<p>Dynamic Combinatorial Chemistry (DCC) is a recently introduced supramolecular approach to generate dynamically interchanging libraries of compounds. These libraries are made of different building blocks that reversibly interact with one another and spontaneously assemble to encompass all possible combinations. If a target molecule, for instance a receptor is added to the system and one or more molecules show affinity to the target species, these compounds will, according to Le Châtelier´s principle, be amplified on the expense of the other non-bonding constituents. To date, only a handful of different systems and formats have been used. Hence, to further advance the technique, especially when biological systems are targeted, new reaction types and new screening methods are necessary. This thesis describes the development of reversible sulfur reactions, thiol/disulfide interchange and transthiolesterification (the latter being a new reaction type for DCC), as means of generating reversible covalent bond reactions. Two different types of target proteins are used, enzymes belonging to the hydrolase family and the plant lectin Concanavalin A. Furthermore, two new screening/analysis methods not previously used in DCC are also presented; the quartz crystal microbalance (QCM)-technique and catalytic self-screening.</p>

L'interaction non-covalente entre un ligand et un récepteur selon un modèle clé-serrure constitue une des bases essentielles de tout système biologique. La présence de multiples clés et serrures sur les biomolécules conduit à des interactions multivalentes. Les lectines sont très fréquemment structurées en homo-multimères et sont donc des cibles de choix pour l'étude des interactions avec des structures multivalentes glycosylées. Ligands et récepteurs multivalents peuvent obéir à plusieurs mécanismes d'association conduisant à des profils thermodynamiques et cinétiques permettant de rationnaliser les améliorations spectaculaires d'affinité souvent observées. L'utilisation de ligands de faible valence et de petite taille permet une présentation contrôlée des sucres au travers d'une structure unique bien définie. Ces glycoclusters sont des plateformes adaptées à l'étude de l'influence de la topologie de la présentation des sucres sur l'interaction. La synthèse de glycoclusters a été optimisée selon une voie convergente de glycosylation puis de couplage par CuAAC permettant la synthèse de structures multi-glycosylées telles que des calix[4]arènes de différentes conformations, des peptoïdes linéaires et cycliques ou encore des porphyrines. Ces ligands ont été évalués par quatre techniques d'analyse des interactions (HIA, ELLA, SPR, ITC) principalement en présence de la lectine PA-IL de Pseudomonas aeruginosa mais également avec la Galectine-1 humaine et la lectine d'Erythrina cristagalli (légumineuse). Des glycoclusters de seconde génération ont été ensuite été préparés avec l'objectif d'optimiser les composantes enthalpiques et entropiques de l'interaction. Les résultats indiquent que de légères modifications de la présentation des sucres peuvent induire des mécanismes d'association différents. La conception de structures rigidifiées a révélé des profils thermodynamiques contre-intuitifs qui ont pu être modélisés. Par cette étude, plusieurs ligands ont montré des affinités sans précédent pour la lectine PA-IL. Le meilleur ligand multivalent de première génération a confirmé un potentiel thérapeutique prometteur in vivo.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Lectins are proteins that bind specifically to carbohydrates and have important role in modulation of the immune response. KM+ and Jacalin (JAC) are lectins from the seeds from jackfruit (Artocarpus integrifolia) and ScLL is a lectin from the Synadenium carinatum latex. Neospora caninum is an apicomplexan parasite that causes neuromuscular disease in dogs and reproductive disorders in cattle, with serious economic impact on the livestock industry. The immunestimulatory role of plant lectins has been investigated in several parasitic infections, but not in neosporosis. This study aimed to evaluate the adjuvant effect and the immunestimulatory potential of KM+, JAC and ScLL in immunization of mice against neosporosis. C57BL 6 mouse groups were subcutaneously immunized three times at 15-day intervals with Neospora lysate antigen (NLA) associated with lectins (NLA+KM, NLA+JAC and NLA+ScLL groups), NLA alone, lectins alone (KM, JAC and ScLL groups), and PBS group (infection control). Animals were challenged with Nc-1 isolate (2x107 tachyzoites) and evaluated for morbidity, mortality, specific antibody response, cytokine production by spleen cells, cerebral parasite burden and histopathological