A giroxina é uma enzima serinoprotease do veneno da cascavel sul-americana Crotalus durissus terrificus. É uma toxina apenas parcialmente caracterizada e com múltiplas atividades. Atua na coagulação, na diminuição da pressão arterial e induz um comportamento neurotóxico descrito como rolamento em barril. Os mecanismos envolvidos nestas atividades não são conhecidos. Considerando que a giroxina é uma enzima com alto potencial para ser um novo fármaco com aplicações em clínica médica como a trombina, tripsina, ancrod®, batroxobin® e calicreína, é importante determinar como a giroxina atua. As análises em eletroforese em gel de poliacrilamida e dicroísmo circular confirmaram a pureza e integridade da molécula. A administração intravenosa em camundongos comprovou a neurotoxicidade (rolamento em barril). O estudo in vivo com microscopia intravital comprovou que a giroxina induz vasodilatação com participação dos receptores ativados por proteases (PARs), do óxido nítrico e da Na+K+ATPase. A adesão e rolamento de leucócitos indicaram que não possui atividade pró-inflamatória. A giroxina induziu a agregação plaquetária, que foi bloqueada pelos inibidores dos receptores PAR-1 e PAR-4 (SCH 79797 e tcY-NH2, respectivamente). Finalmente, foi demonstrado que a giroxina alterou temporariamente a permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE). Neste estudo foi comprovado que os receptores ativados por proteases e o óxido nítrico são mediadores envolvidos nas atividades biológicas da giroxina. / Gyroxin is a serine protease enzyme from the South American rattlesnake (Crotalus durissus terrificus) venom; it is only partially caractherized and has multiple activites. Gyroxin induces blood coagulation, blood pressure decrease and a neurotoxic behavior named barrel rotation. The mechanisms involved in this neurotoxic activity are not known. Whereas gyroxin is a member of enzymes with high potential to become a new drug with clinical applications such as thrombin, batroxobin®, ancrod®, tripsyn and kalicrein, it is important to find out how gyroxin works. The analysis on agarose gel electrophoresis and circular dichroism confirmed the molecules\' integrity and purity. The gyroxin intravenous administration in mice proved its neurotoxicity (barrel rotation). In vivo studies employing intravital microscopy proved that gyroxin induces vasodilation with the participation of protease activated receptors (PARs), nitric oxide and Na+K+ATPase. The leukocytes\' adherence and rolling counting indicated that gyroxin has no proinflammatory activity. Gyroxin induced platelet aggregation, which was blocked by inhibitors of PAR1 and PAR4 receptors (SCH 79797 and tcY-NH2, respectively). Finally, it was proved that the gyroxin temporarily alter the permeability of the blood brain barrier (BBB). Our study has shown that both the protease-activated receptors and nitric oxide are mediators involved in the biological activities of gyroxin.

A giroxina é uma enzima serinoprotease do veneno da cascavel sul-americana Crotalus durissus terrificus. É uma toxina apenas parcialmente caracterizada e com múltiplas atividades. Atua na coagulação, na diminuição da pressão arterial e induz um comportamento neurotóxico descrito como rolamento em barril. Os mecanismos envolvidos nestas atividades não são conhecidos. Considerando que a giroxina é uma enzima com alto potencial para ser um novo fármaco com aplicações em clínica médica como a trombina, tripsina, ancrod®, batroxobin® e calicreína, é importante determinar como a giroxina atua. As análises em eletroforese em gel de poliacrilamida e dicroísmo circular confirmaram a pureza e integridade da molécula. A administração intravenosa em camundongos comprovou a neurotoxicidade (rolamento em barril). O estudo in vivo com microscopia intravital comprovou que a giroxina induz vasodilatação com participação dos receptores ativados por proteases (PARs), do óxido nítrico e da Na+K+ATPase. A adesão e rolamento de leucócitos