Dissertação (mestrado)—Fundação Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biologias, Programa de Pós Graduação em Biologia Animal, 2014. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-20T15:20:30Z No. of bitstreams: 1 2014_AlinedaSilvaChagas.pdf: 1323645 bytes, checksum: 96f661143e6ce644d15ed547e942f4ce (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-21T17:04:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AlinedaSilvaChagas.pdf: 1323645 bytes, checksum: 96f661143e6ce644d15ed547e942f4ce (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-21T17:04:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AlinedaSilvaChagas.pdf: 1323645 bytes, checksum: 96f661143e6ce644d15ed547e942f4ce (MD5) / A secreção cutânea de anuros é reconhecida como uma rica fonte de compostos biologicamente ativos, incluindo aminas biogênicas, alcaloides, bufadienolídeos, peptídeos e proteínas. Os peptídeos antimicrobianos constituem um sistema de defesa imediato, atuando sobre um grande espectro de mircroorganismos. A busca por novas alternativas terapêuticas no tratamento de infecções e câncer tem impulsionado nos estudos voltados à prospecção de novos peptídeos antimicrobianos. No presente trabalho, as secreções cutâneas de Leptodactylus labyrinthicus e Phyllomedusa azurea foram utilizadas para avaliar seus efeitos antiproliferativos e citotóxicos sobre células tumorais. Também foram submetidas a fracionamento cromatográfico a fim de se isolar peptídeos com atividade inibitória sobre a proliferação do fungo patogênico Candida albicans. As frações bioativas foram analisadas por MALDI-TOF MS e submetidas à recromatografia por RP-HPLC. De acordo com a estratégia experimental empregada foi possível a obtenção de duas frações homogêneas a partir da secreção de P. azurea, denominadas PaF31-7(F12) e PaF36-10(F13) que foram empregadas na determinação dos MICs para C. albicans. Tais frações mostraram-se capazes de inibir parcialmente o crescimento da levedura C. albicans na maior concentração empregada (128 µM). Também foram avaliados os efeitos citotóxicos e antiproliferativos das secreções brutas de P. azurea e L. labyrinthicus sobre as linhagens celulares HeLa, B16F10 e NIH3T3. Observou-se que a secreção bruta de L. labyrinthicus apresenta atividade antiproliferativa acentuada sobre células tumorais empregadas, especialmente células Hela, com um IC50 de 4,216 µg/mL sem apresentar citotoxicidade relevante contra células normais da linhagem NIH3T3. Ensaios adicionais de citometria de fluxo revelaram que a secreção bruta de L. labyrinthicus não interfere de forma significativa nas etapas do ciclo celular, no entanto, observa-se um aumento importante na fragmentação do DNA de células HeLa quando expostas à secreção, sugerindo que a morte celular ocorra por meio de apoptose. Mais estudos precisam ser realizados a fim de se determinar o mecanismo pelo qual a secreção bruta de L. labyrinthicus promove a morte das células tumorais. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The anurans skin secretion is recognized as a rich source of active biological compounds, including alkaloids, peptides and proteins. The antimicrobial peptides constitute an immediate defense system, acting on a wide spectrum of microorganisms. The quest for new therapeutics alternatives for infections treatments and cancer have been driven studies focused on prospecting for new antimicrobial peptides. In this present work, the skin secretions by Leptodactylus labyrinthicus and Phillomedusa azurea were utilized for evaluating their antiproliferative and cytotoxic effects on tumor cells. Were also subjected the skin secretion to fractionation in order to isolate peptides with inhibitory activity on the proliferation of the pathogenic fungus Candida albicans. The bioactive fractions were analyzed by MALDI-TOF MS, and subjected to rechromatography by RP-HPLC. According to the experimental strategy used was possible to achieve two homogeneous fractions secretion from P. azurea, called PaF31 7 (F12) and PaF36 10 (F13). These fractions were capable of partially inhibiting the growth of the yeast C. albicans in greater concentration employed (128 μM). We also evaluated the cytotoxic and antiproliferative