lesions. Serological assays demonstrated higher levels of IgG to N. caninum for NLA+KM and NLA+ScLL than NLA+JAC and NLA groups. NLA+KM group induced higher levels of IgG2a isotype whereas NLA+ScLL induced higher levels of IgG1 isotype. In all groups, IgG1 response was higher than IgG2a response before and after challenge, but the IgG2a/IgG1 ratio increased after challenge in NLA+KM, NLA+ScLL and KM groups. Cytokine production after in vitro antigenic stimulation showed that NLA+KM induced high levels of IFN-g and IL-10, presenting the highest IFN-g/IL-10 ratio, followed by NLA+ScLL group, indicating a pattern of immune response toward Th1 type. NLA+JAC induced low levels of these cytokines and the lowest IFN-g/IL-10 ratio in relation to other groups, indicating a profile of Th2 type immune response. After parasite challenge, NLA+KM mice showed the highest survival with low brain parasite burden and moderate tissue inflammation, whereas NLA+ScLL mice presented intermediate survival with low brain parasite burden and low scores of morbidity and inflammation. NLA+JAC group exhibited intermediate survival, but with the highest brain parasite burden and mild inflammation. In conclusion, KM+ and ScLL lectins showed suitable adjuvant effect by increasing NLA immunogenicity and immunostimulatory role by conferring partial protection of mice immunized and challenged with lethal dose of N. caninum, while the JAC lectin showed no adequate adjuvant effect in the immunization against neosporosis. / Lectinas são proteínas que se ligam especificamente a carboidratos e possuem importantes papéis na modulação da resposta imune. KM+ e Jacalina (JAC) são lectinas da semente da jaca (Artocarpus integrifolia) e ScLL é uma lectina do látex da planta Synadenium carinatum. Neospora caninum é um parasito do filo Apicomplexa que causa doença neuromuscular em cães e desordens reprodutivas em bovinos, causando sério impacto econômico na indústria agropecuária. O papel imunoestimulador de lectinas de plantas tem sido investigado em diversas infecções parasitárias, mas não na neosporose. Esse estudo teve como objetivo avaliar o efeito adjuvante e o potencial imunoestimulador de KM+, JAC e ScLL na imunização de camundongos contra a neosporose. Grupos de camundongos C57BL/6 foram imunizados subcutaneamente por três vezes, em intervalos de quinze dias, com o antígeno de lisado total de Neospora (NLA) associado com as lectinas (grupos NLA+KM, NLA+JAC, NLA+ScLL), NLA somente, lectinas somente (KM, JAC e ScLL), além do grupo PBS (controle da infecção). Os animais foram desafiados com isolado Nc-1 (2x107 taquizoítas) e avaliados quanto aos escores de morbidade, mortalidade, resposta imune humoral específica, produção de citocinas por células do baço, carga parasitária cerebral e lesões histopatológicas. Resultados sorológicos demonstraram maiores níveis de IgG anti N. caninum produzidos pelos animais dos grupos NLA+KM e NLA+ScLL que NLA+JAC e NLA somente. O grupo NLA+KM induziu maiores níveis do isotipo IgG2a, enquanto NLA+ScLL induziu maiores níveis do isotipo IgG1. Em todos os grupos, a resposta de IgG1 foi maior do que de IgG2a antes e após o desafio, porém a razão IgG2a/IgG1 aumentou após o desafio nos grupos NLA+KM, NLA+ScLL e KM. A produção de citocinas após o estímulo antigênico in vitro demonstrou que NLA+KM induziu altos níveis de IFN-g e IL-10, apresentando a maior razão IFN-g/IL-10, seguido pelo grupo NLA+ScLL, indicando um padrão de resposta imune direcionado ao perfil Th1. NLA+JAC induziu baixos níveis destas citocinas e menor razão IFN-g/IL-10 em relação aos demais grupos, indicando um padrão de resposta imune do tipo Th2. Após o desafio com o parasito, camundongos do grupo NLA+KM apresentaram a maior sobrevida com baixa carga parasitária cerebral e moderada inflamação tecidual, enquanto animais imunizados com NLA+ScLL apresentaram sobrevida intermediária com baixa carga parasitária cerebral e baixos escores de morbidade e inflamação. O grupo NLA+JAC exibiu sobrevida intermediária, mas com alta carga parasitária cerebral e suave inflamação. Em conclusão, as lectinas KM+ e ScLL mostraram ser adjuvantes satisfatórios por aumentar a imunogenicidade do NLA e apresentaram efeito imunoestimulador por conferir proteção parcial dos camundongos imunizados e desafiados com dose letal de N. caninum, enquanto a lectina Jacalina não produziu efeito adjuvante suficiente na imunização contra a neosporose. / Mestre em Imunologia e Parasitologia Aplicadas

A partir de extratos aquosos da esponja marinha Axinella corrugata, coletada na costa sul do Brasil (Santa Catarina), foram purificadas duas lectinas, ACL-I e ACL-II, por cromatografia em coluna de afinidade de matriz de estroma de coelhopoliacrilamida, seguida por gel filtração em Ultrogel AcA 44. Os trabalhos se concentraram, especialmente, no estudo da lectina com maior atividade hemaglutinante, ACL-I. Dentre os eritrócitos testados, ACL-I aglutinou, fortemente, eritrócitos de coelho, além de eritrócitos caprinos e caninos. A atividade hemaglutinante foi inibida por N-acetil-D-glicosamina, N-acetil-D-galactosamina e Nacetil- D-manosamina com igual intensidade, além de N, N’, N”-triacetilquitotriose, o melhor inibidor. Por outro lado, ACL-II aglutinou, preferencialmente, eritrócitos de coelho e caninos, tendo sua atividade hemaglutinante inibida por N-acetil-Dglicosamina, N-acetil-D-manosamina, quitina, N, N’, N”-triacetilquitotriose e fetuína, além de D-galactose, mas não por N-acetil-D-galactosamina. Ambas lectinas foram fracamente inibidas por N-acetil-D-lactosamina. A atividade hemaglutinante mostrouse independente de cátions divalentes e foi estável a uma ampla faixa de temperatura e de pH para ACL-I e para ACL-II. ACL-I foi estável frente à ação de enzimas proteolíticas, mas perdeu 50 % de sua atividade na presença de agentes redutores e desnaturantes. ACL-I é uma glicoproteína e sua massa molecular relativa foi estimada em 82.300 por SDS-PAGE em condições redutoras e não redutoras, e sem desnaturação pelo calor. Ainda, mostrou ser constituída por 6 subunidades monoméricas de 13.900, apresentando pontes de dissulfeto entre as mesmas. Por FPLC, a massa molecular estimada foi de 78.500. Da mesma forma como para ACL-I, ACL-II apresentou apenas uma banda em sistema SDS-PAGE, na ausência de agente redutor e sem desnaturação pelo calor, cuja massa molecular relativa foi estimada em 80.000, enquanto que por FPLC foi estimada em 78.000. O pI de ACL-I foi de 6,3, avaliado por focalização isoelétrica, e a sua composição centesimal de aminoácidos exibiu uma prevalência de glicina, seguida de ácido aspártico/asparagina, ácido glutâmico/glutamina e alanina. Dentre as atividades biológicas testadas, a ACL-I demonstrou atividade quimiotáxica, mitogênica e citotóxica, mas não antioxidante. Os ensaios imuno-histoquímicos mostraram que ACL-I se encontra intracelularmente em grânulos celulares, provavelmente no interior de células esferulosas da esponja marinha. A lectina também mostrou ser uma ferramenta útil na marcação de células transformadas de mama, cólon, pulmão, ovário e bexiga. / Two lectins, ACL-I and ACL-II, were purified from aqueous extracts of marine sponge Axinella corrugata, collected at Atlantic coastline of southern Brazil (Santa Catarina) by rabbit stroma-polyacrylamide gel affinity column, followed by size-exclusion chromatography on Ultrogel AcA 44. The analysis were performed, especially, on the study of lectin with greater hemagglutinating activity, ACL-I. Among the erythrocytes tested, ACL-I agglutinated, strongly, native rabbit, goat and dog erythrocytes, whose hemagglutinating activity was inhibited by N-acetyl-D-glucosamine, N-acetyl-Dmannosamine, N-acetyl-D-galactosamine and N, N’, N”- triacetylchitotriose. On the other hand, ACL-II agglutinated, preferentially, rabbit and dog erythrocytes, with its hemagglutinating activity inhibited by D-galactose, N-acetyl-D-glucosamine, N-acetyl- D-mannosamine, chitin, N, N’, N”- triacetylchitotriose and fetuin, but not by N-acetyl- D-galactosamine. Both lectins were weakly inhibited by N-acetyl-D-lactosamine. The hemagglutinating activity was independent of divalent cations and it was stable at large range of temperature and pH to ACL-I and ACL-II. ACL-I was resistent to enzymatic proteolysis, but lost 50 % of its activity in the presence of reducing or denaturant agents. This lectin presented a relative molecular mass of 82,300 estimated by SDS-PAGE in the presence or absence of 2-mercaptoethanol, without pre-heating, and it is constituted by six monomeric subunits of 13,900, showing disulphide bridges among them. By FPLC the relative molecular mass was 78,500. Similar to ACL-I, ACL-II showed one unique protein band by SDS-PAGE, in the absence of 2-mercaptoethanol and without pre-heating, whose relative molecular mass was estimated as 80,000 and by gel filtration as 78,000. The isoelectric focusing of ACL-I revealed the presence of one unique protein band with pI of 6.3 and the amino acid composition showed a prevalence of glycine, followed by aspartic acid/asparagine, glutamic acid/glutamine and alanine. Among the biological activities analysed, the ACL-I demonstrated chemotactic, mitogenic and cytotoxic activities, but not antioxidant. The immunohistochemical assays revealed that ACL-I is stored in vesicles, probably inside of spherulous cells of the marine sponge. The lectin showed to be a useful tool in the labelling of transformed cells of breast, colon, lung, ovary and bladder.

