Metaloproteases/desintegrinas (MD) isoladas de venenos de serpentes são potentes inibidores de agregação plaquetária e de adesão celular, processos envolvidos em doenças como trombose e câncer. As MD pertencem a classe PIII das SVMPs (´snake venom metalloproteinases´) que são constituídas por três domínios: metaloprotease (M), tipo-desintegrina (D) e rico em cisteína (C). A função dos três domínios nas atividades das moléculas ainda não é totalmente conhecida, e estudos com o objetivo de esclarecer suas funções são importantes para o desenvolvimento de novos fármacos. Algumas proteínas da classe PIII apresentam elevada atividade auto-proteolítica (liberando peptídeo constituído dos domínios D e C) enquanto que em outras PIII esta atividade não é menos evidente. Neste trabalho nós estudamos MD isoladas de veneno de Bothrops jararaca (bothropasina) e Bothrops alternatus (alternagina) em relação aos seus processos de autólise. Alternagina e bothropasina apresentaram diferentes comportamentos em relação à auto-proteólise, apesar do elevado grau de identidade entre as duas moléculas. Nesse trabalho, caracterizamos a estabilidade química e o comportamento de desenovelamento da proteína alternagina nativa pela guanídina HCl usando emissão de fluorescência intrínseca em combinação com espectroscopia de dicroísmo circular ´far´-UV. As amostras de alternagina, purificadas do veneno liofilizado, foram monitoradas por dicroísmo em comprimento de onda de 220nm e os resultados mostraram estruturas intermediárias no processo de desnaturação da proteína. Estudos semelhantes foram feitos com a bothropasina, com o objetivo de relacionar seus diferentes comportamentos auto-proteolíticos com os processos de desnaturação. Nas duas proteínas ocorreu uma alta correlação entre os estudos de auto-proteolise e de desnaturação. As MD isoladas de B. jararaca, jararagina e bothropasina, são isoformas descritas na literatura como isoláveis através de diferentes cromatografias. Neste trabalho, utilizamos os diferentes protocolos descritos para verificar a porção da isoforma majoritária no veneno. As amostras de proteína serão analisadas por espectrometria de massas, uma vez que a região N-terminal das proteínas está bloqueada. / Metalloproteinases/disintegrin (MD) isolated from snake venom are potent inhibitors of platelet aggregation and cell adhesion, processes involved in illnesses as cancer and thrombosis. MD belong to the PIII class of the metalloproteinase/disintegrin gene family and they are constituted by three domains: the catalytic domain, metalloprotease; disintegrin-like (D) and cysteine-rich (R). Some MD proteins are rapidly processed (producing the disintegrin-like/ cysteine-rich domains), while others MD are processed slowly. In this work, we studied the autolysis process of the MD isolated from the venom of Bothrops jararaca (bothropasin) and Bothrops alternatus (alternagin). Despite high sequence identity, alternagin and bothropasin showed different autolysis processes. The processing of the alternagin produces an intermediate with molecular mass of 43kDa whereas in the processing of the bothropasin this intermediate is almost not observable. In this work we studied alternagin and bothropasin under the viewpoint of chemical stability and the unfolding process to guanidine hydrochloride (Gnd-HCl) using dichroism circular and fluorescence spectrometry. The CD spectra (220nm) of the alternagin purified from the lyophilized venom showed an intermediate structure in the unfolding process. These studies were performed on bothropasin with the goal to relate the autolysis and unfolding process. These studies revealed a high correlation between both proteins . The MD isolated from B. jararaca, jararagin and bothropasin, are isophorms purified from different chromatograph processes reported in the literature. In this work, different purification processes were used to check the major isophorm. Due to the blocked N-terminal region, these proteins will be assessed by mass spectrometry.