indicaram que não possui atividade pró-inflamatória. A giroxina induziu a agregação plaquetária, que foi bloqueada pelos inibidores dos receptores PAR-1 e PAR-4 (SCH 79797 e tcY-NH2, respectivamente). Finalmente, foi demonstrado que a giroxina alterou temporariamente a permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE). Neste estudo foi comprovado que os receptores ativados por proteases e o óxido nítrico são mediadores envolvidos nas atividades biológicas da giroxina. / Gyroxin is a serine protease enzyme from the South American rattlesnake (Crotalus durissus terrificus) venom; it is only partially caractherized and has multiple activites. Gyroxin induces blood coagulation, blood pressure decrease and a neurotoxic behavior named barrel rotation. The mechanisms involved in this neurotoxic activity are not known. Whereas gyroxin is a member of enzymes with high potential to become a new drug with clinical applications such as thrombin, batroxobin®, ancrod®, tripsyn and kalicrein, it is important to find out how gyroxin works. The analysis on agarose gel electrophoresis and circular dichroism confirmed the molecules\' integrity and purity. The gyroxin intravenous administration in mice proved its neurotoxicity (barrel rotation). In vivo studies employing intravital microscopy proved that gyroxin induces vasodilation with the participation of protease activated receptors (PARs), nitric oxide and Na+K+ATPase. The leukocytes\' adherence and rolling counting indicated that gyroxin has no proinflammatory activity. Gyroxin induced platelet aggregation, which was blocked by inhibitors of PAR1 and PAR4 receptors (SCH 79797 and tcY-NH2, respectively). Finally, it was proved that the gyroxin temporarily alter the permeability of the blood brain barrier (BBB). Our study has shown that both the protease-activated receptors and nitric oxide are mediators involved in the biological activities of gyroxin.

Neste estudo foram avaliados os efeitos das serinoproteinases PA-BJ e giroxina, isoladas dos venenos das serpentes Bothrops jararaca e Crotalus durissus terríficus, respectivamente, sobre células endoteliais (CEs) em cultura. Os resultados obtidos demonstraram que essas toxinas, nas concentrações utilizadas, não afetaram a viabilidade e a integridade das CEs. Por outro lado, induziram a liberação de PGI2, que foi significativamente reduzida por inibidores não seletivos e seletivos das ciclooxigenases -1 e -2 (COX-1 e -2), mas não afetaram a expressão protéica constitutiva das mesmas. Adicionalmente, foi demonstrado que o antagonista de receptores PAR-1, o SCH 79797, não alterou a liberação de PGI2, induzida pelas toxinas. Em conclusão, essas toxinas, em concentrações não citotóxicas, induziram a liberação de PGI2 a partir de CEs, de modo dependente da ativação das COX-1 e -2. Por outro lado, o receptor PAR-1 não parece ser importante para este efeito, nessas células. / In this study, the effects of PA-BJ and gyroxin, isolated from Bothrops jararaca and Crotalus durissus terrificus snake venoms, respectively, on endothelial cells in culture were investigated. Results showed that neither PA-BJ nor gyroxin affected the integrity of monolayers nor modified ECs viability in the periods of incubation tested. In contrast, these serine proteinases increased the release of prostacyclin from ECs. This effect was inhibited by both non-selective and selective COX-1 and COX-2 inhibitors, but these toxins did not affect the protein expression of COX-1 and -2. Inhibition of the catalytic activity of PA-BJ and gyroxin or pre-incubation of ECs with PAR-1 antagonist did not abrogate the ability of these toxins to induce PGI2 release. These findings demonstrate that these serine proteinases are able to stimulate production of prostacyclin by ECs by a mechanism dependent on stimulation of COX-1 and COX-2 enzyme activity. Moreover, neither enzyme activity of both serine proteinases nor the receptor PAR-1 contribute for this effect on endothelium.

As serino proteases participam de diversos processos fisiológicos (tal como o de coagulação) e patológicos. Essas enzimas estão amplamente distribuídas entre as espécies, são também toxinas dos venenos de serpentes, sendo denominadas SVSPs (snake venom serine proteases). Essas SVSPs são multifuncionais e contêm uma tríade catalítica formada pelos aminoácidos HDS. Algumas SVSPs são comercialmente disponíveis, sendo indicadas para o tratamento de infarto do miocárdio, tromboses e embolia pulmonar. No veneno de Crotalus durissus terrificus estão descritas até o momento, apenas duas SVSPs sendo que a mais estudada é a giroxina que representa cerca de 2,5% do veneno total. No presente estudo foi reportado a clonagem de sete serino proteases amplificadas a partir de uma biblioteca de cDNA de glândula de veneno de um único espécime adulto de Crotalus durissus terrificus. Estes clones foram analisados com relação à organização do cDNA, estrutura e prováveis funções. A construção do modelo tridimensional da giroxina permitiu verificar as similaridades com tripsina, trombina e outras SVSPs. A glicosilação e a presença de muitas pontes dissulfetos dificultam a obtenção das SVSP recombinantes na forma solúvel e com atividade, por expressão em E.coli. Assim, neste trabalho foi abordada a expressão em células de mamífero (que realiza as modificações pós-traducionais) com resultados promissores. Para tanto, o peptídeo sinal de Igk, a seqüência madura e a região 3 UTR da giroxina foram clonados no vetor pED, originando um novo vetor (pED-Giro). Este vetor carrega o peptídeo sinal de Igk, o que possibilitou a secreção da giroxina para o meio de cultura. O vetor pED-Giro foi transfectado em células CHO DXB11 dhfr e COS-7. A giroxina foi detectada no extrato total das células COS-7 por western blot e, em seguida, purificada do meio de cultura com coluna de afinidade (Benzamidina Sepharose) e demonstrado sua integridade pelo ensaio de atividade esterásica. / The serine proteases affect several physiological processes (such as the coagulation cascade) and pathological ones. These enzymes are widely distributed beyond the species; they are also toxins from snake venoms and are called SVSPs (snake venom serine proteases). These SVSPs are multifunctional and have a catalytic triad formed by HDS amino acids. Some of them are commercially available for use in clinical treatment for heart attack, tromboses and pulmonary embolism. So far, in Crotalus durissus terrificus venom only two SVSPs are described and gyroxin is considered the most studied SVSP which represents about 2,5% of the total venom. In the present study was reported the cloning of seven serine proteases amplified from a cDNA library of a venomous gland of a single adult specimen from Crotalus durissus terrificus venom. These clones have been analyzed in relation to the cDNA organization, structure and probable functions. The three-dimensional model of the gyroxin made possible the analysis of similarities with trypsin, thrombin and other SVSPs. The glycosylation and many disulfide bonds of the SVSPs make difficult the expression in E.coli to obtain the soluble recombinant toxin with activity. The expression in mammalian cells is very promising, because it is possible to make pos translation modification and to obtain the recombinant toxin secreted to the culture medium. The IgK signal peptide, the mature sequence and 3\'UTR region of gyroxin were cloned in the pED expression vector resulting in a new vector (pED-Giro). This vector carries the Igk signal peptide, which allows the secretion of the protein to the culture medium. The pED-Giro vector was transfected in CHO DXB11 dhfr and COS-7 cells. The gyroxin was detected in COS-7 total extract by western blot and after, purified from the medium culture and its integrity was confirmed by esterase activity assay.

As serino proteases participam de diversos processos fisiológicos (tal como o de coagulação) e patológicos. Essas enzimas estão amplamente distribuídas entre as espécies, são também toxinas dos venenos de serpentes, sendo denominadas SVSPs (snake venom serine proteases). Essas SVSPs são multifuncionais e contêm uma tríade catalítica formada pelos aminoácidos HDS. Algumas SVSPs são comercialmente disponíveis, sendo indicadas para o tratamento de infarto do miocárdio, tromboses e embolia pulmonar. No veneno de Crotalus durissus terrificus estão descritas até o momento, apenas duas SVSPs sendo que a mais estudada é a giroxina que representa cerca de 2,5% do veneno total. No presente estudo foi reportado a clonagem de sete serino proteases amplificadas a partir de uma biblioteca de cDNA de glândula de veneno de um único espécime adulto de Crotalus durissus terrificus. Estes clones foram analisados com relação à organização do cDNA, estrutura e prováveis funções. A construção do modelo tridimensional da giroxina permitiu verificar as similaridades com tripsina, trombina e outras SVSPs. A glicosilação e a presença de muitas pontes dissulfetos dificultam a obtenção das SVSP recombinantes na forma solúvel e com atividade, por expressão em E.coli. Assim, neste trabalho foi abordada a expressão em células de mamífero (que realiza as modificações pós-traducionais) com resultados promissores. Para tanto, o peptídeo sinal de Igk, a seqüência madura e a região 3 UTR da giroxina foram clonados no vetor pED, originando um novo vetor (pED-Giro). Este vetor carrega o peptídeo sinal de Igk, o que possibilitou a secreção da giroxina para o meio de cultura. O vetor pED-Giro foi transfectado em células CHO DXB11 dhfr e COS-7. A giroxina foi detectada no extrato total das células COS-7 por western blot e, em seguida, purificada do meio de cultura com coluna de afinidade (Benzamidina Sepharose) e demonstrado sua integridade pelo ensaio de atividade esterásica. / The serine proteases affect several physiological processes (such as the coagulation cascade) and pathological ones. These enzymes are widely distributed beyond the species; they are also toxins from snake venoms and are called SVSPs (snake venom serine proteases). These SVSPs are multifunctional and have a catalytic triad formed by HDS amino acids. Some of them are commercially available for use in clinical treatment for heart attack, tromboses and pulmonary embolism. So far, in Crotalus durissus terrificus venom only two SVSPs are described and gyroxin is considered the most studied SVSP which represents about 2,5% of the total venom. In the present study was reported the cloning of seven serine proteases amplified from a cDNA library of a venomous gland of a single adult specimen from Crotalus durissus terrificus venom. These clones have been analyzed in relation to the cDNA organization, structure and probable functions. The three-dimensional model of the gyroxin made possible the analysis of similarities with trypsin, thrombin and other SVSPs. The glycosylation and many disulfide bonds of the SVSPs make difficult the expression in E.coli to obtain the soluble recombinant toxin with activity. The expression in mammalian cells is very promising, because it is possible to make pos translation modification and to obtain the recombinant toxin secreted to the culture medium. The IgK signal peptide, the mature sequence and 3\'UTR region of gyroxin were cloned in the pED expression vector resulting in a new vector (pED-Giro). This vector carries the Igk signal peptide, which allows the secretion of the protein to the culture medium. The pED-Giro vector was transfected in CHO DXB11 dhfr and COS-7 cells. The gyroxin was detected in COS-7 total extract by western blot and after, purified from the medium culture and its integrity was confirmed by esterase activity assay.

Neste estudo foram avaliados os efeitos das serinoproteinases PA-BJ e giroxina, isoladas dos venenos das serpentes Bothrops jararaca e Crotalus durissus terríficus, respectivamente, sobre células endoteliais (CEs) em cultura. Os resultados obtidos demonstraram que essas toxinas, nas concentrações utilizadas, não afetaram a viabilidade e a integridade das CEs. Por outro lado, induziram a liberação de PGI2, que foi significativamente reduzida por inibidores não seletivos e seletivos das ciclooxigenases -1 e -2 (COX-1 e -2), mas não afetaram a expressão protéica constitutiva das mesmas. Adicionalmente, foi demonstrado que o antagonista de receptores PAR-1, o SCH 79797, não alterou a liberação de PGI2, induzida pelas toxinas. Em conclusão, essas toxinas, em concentrações não citotóxicas, induziram a liberação de PGI2 a partir de CEs, de modo dependente da ativação das COX-1 e -2. Por outro lado, o receptor PAR-1 não parece ser importante para este efeito, nessas células. / In this study, the effects of PA-BJ and gyroxin, isolated from Bothrops jararaca and Crotalus durissus terrificus snake venoms, respectively, on endothelial cells in culture were investigated. Results showed that neither PA-BJ nor gyroxin affected the integrity of monolayers nor modified ECs viability in the periods of incubation tested. In contrast, these serine proteinases increased the release of prostacyclin from ECs. This effect was inhibited by both non-selective and selective COX-1 and COX-2 inhibitors, but these toxins did not affect the protein expression of COX-1 and -2. Inhibition of the catalytic activity of PA-BJ and gyroxin or pre-incubation of ECs with PAR-1 antagonist did not abrogate the ability of these toxins to induce PGI2 release. These findings demonstrate that these serine proteinases are able to stimulate production of prostacyclin by ECs by a mechanism dependent on stimulation of COX-1 and COX-2 enzyme activity. Moreover, neither enzyme activity of both serine proteinases nor the receptor PAR-1 contribute for this effect on endothelium.