OLIVEIRA, A. S. Purificação e caracterização de inibidores de tripsina de sementes de Pithecellobium dumosun e seus efeitos. 2007. 222 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Ciências - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2014-09-30T20:49:46Z No. of bitstreams: 1 2007_tese_asoliveira.pdf: 3337963 bytes, checksum: d6b49c9e4081b7dc7967d8be3fb8d65b (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-10-30T21:53:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_tese_asoliveira.pdf: 3337963 bytes, checksum: d6b49c9e4081b7dc7967d8be3fb8d65b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-30T21:53:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_tese_asoliveira.pdf: 3337963 bytes, checksum: d6b49c9e4081b7dc7967d8be3fb8d65b (MD5) Previous issue date: 2007 / Five Kunitz-type trypsin inhibitors (JB1, JB2, JB3-1, JB3-2 and JB4) were purified from Pithecellobium dumosum seeds, a tree of the sub-family Mimosoideae, by TCA precipitation, affinity chromatography on immobilized trypsin-Sepharose and reverse phase HPLC using Vydac C-18 column. The five inhibitors had Mr between 18 and 20 kDa with a single polypeptide chain as determined by SDS-PAGE with and without reduction. JB1, JB3-1 and JB3-2 had Mr of 19.70, 19.69 and 19.69 kDa, respectively, by MALDI-TOF. JB2 and JB4 had Mr of 18.08 and 20.85, respectively, by SDS-PAGE. The N-terminal sequences of JB1, JB3-1 and JB3-2 showed identity with others Kunitz-type inhibitors. The five inhibitors were stable over a wide range of temperature and pH. The inhibition of trypsin by JB1, JB2 and JB4 was competitive. JB1, JB2, JB3-1 and JB3-2 showed Ki values of 3.56 x 10-8 M, 1.65 x 10-8 M, 4.20 x 10-8 M, 2.88 x 10-8 M, respectively, against bovine trypsin. In comparison with others inhibitors JB4, with Ki of 5.70 x 10-10 M, showed a high affinity toward trypsin. Among the inhibitors purified only JB4 inhibited chymotrypsin activity. The activities of elastase and bromelain were not inhibited for these inhibitors. The inhibition of JB1, JB2, JB3-1 and JB3-2 on papain varied between 32.93 to 48.82% of inhibition and was indicative of its bifunctionality with exception of JB4 that inhibited this activity in 9.9%. The papain inhibition by JB1 and JB2 were noncompetitive type and the Kivalues were 7.6 x 10-7 and 5.1 x 10-7 M, respectively. In vitro assays against digestive proteinases from Lepidoptera, Diptera and Coleoptera pests were carried out. These inhibitors were effective towards trypsin-like digestive enzymes of the insect in different degrees. The digestive enzymes from Zabrotes subfasciatus and Ceratitis capitata were inhibited by JB1 in 68.87 and 65.53% respectively, and Callosobruchus maculatus, Alabama argillaceae and Plodia intepunctella enzymes were inhibited in the range of 29.18 to 44.35%. Digestive enzymes from Z. subfasciatus, C. maculatus and C. capitata were inhibited by JB2 in the range of 70.04 to 74.54%, and the enzymes of A. argillaceae and P. intepunctella were suppressed in 13.58 and 48.67%, respectively. Trypsin-like activities of larval from Z. subfasciatus were suppressed in 67.33 and 56.93% by JB3-1 and JB3-2, respectively, and the activities of C. maculatus, A. argillaceae, P. intepunctella and C. capitata were inhibited by these inhibitors in the range of 5.17-49.00%. JB4 inhibited around 54.53 to 66.15% the digestive enzymes of C. maculatus, Z. subfasciatus and A. argillaceae and the digestive enzymes from P. intepunctella and C. capitata larvae in 8.97% and 37.47%, respectively. The inhibition of trypsin-like and papain-like proteinases of several insects suggested that these inhibitors may affect the growth and survival of these insect pests when incorporated into artificial diet and their bifunctionality are indicative that these inhibitors could be strong candidates to plant management programs cross transgenia. / Cinco inibidores de tripsina da família Kunitz (JB1, JB2, JB3-1, JB3-2 e JB4) foram purificados de sementes de Pithecellobium dumosum, uma árvore da subfamília Mimosoideae, por precipitação com ácido tricloroácetico (TCA), cromatografia de afinidade sobre tripsina imobilizada em Sepharose e coluna de fase reversa em sistema de CLAE. Os cinco inibidores possuem massa molecular entre 18 e 20 kDa formados por uma cadeia polipeptídica como determinado por SDS-PAGE na presença ou ausência de -mercaptoetanol. JB1, JB3-1 e JB3-2 têm massas moleculares de 19,70, 19,69 e 19,69 kDa, respectivamente, por MALDI-TOF. JB2 e JB4 têm massa molecular de 18,08 e 20,85 kDa, respectivamente. A seqüência N-terminal de JB1, JB3-1 e JB3-2 mostrou identidade com outros inibidores da família Kunitz. Os cinco inibidores foram estáveis às variações de temperatura e pH. A inibição da tripsina por JB1, JB2 e JB4 foi do tipo competitivo. JB1, JB2, JB3-1 e JB3-2 tiveram Kis de 3,56 x 10-8 M, 1,65 x 10-8 M, 4,20 x10-8 M, 2,88 x 10-8 M, respectivamente para a tripsina bovina. Em comparação com os outros inibidores JB4, com Ki de 5,70 x 10-10 M, apresentou maior afinidade para tripsina. Entre os inibidores purificados apenas JB4 inibiu moderadamente a atividade da quimotripsina. A atividade da elastase e bromelaína não foi inibida efetivamente por esses inibidores. A inibição de JB1, JB2, JB3-1 e JB3-2 sobre a papaína variaram entre 32,93 a 48,82% e foi indicativo de sua bifuncionalidade, com exceção de JB4 que inibiu fracamente essa atividade (9,93% de inibição). A inibição da papaína por JB1 e JB2 foi do tipo não competitiva e os valores de Ki foram de 7,6 x 10-7 e 5,1 x 10-7 M, respectivamente. Ensaios in vitro sobre as proteinases digestórias de Lepidoptera, Diptera e Coleoptera foram feitos. Esses inibidores foram efetivos para enzimas digestórias semelhantes à tripsina desses insetos em diferentes graus. As enzimas digestivas de Zabrotes subfasciatus e Ceratitis capitata foram inibidas por JB1 em 68,87 e 65,53%, respectivamente, e as enzimas de Callosobruchus maculatus, Alabama argillaceae e Plodia interpunctella foram inibidas entre 29,18 e 44,35%. Enzimas digestórias de Z. subfasciatus, C. maculatus e C. capitata foram inibidas por JB2 entre 70,04 e 74,54% e as enzimas de larvas de A argillaceae e P. interpunctella foram suprimidas em 13,58 e 48,67%, respectivamente. A atividade semelhante à tripsina de larvas de Z. subfasciatus foi suprimida em 67,33 e 56,93% por JB3-1 e JB3-2, respectivamente, e a atividade de C. maculatus, A argillaceae, P. interpunctella e C. capitata foram suprimidas por esses inibidores entre 5,17 e 49,00%. JB4 inibiu entre 54,53 a 66,15 % as enzimas digestivas de C. maculatus, Z. subfasciatus e A argillaceae e inibiu as enzimas digestivas de larvas de P. intepunctella e C. capitata em 8,97 e 37,47%, respectivamente. A inibição de proteinases semelhantes à tripsina e à papaína presentes no intestino de vários insetos sugere que esses inibidores possam afetar o crescimento e sobrevivência desses insetos pragas quando incorporados em sementes artificiais e esta bifuncionalidade é indicativo de que estes inibidores possam ser fortes candidatos para os programas de melhoramento de plantas via transgenia.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-04-17T00:09:15Z No. of bitstreams: 1 2010_GiseleFerreiraEsteves.pdf: 4857021 bytes, checksum: b8294fbbbf239d1baa69a033cad26483 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-04-17T00:11:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_GiseleFerreiraEsteves.pdf: 4857021 bytes, checksum: b8294fbbbf239d1baa69a033cad26483 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-04-17T00:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_GiseleFerreiraEsteves.pdf: 4857021 bytes, checksum: b8294fbbbf239d1baa69a033cad26483 (MD5) / O inibidor BTCI (Black-eyed pea Trypsin and Chymotrypsin Inhibitor) foi isolado de Vigna unguiculata, purificado e cristalizado em complexos binário com -tripsina e ternário com -tripsina e -quimotripsina em pH 4,5 e 7,5. Os dados cristalográficos foram coletados no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). A estrutura cristalográfica foi resolvida em 1,55 Å para o complexo binário com tripsina e 1,70 Å (pH 7,5) e 1,63 Å (pH 4,5) para o ternário pelo método de