A bothropasina é uma proteína hemorrágica de 48 kDa, pertencente à classe P-III das metaloproteases, isolada a partir do veneno bruto da serpente brasileira Bothrops jararaca, e que possui os domínios adesivos desintegrina (D) e rico em cisteína (C). Neste trabalho, nós apresentamos a estrutura cristalográfica da bothropasina complexada ao inibidor POL647. O domínio catalítico , metaloprotease (M), pode ser dividido em dois subdomínios, dispostos de maneira muito similar aos descritos para essa família de metaloproteases de venenos de serpentes (em inglês \"SVMPs\"), que inclui os sítios de ligação ao zinco e ao cálcio. A cisteína livre, resíduo Cys189, está localizado em um núcleo hidrofóbico e, sendo assim, impossibilitado de fazer pontes dissulfeto ou qualquer outra interação. O domínio D não apresenta estruturas secundárias bem definidas, sendo constituído, majoritariamente, por estruturas desordenadas como \"loops\", porém estabilizados por 7 pontes dissulfeto e por dois íons cálcio. A região do motivo ECD está localizada em um \"loop\" e é estruturalmente relacionado à região RGD das desintegrinas-RGD, derivadas de SVMPs da classe P-II. O motivo ECD é estabilizado pela ponte dissulfeto Cys277-Cys310 (entre os domínios D e C), além de um íon cálcio. A cadeia lateral do Glu276 do motivo ECD está exposta ao solvente. Na bothropasina, a região hiper variada (em inglês HVR), descrita para outras P-III de SVMPs, presente no domínio C, de fato, é bastante conservada quando comparada a outros membros da classe P-III de diversas espécies. Nós propomos que esse subgrupo deva ser referido como PIII-HCR (região altamente conservada) SVMPs. Ainda é proposto que as diferenças estruturais dos domínios D, C ou DC possam estar envolvidas em uma melhor adaptação da estrutura na interação com diferentes alvos, além do reconhecimento e especificidade a um substrato para o domínio M. / Bothropasin is a 48kDa hemorrhagic P-III metalloprotease isolated from the venom of the Brazilian snake Bothrops jararaca, which has the disintegrin (D) and cysteine-rich (C) adhesive domains. We present the crystal structure of the bothropasin complexed with the inhibitor POL647. The catalytic domain, metalloprotease (M), consists of two subdomains in a very similar scaffold to the ones described for other snake venom metalloproteases (SVMPs) including the zinc and calcium binding sites. The free cysteine, residue Cys189, is in a hydrophobic core and it is not available for disulfide bonding or other interactions. The D domain does not have a defined secondary structure, but instead is composed by mostly loops stabilized by seven disulfide bonds and by two calcium ions. The ECD region is in a loop and it is structurally related to the RGD region of RGD-disintegrins, which are derived from P-II SVMPs. The ECD motif is stabilized by the Cys277-Cys310 disulfide bond (between D and C domains) and by one calcium ion. The side chain of the Glu276 of the ECD motif is solvent exposed. In bothropasi, the HVR (hyper-variable region) described for other P-III SVMPs in the C domain in fact presents a well conserved sequence with respect to several other P-III members from different species. We propose that this subset be referred to as PIII-HCR (highly-conserved region) SVMPs. We further propose that the structural differences in the D, C or DC domains may be involved in selecting target binding which in turn could generate substrate diversity or specificity for the M domain.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCLSP.pdf: 1835751 bytes, checksum: 94d92e1d4b14f4f8befcd6cb0b350de1 (MD5) Previous issue date: 2006-11-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / Disintegrins are snake venom protein, of low molecular weight, rich in cysteines and RGDcontaining peptides that bind specifically to integrins αIIbβ3, α5β1, and αvβ3 expressed on platelets, endothelial and tumor cells. The biological effects of these peptides are related with biological process of cellular adhesion where receptors called integrins are presents. This dissertation describes the optimization of purification and additional characterization of a recombinant RGD-disintegrin of Bothrops alternatus, DisBa-01.. The DisBa-01 is a recombinant RGD-disintegrin, which interacts with αIIbβ3 integrin, inhibiting platelet aggregation and proliferation of endothelial and some tumor cells. In this work, a new protocol of purification was proposed for most efficient purification of the DisBa-01. The recombinant disintegrin, DisBa-01, was expressed in an optimizedbacterial system (Escherichia coli BL21(DE3) pET28a+DisBa-01) and purified by affinity chromatography. In this new protocol, the product of the purification in nickel column is submitted ion exchange chromatography. The use of the ion exchange chromatography as second step for purification increased the purity degree and the protein yield. The purified protein had its N-Terminal portion sequenced in 20 amino acids