Os efeitos da MT-I, uma fosfolipase A2 isolada do veneno de Bothrops asper (VBa), foram avaliados em mastócitos (MC) em cultura, quanto à: i) desgranulação e liberação de prostaglandina E2 (PGE2); ii) papel da atividade catalítica na desgranulação; iii) papel da PLD, PLC, cPLA2, iPLA2, PI3K, MAPK, PKC, PTK, ERK1/2, Junk, Gαi, Gαq e do cálcio na desgranulação; iv) expressão gênica de citocinas Th1 e Th2, e v) alterações ultraestruturais em MC. Os resultados mostraram que a MT-I, em concentrações não citotóxicas, causou a desgranulação de MC. Este efeito foi parcialmente dependente da atividade catalítica e dependente da cPLA2, PLC, PLD e PI3K, mas não da iPLA2, ERK1/2, p38MAPK, PKC, MEK, Junk, Gαi e Gαq. O cálcio intra e extracelular (CRAC e LTCC) estão envolvidos neste efeito da MT-I. Ainda, a MT-I induziu a síntese e liberação da PGE2, expressão de genes de citocinas Th1 e Th2, aumento do número de vesículas citoplasmáticas e de endocitose dependente de clatrina. O VBa também causou a desgranulação de MC sugerindo que a MT-I é relevante para este efeito. / The effects of Myotoxin-I (MT-I), a phospholipase A2 (PLA2) from Bothrops asper venom (BaV) in cultured mast cells (MC) were evaluated focusing: i) degranulation and prostaglandin E2 (PGE2) release; ii) role of PLA2 catalytic activity in degranulation; iii) role of PLD and PLC, cPLA2 and iPLA2, PI3K, MAPK, PKC, PTK, ERK1/2, Junk, Gαi and Gαq protein and calcium in degranulation; iv) gene expression of Th1 and Th2 cytokines, and v) MC ultrastructural alterations. Results showed that MT-I, at non-cytotoxic concentrations, caused MC degranulation. This effect was partially dependent on its catalytic activity and dependent on cPLA2, PLC, PLD and PI3K, but not iPLA2, ERK1/2, p38MAPK, PKC, MEK, Junk, Gαi nor Gαq. Both intra and extracellular calcium (CRAC and LTCC) are involved in MT-I-induced degranulation. Furthermore, MT-I induced synthesis and release of PGE2, gene expression of Th1 and Th2 cytokines, increased numbers of cytoplasmic vesicles and clathrin-dependent endocytosis. BaV also caused MC degranulation suggesting that MT-I is relevant for this effect.

Neste estudo foram avaliados os efeitos da subunidade CB (FLA2 isolada do veneno da serpente C. d. terrificus) em células endoteliais quanto: 1) síntese de PGI2 e mecanismos e 2) mecanismos inibitórios sobre moléculas de adesão. Os resultados mostraram que a liberação de PGI2 induzida pela CB depende de COX-1, PGIS, cFLA2, ERK1/2, mas não de COX-2, NF-kB, p38, JNK, iFLA2, receptor IP, AC ou PKA. Em adição, a CB aumentou os níveis de PGIS, mas não de COX-1 ou COX-2. Ainda, a CB inibiu a expressão de ICAM-1 e VCAM-1, mas não de PECAM-1, induzidas pelo LPS. Em relação aos mecanismos da ação inibitória da CB, foi demonstrado que o PPAR-α e -β/δ, IP, AC, PKA e a PGI2 são relevantes para inibição de ICAM-1, mas não de VCAM-1, induzida pelo LPS. Além disso, a CB inibiu a expressão gênica de ICAM-1, VCAM-1, TNF-α e IL-6, induzida pelo LPS. Este estudo evidenciou importantes vias na ação inibitória da FLA2 crotálica, em um evento fundamental da resposta inflamatória e trouxe a melhor compreensão das atividades biológicas desencadeadas por esta FLA2 em células endoteliais. / In this study the effect of CB, a phospholipase A2 (PLA2) isolated from Crotalus durissus terrificus snake venom, in cultured endothelial cells was investigated, with focus on: i) biosynthesis of prostacyclin (PGI2) and related mechanisms, and ii) inhibitory mechanisms on expression of ICAM-1, VCAM-1 and PECAM-1 adhesion molecules. Results showed that COX-1, PGI2 synthase (PGIS), cPLA2, ERK1/2 and MEK1/2, but not COX-2, NF-kB, p38, JNK, iPLA2, IP receptor, cyclase adenylate nor PKA, are involved CB-induced PGI2 biosynthesis. In addition, CB up-regulated PGIS, but not COX-1 nor COX-2 protein levels. Moreover, CB was able to inhibit LPS-induced ICAM-1 and VCAM-1, but not PECAM-1 protein expression. PPAR-α and -β/δ, IP receptor, cyclase adenylate, PKA and PGI2, but not PPAR-γ, are essential for CB-induced inhibition of ICAM-1. Furthermore, CB inhibited LPS-induced gene expression of ICAM-1, VCAM-1, TNF-α and IL-6. Inhibition of these cytokines by CB may be related to down regulation of both VCAM-1 and ICAM-1 seen in endothelial cells incubated with this venom PLA2.

Orientador: Marcos Hikari Toyama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T21:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DizFilho_EduardoBrittodosSantos_D.pdf: 56066109 bytes, checksum: 5145b0aec09dd84e8ea2af9763987d84 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os Anti-inflamatórios não esteroidais (AINES) constituem uma classe de medicamentos com prescrição mundial, pois são fármacos que auxiliam na terapia de vários processos patológicos visto que oferecem ações farmacológicas: anti-inflamatória, analgésica e antipirética, como efeitos primários. A venda dos AINES no Brasil é de forma ''livre", porém, nos EUA é realizada somente sob prescrição médica. Apesar do grande número de informações acumuladas durante anos de pesquisa a respeito destas drogas sobre as atividades das Ciclooxigenases 1 e 2 (COX 1 e COX 2), respectivamente, do seu papel como ferramenta molecular para o estudo das vias biossintéticas das prostaglandinas e dos avanços em relação a sua síntese e síntese de novos AINES, não se tem conhecimento da atuação dessas drogas sobre a estrutura e função das Fosfolipases A2 secretórias (PLA2s), responsáveis pela produção do acido araquidônico precursor de vários tipos de derivados lipídicos biologicamente ativos e responsável pelo processo inflamatório. O objetivo deste trabalho é responder questões relacionadas à ação dos AINES sobre a ação de PLA2 de serpentes, responsáveis por eventos farmacológicos principalmente relacionados com edema. Esta atividade inflamatória pode ser desencadeada tanto por PLA2 enzimaticamente ativas, como não ativas, ambas induzindo o efeito de inflamação aguda por mecanismos ainda controversos. O trabalho utilizou PLA2 farmacologicamente ativa (destacadamente no processo inflamatório), isoladas do veneno de serpentes Bothrops leucurus, em ensaios de cinética enzimática, atividade farmacológicas relacionados ao edema, agregação plaquetária, mionecrose e neurotoxicidade conduzidos em presença das toxinas puras, das toxinas em presença dos AINES, em ensaios com prévio tratamento dos AINES e posterior aplicação das PLA2. Para uma avaliação mais precisa das alterações induzidas por estes AINES (princípios ativos puros ou drogas comerciais) foram empregadas técnicas de varredura em espectrômetro de UV-Vis (220-700mn) para averiguar possíveis modificações do espectro de absorbância da PLA2 e do AINES após a incubação o que poderia indicar modificações estruturais na PLA2, induzidas por estas drogas. Além de avaliar a ação específica dos AINES sobre as PLA2, secundariamente, o trabalho possibilitou conhecer alguns aspectos físico-químicos e estruturais de PLA2 isoladas do veneno de Bothrops leucuros. Os resultados determinaram que, embora não ocorram interações estruturais entre os AINES e as PLA2, foram evidenciadas alterações de atividade farmacológica / Abstract: Anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are a class of prescription drugs worldwide, as are drugs that help in the therapy of various pathological processes as they offer pharmacological actions: anti-inflammatory, analgesic and antipyretic, such as primary effects. The sale of NSAIDs in Brazil are ''free", but the U.S. is preferred only by prescription. Despite the large amount of information accumulated through years of research on these drugs on the activities of the cyclooxygenases 1 and 2 (COX 1 and COX 2), respectively, of their role as a molecular tool for studying the biosynthetic pathways of prostaglandins and advances in respect of its synthesis and synthesis of new NSAIDs, there are no known performance of these drugs on the structure and function of secretory phospholipase A2 (PLA2s), responsible for the production of arachidonic acid precursor of various biologically active lipid derivatives and responsible for the inflammatory process. This paper aims to answer questions related to the action of NSAIDs on the action of PLA2 of snakes responsible for pharmacological events mainly related to edema. This inflammatory activity can be triggered by PLA2 enzymatically active and non active, inducing both the effect of acute inflammation by still controversial. The paper uses PLA2 pharmacologically active (highlighted in the inflammatory process), isolated from Bothrops leucurus snake venom and Bothrops jararacussu in kinetics assays, pharmacological activity related to edema, platelet aggregation, and neurotoxicity myonecrosis conducted in the presence of pure toxins, the toxins in the presence of NSAIDs, previous treatment trials with NSAIDs and the subsequent application of PLA2. For a more accurate assessment of changes induced by these NSAIDs (pure active ingredients or drugs trade) is employed techniques of scanning UV-Vis spectrophotometer (220-700nm) to ascertain possible modification of the absorbance spectrum of PLA2 and NSAIDs after incubation which could indicate structural changes in PLA2, induced by these drugs. In addition to assessing the specific action of NSAIDs on PLA2 secondarily work enables to know some physical-chemical aspects and structures of PLA2 isolated from the venom of Bothrops leucurus. The results determine that although there occur structural interactions between NSAIDs and PLA2 activity were observed pharmacological changes / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Sergio Marangoni, Luís Alberto Ponce Soto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:14:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vega_SalomonHuancahuire_D.pdf: 1506157 bytes, checksum: 874bfba78d521b4e037ba15f754d80b7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: No presente trabalho, a partir do veneno de Porthidium hyoprora, foram purificadas duas fosfolipases A2 (PLA2) miotóxicas, denominadas PhTX-I e PhTX-II, determinadas suas sequências primárias e caracterizadas bioquímica e farmacologicamente. Ambas as proteínas foram purificadas em uma única etapa cromatográfica (HPLC-FR), sendo obtida homogênea e com alto grau de pureza, confirmado por SDS-PAGE, análise de aminoácidos e espectrometria de massas. PhTX-I e PhTX-II estão constituídas de uma única cadeia polipeptídica e possuem massas moleculares de 14.249 e 14.149 Da, respectivamente. A sequência de aminoácidos foi determinada via espectrometria de massas ESI-MS/MS, pertencendo à família das PLA2 D49. A estrutura secundária predominante destas proteínas está constituída de ?-hélices. PhTX-I e PhTX-II induziram atividade paralisante neuromuscular ex vivo na preparação de biventer cervicis de pintainho e esta atividade foi similar ao efeito de outras PLA2 de veneno botrópico. In vivo, tanto PhTX-I quanto PhTX-II, induziram elevada miotoxicidade local e atividade edematogênica. Adicionalmente, PhTX-I induz liberação de IL-6 após injeção intramuscular em camundongos. In vitro, PhTX-I e PhTX-II foram citotóxicas de maneira dose-dependente para as linhagens celulares de fibroblastos NIH-3T3 e NG97 derivada de astrocitoma humano grau III. Adicionalmente PhTX-I foi citotóxica sobre cultura celular de miotubos C2C12, entretanto teve pouco efeito citolítico sobre mioblastos de músculo esquelético. Foram feitas modificações químicas em resíduos de aminoácidos específicos da PhTX-I e avaliadas suas atividades farmacológicas após as modificações. Foram modificados um resíduo de His e Trp, quatro de Tyr e sete de Lys. A análise destas proteínas por dicroísmo circular demonstrou que a estrutura secundária das proteínas modificadas não foi alterada significantemente. Avaliação das atividades biológicas indicam um papel crítico desempenhado pelos aminoácidos Lys e Tyr na miotoxicidade, efeito paralisante neuromuscular e principalmente na citotoxicidade induzida por PhTX-I. A atividade catalítica da PhTX-I é relevante para os efeitos edematogênico, paralisante neuromuscular e miotóxico, mas não para sua atividade citotóxica, pois este efeito foi completamente independente da atividade catalítica de PhTX-I, evidenciando a existência de regiões moleculares, diferentes a do sítio catalítico, as quais podem ser responsáveis por pelo menos algumas das propriedades farmacológicas da PhTX-I. Podemos concluir, que apesar de ser demonstrada uma dissociação parcial, tanto o sítio catalítico como os sítios farmacológicos hipotéticos são relevantes para o perfil farmacológico de PhTX-I / Abstract: In this work, were purified two myotoxics phospholipases A2 (PLA2), PhTX-I and PhTX-II, from P. hyoprora snake venom, determined their primary sequences and characterized their pharmacological and biochemical activities. These proteins were purified in a single chromatographic step (FR-HPLC) and obtained with homogeneous and high purity, which was confirmed by SDS-PAGE, amino acid analysis and mass spectrometry. PhTX-I and PhTX-II are constituted of a single polipetide chain and have molecular mass of 14.249 and 14.149 Da, respectively. The amino acid sequence was determined by ESI-MS/MS mass spectrometry; belong to PLA2 D49 family. The predominant secondary structure of these proteins consists of ?-helix. PhTX-I and PhTX-II induced neuromuscular paralyzing effect ex vivo in young chick biventer cervicis preparations, this activity was similar to other PLA2 of snake venom. In vivo, PhTX-I and PhTX -II induced local myotoxicity and edema-forming activity, in addition, PhTX-I induces release of IL-6 after intramuscular injection in mice. In vitro, PhTX-I and PhTX -II were cytotoxic to the fibroblast cell line NIH-3T3 and NG97 derived from grade III human astrocytoma. Additionally PhTX-I induced low cytotoxicity in skeletal muscle myoblasts, however was able to lyse myotubes. Were made modifications chemical in PhTX-I specific amino acid residues and evaluated the pharmacological activities after modifications. Was modified one His and Trp, four Tyr and seven Lys residues? Analysis by circular dichroism demonstrated that secondary structure of protein remains practically unchanged. Evaluation of biological activities indicate a critical role of Lys and Tyr amino acid at myotoxicity, neuromuscular paralyzing effect, and especially cytotoxicity induced by PhTX-I. The catalytic activity of PhTX-I is relevant to the edematogenic, neuromuscular paralyzing and myotoxic effects, but not for their cytotoxic activity, since this effect is completely independent of the catalytic activity of PhTX-I, demonstrating the existence of molecular regions, different from the catalytic site, which may be responsible for at least some of the pharmacological properties of PhTX-I. We conclude that both the catalytic site and the hypothetical pharmacological site(s) are apparently relevant for the pharmacological profile of PhTX-I, although a partial dissociation between these activities has been demonstrated / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Sergio Marangoni / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:45:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carregari_VictorCorasolla_D.pdf: 3134117 bytes, checksum: 3177d146a01c9214975aac2e9aebd929 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Os venenos de serpentes são uma mistura complexa de moléculas funcionais sendo em sua maior parte proteínas. Para a perpetuação da espécie, e sendo selecionadas a partir do processo de seleção natural, as serpentes apresentam uma alta variabilidade de mutações gênicas responsáveis por expressar proteínas e componentes dos venenos ocorrendo um processo denominado de microevolução, com isso criou diversas toxinas com uma alta complexidade funcional e uma alta similaridade estrutural. Essas toxinas são responsáveis por uma grande variedade de efeitos farmacológicos que geram alterações fisiológicas e com isso imobilizando a presa (neurotoxicidade e miotoxicidade) impedindo a fuga do local de ataque, tendo componentes nos venenos que também iniciam a digestão da presa facilitando a alimentação da serpente. Estas toxinas têm sido utilizadas como ferramentas moleculares para uma melhor compreensão de processos fisiológicos. Através da identificação de modificações químicas em aminoácidos específicos e sequenciamento de "de novo" através de espectrometria de massas de PLA2s isoladas a partir do veneno de serpentes, foi possível correlacionar estrutura e função destas enzimas e elucidar certos mecanismos de ações farmacológicas específicas. As modificações químicas através dos reagentes p-BPB e AA da Bbil-TX foram identificadas e confirmadas por espectrometria de massas, apresentando um alto grau de eficiência e especificidade dos reagentes por aminoácidos específicos (lisina para o AA e histidina para o p-BPB). Após três etapas de purificação de uma nova PLA2 K49 isolada do veneno de Bothriopsis taeniata, denominada Btt-TX, esta foi submetida a duas diferentes enzimas de clivagem (tripsina e Lys-C) e os peptídeos gerados aplicados a um sistema de LC MS/MS aplicando-se diferentes métodos de fragmentação dos peptídeos digeridos como CID/HCD/ETD, com isso foi possível obter uma variedade de padrões complementares dos peptídeos fragmentados, sendo feito o sequenciamento "de novo" automático através da sobreposição dos peptídeos gerados pela combinação destas diferentes metodologias, permitindo obter 100% de cobertura da sequencia de aminoácidos. Nossos estudos de relação entre estrutura e função demonstraram que a região C-terminal e a presença de resíduos de aminoácidos altamente hidrofóbicos assim como a presença das lisinas são responsáveis pela ancoragem e penetração da membrana, promovendo assim o efeito miotóxico, independendo da atividade catalítica. A perda da região consenso do N-terminal da Btt-TX comprova a importância desta região na ancoragem com as membranas celulares e aumentando a interação com aminoácidos destas PLA2s, permitindo uma aproximação das lisinas com a membrana plasmática das células musculares aumentando a eficiência da penetração dos aminoácidos hidrofóbicos presentes na região C-Terminal / Abstract: The snake venoms are a complex mixture of functional molecules and in the most part of proteins. For the preservation of the species and suffering a natural selection process, the snakes show high genic variability responsible for the protein expressions and compounds present in the venom, occurring an microevolution process, in this way several toxins with a high functional complexity and structural similarity was created. These toxins are responsible for various pharmacological effects that produces many physiological disturbs (neurotoxicity and myotoxicity) which immobilize the prey keeping near from the local of the attack and having some venom components that start the digestion of the prey. Toxins are often used as a molecular tool to get a better comprehension of physiological process. Through identification of chemical modifications in specific amino acids and make a "de novo" sequence by mass spectrometry on isolated PLA2s from snake venom correlating function and structure of these enzymes trying to elucidate some specific pharmacological actions. All the chemical modification at the Bbil-TX by the reagents p-BPB and AA was identified and proved by mass spectrometry, showing a high level of efficacy and specificity of the reagents from specific amino acids (lysine for the AA and histidine for the p-BPB). After the purification of a new PLA2 K49 isolated from the Bothriopsis taeniata snake venom, called Btt-TX, submitting it to two different cleavage enzymes (trypsin and Lyc-C) and the generated peptides injected to an LC MS/MS system. Applying different fragmentation mode, such as, CID/HCD/ETD, it was possible obtain a variety of additional and complementary patterns of fragmented peptides. With the obtained data we did the "de novo" automatic sequence through the overlapping of the generated peptides from all the fragmentation methods, allowing to have 100%. Nossos estudos de relação entre estrutura e função demonstraram que a região C-terminal e a presença de resíduos de aminoácidos altamente hidrofóbicos assim como a presença das lisinas são responsáveis pela ancoragem e penetração da membrana, promovendo assim o efeito miotóxico, independendo da atividade catalítica. A perda da região consenso do N-terminal da Btt-TX comprova a importância desta região na ancoragem com as membranas celulares e aumentando a interação com aminoácidos destas PLA2s, permitindo uma aproximação das lisinas com a membrana plasmática das células musculares aumentando a eficiência da penetração dos aminoácidos hidrofóbicos presentes na região C-Terminal. Our structure/function studies showed that the C-terminal region and the presence of the highly hydrophobic amino acid residues as well as the lisines presence are responsible for the anchorage and disrupt membrane, promoting the myotoxic effetc. The N-terminal loss in the Btt-TX, prove the importance of this region in anchoring with the cell membrane and increasing interaction with amino acids of these PLA2s, allowing a better interaction with the lisines increasing the penetration efficiency of the hydrophobic amino acids on C-terminal region / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Marcos Roberto de Mattos Fontes / Resumo: A toxicidade do veneno das serpentes do gênero Bothrops é resultante da ação integrada de várias toxinas, entre elas as fosfolipases A2 (PLA2s). Entre o grupo das PLA2s, há as PLA2s ativas enzimaticamente e as PLA2s desprovidas de atividade enzimática, denominadas proteínas PLA2-like. Apesar de sua inatividade enzimática, as proteínas PLA2-like desses venenos possuem potente ação miotóxica local; efeito o qual o soro antiofídico não é capaz de neutralizar efetivamente. Tendo em vista as limitações da soroterapia, é necessário compreender como essas miotoxinas agem localmente. Uma abordagem eficaz é o estudo estrutural-funcional destas toxinas com potenciais inibidores ou ativadores. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo estudar a relação estrutura-função da BnSP-7 e sua isoforma BnSP-6, duas miotoxinas PLA2-like do veneno de Bothrops pauloensis, através de sua interação com ácidos graxos. Deste modo, essas proteínas foram obtidas a partir do veneno bruto de B. pauloensis por cromatografia líquida de troca iônica seguida por cromatografia em fase reversa. As frações obtidas foram analisadas por espectrometria de massa para a confirmação de ambas as identidades, no entando não foi possível identifica-las. Foi observado por técnica de espectroscopia de dicroísmo circular a preservação das estruturas secundárias dessas toxinas (enovelamento referente à PLA2). Foram obtidos cristais da amostra purificada após 21 dias de incubação a 283 K e por esses dados cristalográfico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The toxicity of Bothrops venom is the result of the integrated action of several toxins, including phospholipases A2 (PLA2s). Among the group of PLA2s, there are the enzymatically active PLA2s and the PLA2s devoid of enzymatic activity, called PLA2-like proteins. Despite their enzymatic inactivity, the PLA2-like proteins of these poisons have a potent local myotoxic action; an effect that the anti-oxyde serum is not able to neutralize effectively. Given the limitations of serotherapy, it is necessary to understand how these myotoxins act locally. An effective approach is the structural-functional study of these toxins with potential inhibitors or activators. Therefore, the present study aims to study the structure-function relationship of BnSP-7 and its BnSP-6 isoform, two PLA2-like myotoxins from Bothrops pauloensis venom, through their interaction with fatty acids. Thus, these proteins were obtained from the raw venom of B. pauloensis by ion exchange liquid chromatography followed by reverse phase chromatography. The fractions obtained were analyzed by mass spectrometry to confirm both identities, but it was not possible to identify them. The preservation of secondary structures of these toxins (entanglement related to PLA2) was observed by circular dichroism spectroscopy technique. Crystals were obtained from the purified sample after 21 days of incubation at 283 K and by these crystallographic data it was found that the sample had the BnSP-7 protein sequence. In addition,... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

As ligações de hidrogênio (LH), fundamentais na determinação da estrutura da água, proteínas, etc., são muito importantes no reconhecimento molecular e nos mecanismos de reações enzimáticas. A determinação da energia das LHs intramoleculares em proteínas e intermoleculares entre uma proteína e o solvente água, porque fornece informações sobre a estrutura secundária, terciária e quaternária das proteínas. Um método para quantificar e qualificar as LHs foi desenvolvido utilizando critérios de distância, geométricos e energéticos a partir das trajetórias obtidas por simulações de dinâmica molecular. O método foi testado com o monômero de uma fosfolipase A2 homodimérica, sem atividade catalítica, isolada do veneno da Bothrops asper(BaspMT-II). No dímero, a análise das LHs mostrou que elas são também essenciais na manutenção da estrutura quaternária. Essa análise permitiu identificar movimentos do tipo dobradiça acompanhados da formação transitória, na interface dimérica, de LHs controladas pelo triptofano na posição 77. Esses movimentos podem estar associados à ação danosa às membranas, uma vez que podem promover a inserção da região C-terminal na membrana. Estudos prévios mostraram que o peptídeo sintético (3Y codificado pelos aminoácidos 115-129 da BaspMT-II) apresenta atividade bactericida e citolítica. Um outro peptídeo (3W), mutante de 3Y, no qual três resíduos tirosina são substituidos por triptofano, apresenta um aumento do dano às membranas e do efeito miotóxico. Os mecanismos de ação desses peptídeos e as suas estruturas foram estudados por dinâmica molecular, dicroísmo circular (DC), microscopia de fluorescência e monocamadas de Langmuir (Mlang). As adsorções dos peptídeos em monocamadas de ácido dimiristoil fosfatídico (DMPA) e dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC) se processam por mecanismos diferentes ocasionados pelas diferentes naturezas físico-químicas dos resíduos tirosina e triptofano. A microscopia de fluorescência acoplada a Mlang de DMPA com 3W adsorvido mostra um aumento da fluidez da monocamada, enquanto que o 3Y modifica os domínios do DMPA para pequenas estruturas circulares. Foram realizadas simulações dos peptídeos 3Y e 3W em meio aquoso e nas regiões interfaciais água/n-hexano e água/bicamadas de DMPC. Os resultados confirmam os obtidos por Mlang, demonstrando que os peptídeos interagem diferentemente com as membranas por adotar conformações alternativas definidas previamente. Essas conformações, diferentes das observadas em meio aquoso, dependem da natureza da interface. As estruturas encontradas no final das simulaçoes corroboram o mecanismo proposto por Mlang, assim como as estruturas sugeridas por DC. Isso sugere que a atividade biológica reduzida do peptídeo 3Y ocorre porque os seus dois resíduos Leu se adsorvem na interface sem penetrá-la. Ao contrário de 3W, os resíduos carregados do peptídeo 3Y não estão localizados corretamente para promover uma interação suficientemente atrativa para permitir a sua inserção na membrana celular. / Hydrogen bonds (HB) are highly important in the determination of the structure of the water and proteins. They also play a important role in molecular recognition and in enzyme reaction mechanisms. The determination of protein/water intermolecular and protein intramolecular HB energies provide information with respect to the formation and stabilization of secondary, tertiary and quaternary protein structure. A method that quantifies and qualifies the properties of HB was developed using distance, geometric and energy criteria as applied to data obtained from the atomic trajectories generated by molecular dynamics simulations. The method was tested with a monomer of a catalytically inactive homodimeric phospholipase A2 from Bothrops asper(BaspMT-II) venom. HBs at dimmer interface are essential for maintaining the quaternary structure, and are highly conserved during hinge-like movements of the dimmer. HB formed by tryptophan residue at position 77 controls this movement. These motions can be associated to the membrane damaging action since they facilitate the insertion of the C-terminus into the cellular membrane. Previous studies have shown that synthetic peptide (3Y, coding the amino acids 115-129 of BaspMT-II ) presents bactericidal and cytolitic activities. A peptide variant ( 3W ), in which tyrosine residues were substituted by tryptophan residues, presents an enhanced membrane damaging activity increased miotoxic effect. The mechanism of action of the peptides and their structures were studied by molecular dynamics simulations, circular dichroism (CD), fluorescence microscopy and Langmuir monolayers (Mlang). The adsorption of the peptides on a monolayer composed of dimiristoyl phosphatidic acid (DMPA) and dimiristoylphosphatidyl choline (DMPC) occurs through different processes due to the differences in the physic-chemical nature of the tyrosine and tryptophan residues. Fluorescence microscopy together with Mlang of DMPA with adsorbed 3W indicates an increase of the membrane fluidity while small circular domains are formed with DMPA. Simulations were conducted with the 3Y and 3W peptides in aqueous media, is a water/n-hexane and water/DMPC bilayers. The results confirm the Mlang results, showing that the peptides interact differently with the membranes by adopting alternative previously defined conformations. These two conformations, both of which are different to those observed in water, are dependent of the nature of the interfaces. The final simulated configurations confirm the mechanism proposed by Mlang and the structures proposed by CD. It is suggest that the reduced biological activity of the 3Y peptide is due to the two Leu residues that only adsorb to the cellular membrane without penetrating the bilayer. In contrast to the 3W peptide, no charged residue is correctly located to promote the interaction and insertion of the 3Y peptide into the membrane.

