Apesar de extensa investigação das modificações oxidativas irreversíveis sofridas pelas proteínas in vitro e in vivo, os produtos formados pela oxidação de resíduos de triptofano ainda permanecem apenas parcialmente conhecidos. Recentemente, nosso grupo caracterizou uma ligação cruzada de ditriptofano produzida pela recombinação de radicais hSOD1-triptofanila gerados pelo ataque do radical carbonato produzido durante a atividade peroxidásica da enzima superóxido dismutase humana (hSOD1). Neste trabalho, examinamos se a ligação ditriptofano pode ser formada em outras proteínas, além da hSOD1 e por outros oxidantes, além do radical carbonato. A lisozima da clara do ovo e a beta cristalino bovina foram utilizadas como alvos de oxidação. A lisozima foi utilizada por ser uma enzima pequena (129 aminoácidos) e de estrutura bem conhecida, contendo seis resíduos de Trp. Os resultados mostraram que o radical carbonato, gerado enzimatica ou fotoliticamente, promove a oxidação, dimerização e inativação da lisozima. Os principais produtos de oxidação caracterizados por análise de nano-ESI-Q-TOF-MS/MS foram hidroxi-triptofano e N-formilquinurenina juntamente com um dímero de lisozima (lisozima-Trp28-Trp28-lisozima) e um hetero dímero lisozima-hSOD1 (lisozima-Trp28-Trp32-hSOD1), ambos ligados por uma ligação ditriptofano. Também demonstramos que a irradiação da lisozima com luz UVC leva à formação do dímero lisozima-Trp28-Trp28-lisozima. Em consequência, resolvemos tratar a beta cristalino bovina com radical carbonato gerado fotoliticamente ou com luz UVC, e a proteína também sofreu oxidação, dimerização e agregação. Os principais produtos de oxidação caracterizados por nano-ESI-Q-TOF-MS/MS foram hidroxi-triptofano, N-formilquinurenina, DOPA e um dímero de beta cristalino (βB2-Trp151-Trp151-βB2). A irradiação com luz UVC também levou à formação de um dímero intra-cadeia, caracterizado como βA2-Trp78-Trp81. Quando a beta cristalino foi irradiada com um simulador de luz solar (UVA e UVB) também foi possível observar um dímero, caracterizado como βA2-Trp150-Trp150-βA2. A presença de produtos de oxidação de resíduos de Trp, dentre eles a ligação cruzada ditritpofano, também foi avaliada in vivo, utilizando o cristalino de pacientes que foram submetidos a cirurgia para remoção de catarata. Beta, alfa e gama cristalino foram as principais proteínas identificadas nas frações solúvel e insolúvel do cristalino. A principal modificação pós-traducionais identificada foi deamidação. Um alto conteúdo de resíduos de metionina e triptofano oxidados foram identificados nas proteínas presentes na fração insolúvel. Os principais produtos de oxidação de Trp identificados por nano-ESI-Q-TOF-MS/MS foram quinurenina e N-formilquinurenina. A presença de dímeros covalentes no cristalino com catarata foi confirmada por análises de massas. A completa caracterização desses dímeros (βB1-Trp127-Trp127-βB1 e βB1-Trp193-Trp193-βB1) confirmou que as cadeias polipeptídicas foram ligadas por uma ligação ditriptofano. Em síntese, nossos dados demonstraram que o radical carbonato e a luz UV podem produzir dímeros de ditriptofano em diferentes proteínas. Também, a presença da ligação cruzada de ditriptofano in vivo (catarata humana) foi pela primeira vez detectada. / Despite extensive investigation of irreversible oxidative modifications suffered by proteins in vitro and in vivo, the products formed by oxidation of tryptophan residues remain partially characterized. Our group recently described a ditryptophan cross-link produced by recombination of hSOD1-tryptophanyl radicals generated by attack of the carbonate radical produced during the peroxidase activity of the human superoxide dismutase (hSOD1) enzyme. Here, we examine whether the ditryptophan cross-link can be produced in others proteins besides the hSOD1 and by other oxidants, in addition to the carbonate radical. The egg white lysozyme and bovine beta crystalline were used as targets. Lysozyme was used because it is a small enzyme (129 amino acids) with a well-known structure, containing six Trp residues. The results showed that the carbonate radical, generated enzymatically or photolytically, promotes lysozyme oxidation, inactivation and dimerization. The major oxidation products characterized by nano-ESI-Q-TOF-MS/MS analysis were hydroxy-tryptophan and N-formylkynurenine together with a dimer of lysozyme (lysozyme-Trp28-Trp28-lysozyme) and a hetero dimer hSOD1-lysozyme (lysozyme-Trp28-Trp32-hSOD1), both bound by a ditryptophan cross-link. Also, it was demonstrated that lysozyme irradiation with UVC light leads to the formation of the dimer lysozyme-Trp28-Trp28-lysozyme. In view of these results, we decided to treat beta crystalline bovine with photolytically generated carbonate radical and UVC. Beta crystalline also suffered oxidation, dimerization and aggregation. The major oxidation products characterized were hydroxy-tryptophan, N-formylkynurenine, DOPA and a beta crystalline dimer (βB2-Trp151-Trp151-βB2) by nano-ESI-Q-TOF-MS/MS. Irradiation with UVC light also led to the formation of an intra-chain dimer, which was characterized as βA2-Trp78-Trp81. When beta crystalline was