SILVA, Suzete Roberta da. Purificação e caracterização de CiL-2, uma nova lectina isolada da alga marinha verde Codium isthmocladum Vickers. 2013. 71 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de Pesca, Fortaleza-CE, 2013 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-22T13:15:28Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_srsilva.pdf: 1234725 bytes, checksum: 55b286fd2482006a3f365a7578cde4de (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-22T13:15:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_srsilva.pdf: 1234725 bytes, checksum: 55b286fd2482006a3f365a7578cde4de (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T13:15:48Z (GMT). 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In general, have specificity for GalNAc and/or GlcNAc and glycoproteins mucin, fetuin and thyroglobulin, have no requirement for metal ions and were composed by low molecular subunits and may present oligomerization. The present work deals with the purification and characterization of two lectins (CiL-1 and CiL-2) from green marine alga Codium isthmocladum, compare their characteristics and evaluate the ability in agglutinate bacterial cells and toxicity against Artemia. The lectins was purified by a combination of ammonium sulphate precipitation and ion-exchange chromatography on a DEAE-Sephacel column. The main differences observed were the metal dependence, oligomerization state and thermostability. The amino acid sequence of CiL-2 showed no similarity with CiL-1 or other lectins from protein data bank. Only CiL-1 was able to agglutinate bacterial cells whereas CiL-2 showed toxicity against Artemia after 48 hours. In the evaluation of lectin interaction, the data suggest that the CiL-2 recognizes the glycoproteins present in the microcrustacean digest tract. The work has shown that the marine green alga has at least two different lectins with differences in amino acid sequences, biochemical characteristics and biological response. / Lectinas são (glico) proteínas com pelo menos um domínio não catalítico que podem se ligar específica e reversivelmente a carboidratos aglutinando células e/ou glicoconjugados. São ubíquas na natureza, presentes em todos os organismos. Comparando com lectinas de plantas terrestres, poucas lectinas de algas marinhas têm sido isoladas e caracterizadas, principalmente devido à dificuldade de obtenção de material suficiente para estudo. Entretanto, entre as lectinas de algas caracterizadas, observam-se proteínas com características bioquímicas diferentes. Várias lectinas do gênero Codium já foram isoladas e caracterizadas em algum detalhe. Em geral, possuem especificidade para GalNAc e/ou GlcNAc e glicoproteínas, mucina, fetuína e tiroglobulina, não dependem de cátions divalentes para exibir sua atividade e são compostas de subunidades de baixo peso molecular podendo apresentar formas oligoméricas. Neste trabalho objetivou-se isolar e caracterizar bioquimicamente duas lectinas isoladas da alga marinha verde Codium isthmocladum (CiL-1 e CiL-2), comparar suas características e avaliar a capacidade das duas lectinas de aglutinar células bacterianas e a toxicidade contra Artemia sp. As lectinas foram purificadas através da combinação de precipitação com sulfato de amônio e cromatografia de troca iônica. Entre as principais diferenças bioquímicas observadas foram: dependência de metais, oligomerização e estabilidade térmica. No entanto, ambas foram inibidas por Mucina e não por carboidratos simples. Quando comparada a sequência de aminoácidos de CiL-2, não houve similaridade com a sequência parcial da CiL-1 ou de qualquer outra sequência de lectinas de algas disponíveis nos bancos de dados. Somente CiL-1 foi capaz de aglutinar células bacterianas enquanto que a CiL-2 apresentou toxicidade contra Artemia sp. após 48 horas de contato. Na avaliação da interação da lectina, os dados sugerem que a proteína reconhece as glicoproteínas presentes no trato digestório do microcrustáceo. O trabalho evidenciou que alga marinha verde C. isthmocladum Vickers possui pelo menos duas lectinas com sequência de aminoácidos distinta, mostrando respostas biológicas diferentes, onde a CiL-1 teve capacidade de aglutinar células bacterianas e a foi CiL-2 tóxica contra Artemia sp.

BARROSO NETO, Ito Liberato. Resolução da estrutura tridimensional de uma lectina de sementes de Canavalia grandiflora Benth. com efeitos sobre mecanismos inflamatórios. 2010. 103 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2010. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-05-25T12:16:49Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_ilbarrosoneto.pdf: 2893401 bytes, checksum: 790650a62ad9b6de91f47b92f3115778 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-05T19:29:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_ilbarrosoneto.pdf: 2893401 bytes, checksum: 790650a62ad9b6de91f47b92f3115778 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-05T19:29:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_ilbarrosoneto.pdf: 2893401 bytes, checksum: 790650a62ad9b6de91f47b92f3115778 (MD5) Previous issue date: 2010 / Plant Lectins can be defined as non-immune origin proteins having at least one non-catalytic domain that binds reversibly in a specific fashion to a mono-or oligosaccharide. The legume lectin family group represents the best studied of these proteins, in particular highlighted the subtribe Diocleinae, which has the best characterized representative, ConA. Lectins Diocleinae show a high degree of structural similarity, but the same does not regarding biological activities and specificity to different carbohydrates, which makes it important to research in structural and biological levels of its various members, among them the Canavalia grandiflora Benth. The lectin from Canavalia grandiflora (Congr) was purified according to Ceccato (2001) and was crystallized by vapor diffusion method at 293 K. Crystals were obtained in a state containing 0.5 M of cadmium