substituição molecular utilizando a estrutura do inibidor de Phaseolus angularis (PDB 1tab) como modelo. O modelo final do complexo binário obtido após o refinamento foi depositado no PDB com o código 2G81, apresentando qualidade estrutural conforme indicado pelos valores de Rfactor de 0,154 e Rfree de 0,169 e os parâmetros estereoquímicos dentro da faixa de modelos de alta resolução estrutural. Similarmente o modelo do complexo ternário apresentou qualidade estrutural em pH 7,5 e 4,5 conforme indicado pelos valores baixos de Rfactor = 0,171 e 0,168; Rfree = 0,218 e 0,192 respectivamente. As estruturas tridimensionais desses complexos não apresentam diferenças significativas na estrutura tridimensional na cadeia principal. No entanto, modificações na estrutura tridimensional durante a formação dos complexos, principalmente nas cadeias laterais das enzimas, ocorrem. A estrutura cristalográfica do complexo binário com tripsina mostra que as mais importantes alterações conformacionais ocorrem na região da interface, indicadas pela alteração na acessibilidade dos resíduos de triptofil nessa região de contato. As interações observadas na região da tripsina são as mesmas em complexo binário e ternário. Em contraste, as análises de fluorescência dinâmica mostraram que a interação da quimotripsina com o BTCI não causa alteração na acessibilidade ao solvente dos triptofanos, e a interação da tripsina com o BTCI resulta no enterramento parcial de um grupo triptofil. Neste trabalho, o processo de desdobramento dos complexos binários e ternário do BTCI foi realizado para analisar a estabilidade dessas moléculas. Estes ensaios foram acompanhados por dicroísmo circular utilizando temperatura como agente desnaturante. A associação do BTCI estabilizou a estrutura tridimensional das enzimas, indicado pelos maiores valores da temperatura de transição durante o desdobramento e da energia livre (?G) após formação dos complexos. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The inhibitor BTCI (Black-eyed Pea Trypsin and Chymotrypsin Inhibitor) was purified from Vigna unguiculata seeds and crystallized in binary complex with -trypsin and in ternary complex with - chymotrypsin and -trypsin at pH 4.5 and 7.5. The crystallographic data were collected at the National Synchrotron Light Laboratory (LNLS). The crystallographic structures were solved to a maximum resolution of 1.55 Å for the binary complex and 1.70 (pH 7.5) and 1.63 (pH 4.5) for the ternary complexes, by molecular replacement using the structure of the inhibitor from Phaseolus angularis (PDB code 1TAB) as a search model. The final model of the binary complex obtained after several refinement cycles was deposited in the protein data bank (PDB code 2G81). This model is of good quality as indicated by the low values of Rfactor = 0.154 and Rfree = 0.169 and stereochemical parameters within the range of high-resolution structural models. Similarly the ternary complex model showed structural quality at pH 7.5 (Rfactor = 0.171 and Rfree = 0.218) and pH 4.5 (Rfactor = 0.168 and Rfree = 0.192), respectively. The threedimensional structures of these ternary complexes show no significant differences in their main chains. However, conformational changes were observed after complex formation, especially in the side chains of enzymes. The interactions of BTCI with trypsin are the same in binary and ternary complex. Most of the conformational changes of the binary complex with trypsin occur in the interface as indicated by the accessibility of triptofil residues in this contact region. In contrast, fluorescence analysis showed that the interaction of chymotrypsin with BTCI causes no change in solvent accessibility of tryptophans. In this work, the unfolding processes of binary and ternary complexes were performed by circular dichroism using temperature as denaturing agent to analyze the stability of these molecules. The association of BTCI stabilized the three-dimensional structure of the enzymes, indicated by the highest temperature transition and the unfolding free energy (?G) upon formation of complexes.

SILVA, Rodolpho Glauber Guedes. Purificação, caracterização bioquímica e atividade biológica de um inibidor de tripsina da torta da mamona (Ricinus communis L.). 2012. 94 f. : Dissertação (Mestrado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-07-08T14:25:06Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_rggsilva.pdf: 2026014 bytes, checksum: e5a8d39fc94fdd25a3238ea3dc3908a1 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-08-02T20:19:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_rggsilva.pdf: 2026014 bytes, checksum: e5a8d39fc94fdd25a3238ea3dc3908a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-02T20:19:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_rggsilva.pdf: 2026014 bytes, checksum: e5a8d39fc94fdd25a3238ea3dc3908a1 (MD5) Previous issue date: 2012 / The castor bean (Ricinus communis L.) culture is of great socioeconomic importance because of its seeds, which are used mainly for production of oil that can be used for various industrial purposes. The oil extraction generates a by-product of high nutritional value known as the castor cake. However, the presence of toxic and allergenic compounds hinders the use of this residue to feeding source. Another way to add value to the castor cake would be to seek bioactive molecules that could have applications in agriculture and human health. This study aimed to purify and characterize a trypsin inhibitor of castor cake and, to test this in vitro activity against phytopathogenic fungi of agricultural importance and proteases from the midgut of Aedes aegypti. The trypsin inhibitor of castor cake, named RcTI, was purified by heat treatment, affinity column in anhydrotrypsin-Sepharose® 4B and ion-exchange chromatography ResourceTM Q. RcTI has a apparent molecular mass of 14 kDa in the absence or presence of a reducing agent, pI 5.2 and isn’t a glycoprotein. The NH2-terminal sequence of purified RcTI showed 83% similarity with sulfur-rich storage protein (2S albumin) R. communis and 48% with napin-like (2S albumin) R. communis. The RcTI was stable after heat treatment at 98 °C for two hours. The inhibition on trypsin was stable in the acid pH range. However, there was a loss of approximately 20% inhibitory effect on alkaline pH (pH 8-11). The RcTI (13 µg) was unable to inhibit the germination of spores of the fungus Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani and Fusarium solani. However, it was able to inhibit the germination of spores of Colletotrichum gloeosporioides. RcTI 100 µg was not effective in the inhibition of vegetative growth of the fungi mentioned above. This inhibitor was effective against proteases from the midgut of Aedes aegypti with 91% inhibition. The results of the present study indicate that RcTI has biotechnological potential, can be used as an alternative to combat the important plant pathogenic fungus C. gloeosporioides and larvae of A. aegypti. / A cultura da mamoneira (Ricinus communis L.) é de grande importância socioeconômica devido às suas sementes, que são utilizadas, principalmente, na produção do óleo que pode ser empregado para diversos fins industriais. A extração do óleo gera um subproduto de alto valor nutricional, conhecido como torta da mamona. Porém, a presença de compostos tóxicos e alergênicos dificulta utilização desse resíduo como fonte de alimentação animal. Outra forma de agregar valor à torta da mamona seria buscar moléculas bioativas que pudessem ter aplicações na agricultura e saúde humana. O presente trabalho teve como objetivos purificar e caracterizar um inibidor de tripsina da torta da mamona, bem como, testar a atividade deste in vitro contra fungos fitopatogênicos de importância agrícola e proteases do intestino médio de Aedes aegypti. O inibidor de tripsina da torta da mamona, nomeado RcTI, foi purificado através de tratamento térmico, coluna de afinidade em matriz de anidrotripsina-Sepharose® 4B e cromatografia de troca iônica em ResourceTM Q. Essa proteína apresentou massa molecular aparente de 14,0 kDa na ausência ou presença de agente redutor, pI 5,2 e não é uma glicoproteína. A sequência NH2-terminal do RcTI purificado mostrou similaridade de 83% com uma proteína de armazenamento rica em enxofre (albumina 2S) de R. communis e de 48% com uma napin-like (albumina 2S) de R. communis. O RcTI mostrou-se estável após tratamento térmico a 98 ºC durante duas horas. Da mesma forma, permaneceu com atividade inibitória estável na faixa de pHs ácidos. No entanto, houve uma perda de, aproximadamente, 20% na capacidade inibitória em pHs alcalinos (pH 8-11). O RcTI (13 µg) não foi capaz de inibir a germinação de esporos dos fungos Fusarium oxysporum, Fusarium solani e Rhizoctonia solani. No entanto, foi capaz de inibir a germinação de esporos de Colletotrichum gloeosporioides. O RcTI não foi efetivo na inibição de crescimento vegetativo dos fungos mencionados acima. Esse inibidor foi efetivo contra as proteases intestinais de Aedes aegypti com 91% de inibição. A partir dos resultados obtidos neste trabalho, conclui-se que o RcTI tem potencial biotecnológico, podendo ser utilizado como uma alternativa para o combate do importante fungo fitopatogênico C. gloeosporioides e larvas de A. aegypti.

LIMA, G. P. G. Purificação, caracterização bioquímica e atividade biológica in vitro contra insetos praga de um novo inibidor de tripsina isolado de sementes de Sapindus saponaria L. (Sapindaceae). 2012. 122 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2015-03-12T15:00:00Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2016-03-29T17:18:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-29T17:18:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) Previous issue date: 2012 / Environmental toxicity, low biodegradability and increased resistance in agricultural pest insects and in insect vectors of diseases to insecticides traditionally used for their control have encouraged the development of chemical alternatives with greater specificity and biodegradability especially from plants. In this way, the present study aimed the purification, characterization and evaluation of activity towards pest insect digestive enzymes of a new trypsin inhibitor obtained from Sapindus saponaria seeds. This new trypsin inhibitor obtained from S. saponaria seeds (SSTI2) belongs to Potato I inhibitor family and was purified by protein precipitation with trichloroacetic acid, affinity chromatography and reverse phase chromatography using UFLC system. The native inhibitor and its fragments generated by enzymatic treatment with trypsin and pepsin were analyzed and sequenced by MALDI-TOF and ESI-TOF mass spectrometry, determining its accurate molecular mass (MM = 7571, 976 Da) and primary structure (64 of 69 amino acids). The SSTI2 showed an IC50 of 8.3 x 10-2 μmol.L-1 against bovine trypsin, and a much lower inhibitory activity on the enzymes chymotrypsin (13.24 ± 0.28%) and papain (5.28 ± 0 , 42%), but was unable to inhibit proteolysis promoted by bromelain. In spite to show moderate inhibition of total digestive enzymes (4.74 ± 0.45% to 56.06 ± 1.41%), the inhibitor was very effective upon trypsin-like enzymes present in Aedes aegypti (92.44 ± 0.99%), Anthonomus grandis (77.93 ± 0.12%), Anticarsia gemmatalis ( 32.21 ± 0.57%) and Spodoptera frugiperda (71.44 ± 1.23%) guts. This strong inhibitory effect of SSTI2 on the catalytic activity of trypsin-like peptidases of insect’s midguts suggests a possible suppressive effect on development and survival of insects fed with diets containing the inhibitor. Thus, future in vivo assays and evaluation of other biochemical properties will be important to establish the potential biotechnological application of SSTI2, especially for the combat of Ae. aegypti, A. grandis and An. gemmatalis. Furthermore, the sequence of SSTI2 elucidated in this study allows the chemical synthesis, cloning of coding gene sequence and heterologous expression of this potential new biotechnological tool. / A toxicidade ao meio ambiente, a baixa biodegrabilidade e a crescente resistência de insetos praga da agricultura e de insetos vetores de doenças aos inseticidas tradicionalmente utilizados tem estimulado o desenvolvimento de alternativas com maior biodegradabilidade e especificidade, especialmente de origem vegetal. Nesse sentido, o presente estudo consistiu na purificação, caracterização e avaliação do efeito biológico in vitro de um novo inibidor de tripsina obtido das sementes de Sapindus saponaria sobre as enzimas digestivas de insetos. Através de precipitação com ácido tricloroacético (TCA), cromatografia de afinidade à tripsina e cromatografia de fase reversa em sistema UFLC, foi purificado um novo inibidor de tripsina (SSTI2) pertencente ao grupo de inibidores do tipo Batata I, uma categoria de inibidores de peptidases serínicas com reconhecido efeito tóxico sobre insetos. O inibidor nativo e fragmentos desse gerados por tratamento enzimático com tripsina e pepsina foram analisados e sequenciados por espectrometria de massa do tipo MALDI-TOF e ESI-TOF, determinando assim a sua massa molecular acurada (MM = 7571, 976 Da) e elucidando a sua estrutura primária (64/69 aminoácidos). O inibidor apresentou uma IC50 de 8,3 x 10-2 μmol.L-1 contra a tripsina bovina, mas apresentou baixa atividade inibitória sobre as enzimas quimotripsina (13,24 ± 0,28%) e papaína (5,28 ± 0,42%), e não foi capaz de inibir a proteólise promovida pela bromelaína. O SSTI2 inibiu moderadamente a atividade catalítica das enzimas digestivas totais dos insetos, com percentual de inibição variando entre 4,74 ± 0,45% a 56,06 ± 1,41%. No entanto, o inibidor foi eficaz em atuar sobre as enzimas digestivas do tipo tripsina presentes nos intestinos dos insetos Aedes aegypti (92,44 ± 0,99%), Anthonomus grandis (77,93 ± 0,12%), Anticarsia gemmatalis (32,21 ± 0,57%) e Spodoptera frugiperda (71,44 ± 1,23%). Esse expressivo efeito inibitório do SSTI2 sobre a atividade catalítica das peptidases do tipo tripsina provenientes do intestino médio dos insetos sugere um possível efeito supressor no desenvolvimento e sobrevivência de insetos alimentados com dietas contendo o inibidor. Assim, futuros estudos in vivo e avaliações de outras propriedades bioquímicas do inibidor serão importantes para determinar a potencial aplicação biotecnológica do SSTI2, especialmente para o combate de A. aegypti, A. grandis e A. gemmatalis. Além disso, a sequência do SSTI2 elucidada nesse estudo possibilita a síntese, clonagem do gene codificante e expressão heteróloga dessa potencial ferramenta biotecnológica.

LIMA, Glauber Pacelli Gomes de. Purificação, caracterização bioquímica e atividade biológica in vitro contra insetos praga de um novo inibidor de tripsina isolado de sementes de Sapindus saponaria L. (Sapindaceae). 119 f. : Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-05-20T13:23:01Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-23T11:59:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T11:59:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) Previous issue date: 2012 / Environmental toxicity, low biodegradability and increased resistance in agricultural pest insects and in insect vectors of diseases to insecticides traditionally used for their control have encouraged the development of chemical alternatives with greater specificity and biodegradability especially from plants. In this way, the present study aimed the purification, characterization and evaluation of activity towards pest insect digestive enzymes of a new trypsin inhibitor obtained from Sapindus saponaria seeds. This new trypsin inhibitor obtained from S. saponaria seeds (SSTI2) belongs to Potato I inhibitor family and was purified by protein precipitation with trichloroacetic acid, affinity chromatography and reverse phase chromatography using UFLC system. The native inhibitor and its fragments generated by enzymatic treatment with trypsin and pepsin were analyzed and sequenced by MALDI-TOF and ESI-TOF mass spectrometry, determining its accurate molecular mass (MM = 7571, 976 Da) and primary structure (64 of 69 amino acids). The SSTI2 showed an IC50 of 8.3 x 10-2 μmol.L-1 against bovine trypsin, and a much lower inhibitory activity on the enzymes chymotrypsin (13.24 ± 0.28%) and papain (5.28 ± 0 , 42%), but was unable to inhibit proteolysis promoted by bromelain. In