulação atua modulando vias antioxidantes e metabólicas (como a via da glicose), reduzindo os efeitos do estresse térmico. Diferencia-se de abordagens convencionais por ser não transgênica, de administração oral e sazonal, o que facilita sua adoção comercial. Os resultados indicam que a combinação de produção bacteriana e aplicação nutracêutica de miRNAs oferece uma solução viável para desafios da aquicultura. Conclui-se que a plataforma desenvolvida não apenas avança o conhecimento sobre expressão heteróloga de miRNAs em procariotos, mas também estabelece um novo paradigma para intervenções baseadas em RNA na produção animal, com potencial adaptação a outros estresses ambientais ou espécies de interesse econômico.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICASpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Campos, Vinicius Farias
dc.subject.cnpq1BIOLOGIA GERALpt_BR


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