sulfate hydrate, 0.1 M HEPES pH 7.5 and 1.0 M sodium acetate trihydrate. The crystals have the orthorhombic space group I222, the unit cell has the dimensions a = 67.70 Å, b = 55.90 Å and c = 107.46 Å and angles? =? =? = 90 °, giving a monomer in the asymmetric unit and a content of 42.53% solvent in the crystal. The structure was solved to 2.19 Å and phase problem was solved by the method of molecular replacement using the coordinates of Canavalia gladiata as a template (PDB: 2D7F). The refinement showed satisfactory "rfactor" and "Rfree" with 22.6 and 27.4 respectively and only one amino acid residue in a region of the Ramachandran disallowed. Despite the high structural similarity, small changes in the direction of key amino acids may be responsible for the diversity in the biological applications as a result of the residues of the carbohydrate binding site which are retained despite changes in spatial orientation. The primary sequence of the lectin from C. grandiflora has great similarity with lectins of the same genus, but it has the largest number of mutations representative of the genus Dioclea, characterizing it as the subgenus Canavalia nearest Dioclea and canavalias is among the most primitive. The Congregation edamatogênica showed activity in a model of paw edema (sc) and relaxing effect on smooth muscle of rat aorta endothelial, but the effects appear to be weak compared to other lectins Diocleinae. / Lectinas de plantas podem ser definidas como proteínas de origem não imune que possuem pelo menos um domínio não catalítico que se liga reversivelmente de maneira específica a um mono- ou oligossacarídeo. A família das lectinas de leguminosas representa o grupo destas proteínas mais bem estudadas, em especial destaque a subtribo Diocleinae, que possui o representante mais bem caracterizado, a ConA. As lectinas de Diocleinae apresentam um alto grau de similaridade estrutural, porém o mesmo não ocorre quanto às atividades biológicas e especificidade a carboidratos variados, o que torna importante a investigação em níveis estruturais e biológicos dos seus diversos membros, dentre eles a Canavalia grandiflora Benth. A lectina de sementes de Canavalia grandiflora (ConGr) foi purificada de acordo com Ceccato (2001) e foi cristalizada pelo método de difusão de vapor a 293 K. Cristais foram obtidos em uma condição contendo 0,5 M de sulfato de cádmio hidratado, 0,1 M de HEPES pH 7.5 e 1,0 M de acetato de sódio triidratado. Os cristais apresentam o grupo espacial ortorrômbico I222, a cela unitária tem como dimensões a=67,70 Å, b=55,90Å e c=107,46 Å e ângulos ?=?=?=90º, sendo observado um monômero na unidade assimétrica e um conteúdo de 42,53% de solvente no cristal. A estrutura foi resolvida a 2,19Å e o problema de fase foi solucionado pelo método de substituição molecular utilizando as coordenadas da Canavalia gladiata como modelo (PDB: 2D7F). O refinamento satisfatório apresentou “Rfactor” e “Rfree” com 22,6 e 27,4 respectivamente e apenas um resíduo de aminoácido em região não permitida do Ramachandran. Apesar da alta similaridade estrutural, pequenas mudanças na orientação de aminoácidos chaves, podem ser responsáveis pela diversidade nos resultado de aplicações biológicas como os resíduos do sítio de ligação a carboidrato, que apesar de conservados possuem modificações na orientação espacial. A seqüência primária da lectina de C. grandiflora apresenta grande similaridade com lectinas do mesmo gênero, porém ela concentra o maior número de mutações representativas do gênero Dioclea, caracterizando-o como o subgênero de Canavalia mais próximo de Dioclea, e dentre as canavalias é a mais primitiva. A ConGr apresentou atividade edamatogênica em modelo de edema de pata (s.c.) e efeito relaxante em músculo liso de aortas de ratos endotelizadas, porém os efeitos mostram-se fracos frente a outras lectinas de Diocleinae.

FIGUEIREDO, Jozi Godoy. Resposta inflamatória induzida pela lectina de sementes de Dioclea rostrata: mecanismos e mediadores envolvidos. 2007. 93 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2007. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-05-30T13:44:19Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_jgfigueiredo.pdf: 475156 bytes, checksum: 4a5e95b9694636cdf7236bcad874991c (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-11T23:42:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_jgfigueiredo.pdf: 475156 bytes, checksum: 4a5e95b9694636cdf7236bcad874991c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T23:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_jgfigueiredo.pdf: 475156 bytes, checksum: 4a5e95b9694636cdf7236bcad874991c (MD5) Previous issue date: 2007 / Lectins are proteins possessing a carbohidate moiety that are able to interact with biological systems eliciting a variety of effects. Vegetal lectins have been used as tools in the study of inflammation due to its ability to recognize carbohydrate residues in inflammatory cell membranes by means of its lectin domain. The present work studied the pro-inflammatory effects of the lectin from Dioclea rostrata seeds (Dros), a binder of α-methyl-D-manoside, on neutrophil migration ( NM ) [(in vivo and in vitro)]. The models of peritonitis, paw edema, and subcutaneous air pouch (in vivo), neutrophil chemotaxy and macrophage culture (in vitro) were utilized. It was found that Dros showed a pro-inflammatory activity in all of the above models. The increase in the number of macrophages by the pre-treatment of the animals with thioglycolate potentialized the Dros-induced NM. Also, the depletion of mast cells by the use of the substance 48/80 did not interfere in the lectin-induced NM. The above data suggest the involvement of macrophages but not mast cells in the mechanisms studied. The pre-treatment of the peritoneum with anti-inflammatory drugs like indomethacine, dexamethasone and thalidomide inhibited the NM. Dros induced chemotaxy in vitro and stimulated the synthesis / release of cytokines as TNF-α