spite to show moderate inhibition of total digestive enzymes (4.74 ± 0.45% to 56.06 ± 1.41%), the inhibitor was very effective upon trypsin-like enzymes present in Aedes aegypti (92.44 ± 0.99%), Anthonomus grandis (77.93 ± 0.12%), Anticarsia gemmatalis ( 32.21 ± 0.57%) and Spodoptera frugiperda (71.44 ± 1.23%) guts. This strong inhibitory effect of SSTI2 on the catalytic activity of trypsin-like peptidases of insect’s midguts suggests a possible suppressive effect on development and survival of insects fed with diets containing the inhibitor. Thus, future in vivo assays and evaluation of other biochemical properties will be important to establish the potential biotechnological application of SSTI2, especially for the combat of Ae. aegypti, A. grandis and An. gemmatalis. Furthermore, the sequence of SSTI2 elucidated in this study allows the chemical synthesis, cloning of coding gene sequence and heterologous expression of this potential new biotechnological tool. / A toxicidade ao meio ambiente, a baixa biodegrabilidade e a crescente resistência de insetos praga da agricultura e de insetos vetores de doenças aos inseticidas tradicionalmente utilizados tem estimulado o desenvolvimento de alternativas com maior biodegradabilidade e especificidade, especialmente de origem vegetal. Nesse sentido, o presente estudo consistiu na purificação, caracterização e avaliação do efeito biológico in vitro de um novo inibidor de tripsina obtido das sementes de Sapindus saponaria sobre as enzimas digestivas de insetos. Através de precipitação com ácido tricloroacético (TCA), cromatografia de afinidade à tripsina e cromatografia de fase reversa em sistema UFLC, foi purificado um novo inibidor de tripsina (SSTI2) pertencente ao grupo de inibidores do tipo Batata I, uma categoria de inibidores de peptidases serínicas com reconhecido efeito tóxico sobre insetos. O inibidor nativo e fragmentos desse gerados por tratamento enzimático com tripsina e pepsina foram analisados e sequenciados por espectrometria de massa do tipo MALDI-TOF e ESI-TOF, determinando assim a sua massa molecular acurada (MM = 7571, 976 Da) e elucidando a sua estrutura primária (64/69 aminoácidos). O inibidor apresentou uma IC50 de 8,3 x 10-2 μmol.L-1 contra a tripsina bovina, mas apresentou baixa atividade inibitória sobre as enzimas quimotripsina (13,24 ± 0,28%) e papaína (5,28 ± 0,42%), e não foi capaz de inibir a proteólise promovida pela bromelaína. O SSTI2 inibiu moderadamente a atividade catalítica das enzimas digestivas totais dos insetos, com percentual de inibição variando entre 4,74 ± 0,45% a 56,06 ± 1,41%. No entanto, o inibidor foi eficaz em atuar sobre as enzimas digestivas do tipo tripsina presentes nos intestinos dos insetos Aedes aegypti (92,44 ± 0,99%), Anthonomus grandis (77,93 ± 0,12%), Anticarsia gemmatalis (32,21 ± 0,57%) e Spodoptera frugiperda (71,44 ± 1,23%). Esse expressivo efeito inibitório do SSTI2 sobre a atividade catalítica das peptidases do tipo tripsina provenientes do intestino médio dos insetos sugere um possível efeito supressor no desenvolvimento e sobrevivência de insetos alimentados com dietas contendo o inibidor. Assim, futuros estudos in vivo e avaliações de outras propriedades bioquímicas do inibidor serão importantes para determinar a potencial aplicação biotecnológica do SSTI2, especialmente para o combate de A. aegypti, A. grandis e A. gemmatalis. Além disso, a sequência do SSTI2 elucidada nesse estudo possibilita a síntese, clonagem do gene codificante e expressão heteróloga dessa potencial ferramenta biotecnológica.