As fosfolipases A2 (PLA2s) catalisam a hidrólise de ácidos graxos na posição sn-2 das membranas fosfolipídicas e liberam, como subprodutos, ácidos graxos livres. As PLA2s do grupo IIA são encontradas em peçonhas de serpentes da família Viperidae e desempenham diversas atividades apresentando potencial miotóxico, neurotóxico, hemolítico, edematogênico, citotóxico, hipotensivo, anticoagulante, inibição/ativação da agregação plaquetária, bactericida e pró-inflamatório. Esse trabalho teve como objetivo o isolamento e a caracterização funcional de uma PLA2 isolada da peçonha de Bothrops jararaca. Para a purificação dessa proteína, denominada BJ-PLA2-I, foram necessários três passos cromatográficos consecutivos: cromatografia de exclusão molecular em Sephacryl S-200, cromatografia de troca iônica em Source TM 15Q/50mL e cromatografia de troca iônica em MonoQ TM 5/50 GL. A BJ-PLA2-I apresentou elevado grau de pureza por SDS-PAGE e por cromatografia de fase reversa C18, em HPLC. Apresentou ainda, características ácidas, com pI em torno de 4,4 e teve a sua massa molecular determinada por dois métodos, obtendo-se valores bem próximos de 14,8 kDa (SDS-PAGE) e 14,2 kDa (MALDI-TOF). Esse fato é comum considerando que a espectrometria de massas é um método mais preciso e determina de maneira mais exata a massa molecular. O sequenciamento N-terminal da BJ-PLA2-I resultou em 60 resíduos de aminoácidos. O alinhamento múltiplo com outras fosfolipases A2 de serpentes do mesmo gênero mostrou similaridade entre elas, mostrando identidade de 100% com a BJ-PLA2, fosfolipase A2 Asp-49, também isolada da Bothrops jararaca. Esse dado levanta a hipótese de que a BJ-PLA2-I purificada neste trabalho e a BJ-PLA2 se tratam da mesma proteína, entretanto essa hipótese só poderá ser confirmada quando a sequência completa da BJ-PLA2-I for obtida. Outros dados encontrados neste trabalho reforçam essa hipótese, isso porque, avaliando a atividade fosfolipásica, o efeito sobre as plaquetas e o pI, tanto a BJ-PLA2-I quanto a BJ-PLA2 apresentaram características semelhantes. A BJ-PLA2-I, sendo uma Asp-49, mostrou alta atividade catalítica e efeito inibidor da agregação plaquetária induzida por ADP (20,5 ?g/mL inibiu 50 % da agregação plaquetária). Ela também foi capaz de induzir a migração leucocitária após a administração de diferentes concentrações (5, 10 e 20 ?g/mL) da BJ-PLA2-I. Esse dado também foi encontrado no ensaio em que a concentração de 10 ?g/mL foi fixada e variou-se o tempo de 2, 4 e 24 horas, observando-se principalmente a migração de neutrófilos. Além disso, verificou-se a liberação das citocinas IL-6 e IL-1?, de proteínas totais e de prostaglandina E2 na reação inflamatória induzida pela BJ-PLA2-I. No entanto, não foi observado a produção de TNF-?, IL-10 e leucotrieno B4. A BJ-PLA2-I caracterizou-se como uma PLA2 pró-inflamatória, produzindo inflamação local aguda. A BJ-PLA2-I foi avaliada quanto ao seu potencial antitumoral em três linhagens celulares distintas (PBMC, HL-60 e HepG2). Observou-se que a enzima em questão possui baixo potencial antitumoral para a linhagem HL-60, reduzindo o número de células tumorais em apenas cerca de 20% nas concentrações testadas. Verificou-se pequena alteração na viabilidade celular das células de PMBC, nas maiores concentrações testadas (160 e 80 ?g/mL) e, na linhagem HepG2 não foi encontrada nenhuma alteração. Concluindo, as informações adquiridas neste trabalho são de suma importância para a melhor compreensão dos mecanismos envolvidos nas atividades biológicas desempenhadas pelas PLA2s. Além disso, a BJ-PLA2-I pode servir como modelo molecular para a formulação de fármacos mais eficazes a serem utilizados no tratamento de várias doenças. / Phospholipases A2 (PLA2s) catalyze the hydrolysis of fatty acids in the sn-2 position of membrane phospholipids, releasing free fatty acids as by-products. PLA2s of group IIA are found in snake venoms of the Viperidae family and perform various activities, including myotoxic, neurotoxic, hemolytic, edematogenic, cytotoxic, hypotensive, anticoagulant, inhibition/activation of platelet aggregation, bactericidal and proinflammatory effects. This work aimed at the isolation and functional characterization of a PLA2 isolated from Bothrops jararaca venom. For the purification of this protein, called BJ-PLA2-I, three consecutive chromatographic steps were used (size exclusion chromatography on Sephacryl S-200, ion exchange chromatography on Source 15Q/50 mL, ion exchange chromatography on MonoQ 5/50 GL). Confirmation of the purity of BJ-PLA2-I was evaluated by SDS-PAGE and reverse phase HPLC using a C18 column. BJ-PLA2-I has acidic characteristics, with pI around 4.4, and its molecular mass was determined by two methods, obtaining values close to 14.8 kDa (SDS-PAGE) and 14.2 kDa (MALDI-TOF). The N-terminal sequencing of BJ-PLA2-I resulted in 60 amino acid residues. Multiple alignment with other phospholipases A2 of snakes of the same genus showed high similarity between them, showing 100% identity with BJ-PLA2, an Asp-49 phospholipase A2 previously isolated from Bothrops jararaca venom. This finding raises the possibility that the PLA2 purified in this work is the same protein previously described (BJ-PLA2), however, this