and IL-1 in addition to IL-10 and this way he/she suggests himself that more detailed studies are accomplished in continuities to this work to verify this lectin can be used in imunosupression models. In the paw edema model the lectin promoted an intense edema and a significant increase in the mieloperoxidase activity (when compared to the control group). The α-methyl-D-manoside reversted the Dros-induced NM and so it seems that Dros triggers the inflammatory response by means of the interaction of its lectin domain with sugars in the macrophage membrane. The present data suggest that Dros could be used as tools in biochemical and pharmacological studies. / Lectinas são proteínas que através de ligações a resíduos de carboidratos podem interagir com sistemas biológicos elicitando uma diversidade de efeitos. As lectinas vegetais têm sido utilizadas como ferramentas no estudo da inflamação devido a sua capacidade de reconhecer resíduos de carboidratos presentes nas membranas das células inflamatórias através de seus domínios lectínicos. Assim, investigou- se neste trabalho o possível efeito pró-inflamatório da lectina de sementes de Dioclea rostrata; ligadora de α-metil-D-manosídeo sobre a migração de neutrófilos (MN) [(in vivo e in vitro)]. Os modelos utilizados foram: peritonite, edema de pata e bolsa de ar subcutânea (in vivo), quimiotaxia de neutrófilos e cultura de macrófagos (in vitro). Foi verificado que a lectina apresentava atividade pró-inflamatória em todos os estudos realizados. O aumento do número de macrófagos através do pré-tratamento dos animais com tioglicolato potencializou a MN induzida por Dros; a depleção de mastócitos através do tratamento com o composto 48/80 não interferiu na MN da lectina. Sendo assim sugeriu-se o envolvimento de macrófagos e desconsiderou-se o de mastócitos. Na modulação farmacológica no modelo de peritonite feita através do pré-tratamento dos animais com drogas anti-inflamatórias, observou-se que indometacina, dexametasona e talidomida inibiram a MN. A lectina induziu quimiotaxia in vitro, estimulou a síntese/liberação de citocinas como TNF-α e IL-1, IL-10, desta maneira sugere-se que estudos mais detalhados sejam realizados em continuidades a este trabalho para verificar se esta lectina pode ser utilizada em modelos de imunosupressão. O α-metil-D-manosídeo reverteu a MN induzida por Dros, desta forma parece que a Dros desencadeia resposta inflamatória através da interação de seus domínios lectínicos com açucares presentes na membrana de macrófagos

A lagarta da espécie Lonomia obliqua é medicamente importante, cujo veneno, presente nas espículas, causa uma síndrome hemorrágica caracterizada por equimoses, alterações da coagulação, dentre outros sintomas. Isto sugere a presença de peptídeos bioativos com potencial farmacêutico, devido à capacidade de modular o comportamento das células endoteliais. O objetivo deste estudo é analisar os potenciais efeitos do veneno de Lonomia obliqua na angiogênese. Uma linhagem celular endotelial (HUVEC) foi exposta a diferentes concentrações do extrato de espículas da Lonomia obliqua (Lonomia obliqua Bristle extract - LOBE) 5 μg/mL, 10 μg/mL, 20 μg/mL e 50 μg/mL. Empregando citometria de fluxo, observou-se que nenhuma das doses afetou o ciclo celular, viabilidade ou apoptose das células endoteliais após 24h de exposição. Os esferóides das células HUVEC foram plaqueados numa matriz 3D de colágeno e observou-se que LOBE (10 μg/mL, 20 μg/mL e 50 μg/mL) induz um aumento na migração celular, consistente com o processo de angiogênese. A análise da dinâmica da VE-caderina indica que a exposição imediata a LOBE (10 μg/mL) induz um desprendimento da junção célula-célula, o que corrobora com a hemorragia observada nas vítimas de envenenamento. Através de espectrometria de massa, observou-se que LOBE possui vários potenciais peptídeos bioativos. Grupos destes peptídeos foram isolados por fracionamento com metanol a partir do veneno bruto. Os peptídeos presentes, em cada uma das 10 frações, foram caracterizados por espectrometria de massa e foram analisados os efeitos de cada fração sobre a angiogênese. Os resultados sugerem que alguns dos efeitos do envenenamento por Lonomia obliqua são devidos à presença de peptídeos bioativos que modulam o comportamento das células endoteliais. / The caterpillar of the species Lonomia obliqua is medically important, whose venom present in the bristles leads to an hemorrhagic syndrome characterized by ecchymosis, coagulation disorders and others symptoms. This suggests the presence of bioactive peptides with pharmaceutical potencial due to the ability to modulate the behavior of endothelial cells. The aim of this study is to analyze the potential effects of Lonomia obliqua venom on angiogenesis. An endothelial cell line (HUVEC) was exposed to different concentrations (5 μg/mL, 10 μg/mL, 20 μg/mL and 50 μg/mL) of Lonomia obliqua bristle extract (LOBE). Using flow cytometry, it was observed that none of the doses affected endothelial cell cycle, cell viability or apoptosis after 24h of exposition. Spheroids of HUVEC cells were plated in a 3D-collagen matrix and it was observed that LOBE (10 μg/mL, 20 μg/mL and 50 μg/mL) induced an increase on cell migration consistent with the angiogenesis process. Analysis of VE-cadherin dynamics indicates that the immediate exposition to LOBE (10 μg/mL) induced a loosening of cell-cell junction, which corroborates with the hemorrhage observed in the victims. By mass spectroscopy, it was observed that LOBE possesses several potentially bioactive peptides. Groups of these peptides were isolated by a methanol-based fractioning of the crude venom. The peptides present in each of the 10 fractions were characterized by mass spectroscopy and it was analyzed the effects of each fraction on angiogenesis. The results suggest that some of the effects of Lonomia obliqua envenomation are due to the presence of bioactive peptides that modulate the behavior of endothelial cells.

A partir de extratos aquosos da esponja marinha Axinella corrugata, coletada na costa sul do Brasil (Santa Catarina), foram purificadas duas lectinas, ACL-I e ACL-II, por cromatografia em coluna de afinidade de matriz de estroma de coelhopoliacrilamida, seguida por gel filtração em Ultrogel AcA 44. Os trabalhos se concentraram, especialmente, no estudo da lectina com maior atividade hemaglutinante, ACL-I. Dentre os eritrócitos testados, ACL-I aglutinou, fortemente, eritrócitos de coelho, além de eritrócitos caprinos e caninos. A atividade hemaglutinante foi inibida por N-acetil-D-glicosamina, N-acetil-D-galactosamina e Nacetil- D-manosamina com igual intensidade, além de N, N’, N”-triacetilquitotriose, o melhor inibidor. Por outro lado, ACL-II aglutinou, preferencialmente, eritrócitos de coelho e caninos, tendo sua atividade hemaglutinante inibida por N-acetil-Dglicosamina, N-acetil-D-manosamina, quitina, N, N’, N”-triacetilquitotriose e fetuína, além de D-galactose, mas não por N-acetil-D-galactosamina. Ambas lectinas foram fracamente inibidas por N-acetil-D-lactosamina. A atividade hemaglutinante mostrouse independente de cátions divalentes e foi estável a uma ampla faixa de temperatura e de pH para ACL-I e para ACL-II. ACL-I foi estável frente à ação de enzimas proteolíticas, mas perdeu 50 % de sua atividade na presença de agentes redutores e desnaturantes. ACL-I é uma glicoproteína e sua massa molecular relativa foi estimada em 82.300 por SDS-PAGE em condições redutoras e não redutoras, e sem desnaturação pelo calor. Ainda, mostrou ser constituída por 6 subunidades monoméricas de 13.900, apresentando pontes de dissulfeto entre as mesmas. Por FPLC, a massa molecular estimada foi de 78.500. Da mesma forma como para ACL-I, ACL-II apresentou apenas uma banda em sistema SDS-PAGE, na ausência de agente redutor e sem desnaturação pelo calor, cuja massa molecular relativa foi estimada em 80.000, enquanto que por FPLC foi estimada em 78.000. O pI de ACL-I foi de 6,3, avaliado por focalização isoelétrica, e a sua composição centesimal de aminoácidos exibiu uma prevalência de glicina, seguida de ácido aspártico/asparagina, ácido glutâmico/glutamina e alanina. Dentre as atividades biológicas testadas, a ACL-I demonstrou atividade quimiotáxica, mitogênica e citotóxica, mas não antioxidante. Os ensaios imuno-histoquímicos mostraram que ACL-I se encontra intracelularmente em grânulos celulares, provavelmente no interior de células esferulosas da esponja marinha. A lectina também mostrou ser uma ferramenta útil na marcação de células transformadas de mama, cólon, pulmão, ovário e bexiga. / Two lectins, ACL-I and ACL-II, were purified from aqueous extracts of marine sponge Axinella corrugata, collected at Atlantic coastline of southern Brazil (Santa Catarina) by rabbit stroma-polyacrylamide gel affinity column, followed by size-exclusion chromatography on Ultrogel AcA 44. The analysis were performed, especially, on the study of lectin with greater hemagglutinating activity, ACL-I. Among the erythrocytes tested, ACL-I agglutinated, strongly, native rabbit, goat and dog erythrocytes, whose hemagglutinating activity was inhibited by N-acetyl-D-glucosamine, N-acetyl-Dmannosamine, N-acetyl-D-galactosamine and N, N’, N”- triacetylchitotriose. On the other hand, ACL-II agglutinated, preferentially, rabbit and dog erythrocytes, with its hemagglutinating activity inhibited by D-galactose, N-acetyl-D-glucosamine, N-acetyl- D-mannosamine, chitin, N, N’, N”- triacetylchitotriose and fetuin, but not by N-acetyl- D-galactosamine. Both lectins were weakly inhibited by N-acetyl-D-lactosamine. The hemagglutinating activity was independent of divalent cations and it was stable at large range of temperature and pH to ACL-I and ACL-II. ACL-I was resistent to enzymatic proteolysis, but lost 50 % of its activity in the presence of reducing or denaturant agents. This lectin presented a relative molecular mass of 82,300 estimated by SDS-PAGE in the presence or absence of 2-mercaptoethanol, without pre-heating, and it is constituted by six monomeric subunits of 13,900, showing disulphide bridges among them. By FPLC the relative molecular mass was 78,500. Similar to ACL-I, ACL-II showed one unique protein band by SDS-PAGE, in the absence of 2-mercaptoethanol and without pre-heating, whose relative molecular mass was estimated as 80,000 and by gel filtration as 78,000. The isoelectric focusing of ACL-I revealed the presence of one unique protein band with pI of 6.3 and the amino acid composition showed a prevalence of glycine, followed by aspartic acid/asparagine, glutamic acid/glutamine and alanine. Among the biological activities analysed, the ACL-I demonstrated chemotactic, mitogenic and cytotoxic activities, but not antioxidant. The immunohistochemical assays revealed that ACL-I is stored in vesicles, probably inside of spherulous cells of the marine sponge. The lectin showed to be a useful tool in the labelling of transformed cells of breast, colon, lung, ovary and bladder.