COSTA, Helen Paula Silva da. Purificação e caracterização de um inibidor de tripsina com atividade antimicrobiana da torta de pinhão-manso (Jatropha curcas L.). 118 f. : Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-05-20T13:42:27Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_hpscosta.pdf: 3018720 bytes, checksum: eb4b6b465befb3e7211b53415f21b787 (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-23T12:00:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_hpscosta.pdf: 3018720 bytes, checksum: eb4b6b465befb3e7211b53415f21b787 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T12:00:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_hpscosta.pdf: 3018720 bytes, checksum: eb4b6b465befb3e7211b53415f21b787 (MD5) Previous issue date: 2012 / The residue (cake) obtained after the extraction of oil from jatropha (Jatropha curcas) seeds for biodiesel production is toxic. Despite of the obstacles related to its use in the animal feed, there are evidences that this residue has great potential for biotechnology applications due to its arsenal of molecules. Thus, the present study aimed to purify and characterize a trypsin inhibitor from jatropha cake, in order to make a better use of this residue. The centesimal composition analysis showed to be the jatropha cake mainly composed of proteins (37.21%), fiber (34.26%) and lipids (19.16%). The crude extract obtained from the jatropha cake under alkaline condition (100 mM sodium borate buffer, pH 10.0) showed the presence of lectin (319.76 HU/gF), papain inhibitor (1,287.38 IU/gF), protease (2.69 AU/gF) and, especially, trypsin inhibitor (1,649.7 IU/gF). The trypsin inhibitor, named JcTI, was purified by fractionation of the crude extract with trichloroacetic acid (2.5%) followed by affinity chromatography (trypsin-sepharose-4B) and molecular exclusion (sephacryl S-200). JcTI is a glycoprotein (6.4% carbohydrates) with molecular mass in the range of 20-21 kDa, pI of 6.6, NH2-terminal sequence (VRDICKKEAERQDLSSCENYITQRRGY) showing identity around 60% with plant albumins and highly stable to heat, pH and salinity. JcTI (500 µg/mL) slowed the growth of important phytopthogenic fungi, including Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum lindemuthianum, Fusarium oxysporum and Fusarium solani. This inhibitor also presented antibacterial activity against human pathogenic bacteria such as Bacillus subtilis, Salmonella choleraesuis and Staphylococcus aureus, with minimum inhibitory concentration less than 5 µg/mL. The results demonstrate the potential of JcTI for biotechnological application as a new defense protein against phytopthogenic fungi and human pathogenic bacteria. / O resíduo (torta) obtido após a extração de óleo das sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas) para a produção de biodiesel é tóxico. Apesar dos entraves relacionados à sua utilização na alimentação animal, existem evidências de que esse resíduo tem grande potencial de utilização biotecnológica graças ao arsenal de moléculas que o constitui. Assim, o presente trabalho teve como foco a purificação e caracterização de um inibidor de tripsina da torta de pinhão-manso, vislumbrando um maior aproveitamento desse resíduo. A análise da composição centesimal revelou ser a torta de pinhão-manso composta principalmente por proteínas (37,21%), fibras (34,26%) e lipídios (19,16%). O extrato bruto obtido a partir da torta sob condição alcalina (tampão borato de sódio 100 mM, pH 10,0) mostrou a presença de lectina (319,76 UH/gF), inibidor de papaína (1.287,38 UI/gF), protease (2,69 UA/gF) e, principalmente, de inibidor de tripsina (1.649,7 UI/gF). O inibidor de tripsina, denominado JcTI, foi purificado do extrato bruto por fracionamento com ácido tricloroacético (2,5%) seguido de cromatografias de afinidade (tripsina-sepharose-4B) e de exclusão molecular (sephacryl S-200). JcTI é uma glicoproteína (6,4% de carboidratos) com massa molecular na faixa de 20-21 kDa, pI de 6,6, sequência NH2-terminal (VRDICKKEAERQDLSSCENYITQRRGY) exibindo similaridade em torno de 60% com albuminas vegetais e altamente estável ao calor, salinidade e pH. JcTI (500 µg/mL) retardou o crescimento de vários fungos fitopatogênicos de importância agrícola, incluindo Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum lindemuthianum, Fusarium oxysporum e Fusarium solani. Esse inibidor também mostrou atividade antibacteriana frente a bactérias patogênicas ao homem, tais como Bacillus subtilis, Salmonella choleraesuis e Staphylococcus aureus, com concentração inibitória mínima inferior a 5 µg/mL. Os resultados obtidos demonstram o potencial do JcTI para aplicação biotecnológica como uma nova proteína de defesa contra fungos fitopatogênicos e bactérias patogênicas ao homem.