crude secretions of P. azurea and L. labyrinthicus on cell lines HeLa, NIH3T3 and B16F10 effects. It was found that the crude secretion of L. labyrinthicus shows marked antiproliferative activity on tumor cells employed, especially Hela cells with an IC50 of 4.216 μ g / ml without showing significant cytotoxicity against normal NIH3T3 cells lineage. Additional tests of flow cytometry showed that the crude secretion of L. labyrinthicus not significantly interfere with the stages of the cell cycle, however, there was a significant increase in DNA fragmentation in HeLa cells exposed to secretion, suggesting that cell death occurs by apoptosis. More studies need to be conducted to determine the mechanism by which the crude secretion of L. labyrinthicus promotes tumor cell death.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:12:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Quimica Eliane S F Alves.pdf: 4161656 bytes, checksum: 36361e76b0e7ad73aea61043645102f1 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Currently, the emergence of fungi, bacteria and viruses resistant to multiple drugs has stimulated interest in the development of antimicrobial peptides with increased therapeutic potential. They generally have properties of extreme importance as antimicrobial selective toxicity, rapid action, specific mechanisms of action and a broad spectrum of antimicrobial action. Many of these features can be found in peptides isolated from frog skin secretions. The main factor that differentiates antimicrobial peptides from other commonly antibiotics used in the conventional therapy is related to their mechanism of action. The driving force for much of the action of antimicrobial peptides is their ability to lysis cell membranes, rapidly killing a broad spectrum of microorganisms. Accordingly, the conformation of the peptide has a great importance in their interaction with the amphiphilic structure of biological membranes. The determination of the tridimensional structure by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) technique allows the identification of the spatial position of each amino acid residue and highlighting those that are important for its action and, therefore, could be modified to increase the antimicrobial activity. The study of the three-dimensional structure of peptides in solution is an advantage of the NMR spectroscopy, since it can simulate the physiological environment, by means of surfactants. In this context, the tridimensional structures of two synthetic peptides: ocellatin-P1G16 (GLLDTLKGAAKNVVGGLASKVMEKL-NH2), isolated from the amphibians Leptodactylus labyrinthicus, and hylin a1 (IFGAILPLALGALKNLIK-NH2), isolated from Hypsiboas Albopunctatus, were proposed by NMR. The amphipathic caracter can be visualized by separation of the helix into two distinct sides, one hydrophobic (nonpolar) and the other hydrophilic (polar). The peptide hylin a1 in presence of SDS-d25 showed helical structure between residues Ile-5 to Ile-17 and the peptide ocellatin-P1G16 in SDS-d25 micelles showed a α-helical structure between residues Leu-3 to Lys-24, both are presented in amphipathic α-helix Finally, the molecular analyses of amphipathicity, electrostatic interaction, polarity and exchange hydrogen/deuterium, corroborate the proposed model, suggesting a model of parallel orientation to the peptide hylin a1 and the peptide ocellatin-P1G16 a parallel orientation, but with the cterminal portion immersed in the micelle SDS-d25 between residues Ser-19 to Leu-25, as observed by analyzing exchange hydrogen/deuterium. These structural characteristics make these peptides promising candidates for the development of a new antimicrobial drug. / Atualmente o surgimento de fungos, bactérias e vírus resistentes a múltiplos fármacos tem estimulado o interesse pelo desenvolvimento de peptídeos antimicrobianos com maior potencial terapêutico. Eles em geral possuem propriedades de extrema importância como um amplo espetro ação antimicrobiana, toxicidade seletiva, ação rápida e mecanismos de ação específicos. Muitas dessas características podem ser encontradas em peptídeos isolados da secreção cutânea de anuros. O principal fator que diferencia peptídeos