La capacité des lectines à reconnaître spécifiquement des glycoconjugués à la surface de cellules en font des outils de diagnostic biomédical pour les pathologies associées à des changements de glycosylation (inflammation, du cancer ...). De par leur interaction avec les glycosphingolipides, ces protéines peuvent aussi être utilisées pour étudier le trafic membranaire. Toutefois, un nombre réduit de lectines sont actuellement disponibles, limitant leur utilisation dans les biotechnologies et la recherche. Le but de ma thèse est d'une part de concevoir des néo-lectines de valence et topologie contrôlées pour comprendre l'effet de la multivalence sur le mécanisme d'endocytose, et d'autre part de concevoir des lectines de spécificité modulable afin de les utiliser dans la reconnaissance spécifique des cellules tumorales.RSL est une lectine à fucose de la bactérie Ralstonia solanacearum qui a une structure en β-propeller formée par l'association de trois monomères présentant deux sites de liaison très similaires. Cette protéine trimérique et hexavalente a été choisie comme structure de base pour la conception de néolectines. Des RSLs trivalentes ont été produites par mutation d'un acide aminé essentiel pour la stabilisation du fucose. Leur caractérisation a démontré qu'ils avaient perdu la capacité d'invaginer la membrane plasmique. Une protéine de même structure que RSL mais monomérique a été ingénierée, puis une librairie de plus de 13 mutants de valence présentant différentes topologies a été créée. L'analyse de tous les mutants a permis de démontrer que la formation de tubules dans les membranes dépend plus de la distance entre les sites que du nombre de sites.Nous avons ensuite mis au point un protocole de bio-informatique afin de prédire l'orientation et la conformation d'oligosaccharides fucosylés dans les sites de fixation de plusieurs lectines à fucose. Les affinités relatives ont pu être calculées avec une bonne corrélation avec les valeurs expérimentales. La modélisation et la structure cristallographique des complexes entre RSL et les oligosaccharides Lewis X et Sialyl Lewis X indiquent un changement conformationnel du glycanne très inhabituel lors de l'interaction, donnant ainsi des pistes pour la conception de mutants de plus haute spécificité. / The ability of lectins to specifically recognize glycoconjugates on cell surface makes them excellent biomedical diagnostics tools for diseases associated with glycosylation changes (e.g inflammation, cancer, etc.). Furthermore, because of their interaction with glycosphingolipids, lectins may also be used to study membrane trafficking. However, only small number of lectins are currently available, limiting their use in biotechnology and research. The aim of my thesis was first to develop neolectins with controlled valency and topology to understand the effect of multivalency on the endocytosis mechanism, and second to design lectins with tuned specificity for the recognition of tumor cells.RSL is a fucose binding lectin from the bacterium Ralstonia solanacearum which has a β-propeller structure that is formed by the association of three monomers each having two very similar binding sites. This trimeric and hexavalent protein was chosen as the scaffold structure for the design of neolectins. Trivalent RSLs were created by mutating an amino acid with essential role in fucose binding. Characterization showed that these mutants lost the ability to invaginate the plasma membrane. In addition, monomeric RSL was engineered and a library of more than 13 mutants, with different topologies and valencies, was created. Analysis of these mutants showed that the formation of tubules in the membrane depends mostly on the distance between the sites rather than on the number of sites.Then we developed a bioinformatic protocol to predict the orientation and conformation of fucosylated oligosaccharides in the binding sites of several fucose binding lectins. The relative affinities could be calculated with a good correlation to experimental values. Both the model and the crystal structures of RSL complexed with sialyl Lewis X and Lewis X oligosaccharides indicate a very unusual conformational change of the glycan during the interaction. These studies pave the way for the design of mutants with higher specificity.