assumption can only be confirmed when the complete sequence of BJ-PLA2-I is obtained. Other data obtained in this study support this hypothesis, considering that the phospholipase activity, the effect on platelets and pI of both BJ-PLA2-I and BJ-PLA2 showed to be similar. BJ-PLA2-I, being an Asp-49 PLA2, showed high catalytic activity and inhibitory effect on the platelet aggregation induced by ADP (20.5 ?g/mL inhibited 50% of the platelet aggregation). It was also able to induce leukocyte migration after the administration of different concentrations (5, 10 and 20 ?g/mL) of BJ-PLA2-I. This fact was also found when the concentration of 10 ?g/mL was fixed and response times were varied (2, 4 and 24 hours), observing especially neutrophil migration. Furthermore, there was a release of IL-6 and IL-1?, total proteins and prostaglandin E2 in the inflammatory reaction induced by BJ-PLA2-I, however, the production of TNF-?, IL-10 and leukotriene B4 was not observed. BJ-PLA2-I was characterized as a proinflammatory PLA2 producing acute local inflammation. BJ-PLA2-I was evaluated for its antitumor potential on three different cell lines (PBMC, HL-60 and HepG2). It was observed that this enzyme showed a low antitumor potential on HL-60 tumor cell line, reducing the number of tumor cells in only about 20% at the concentrations tested. There was little change in cell viability of PBMC cells in the higher concentrations tested (80 and 160 ?g/mL), but no change was found on HepG2 tumor cell line. In conclusion, the information obtained in this work are of utmost importance for better understanding the mechanisms involved in the biological activities induced by PLA2s. Furthermore, BJ-PLA2-I may serve as a molecular model for the formulation of more effective drugs to be used in the treatment of various diseases.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniela Borges Marquez Barbosa.pdf: 1035772 bytes, checksum: c1908f359735473ebf92878acb93eee7 (MD5) Previous issue date: 2010-08-30 / Spiranthera odoratissima A. St.-Hil. is popularly known as Manacá and it is a native plant of the Brazilian Savanna Cerrado, and it can be found in the states of Mato Grosso, Goiás, Minas Gerais and Bahia. In the folk medicine this plant is used as an appetite stimulant and to treat rheumatism, abdominal pain, headache, muscle pain, stomach and liver dysfunction, kidney infections and urinary retention. The hydromethanolic fraction was obtained from the ethanolic extract of Spiranthera odoratissima leaves. According to phytochemical screening this fraction contains anthraquinones, tannins, flavonoids and coumarins. This fraction showed antinociceptive activity in the acetic acid-induced writhing method and the involvement of central antinociceptive mechanisms was discarded with the hot plate test, since the reduction in the latency to pain was not observed. The major subfraction isolated from the hydromethanolic fraction (sub-Fr10-28) showed antiinflammatory activity in different methodologies. Both hydromethanolic fraction and sub-Fr10-28 contain tannins able to inhibit the activity of phospholipase A2 enzyme, and subsequently inhibiting the production of arachidonic acid and preventing the production of eicosanoids such as prostaglandins, thromboxanes and leukotrienes by lipoxygenase and cyclooxygenase enzymes participation. These eicosanoids are important mediators for the maintenance of inflammatory process. Concluding, the analgesic effect of this plant may be due to an anti-inflammatory action, and this antiinflammatory action could be the result from the blockage of the phospholipase A2 enzyme. / Spiranthera odoratissima, conhecida popularmente como Manacá nativa em cerrado ralo, é encontrada nos estados de Mato Grosso e Goiás, Minas Gerais e no estado da Bahia. Na medicina popular essa planta é utilizada para o tratamento de reumatismo, dores abdominais, dores de cabeça, dores musculares, dores de estômago, infecções renais e hepáticas, retenção urinária, e como depurativo e estimulante do apetite. Do extrato etanólico das folhas da Spiranthera odoratissima foi obtida a fração hidrometanólica contendo: antraquinonas, taninos, flavonóides e cumarinas. Essa fração mostrou atividade antinociceptiva pelo método de contorções abdominais induzidas por ácido acético em camundongos e foi descartado o envolvimento de mecanismos antinociceptivos centrais pelo teste da placa quente, onde observou-se a não redução da latência à dor. Foi isolada uma sub-fração majoritária nomeada sub-Fr10-28 que apresentou atividade antiinflamatória nas diferentes metodologias utilizadas. A fração hidrometanólica e sua sub-fração majoritária contêm taninos capazes de inibir a atividade da enzima Fosfolipase A2, inibindo a hidrólise do fosfolipídeo de membrana em ácido araquidônico e impedindo assim, que as enzimas lipoxigenase e ciclooxigenase produzam eicosanóides como prostaglandinas, tromboxanos e leucotrienos, importantes mediadores para a manutenção do processo inflamatório. O efeito analgésico desta planta pode ser devido a uma ação anti-inflamatória e esta pode estar relacionado ao bloqueio da enzima Fosfolipase A2 levando desta forma a uma redução na produção de mediadores inflamatórios.