irradiated with a solar simulator (UVA and UVB), it was also possible to observe a dimer which was characterized as βA2-Trp150-Trp150-βA2. The presence of oxidized tryptophan products, including the ditryptophan cross-link, was also evaluated in vivo in the lenses of patients submitted to cataract removal. Beta, alpha and gamma crystalline were the main proteins identified in soluble and insoluble fractions of the lenses. The main post translational modification identified was deamidation. A high content of oxidized methionine and tryptophan residues were identified in proteins present in the insoluble fraction. The main tryptophan oxidation products identified by nano-ESI-Q-TOF-MS/MS were kynurenine and N-formylkynurenine. The presence of covalent dimers in the lenses with cataract was demonstrated by mass analysis. Full MS/MS characterization of the dimers βB1-Trp127-Trp127-βB1 and βB1-Trp193-Trp193-βB1 confirmed that they were linked by a ditryptophan bond. In summary, our data demonstrate that the carbonate radical and UV light can produce ditryptophan dimers in different proteins. Also, the presence of the ditryptophan cross-link was first detected in vivo (human cataract).

Orientadores: Pedro de Alcantara Pessoa Filho, Everson Alves Miranda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T14:49:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Watanabe_ErikaOhta_D.pdf: 2586256 bytes, checksum: af351628a929312bf64c37235f0a8f20 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A precipitação induzida pela adição de sais (¿salting-out¿) é uma operação unitária freqüentemente empregada na purificação de proteínas. Com a adição de sal, a solução aquosa de proteína separa-se em uma fase pobre e um precipitado rico em proteína, sendo este último efetivamente uma mistura da fase sólida formada (a que chamaremos precipitado verdadeiro) e da fase líquida pobre em proteína, já que uma separação completa das fases não pode ser alcançada. A obtenção de dados completos de equilíbrio de fases na precipitação de proteínas ainda é rara, embora a determinação dos diagramas de fase possa contribuir para a caracterização deste precipitado verdadeiro e para uma melhor compreensão do fenômeno de precipitação. Neste trabalho, o equilíbrio de fases da precipitação de lisozima e albumina de soro bovino (BSA) foi estudado através de ensaios de precipitação, nos quais as composições das fases coexistentes foram analisadas. Os ensaios de precipitação de lisozima foram conduzidos utilizando-se sulfato de amônio e sulfato de sódio a diferentes valores de pH (2,0, 4,0, 7,0 e 10,0) e cloreto de sódio a pH 7,0 e o sal volátil carbamato de amônio a 5,0, 15,0 e 25,0°C como agentes precipitantes. A BSA foi precipitada em sulfato de amônio a pH 2,0, 7,0 e 9,0. A composição do precipitado verdadeiro pode ser obtida através da intersecção de extrapolações das linhas de amarração determinadas experimentalmente, técnica de análise cuja utilização extensiva e sistemática foi realizada pela primeira vez neste trabalho. Os diagramas de fases, para o sistema contendo lisozima e sulfato de amônio e sulfato de sódio, mostraram dois tipos de precipitado verdadeiro: um composto de proteína-água e um complexo de proteína, água e sal. Diferentes valores de pH não influenciaram na composição do precipitado verdadeiro. Para os sistemas lisozima-sulfato de amônioágua a pH 7,0 e a 5,0 e 15,0°C, uma região de ¿salting-in¿ na curva de solubilidade pode ser observada. Duas fases correspondentes a diferentes precipitados foram obtidas para as regiões ¿salting-in¿ e ¿salting-out¿. Os sistemas lisozima-cloreto de sódio e lisozima-carbamato de amônio apresentaram um precipitado verdadeiro composto de proteína-água e apenas proteína, respectivamente. A atividade enzimática da lisozima mostrou-se dependente da concentração de sal, enquanto nenhuma desnaturação foi verificada para a lisozima precipitada em carbamato de amônio. Para o sistema contendo BSA, em cada valor de pH utilizado foi obtido um único precipitado verdadeiro cuja composição é dependente do pH / Abstract: Salt induced protein precipitation (¿salting-out¿) is a unit operation commonly used to protein purification. By adding a salt, an aqueous protein solution is forced to undergo a phase separation into a protein-lean liquid phase and a protein rich phase. Nevertheless, as a complete phase separation cannot be achieved, the protein rich phase is actually a mixture of the solid phase (herein called true precipitate) and the protein-lean liquid phase. The determination of equilibrium diagrams can contribute to the characterization of this true precipitate and to the understanding of the phenomena underlying this so widely used technique but, in spite of this, the experimental determination of phase equilibrium diagrams of protein precipitation is scarce. In this work, phase equilibrium of salt-induced precipitation of lysozyme and bovine serum albumin (BSA) was studied through precipitation assays, in which the compositions ofthe coexisting phases were analysed. Lysozyme precipitation experiments were carried out using ammonium sulfate and sodium sulfate at different values of pH (2.0, 4.0, 7.0 e 10.0) and sodium chloride at pH 7.0 and the volatile salt ammonium carbamate at 5.0, 15.0 and 25.0°C as precipitant agents. Precipitation of BSA was carried out in ammonium sulfate solution at pH 2.0, 7.0 and 9.0. The composition of the true precipitate phase was inferred by the intersection of the extensions of the experimentally determined tie-lines ¿ an analysis not previously carried out to such extent. Phase diagrams of lysozyme-ammonium sulfate and sodium sulfate-water showed two different types of precipitate: a salt-free protein-water phase and a proteinrich phase formed by lysozyme, water and salt. No significant difference was observed in the composition of the true precipitate when the pH value is changed. For systems formed by ammonium sulfate at pH 7.0 at 5.0 and 15.0°C, a salting-in region in the solubility curve was observed. Two different true precipitates were found, corresponding to the salting-in and salting-out regions. The systems lysozyme-sodium chloride and lysozyme-ammonium carbamate showed only one true precipitate composed by protein-water and protein, respectively. Lysozyme activity depends on the salt concentration used to protein precipitation, while no protein denaturation was verified in the lysozyme precipitated by ammonium carbamate. Phase diagrams of BSA-salt-water showed only one true precipitate, whose composition depends on the pH studied. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Earthworms belonging to oligochaete annelids have been a model for comparative immunology for over 40 years. They possess various defense mechanisms efficiently recognizing and responding to non-self substances. Among these there are molecules with many biological activities including cytolytic, antimicrobial and proteolytic. This work is aimed to compare the immunological features of two closely related earthworm species Eisenia andrei and Eisenia fetida. Due to many morphological and life cycle similarities they have been, until recently, regarded as members of subspecies. Interestingly, their natural habitat varies considerably, and it was of particular interest to investigate how these environmental differences affect the features of innate immunity of both species. Key words: annelids, innate immunity, Eisenia andrei, Eisenia fetida, CCF, fetidin, lysenin, lysozyme

In-situ chain extension of polymers used in the formulation of artificial tears and mild gelation are techniques to increase the residence time of eye drops on cornea. In-situ chain extension also helps to control the stability of ophthalmic emulsions both in the bottle and in the tear film. In this work, the interaction of hydrophobically modified guar and tear proteins as a method of polymer chain extension and mild gelation has been evaluated. Guar and its derivatives have been found to be very effective for ophthalmic applications. The ideal guar gelation agent is the one that turns on the gelation upon introduction onto the eye and that gelation chemistry is biocompatible and biodegradable. Controllable gelation is desirable to have relatively low viscosity eye drops for easy application and the drops form weak gels in the eye. One recent strategy to cure dry eye disease is to include emulsions in lubricant eye drops. The idea is to supplement the natural lipid layer on the exterior surface of the tear film. Formulating artificial tear emulsions is relatively complicated and must satisfy conflicting criteria. Emulsion droplets should be stable over the period of their shelf life without creaming or aggregate formation. On the other hand, in the tear film the emulsion droplets must cream fast enough and deposit onto the water/lipid film interface on the exterior surface of the tear film. Thus, the emulsion must be stable but not too stable. Initially, science-based design rules were proposed for the development of future generations of lubricant eye drops. The effect of guar molecular weight and concentration on emulsion stability was evaluated. According to the concentration-molecular weight plot, polymer solutions can be divided into stable and unstable regions. They are defined based on the critical flocculation concentration (CFC) and critical viscosity concentration (C*). Inverted QCM-D has been proposed as a simple and fast method to define the stability of oil in water emulsion systems. This technique is a promising alternative for time consuming conventional creaming experiments. Low molecular weight guar can be optimized to out-perform high molecular weight guars without the complications of formulating eye drops with high molecular weight polymers. Hydroxypropyl guar samples were oxidized and modified with linear alkyl amines to give a series of hydrophobically modified guars (MGuars). Lysozyme and human serum albumin (HSA), natural tear proteins, are able to extend the effective chain length of MGuar through polymer/protein complex formation. Hydrophobic modifications on guar enable efficient interaction with proteins, through their mutual hydrophobic characteristics. The interaction of proteins with various alkyl chain lengths, degrees of substitution and a range of molecular weights were examined. Binding and rheological measurements were employed to evaluate the interactions efficiency. Our results suggest that higher degrees of substitution and longer alkyl chain length give higher viscosity values. Lowering molecular weight allows for higher concentration, while keeping the initial viscosity constant. Higher viscosity was achieved as the chain extension occurred. The influence of hydrophobic modification and molecular weight variation on lubrication behavior of MGuars has also been determined. Hydrophobic modification enhanced the lubrication between hydrophobic surfaces. However, saturation of hydrophobes with protein abolished the lubricity. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

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Water is “the matrix of life” for its fascinating properties. The well-known simple water molecule consists of one oxygen atom and two hydrogen atoms, covering most of planet earth’ssurface. It is the most studied element in science; however, its properties are still not fully understood. Another essential building block of life is proteins, which manifest naturally in aqueous environments. The protein activity is controlled by the protein folding process that is dependent on the surrounding environment. It is hypothesized that the hydrogen bond network of water plays an important role in the folding process. Here, we investigate the protein lysozyme in liquid water as well as in the crystalline state ice Ih, exploring various temperatures, using FT-IR and XRD. Our main finding is that a transition occurs at approximately T=210 K, indicative of the hypothesised protein dynamic “glass” transitionobserved by previous studies in supercooled water at similar temperatures.

Métodos computacionais são usados para gerar estruturas de complexo proteína-ligante e estimar suas afinidades. Esse trabalho investigou como as diferentes representações da flexibilidade proteica afetam as poses obtidas por ancoragem molecular e as afinidades atribuídas a essas poses. Os mutantes L99A e L99A/M102Q da lisozima T4 foram escolhidos como sistemas modelo. Um descritor para predição de afinidades baseado na aproximação de energia de interação linear (LIE) foi parametrizado especificamente para ligantes da lisozima e foi usado para estimar as afinidades. A proteína foi representada como um grupo de estruturas cristalográficas ou de estruturas de trajetória de dinâmica molecular. O campo de força OPLS-AA para modelar a proteína e os ligantes e a aproximação de Born generalizada para modelar o solvente foram empregados. O descritor de afinidades parametrizado resultou em desvios médios entre afinidades experimentais e calculadas de 1,8 kcal/mol para um conjunto de testes. O descritor teve desempenho satisfatório na separação entre poses cristalográficas e poses falso-positivo e na identificação de poses falso-positivo. Experimentos de agrupamento de complexos realizados com o objetivo de reduzir o custo computacional para estimar afinidades apresentaram resultados insatisfatórios. As melhores aproximações da teoria do ligante implícito propostas aqui para estimar afinidades consideram conjuntos de estruturas de receptor com o mesmo peso. Configurações de ligante também apresentam o mesmo peso ou são dominadas por uma única configuração. A representação da flexibilidade requer um tratamento estatístico adequado para estimativa de afinidades. Aqui, a associação entre LIE e a teoria do ligante implícito mostrou-se frutífera. / Computational methods are used to generate protein-ligand complex structures and estimate their binding affinities. This work investigated how different representations of protein flexibility affect poses obtained by molecular docking and the affinities attributed to these poses. T4 lysozyme mutants L99A and L99A/M102Q were chosen as model systems. A descriptor for prediction of affinities based on linear interaction energy (LIE) approximation was parametrized specifically to lysozyme ligands and was used to estimate affinities. The protein was represented as a group of crystal structures or as structures from a molecular dynamics trajectory. OPLS-AA force field was used to model protein and ligands and the Generalized Born approximation was used to model solvent. The parametrized affinity descriptor resulted in average deviations between experimental and calculated affinities of 1.8 kcal/mol for a test set. Descriptor performance was satisfactory in the separation between crystal poses and false-positive ones and in the identification of false-positive poses. Clustering of complexes was tried out to reduce computational cost to estimate affinities, but results were poor. The best approximations to the implicit ligand theory proposed here in order to estimate affinities consider groups of receptor structures with the same weight. Ligand configurations also have the same weight or are dominated by only one configuration. The representation of protein flexibility requires an adequate statistical treatment when used to estimate affinities. Here, the linking between LIE and the implicit ligand theory proved itself useful.

O trabalho ora apresentado foi concebido como tendo dois objetivos. O primeiro, mais geral, foi implementar uma nova metodologia para o estudo de mudanças conformacionais em proteínas, ou seja, de sua dinâmica estrutural. A técnica de marcação de spin sítio dirigida aliada à ressonância paramagnética eletrônica (SDSL-RPE) são os pilares desse novo método que faz, agora, parte do conjunto de técnicas disponíveis no Grupo de Biofísica Molecular Sérgio Mascarenhas do Instituto de Física de São Carlos (USP). O segundo objetivo, mais específico, representou o caminho efetivamente tomado para que se alcançasse o objetivo geral. Para isso, foi proposto o estudo da correlação estrutura e função de dois sistemas biológicos muito interessantes. O primeiro deles envolveu o estudo do movimento das hélices que compõem a estrutura da proteína ligante de cálcio S100A12 humana (HS100A12) induzido pelos íons cálcio e zinco. Sabendo que a proteína S100A12 humana além de ligar íons Ca+2, apresenta afinidade por outros metais divalentes, como os íons Zn+2 e Cu+2, e que a formação de diferentes oligômeros da proteína é governada pela concentração dos íons Ca+2 e Zn+2, realizamos estudos espectroscópicos utilizando a técnica de dicroísmo circular a fim de investigarmos a estabilidade térmica da proteína HS100A12 na presença e ausência dos íons cálcio e zinco. Mudanças conformacionais na estrutura da HS100A12 foram monitoradas através da construção de uma série de mutantes (simples e duplos) em que resíduos nas hélices B, C e D foram trocados por cisteínas, subsequentemente marcadas com a sonda magnética MTSSL e submetidas às análises de SDSL-RPE. Estas consistiram na medida do espectro de RPE dos vários mutantes em temperatura ambiente para estudarmos os efeitos da presença dos íons sobre a dinâmica experimentada pela sonda nas diversas posições. Além disso, efetuamos medidas de distância entre duas sondas seletivamente inseridas na estrutura protéica, procurando assim complementar o entendimento acerca do efeito da presença dos íons sobre a proteína. Por fim, devido ao fato da proteína HS100A12 estar envolvida em alguns eventos de sinalização celular e interação com o receptor para produtos de glicosilação (RAGE), decidimos também, estudar a interação da proteína com modelos de biomembranas, utilizando monocamadas de Langmuir. O outro problema de interesse utilizou a lizosima do fago T4, uma proteína padrão, da qual uma variedade de mutantes é produzida rotineiramente a fim de obtermos mais detalhes a respeito da sua correlação estrutura e função e tornar mais sólido o entendimento da técnica SDSL. Inicialmente, realizamos um estudo com a suposta criação de uma cavidade no \"core\" hidrofóbico da porção C-terminal da enzima, quando mutamos a Leu 133 por Ala e/ou Gly, ou seja, quando trocamos um resíduo grande por um de menor volume, pois se acredita que a proteína sofra um reajuste estrutural com o intuito de preencher o espaço vazio criado por essa substituição. Para isso, propusemos estudar por SDSL o movimento da α-hélice H inserindo o marcador de spin na posição vizinha ao resíduo mutado. Adicionalmente, realizamos um experimento de \"transmutação\" com a enzima T4L, a fim de investigar a natureza das contribuições para os diferentes modos dinâmicos experimentados pelo marcador de spin quando introduzido em sítios topologicamente semelhantes. / The work presented here was conceived with two main objectives. The first one, more general, involved the implementation of a new methodology for the study of conformational changes in proteins, i.e., its structural dynamics. The technique of Site-directed Spin Labeling combined with Electronic Paramagnetic Resonance (SDSL-EPR) are the pillars of this new method, which is now part of the set of techniques available at the Grupo de Biofísica Molecular Sérgio Mascarenhas, Instituto de Física de São Carlos (USP). The second objective, more specific, represented the path actually taken to achieve the overall goal. Therefore, it was proposed to study the structure-function correlation in two interesting biological systems. The first involved the study of the movement of the helices that form the structure of the human calcium binding protein S100A12 (HS100A12) induced by calcium and zinc ions. Knowing that, besides Ca+2, human S100A12 has also affinity for other divalent metals, such as Zn+2 and Cu+2 ions, and that the formation of different protein oligomers is governed by the concentration of Ca+2 and Zn+2, we performed spectroscopic studies using circular dichroism (CD) to investigate the thermal stability of protein HS100A12 in the presence and absence of calcium and zinc. Conformational changes in the structure of HS100A12 were monitored by producing a series of mutants (singles and doubles) in which residues in helices B, C and D were replaced by cysteine and subsequently labeled with a magnetic probe MTSSL and then analyzed via SDSL-EPR. The latter consisted of the EPR spectra measurement of many mutants at room temperature to study the effects of the presence of ions on the dynamics experienced by the probe in different positions. In addition, we performed measurements of the distance between two probes inserted in the protein structure, thereby, seeking to improve the understanding of the effect of the ions presence on the protein. Finally, due to the fact that HS100A12 is involved in some events of cell signaling and interaction with the Receptor for Advanced Glycation End Products (RAGE), we also decided to study the interaction of protein with models of biomembranes using Langmuir monolayers. In the other problem of interest, we used a variety of mutants of the enzyme T4 lysozyme, a protein standard, in order to obtain more details about its structure-function correlation and make more solid the understanding of SDSL technique. Initially, we conducted a study about the alleged creation of a cavity in the hydrophobic C-terminal portion of the enzyme, when we replaced the Leu 133 by Ala and/or Gly, or when we changed a large residue for a smaller one, because it is believed that the protein undergoes a structural adjustment in order to fill the gap created by this substitution. For this, we studied by SDSL the α-helix H motion, inserting the spin label in a neighbor position of the mutated residue. Additionally, we performed an experiment of \"transmutation\" with the enzyme T4L in order to investigate the nature of contributions for different dynamic modes experienced by the spin label when it is introduced in topologically similar sites.

O aumento na procura por produtos naturais pelo mercado farmacêutico, cosmético e alimentício demanda pesquisas no desenvolvimento desses produtos. Esses são direcionados à obtenção de substâncias de origem vegetal ou animal, assim como, para produtos biotecnológicos. Investigações quanto à atividade antibacteriana de proteínas e peptídeos são realizadas. Dentre essas substancias, podemos citar as lisozimas, proteínas que hidrolisam as ligações β 1-4 glicosídicas entre o ácido N-acetilmurâmico e N-acetilglicosamina, presentes no peptidoglicano da parede celular bacteriana. Além disso, apresentam atividade de quitinase, ou seja, quebram a ligação glicosídica da quitina presente na parede fúngica. As lisozimas apresentam alta especificidade pela parede microbiana indicando aparente ausência de efeitos tóxicos aos humanos. Assim, tornando-a candidata a agente antimicrobiano em formulações cosméticas e farmacêuticas. A lisozima de ovo de galinha tem atividade antimicrobiana, entretanto não havia estudos relacionados com os micro-organismos contaminantes normalmente encontrados em produtos farmacêuticos e cosméticos. Além disso, a lisozima recombinante de Musca domestica (MdL1) não possui ainda sua atividade antimicrobiana definida. Os objetivos do trabalho foram:1) Obtenção da lisozima recombinante de Musca domestica (MdL1); 2) Avaliação a atividade antimicrobiana da MdL1 e de lisozima de ovo de galinha, Hen Egg White Lysozyme (HEWL), frente à Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Micrococcus luteus (ATCC 4698), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), Escherichia coli (ATCC 8739), Candida albicans (ATCC 10231) e Aspergillus niger (ATCC 16404); 3) Avaliação da toxicidade da lisozima em cultura de células de fibroblastos (ATCC CCL-92). A MdL1 foi obtida por meio de expressão gênica em Pichia pastoris GS115 (Invitrogen), concentrada utilizando polietilenoglicol 6000 e dialisada contra água deionizada através da membrana com porosidade seletiva de 12kDa. A homogeneidade foi analisada por eletroforese em gel de poliacrilamida em condições desnaturantes; e a atividade catalítica foi avaliada utilizando células liofilizadas de Micrococcus luteus como substrato. A atividade antimicrobiana foi determinada por método específico para cada enzima. A toxicidade in vitro das amostras foi avaliada pela viabilidade celular de fibroblastos ATCC CCL-92. A MdL1 obtida apresentou características de homogeneidade adequadas e atividade de 108,35 U/mg. A HEWL mostrou-se ativa contra S. aureus, M. luteus e C. albicans. A MdL1 apresentou-se ativa contra M. luteus, apenas. Devido a ausência de atividade antimicrobiana a MdL1 não foi submetida a avaliação citotóxica. Em relação à HEWL não demonstrou citotoxicidade na avaliação prévia realizada. / The increase in the search for natural products by pharmaceutical, cosmetic and food markets requires researches in these products development. These are directed to obtaining substances of vegetal or animal origin, as well as biotechnological products. The research in relation to antibacterial activity of proteins and peptides is carried out. Among these substances, it is possible to mention the lysozyme, protein that catalyze the break of 1,4-beta-D glucosidic bond between N-acetylmuramic acid and N-acetilglicosamine which are present in peptidoglicane of the bacterial cell wall. Besides, there is kitinase activity, that is, they break the glicosidic bond of chitin which is present in fungal wall. The lysozymes show high specificity by microbial wall indicating apparent absence of toxicological effects to human beings. Therefore, it becomes the candidate to antimicrobial ingredient in cosmetic and pharmaceutical dosage forms. The hen egg white lysozyme has antimicrobial activity, however there were no studies related to spoiled microorganism usually found in pharmaceutical and cosmetic products. In addition, there were not studies about microbial activity of recombinant Musca domestica lysozyme 1 (MdL1). The aim of this research was: 1) To obtain MdL1; 2) Evaluation of MdL1 and hen egg white lysozyme (HEWL) antimicrobial activity against Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Micrococcus luteus (ATCC 4698), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), Escherichia coli (ATCC 8739), Candida albicans (ATCC 10231) e Aspergillus niger (ATCC 16404); 3) Evaluation of lysozyme toxicity in fibroblast cells culture (ATCC CCL-92). The MdL1 was expressed as recombinant protein in Pichia pastoris GS115 (Invitrogen), concentrated using polyethylene glycol 6000 and dialyzed against deionized water through the selective porosity of 12kDa membrane. The homogeneity was analyzed by electrophoresis in sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and the catalytic activity was evaluated using lyophilized cells of Micrococcus luteus as substract. The antimicrobial activity was evaluated using specific methods for each enzyme. The sample toxicity was evaluated by cell viability using ATCC CCL-92 fibroblasts. The MdL1 obtained presented suitable homogeneity characteristics and activity of 108.35 U/mg. The HEWL has showed activity against S. aureus, M. luteus e C. albicans. MdL1 only showed activity against M. luteus. Due to the absence of antimicrobial activity of MdL1 in the evaluated concentration it was not submitted to the cytotoxicity test. Regarding HEWL, it has not showed citotoxicity in the previous test.

O aumento na procura por produtos naturais pelo mercado farmacêutico, cosmético e alimentício demanda pesquisas no desenvolvimento desses produtos. Esses são direcionados à obtenção de substâncias de origem vegetal ou animal, assim como, para produtos biotecnológicos. Investigações quanto à atividade antibacteriana de proteínas e peptídeos são realizadas. Dentre essas substancias, podemos citar as lisozimas, proteínas que hidrolisam as ligações β 1-4 glicosídicas entre o ácido N-acetilmurâmico e N-acetilglicosamina, presentes no peptidoglicano da parede celular bacteriana. Além disso, apresentam atividade de quitinase, ou seja, quebram a ligação glicosídica da quitina presente na parede fúngica. As lisozimas apresentam alta especificidade pela parede microbiana indicando aparente ausência de efeitos tóxicos aos humanos. Assim, tornando-a candidata a agente antimicrobiano em formulações cosméticas e farmacêuticas. A lisozima de ovo de galinha tem atividade antimicrobiana, entretanto não havia estudos relacionados com os micro-organismos contaminantes normalmente encontrados em produtos farmacêuticos e cosméticos. Além disso, a lisozima recombinante de Musca domestica (MdL1) não possui ainda sua atividade antimicrobiana definida. Os objetivos do trabalho foram:1) Obtenção da lisozima recombinante de Musca domestica (MdL1); 2) Avaliação a atividade antimicrobiana da MdL1 e de lisozima de ovo de galinha, Hen Egg White Lysozyme (HEWL), frente à Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Micrococcus luteus (ATCC 4698), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), Escherichia coli (ATCC 8739), Candida albicans (ATCC 10231) e Aspergillus niger (ATCC 16404); 3) Avaliação da toxicidade da lisozima em cultura de células de fibroblastos (ATCC CCL-92). A MdL1 foi obtida por meio de expressão gênica em Pichia pastoris GS115 (Invitrogen), concentrada utilizando polietilenoglicol 6000 e dialisada contra água deionizada através da membrana com porosidade seletiva de 12kDa. A homogeneidade foi analisada por eletroforese em gel de poliacrilamida em condições desnaturantes; e a atividade catalítica foi avaliada utilizando células liofilizadas de Micrococcus luteus como substrato. A atividade antimicrobiana foi determinada por método específico para cada enzima. A toxicidade in vitro das amostras foi avaliada pela viabilidade celular de fibroblastos ATCC CCL-92. A MdL1 obtida apresentou características de homogeneidade adequadas e atividade de 108,35 U/mg. A HEWL mostrou-se ativa contra S. aureus, M. luteus e C. albicans. A MdL1 apresentou-se ativa contra M. luteus, apenas. Devido a ausência de atividade antimicrobiana a MdL1 não foi submetida a avaliação citotóxica. Em relação à HEWL não demonstrou citotoxicidade na avaliação prévia realizada. / The increase in the search for natural products by pharmaceutical, cosmetic and food markets requires researches in these products development. These are directed to obtaining substances of vegetal or animal origin, as well as biotechnological products. The research in relation to antibacterial activity of proteins and peptides is carried out. Among these substances, it is possible to mention the lysozyme, protein that catalyze the break of 1,4-beta-D glucosidic bond between N-acetylmuramic acid and N-acetilglicosamine which are present in peptidoglicane of the bacterial cell wall. Besides, there is kitinase activity, that is, they break the glicosidic bond of chitin which is present in fungal wall. The lysozymes show high specificity by microbial wall indicating apparent absence of toxicological effects to human beings. Therefore, it becomes the candidate to antimicrobial ingredient in cosmetic and pharmaceutical dosage forms. The hen egg white lysozyme has antimicrobial activity, however there were no studies related to spoiled microorganism usually found in pharmaceutical and cosmetic products. In addition, there were not studies about microbial activity of recombinant Musca domestica lysozyme 1 (MdL1). The aim of this research was: 1) To obtain MdL1; 2) Evaluation of MdL1 and hen egg white lysozyme (HEWL) antimicrobial activity against Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Micrococcus luteus (ATCC 4698), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), Escherichia coli (ATCC 8739), Candida albicans (ATCC 10231) e Aspergillus niger (ATCC 16404); 3) Evaluation of lysozyme toxicity in fibroblast cells culture (ATCC CCL-92). The MdL1 was expressed as recombinant protein in Pichia pastoris GS115 (Invitrogen), concentrated using polyethylene glycol 6000 and dialyzed against deionized water through the selective porosity of 12kDa membrane. The homogeneity was analyzed by electrophoresis in sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and the catalytic activity was evaluated using lyophilized cells of Micrococcus luteus as substract. The antimicrobial activity was evaluated using specific methods for each enzyme. The sample toxicity was evaluated by cell viability using ATCC CCL-92 fibroblasts. The MdL1 obtained presented suitable homogeneity characteristics and activity of 108.35 U/mg. The HEWL has showed activity against S. aureus, M. luteus e C. albicans. MdL1 only showed activity against M. luteus. Due to the absence of antimicrobial activity of MdL1 in the evaluated concentration it was not submitted to the cytotoxicity test. Regarding HEWL, it has not showed citotoxicity in the previous test.