residues and its molecular mass determined by mass spectrometry. The mass spectrometry assay confirmed the mass of the DisBa-01 as 11.658 Da. The RGD-disintegrin pure had the tag of polihistidinas removed with thrombin. The cleavage of the tag of histidinas with thrombin was efficient. Polyclonal antibodies against DisBa-01 have also been produced in mice. The reactivity of these antibodies was observed through imunoblotting. These results provided one better form of obtain the pure protein as well as significant additional information for a better characterization of recombinant RGDdisintegrin, DisBa-01, which could be useful for the study of RGD-disintegrin, recombinant or native, and integrin. / Desintegrinas são proteínas de veneno de serpentes, de baixo peso molecular, ricas em cisteína e em geral um peptídeo contendo o motivo RGD que liga especificamente a integrinas αIIbβ3, α5β1, e αvβ3 de plaquetas, células endoteliais e células tumorais. Os efeitos biológicos desses peptídeos estão relacionados com processos biológicos de adesão celular onde receptores denominados integrinas estão presentes. Esta dissertação descreve a otimização da purificação de uma desintegrina-RGD recombinante de Bothrops alternatus, DisBa-01, e a caracterização adicional desta proteína. A DisBa-01 é uma desintegrina-RGD recombinante que interage com a integrina αIIbβ3 inibindo agregação plaquetária e proliferação de células endoteliais e algumas células tumorais. Neste trabalho, um novo protocolo de purificação foi proposto para a purificação mais eficiente da DisBa-01. A desintegrina, DisBa-01, foi expressa em um sistema bacteriano otimizado (Escherichia coli BL21(DE3)pET28a+DisBa-01) e purificada em coluna de afinidade. Neste novo protocolo, o produto da purificação na coluna de níquel é submetido à cromatografia de troca-iônica. O uso da cromatografia de troca-iônica aumentou o grau de pureza e o produto protéico final. A proteína purificada teve o N-terminal seqüenciado em 20 resíduos de aminoácidos. A massa molecular foi determinada por espectrometria de massa que confirmou como 11.658 Da a massa da proteína. A desintegrina-RGD pura teve a cauda de polihistidinas eficientemente removida com proteólise com trombina. Anticorpos policlonais contra DisBa-01 foram produzidos em camundongos. A reatividade desses anticorpos foi observada através de imunoblotting. Estes resultados estabelecem uma nova forma de obtenção da proteína pura, assim como informações adicionais significativas de uma melhor caracterização da desintegrina-RGD recombinante, DisBa-01, que pode ser útil para o estudo de desintegrinas- RGD, recombinantes ou nativas, e interações com integrinas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3510.pdf: 4191245 bytes, checksum: 06d51dcbc27b48e71902ca9fa212b568 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / Cancer metastasis is the major cause of death, consequently studies to understand the molecular mechanisms involved in this process are essential to the knowledge of this disease. Cell migration and invasion are part of the metastatic process; therefore, molecules that are able to prevent cell migration can be used as model to develop new anti-metastasis drugs. The aim of this project was to study the mechanisms involved on metastasis, then the disintegrin domain of a human ADAM9 (A Disintegin and Metalloprotease), ADAM9D, was cloned in the pGEX-4T-1 plasmid and was expressed in E. coli AD494(DE3) in a soluble and active form. Assays were performed using mama and prostate cancer cells (MDA-MB-231 and DU- 145 respectively) with ADAM9D to verify its functions and the interactions with its ligands. ADAM9D was able to bind to different integrins, β1, αvβ5, αvβ3 and α2 in both cell lines, but only with α6 in DU-145 cells. ADAM9D inhibited cell adhesion to collagen type I in MDAMB- 231 cell, however it did not have the same effect in DU-145 cells. During the proliferation assay ADAM9D did not affect the proliferation in all cell lines tested (MDAMB- 231, DU-145 and human fibroblasts). ADAM9D decreased cell invasion and migration in the transwell and wound healing assays, MMP-2 and MMP-9 had lower expression. ADAM9D decreased cell invasion and migration (wound healing assay), although in the transwell migration assay, ADAM9D increased cell migration and MMP-2/-9 expression. Therefore, this project provides more information about the disintegrin domain of ADAM9 and its role in cell invasion and migration of prostate and mama cancer cells. / A metástase é a maior causa de morte no câncer, desta forma estudos que visam compreender os mecanismos nela envolvidos são importantes para o entendimento deste processo. A migração e invasão celular participam do processo metastático, portanto, estudos de moléculas que impeçam a migração podem fornecer as bases para o desenvolvimento de fármacos anti-metastáticos. Com o objetivo de estudar os mecanismos envolvidos na metástase, o domínio desintegrina de uma ADAM (A Desintegrin And Metalloprotease) humana, a ADAM9D foi clonada em vetor bacteriano pGEX-4T-1 e expresso em células E. coli AD494(DE3) de forma solúvel e ativa. Ensaios celulares nas linhagens de câncer de mama (MDA-MB-231) e próstata (DU-145) foram realizados utilizando a ADAM9D no intuito de verificar suas funções e interações com ligantes. A ADAM9D é capaz de interagir com as integrinas β1, αvβ5, αvβ3 e α2 nas duas linhagens celulares e com a subunidade α6 somente na linhagem DU-145. A ADAM9D inibiu a adesão ao colágeno tipo I na linhagem MDA-MB-231, entretanto, não teve a mesma capacidade na linhagem DU-145. No ensaio de proliferação celular a ADAM9D não apresentou atividade em nenhuma das linhagens celulares testadas (Fibroblastos humanos, MDA-MB-231 e DU-145). Nas células MDA-MB- 231 a ADAM9D inibiu a invasão e migração em ensaios transwell e de wound healing, além de inibir a expressão das metalopeptidases de matriz, MMP2 e MMP-9. A ADAM9D, nas células de câncer de próstata, inibiu a invasão e a migração em ensaio de wound healing. Entretanto, no ensaio de migração transwell a ADAM9D provocou um aumento da migração celular e um aumento na expressão das MMP-2 e MMP-9 no ensaio wound healing. Portanto, este estudo foi capaz de fornecer mais informações sobre as funções do domínio desintegrina, e sobre seu papel na migração e invasão de células tumorais de câncer de mama e de próstata.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5684.pdf: 2471155 bytes, checksum: f035dbceafb88325d3cb0d3fb8280603 (MD5) Previous issue date: 2013-12-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / Matrix metalloproteinases (MMPs) are key factors in tumor progression that allow tumor cells to modify the extracellular matrix (ECM) and to release cytokines, growth factors being activated by cell surface molecules such as the integrins. Integrins are major adhesion receptors of cell surface that connect the cells to the external environment enabling its movement. Integrins activate signaling cascades that influence the adhesion, survival and cell proliferation. Important inhibitors of these molecules were found in snake venoms called disintegrins. Alternagin-C (ALT-C) a disintegrin from Rhinocerophis alternatus snake venom has affinity with α2β1 integrin therfore modulating cell adhesion, migration and proliferation. However, the effect of ALT-C on MMP activity has not been described yet. Here, we have found that, ALT-C increased cell migration in MDA-MB-231 at lower concentration (10 nM) and it decreased cell migration at higher concentrations (40, 100 and 1000 nM). ALT-C was able to inhibit MMP-9 activity in human breast cancer (MDA-MB-231) conditioned medium and MMP-2 activity in fibroblastas and human microvascular endothelial cells (HMEC-1) conditioned medium. ALT-C also modulated the expression of angiogenic genes such as VEGF, c-MYC, MMP-2 and MMP-9 and it was able to inhibit transendothelial migration of MDA-MB-231 cells at all concentrations (10, 40, 100 and 1000 nM). In conclusion, ALT-C affects the extracellular matrix remodeling by modulating the activity of MMPs and expression of angiogenic genes essential for tumor growth as well as decreased cell migration. / As metaloproteinases de matriz (MMPs) são fatores chave na progressão tumoral, pois participam do remodelamento da matriz extracelular (ECM), liberam citocinas, fatores de crescimento e são reguladas por moléculas da superfície celular (integrinas). As integrinas são os principais receptores de adesão da superfície celular. Elas interagem com proteínas presentes na matriz extracelular conectando as células ao meio no qual estão inseridas possibilitando sua locomoção e a participação em cascatas de sinalização que influenciam a adesão, sobrevivência e a proliferação celular. Importantes inibidores dessas moléculas foram encontrados em venenos de serpentes denominados de desintegrinas. Alternagina-C (ALT-C), uma desintegrina de veneno da serpente Rhinocerophis alternatus, tem afinidade para a integrina α2β1, modula a adesão, migração e a proliferação celular mas não há nenhum estudo publicado sobre sua influência na atividade das MMPs. Nesse estudo, a ALT-C foi capaz de aumentar a migração celular em MDA-MB-231 em baixa concentração (10 nM) e diminuir a migração em concentrações mais elevadas (40, 100 e 1000 nM). ALT-C também inibiu a atividade de MMP-9 em meio condicionado de células de carcinoma de mama (MDAMB- 231) e atividade de MMP-2 em meio condicionado de fibroblastos e células endoteliais microvasculares humanas (HMEC-1). A desintegrina também foi capaz de modular a expressão de genes angiogênicos como VEGF, c-MYC, MMP-2 e MMP-9 e inibir a transmigração das células tumorais através das células endoteliais. Conclui-se que a ALT-C atua no remodelamento da matriz extracelular do microambiente tumoral por modular a atividade de MMPs e a expressão de genes angiogênicos essenciais no crescimento tumoral, bem como diminuindo a migração celular.