antimicrobianos de antibióticos utilizados na terapia convencional está relacionado com o seu mecanismo de ação. A força motriz para a ação de grande parte de peptídeos antimicrobianos é sua habilidade em provocar lise em membranas celulares, matando rapidamente um amplo espectro de microorganismos. Nesse sentido, a conformação do peptídeo tem uma grande importância em sua interação com a estrutura anfifílica das membranas biológicas. Nesse contexto, a determinação da estrutura tridimensional por meio da espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) possibilita a identificação da posição espacial de cada resíduo de aminoácido na estrutura terciaria, destacando aqueles que são importantes para a sua ação e que, portanto, poderiam ser modificados para aumentar a atividade antimicrobiana. O estudo da estrutura 3D dos peptídeos em soluçao é uma vantagem da espectroscopia de RMN, pois se consegue simular o ambiente fisiológico por meio de sulfactantes. Nesse contexto, determinou-se através da RMN a estrutura tridimensional de dois peptídeos sintéticos: ocellatina-P1G16 (GLLDTLKGAAKNVVGGLASKVMEKL-NH2) isolado dos anfíbios Leptodactylus labyrinthicus, e o peptídeo hilina a1 (IFGAILPLALGALKNLIKNH2), isolado do anfíbio Hypsiboas albopunctatus. A anfipaticidade da estrutura pode ser observada pela separação da estrutura em duas faces distintas, uma hidrofobica (apolar) e outra hidrofilica (polar). O peptídeo hilina a1, em presença de SDS-d25, apresentou estrutura helicoidal entre os resíduos Ile-5 a Ile-17 e o peptídeo ocellatina-P1G16, em presença de SDS-d25, apresentou estrutura em α-hélice entre os resíduos Leu-3 a Lys-24, ambos em α-hélice anfipática. Por fim, as análises moleculares de anfipaticidade, interação eletrostática, polaridade e troca H2O/D2O, apontaram a mesma face de interação dos peptídeos com a membrana, propondo um modelo de orientação paralela para o peptídeo hilina a1 e para o peptídeo ocellatina- P1G16 uma orientação paralela, porém com a porção c-terminal mergulhada na micela de SDS-d25 entre os resíduos Ser-19 e Leu-25. Tais características estruturais tornam esses peptídeos candidatos promissores para o desenvolvimento de um novo fármaco antimicrobiano.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Historical Ecology unifies concepts in ecology, behavior and phylogeny. To determine the evolutionary context of reproductive characters within the Leptodactylus pentadactylus species group and also to explore questions such as predation and habitat selection, I described the reproductive ecology of two key species, L. labyrinthicus and L. syphax) (Anura, Leptodactylidae). Field observations and experiments (2004 2008) were carried out in areas of Cerrado in southeastern and central Brazil. I characterized the oviposition sites of the two species by comparing the ecological conditions of the egglaying sites with those of nearby random points. Experiments with tadpoles were also conducted to describe their diel pattern of activity, hiding behaviour and level of susceptibility to predation by free-ranging birds. I determined whether L. syphax clutches have trophic eggs (tadpole food) by quantifying the proportion of eggs/embryos in recent nests. I also tested whether tadpoles of both species could prey on eggs of heterospecific foam nests. Leptodactylus labyrinthicus (140 mm SVL) breeds in temporary or permanent pools in swamps while L. syphax (70 mm) occurs in rocky and seasonal streams. Both species lay their eggs embedded in a white foam nest built by the amplectant pair; males beat the female cloacal fluids with both legs moving from side to side. Their foam nests were found beside the water, usually in basins excavated by the adults. Both species probably do not distribute their nests randomly across the environment, but actively choose micro-habitats with particular conditions (e.g., sheltered, close to water) that may provide relative protection for eggs/nestling tadpoles against the main risks present in their breeding sites (e.g., drying, maggot s infestation). Oviposition site selection including flexible strategies on the choice of micro-habitats in response to spatial and temporal variations has been reported for several