As ligações de hidrogênio (LH), fundamentais na determinação da estrutura da água, proteínas, etc., são muito importantes no reconhecimento molecular e nos mecanismos de reações enzimáticas. A determinação da energia das LHs intramoleculares em proteínas e intermoleculares entre uma proteína e o solvente água, porque fornece informações sobre a estrutura secundária, terciária e quaternária das proteínas. Um método para quantificar e qualificar as LHs foi desenvolvido utilizando critérios de distância, geométricos e energéticos a partir das trajetórias obtidas por simulações de dinâmica molecular. O método foi testado com o monômero de uma fosfolipase A2 homodimérica, sem atividade catalítica, isolada do veneno da Bothrops asper(BaspMT-II). No dímero, a análise das LHs mostrou que elas são também essenciais na manutenção da estrutura quaternária. Essa análise permitiu identificar movimentos do tipo dobradiça acompanhados da formação transitória, na interface dimérica, de LHs controladas pelo triptofano na posição 77. Esses movimentos podem estar associados à ação danosa às membranas, uma vez que podem promover a inserção da região C-terminal na membrana. Estudos prévios mostraram que o peptídeo sintético (3Y codificado pelos aminoácidos 115-129 da BaspMT-II) apresenta atividade bactericida e citolítica. Um outro peptídeo (3W), mutante de 3Y, no qual três resíduos tirosina são substituidos por triptofano, apresenta um aumento do dano às membranas e do efeito miotóxico. Os mecanismos de ação desses peptídeos e as suas estruturas foram estudados por dinâmica molecular, dicroísmo circular (DC), microscopia de fluorescência e monocamadas de Langmuir (Mlang). As adsorções dos peptídeos em monocamadas de ácido dimiristoil fosfatídico (DMPA) e dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC) se processam por mecanismos diferentes ocasionados pelas diferentes naturezas físico-químicas dos resíduos tirosina e triptofano. A microscopia de fluorescência acoplada a Mlang de DMPA com 3W adsorvido mostra um aumento da fluidez da monocamada, enquanto que o 3Y modifica os domínios do DMPA para pequenas estruturas circulares. Foram realizadas simulações dos peptídeos 3Y e 3W em meio aquoso e nas regiões interfaciais água/n-hexano e água/bicamadas de DMPC. Os resultados confirmam os obtidos por Mlang, demonstrando que os peptídeos interagem diferentemente com as membranas por adotar conformações alternativas definidas previamente. Essas conformações, diferentes das observadas em meio aquoso, dependem da natureza da interface. As estruturas encontradas no final das simulaçoes corroboram o mecanismo proposto por Mlang, assim como as estruturas sugeridas por DC. Isso sugere que a atividade biológica reduzida do peptídeo 3Y ocorre porque os seus dois resíduos Leu se adsorvem na interface sem penetrá-la. Ao contrário de 3W, os resíduos carregados do peptídeo 3Y não estão localizados corretamente para promover uma interação suficientemente atrativa para permitir a sua inserção na membrana celular. / Hydrogen bonds (HB) are highly important in the determination of the structure of the water and proteins. They also play a important role in molecular recognition and in enzyme reaction mechanisms. The determination of protein/water intermolecular and protein intramolecular HB energies provide information with respect to the formation and stabilization of secondary, tertiary and quaternary protein structure. A method that quantifies and qualifies the properties of HB was developed using distance, geometric and energy criteria as applied to data obtained from the atomic trajectories generated by molecular dynamics simulations. The method was tested with a monomer of a catalytically inactive homodimeric phospholipase A2 from Bothrops asper(BaspMT-II) venom. HBs at dimmer interface are essential for maintaining the quaternary structure, and are highly conserved during hinge-like movements of the dimmer. HB formed by tryptophan residue at position 77 controls this movement. These motions can be associated to the membrane damaging action since they facilitate the insertion of the C-terminus into the cellular membrane. Previous studies have shown that synthetic peptide (3Y, coding the amino acids 115-129 of BaspMT-II ) presents bactericidal and cytolitic activities. A peptide variant ( 3W ), in which tyrosine residues were substituted by tryptophan residues, presents an enhanced membrane damaging activity increased miotoxic effect. The mechanism of action of the peptides and their structures were studied by molecular dynamics simulations, circular dichroism (CD), fluorescence microscopy and Langmuir monolayers (Mlang). The adsorption of the peptides on a monolayer composed of dimiristoyl phosphatidic acid (DMPA) and dimiristoylphosphatidyl choline (DMPC) occurs through different processes due to the differences in the physic-chemical nature of the tyrosine and tryptophan residues. Fluorescence microscopy together with Mlang of DMPA with adsorbed 3W indicates an increase of the membrane fluidity while small circular domains are formed with DMPA. Simulations were conducted with the 3Y and 3W peptides in aqueous media, is a water/n-hexane and water/DMPC bilayers. The results confirm the Mlang results, showing that the peptides interact differently with the membranes by adopting alternative previously defined conformations. These two conformations, both of which are different to those observed in water, are dependent of the nature of the interfaces. The final simulated configurations confirm the mechanism proposed by Mlang and the structures proposed by CD. It is suggest that the reduced biological activity of the 3Y peptide is due to the two Leu residues that only adsorb to the cellular membrane without penetrating the bilayer. In contrast to the 3W peptide, no charged residue is correctly located to promote the interaction and insertion of the 3Y peptide into the membrane.