A bothropasina é uma proteína hemorrágica de 48 kDa, pertencente à classe P-III das metaloproteases, isolada a partir do veneno bruto da serpente brasileira Bothrops jararaca, e que possui os domínios adesivos desintegrina (D) e rico em cisteína (C). Neste trabalho, nós apresentamos a estrutura cristalográfica da bothropasina complexada ao inibidor POL647. O domínio catalítico , metaloprotease (M), pode ser dividido em dois subdomínios, dispostos de maneira muito similar aos descritos para essa família de metaloproteases de venenos de serpentes (em inglês \"SVMPs\"), que inclui os sítios de ligação ao zinco e ao cálcio. A cisteína livre, resíduo Cys189, está localizado em um núcleo hidrofóbico e, sendo assim, impossibilitado de fazer pontes dissulfeto ou qualquer outra interação. O domínio D não apresenta estruturas secundárias bem definidas, sendo constituído, majoritariamente, por estruturas desordenadas como \"loops\", porém estabilizados por 7 pontes dissulfeto e por dois íons cálcio. A região do motivo ECD está localizada em um \"loop\" e é estruturalmente relacionado à região RGD das desintegrinas-RGD, derivadas de SVMPs da classe P-II. O motivo ECD é estabilizado pela ponte dissulfeto Cys277-Cys310 (entre os domínios D e C), além de um íon cálcio. A cadeia lateral do Glu276 do motivo ECD está exposta ao solvente. Na bothropasina, a região hiper variada (em inglês HVR), descrita para outras P-III de SVMPs, presente no domínio C, de fato, é bastante conservada quando comparada a outros membros da classe P-III de diversas espécies. Nós propomos que esse subgrupo deva ser referido como PIII-HCR (região altamente conservada) SVMPs. Ainda é proposto que as diferenças estruturais dos domínios D, C ou DC possam estar envolvidas em uma melhor adaptação da estrutura na interação com diferentes alvos, além do reconhecimento e especificidade a um substrato para o domínio M. / Bothropasin is a 48kDa hemorrhagic P-III metalloprotease isolated from the venom of the Brazilian snake Bothrops jararaca, which has the disintegrin (D) and cysteine-rich (C) adhesive domains. We present the crystal structure of the bothropasin complexed with the inhibitor POL647. The catalytic domain, metalloprotease (M), consists of two subdomains in a very similar scaffold to the ones described for other snake venom metalloproteases (SVMPs) including the zinc and calcium binding sites. The free cysteine, residue Cys189, is in a hydrophobic core and it is not available for disulfide bonding or other interactions. The D domain does not have a defined secondary structure, but instead is composed by mostly loops stabilized by seven disulfide bonds and by two calcium ions. The ECD region is in a loop and it is structurally related to the RGD region of RGD-disintegrins, which are derived from P-II SVMPs. The ECD motif is stabilized by the Cys277-Cys310 disulfide bond (between D and C domains) and by one calcium ion. The side chain of the Glu276 of the ECD motif is solvent exposed. In bothropasi, the HVR (hyper-variable region) described for other P-III SVMPs in the C domain in fact presents a well conserved sequence with respect to several other P-III members from different species. We propose that this subset be referred to as PIII-HCR (highly-conserved region) SVMPs. We further propose that the structural differences in the D, C or DC domains may be involved in selecting target binding which in turn could generate substrate diversity or specificity for the M domain.