frog species. In contrast to L. labyrinthicus, the clutches of L. syphax do not have trophic eggs, because most (90%) of the eggs develop into tadpoles. In the experiments, birds (leaf-scrapers) ate all exposed tadpoles of L. labyrinthicus, but no tadpole in the treatment where they could hide. Hence, the use of diurnal shelters and nocturnal habits may protect the tadpoles from such visual predators. Tadpoles of L. labyrinthicus can prey on eggs from heterospecific foam nests, but those of L. syphax do not. If the L. pentadactylus species cluster is monophyletic, excavated basins and foam-beating in lateral motions may be possible derived traits that arose in the common ancestor of the whole group. However, large adults, carnivorous tadpoles, and trophic eggs appear to be congruent synapomorphies of a less inclusive group. Based on this possible association of derived traits, the major reproductive features (e.g., trophic eggs, tadpole morphology and behaviour) of species of the L. pentadactylus group could be inferred largely from the body size (SVL) of adults. / A Ecologia Histórica unifica conceitos em ecologia, comportamento e filogenia. Na presente tese, descrevi a ecologia reprodutiva de duas espécies-chave, L. labyrinthicus e L. syphax (Anura, Leptodactylidae), a fim de determinar o contexto evolutivo de caracteres reprodutivos no grupo de Leptodactylus pentadactylus e também explorar questões como a predação e seleção de hábitat. As observações de campo e experimentais (2004 2008) foram realizadas em áreas de Cerrado nas regiões central e sudeste do Brasil. As condições ecológicas dos sítios de oviposição foram caracterizadas em relação ao entorno (pontos aleatórios). Conduzi experimentos com girinos para descrever o horário de atividade, comportamento de refúgio e susceptibilidade à predação por aves. Para determinar se desovas de L. syphax possuem ovos tróficos (alimento para girinos), analisei a proporção de ovos/embriões em ninhos recentes. Testei se girinos de ambas as espécies conseguem predar ovos de ninhos de espuma heteroespecíficos. Leptodactylus labyrinthicus (140 mm tamanho) reproduz em poças temporárias ou permanentes em ambientes brejosos enquanto que L. syphax (70 mm) utiliza regatos rochosos e sazonais. Ambas as espécies depositam seus ovos em ninho de espuma formado pelo casal durante o amplexo; os machos batem a espuma com suas pernas/pés executando movimentos laterais na região cloacal da fêmea. Os ninhos foram encontrados próximos à água, geralmente em bacias escavadas pelos adultos. Essas espécies não distribuem seus ninhos aleatoriamente no ambiente e selecionam sítios de oviposição cujas condições particulares (e.g., em abrigos, próximos à água) provavelmente conferem proteção relativa contra os principais fatores de mortalidade de seus ovos/embriões (e.g., dessecação, predação por larvas de moscas). A seleção de micro-ambientes de desova envolvendo estratégias moduláveis em resposta a variações espaciais e temporais tem sido reportada para várias espécies de anuros em contextos ecológicos diversos. Em contraste a L. labyrinthicus, as desovas de L. syphax não possuem ovos tróficos, pois a maioria (90%) dos ovos se desenvolve. Nos experimentos, aves (sabiá-poca) predaram girinos expostos de L. labyrinthicus, mas nenhum girino foi consumido no tratamento em que eles podiam se esconder. Portanto, o hábito noturno e a utilização de refúgios diurnos devem proteger os girinos de tais predadores. Os girinos de L. labyrinthicus são capazes de predar ovos de ninhos de espuma heteroespecíficos, mas os de L. syphax não. Se o grupo de L. pentadactylus é monofilético, bacias escavadas e batimento da espuma em movimentos laterais podem ser possíveis derivações exclusivas do grupo. No entanto, adultos grandes, girinos carnívoros e desovas com ovos tróficos parecem representar sinapomorfias correlatas (evolução associada) de um subgrupo restrito. Com base nessa associação de caracteres, será possível predizer aspectos-chave da ecologia reprodutiva (e.g., ovos tróficos, girinos oófagos) das 19 espécies do grupo de L. pentadactylus com base no tamanho corporal (CRC) de adultos. / Doutor em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais