Thimet oligopeptidase (TOP, EC 3.4.24.15) and neurolysin (EC 3.4.24.16) are zincdependent metallopeptidases that metabolize small bioactive peptides. The two enzymes share60 % sequence identity and their crystal structures demonstrate that they adopt nearly identicalfolds. They generally cleave at the same sites, but they recognize different positions on somepeptides, including neurotensin, a 13-residue peptide involved in modulation of dopaminergiccircuits, pain perception, and thermoregulation.On the basis of crystal structures and previous mapping studies, four residues(E469/R470, M490/R491, H495/N496, and R498/T499, TOP residues listed first) in thesubstrate-binding channel appear positioned to account for differences in specificity. TOPmutated to the neurolysin residues at all four position cleaves neurotensin at the neurolysin siteand neurolysin mutated to the TOP residues at all four sites cleaves at the TOP position. Using aseries of constructs mutated at only three sites, it was determined that only two of the mutations,E469/R470 and R498/T499, are required to swap the specificity of TOP and neurolysin. Theseresults were confirmed by testing the two mutation constructs, and either single mutant of TOPshown an intermediate specificity, cleaving at both sites.Crystal structures of the two mutation constructs of TOP and neurolysin unligandedforms, the mutations do not perturb local structure, but side chain conformations at theR498/T499 position differ from those of the mimicked enzyme. A model for differentialrecognition of neurotensin based on differences in surface charge distribution in the substratebinding sites is proposed. The model is supported by finding that reducing the positive charge onthe peptide results in cleavage at both hydrolysis sites.This dissertation also includes a description of the production and crystallization trials ofhuman neprilysin (E.C. 3.4.24.11), which will be used as another model system for studyingspecificity in metallopeptidases. In addition, the production and crystallization, and crystalcharacterization of human choline acetyltransferase (EC 2.3.1.6) is described.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-10-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Paracoccidioides brasiliensis (Pb), é uma micose sistêmica grave com formas aguda e crônica. As proteases ou peptidases são enzimas proteolíticas que ocorrem em todos os organismos e correspondem a 1-5% de seus conteúdos genéticos. Estas enzimas estão envolvidas em processos biológicos essenciais, como a coagulação sanguínea, morte celular e diferenciação de tecidos. Várias etapas proteolíticas importantes ocorrem durante a invasão metastática de tumores, assim como no ciclo de infecção de um grande número de vírus e microrganismos patogênicos. Um número reduzido de proteases do Pb já foram isoladas e caracterizadas, tampouco sua atividade durante o desenvolvimento da doença foi determinado, e até o momento, nenhuma atividade oligopeptidásica foi descrita nesse fungo. No presente trabalho foi demonstrada a presença de uma atividade metalo-peptidásica thimet oligopeptidase (TOP)-like no extrato citosólico de leveduras de P. brasiliensis, isolado 18 (Pb18). Nossos resultados mostraram a hidrólise do peptídeo com supressão intramolecular de fluorescência Abz-GFSPFRQ-EDDnp pelo extrato citosólico de leveduras de P. brasiliensis. Esse substrato é clivado preferencialmente pela TOP de mamíferos, e corroborando esse resultado, observou-se a inibição da hidrólise desse peptídeo por ο-fenantrolina e JA-2, inibidores seletivos de metalo-proteases e TOP, respectivamente. Utilizando-se peptídeos e inibidores seletivos para diferentes proteases, não se detectou a presença de atividade neurolisina-like ou neprilisina-like, e também se descartou a presença de serino-peptidases, cisteíno-peptidases e enzima conversora da angiotensina I. A maior atividade enzimática do extrato citosólico sobre os outros preparados (membrana/parede celular ou lisado total das leveduras) pode indicar uma localização citosólica dessa enzima. Não foi observada a secreção da peptidase no sobrenadante de cultura in vitro, mesmo após adição de soro fetal bovino. Todavia, a peptidase com atividade TOP-like de Pb parece ser secretada in vivo, ou liberada após lise do fungo por componentes efetores da resposta imune, uma vez que anticorpos capazes de inibir a atividade peptidásica são encontrados em soros de pacientes com paracoccidioidomicose, e soros com maior título em imunodifusão contém maiores concentrações de anticorpos enzima-específicos. Várias enzimas da família M3 clivam bradicinina, importante mediador inflamatório in vivo. A hidrólise da bradicinina e do substrato Abz-GFSPFRQEDDnp pelo extrato citosólico de P. brasiliensis, gera os mesmos fragmentos observados após clivagem pela TOP de mamíferos, que são diferentes dos gerados pela clivagem com MIP de mamíferos e OpdA bacteriana, sendo mais um indicador da presença majoritária de uma peptidase com atividade TOP-like em P. brasiliensis. A clivagem da bradicinina pela metalooligopeptidase com atividade TOP-like de Pb, poderia ocorrer no sítio inflamatório e poderia estar envolvida na inibição da indução de uma resposta imune protetora contra o fungo, favorecendo a permanência do mesmo no hospedeiro. Observamos ainda que o gene homólogo de TOP em P. brasiliensis é quase duas vezes mais expresso no virulento em comparação ao não virulento. O aumento da hidrólise do substrato Abz-GFSPFRQ-EDDnp também foi observado no isolado de maior virulência quando comparado ao de menor virulência. A possível relação entre a expressão da metalooligopeptidase com a virulência do fungo sugere que essa peptidase possa ser classificada como um fator de virulência fúngica, no entanto experimentos complementares são necessários para sua confirmação. A expressão da gp43 também foi analisada no isolado virulento e não virulento e observou-se uma expressão aumentada em até treze vezes no primeiro. Para melhor caracterização dessas metalo-oligopeptidases é necessária a obtenção da proteína recombinante, ou da proteína purificada nativa, isolada do lisado fúngico. Não obtivemos sucesso na expressão das proteínas recombinantes, tampouco no isolamento da peptidase nativa por métodos cromatográficos. Nossos resultados sugerem a presença de uma atividade metalooligopeptidásica TOP-like na fração citosólica de leveduras de P. brasiliensis. Liberação in vivo dessa enzima após a lise de fungos ou secreção estimulada por fatores do hospedeiro, pode ter um papel na inflamação e desenvolvimento da micose. / Paracoccidioidomycosis (PCM), caused by the pathogenic fungus Paracoccidioides brasiliensis (Pb) is a systemic mycosis with severe acute and chronic forms. Proteases or peptidases are proteolytic enzymes that occur in all organisms and constitute 1-5% of their genetic contents. These enzymes are involved in biological processes such as blood clotting, cell death and tissue differentiation. Several important proteolytic steps occur during the invasion of metastatic tumors, as well as in the infection of a large number of viruses and pathogens. To date, a small number of Pb proteases were isolated and characterized, also, their activities during the development of the disease was not determined, and an oligopeptidase activity was not detected in this fungus. In the present work, we demonstrated a metallopeptidase thimet oligopeptidase (TOP)-like activity in the cytosolic extract of Pb18 yeasts. Our results shown a major hydrolysis of the fluorescence resonance energy transfer (FRET) peptide Abz-GFSPFRQ-EDDnp, preferentially cleaved by TOP from mammals, and the inhibition of the hydrolysis of this peptide by orthophenantrolin and JA-2, selective inhibitors of metalloproteases and TOP, respectively. The presence of neurolysin- like and neprilysin-like, serinepeptidases, cysteine-peptidases and angiotensin converting enzyme I was discarded by analyzing selective FRET peptides and inhibitors. The higher peptidase activity of cytosolic extracts over the membrane/cell wall and total yeast lysate preparations may indicate that this enzyme is localized in the yeast cytosol. The metallo-oligopeptidase activity was not detected on in vitro culture supernatants, even after addition of fetal calf serum. However, the peptidase with TOP-like activity of P. brasiliensis seems to be secreted in vivo, or released after fungal lysis by immune factors, since antibodies that can inhibit this enzymatic activity were found in sera from paracoccidioidomycosis patients, and serum with highest titer in immunodiffusion contains higher concentrations of enzymespecific antibodies. Bradykinin, an important inflammatory mediator in vivo, is cleaved by several enzymes from the M3 family. The same fragments observed after hydrolysis by TOP were observed after cytosolic extract hydrolysis of bradykinin and the substrate Abz-GFSPFRQ-EDDnp. MIP and bacterial OpdA hydrolysis of these peptides generate different fragments, and this is an additional indicator of a major TOP-like activity in P. brasiliensis yeast cells Bradykinin hydrolysis by the TOP-like metallopeptidase of P. brasiliensis may occur in inflammatory processes and this suggests that the enzyme may be involved in the inhibition of a protective anti-fungal response induction, limiting fungal elimination. We also observed that the expression of the TOP homologous gene in P. brasiliensis has almost a two-fold increased in the virulent isolate 18 compared to the non-virulent isolate. Increased hydrolysis of the substrate Abz-GFSPFRQ-EDDnp was also observed in the most virulent isolate compared to the non-virulent. The possible correlation between TOP-like peptidase expression and fungal virulence suggests that this peptidase could be classified as a fungal virulence factor, however, additional experiments are needed to confirm this hypothesis. Gp43 expression was also analyzed in both isolates, and it was observed a thirteen-fold increase in the expression on the virulent isolate. In order to better characterize the P. brasiliensis TOP-like activity, we attempted to obtain the purified recombinant or the native protein, isolated from fungal lysate. However, we were not successful in the expression of recombinant proteins and neither on the isolation of the native protein using chromatographic methods. Our results suggest the presence of a TOP-like activity in the cytosolic fraction of P. brasiliensis yeasts. In vivo release of this enzyme after fungal lysis, or host factors-stimulated secretion, may have a role in inflammation and development of the disease. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-28. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:25:48Z : No. of bitstreams: 1 Publico-10866.pdf: 1428796 bytes, checksum: 3e8b3b83a47e7f481fd590e1f74949b4 (MD5) / A degradacao de proteinas pelo sistema ubiquitina-proteassoma gera uma grande quantidade de oligopeptideos dentro das celulas. Para investigar possiveis efeitos desses oligopeptideos, alguns deles foram isolados do cerebro de rato, sintetizados acoplados a sequencia peptidica TAT atraves de pontes dissulfeto, sendo entao analisados nas vias de transducao de sinal de receptores acoplados a proteina G. A mistura contendo os quatro peptideos analisados (20-80 ƒÊM) inibiu de forma significativa o aumento da taxa de acidificacao do meio extracelular induzido pela angiotensina II em celulas CHO-S que expressam o receptor AT1 (CHO-S-AT1). Adicionalmente, tanto sozinhos quanto em mistura, estes peptideos aumentaram a transcricao do gene reporter da luciferase induzida pela angiotensina II em celulas CHO-S-AT1, assim como aquela induzida pelo isoproterenol em celulas HEK293. Os peptideos sem TAT, incapazes de atravessar a membrana das celulas, nao alteraram as respostas a estimulacao dos receptores, sugerindo um efeito intracelular dos peptideos nas cascatas de transducao de sinal. Alem disso, todos os peptideos estudados inibiram competitivamente a degradacao de um substrato sintetico da oligopeptidase EP24.15 in vitro. O aumento da expressao da EP24.15 em celulas CHO-S e HEK293 foi suficiente para reduzir a atividade do gene reporter luciferase induzida pela angiotensina II ou pelo isoproterenol. Finalmente, a utilizacao dos peptideos como gisca h em colunas de afinidade revelou que diversas proteinas envolvidas na sinalizacao de receptores acoplados a proteina G interagem com os peptideos, incluindo a adaptina A-alfa e a dinamina-1. Estes resultados sugerem que antes de serem completamente degradados, os peptídeos intracelulares semelhantes àqueles gerados pelo proteassoma podem afetar ativamente a sinalização intracelular, delineando-se como novas moléculas bioativas dentro das células. / TEDE

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A capacidade de sobrevivência da Leishmânia no interior de células especializadas na destruição de patógenos deve-se à capacidade do parasito de burlar a propriedade microbicida pela produção de moléculas denominadas fatores de virulência. Dentre as proteínas diferencialmente expressas em um estudo prévio de nosso laboratório, encontramos isoformas da OPB, uma serino peptidase e da CPX, proteína antioxidante. De fato, promastigotas de L. (L.) major deficientes em OPB apresentaram significante redução na infecção e sobrevivência em macrófagos in vitro e lesões de evolução mais lenta no modelo murino de infecção na pata. De forma análoga, promastigotas de L. (L.) donovani superexpressoras de CPX apresentaram maior carga parasitária em macrófagos in vitro. Considerando essas informações e a importância da L. (L.) amazonensis na epidemiologia da leishmaniose no Brasil, nosso objetivo é analisar a importância da OPB e CPX na virulência desta espécie utilizando parasitas superexpressores e proteínas solúveis em modelos murinos de infecção in vitro e in vivo. / The survivability of Leishmania within specialized cells in the destruction of pathogens due to the parasite\'s ability to circumvent the microbicidal property for the production of molecules called virulence factors. Among the proteins differentially expressed in a previous study from our laboratory, we found isoforms of OPB, a peptidase serine and CPX, antioxidant protein. Indeed, promastigotes of L. (L.) Major disabled in OPB showed a significant reduction in infection and survival in macrophages in vitro and slower evolution of lesions in a murine model of infection in the leg. Similarly, promastigotes of L. (L.) Donovani overexpressors CPX showed higher parasite load in macrophages in vitro. Given this information and the importance of L. (L.) amazonensis in the epidemiology of leishmaniasis in Brazil, our goal is to analyze the importance of OPB and CPX virulence of this species using overexpressors parasites and soluble proteins in murine models of infection in vitro and in alive.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent years there has been an increase in researches for new enzyme inhibitors on medicinal plants used in the treatment of disorders such as schizophrenia, anxiety, amnesia, different stages of depression and bipolar affective disorder. The study of enzymatic inhibitors of prolyl oligopepetidase (POP) and acetylcholinesterase (AChE) are directly related to the treatment of central nervous sistem diseases. In a research with the species Hypericum brasiliense, native from Brazil, it was isolated as main secondary metabolite the chlorogenic acid, a compound able to inhibit POP and AChE. From this observation, three series of chlorogenic, caffeic and cinnamic acids derivatives were obtained through simple derivatization reactions and coupling with the amino acid proline. The derivatives were obtained by usual acetylation, methylation and esterification reactions with satisfactory yields of 50-90%. The couplings with the proline methyl ester were performed using either O-(7- azabenzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HATU)/ diisopropylethylamine (DIEA) in dimethylformamide or isobutyl chloroformate/ Nmethylmorpholine in tetrahydrofuran. The derivatives were tested against the enzymes POP, AChE and dipeptidyl oligopeptidase (DPP IV). Also, a study was conducted to determine the antibacterial and antifungal activities of all derivatives. The capacity of the tested compounds to inhibit DPP IV and AChE was not exceptional. In contrast, the derivatives methyl ester and 1,7-acetonide obtained from chlorogenic acid, and caffeic acid and its methyl ester derivative showed selectivity and satisfactory performance as POP inhibitors, with IC50 values of 3 to 14 μM. All compounds showed moderate antimicrobial activity. / Nos últimos anos observa-se uma intensificação nas pesquisas por novos inibidores enzimáticos produzidos por plantas medicinais usadas no tratamento de transtornos mentais, tais como esquizofrenia, ansiedade, amnésia, diferentes estágios de depressão e o transtorno afetivo bipolar. O estudo de inibidores das enzimas prolil oligopepetidase (POP) e acetilcolinesterase (AChE), estão diretamente relacionados ao tratamento de tais enfermidades do sistema nervoso central (SNC). Em um trabalho com a planta medicinal Hypericum brasiliense, nativa do Brasil, foi isolado como um dos principais metabólitos secundários o ácido clorogênico, que demonstrou ter capacidade de inibir a POP e a AChE. A partir desta observação, foram obtidas três séries de derivados do ácido clorogênico, do ácido cafeico e do ácido cinâmico através de técnicas simples de derivatização e acoplamento com a prolina metil éster. Os derivados foram obtidos através de técnicas usuais de acetilação, metilação e esterificação, com rendimentos satisfatórios de 50-90 %. Já os acoplamentos com a prolina metil éster foram realizados com hexafluorofosfato de O-(7-azabenzotriazol-1-il)-N,N,N',N'- tetrametiluronio (HATU)/ diisopropiletilamina (DIEA) em dimetilformamida ou cloroformato de isobutila/ N-metilmorfolina em tetraidrofurano. Estes compostos foram avaliados quanto à capacidade inibitória das enzimas POP e AChE, bem como foram testados frente a enzima dipeptidil peptidade IV (DPP IV). Também foi realizado um estudo da atividade antimicrobiana dos derivados obtidos. Os resultados obtidos indicaram que, frente à DPP IV e AChE, os compostos avaliados não demonstraram significativa capacidade inibitória. Entretanto, o derivado metil éster e 1,7-acetonídeo obtidos a partir do ácido clorogênico, o cafeoato de metila e o próprio ácido cafeico mostraram capacidade inibitória seletiva para a POP, com valores de IC50 entre 3 e 14 μM. Com relação à atividade antimicrobiana, os derivados apresentaram moderada ação bactericida, destacando-se os compostos derivados do ácido cinâmico por serem fungicidas.

A capacidade de sobrevivência da Leishmânia no interior de células especializadas na destruição de patógenos deve-se à capacidade do parasito de burlar a propriedade microbicida pela produção de moléculas denominadas fatores de virulência. Dentre as proteínas diferencialmente expressas em um estudo prévio de nosso laboratório, encontramos isoformas da OPB, uma serino peptidase e da CPX, proteína antioxidante. De fato, promastigotas de L. (L.) major deficientes em OPB apresentaram significante redução na infecção e sobrevivência em macrófagos in vitro e lesões de evolução mais lenta no modelo murino de infecção na pata. De forma análoga, promastigotas de L. (L.) donovani superexpressoras de CPX apresentaram maior carga parasitária em macrófagos in vitro. Considerando essas informações e a importância da L. (L.) amazonensis na epidemiologia da leishmaniose no Brasil, nosso objetivo é analisar a importância da OPB e CPX na virulência desta espécie utilizando parasitas superexpressores e proteínas solúveis em modelos murinos de infecção in vitro e in vivo. / The survivability of Leishmania within specialized cells in the destruction of pathogens due to the parasite\'s ability to circumvent the microbicidal property for the production of molecules called virulence factors. Among the proteins differentially expressed in a previous study from our laboratory, we found isoforms of OPB, a peptidase serine and CPX, antioxidant protein. Indeed, promastigotes of L. (L.) Major disabled in OPB showed a significant reduction in infection and survival in macrophages in vitro and slower evolution of lesions in a murine model of infection in the leg. Similarly, promastigotes of L. (L.) Donovani overexpressors CPX showed higher parasite load in macrophages in vitro. Given this information and the importance of L. (L.) amazonensis in the epidemiology of leishmaniasis in Brazil, our goal is to analyze the importance of OPB and CPX virulence of this species using overexpressors parasites and soluble proteins in murine models of infection in vitro and in alive.

Bulvová, L.: Alkaloids of Papaver rhoeas L. (Papaveraceae) and their biological activity related to Alzheimerʼs disease I. Diploma thesis, Charles University, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové, Department of Pharmaceutical Botany and Ecology, Hradec Králové 2017. The aim of this study was to process the summary alkaloidal extract of aerial parts of Papaver rhoeas L.; to isolate contained alkaloids using chromatographical methods; to identify them and to determine their inhibitory activity towards human enzymes acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase and prolyloligopeptidase. Two alkaloids (+)-rhoeagenine and LB-2 were isolated, and the structure of LB-2 (its absolute configuration) is being determined nowadays. In vitro biological assays of these alkaloids found the following results: (+)-rhoeagenine (IC50 AChE ˃ 1000 μM, IC50 BuChE = 230 ± 10 μM, IC50 POP = 878 ± 45 μM) and LB-2 (IC50 AChE ˃ 1000 μM, IC50 BuChE = 314 ± 13 μM, IC50 POP = 706 ± 2 μM). The determined IC50 values of isolated alkaloids were compared with inhibitory standards of cholinesterases galanthamine (IC50 AChE = 1,71 ± 0,065 μM, IC50 BuChE = 42,30 ± 1,30 μM), huperzine A (IC50 AChE = 0,033 ± 0,001 μM, IC50 BuChE > 1000 μM, IC50 POP > 1000 μM) and rivastigmine (IC50 AChE = 0,037 ± 0,001 μM, IC50 BuChE = 0,0033 ± 0,0003...

Čakurdová, M.: Alkaloids of Papaver rhoeas L. (Papaveraceae) and their biological activity related to Alzheimer's disease II. Diploma thesis, Charles University in Prague, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové, Department of Pharmaceutical Botany and Ecology, Hradec Králové, 2017. The aim of this work was focused on isolation of alkaloids from the fraction 1 (joined fractions 20-27), which was obtained from the summary alkaloid extract of Papaver rhoeas L. (Papaveraceae). The alkaloids were identified by structural analysis NMR, GC-MS, optical activity and melting point. Two alkaloids were identified as (-)-stylopine and (+)-rhoeadine. Isolated substances were tested on ability to inhibit the enzymes acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase and prolyloligopeptidase. Obtained data were expressed as IC50 values: (-)-stylopine (IC50 AChE = 522 ± 67 µM, IC50 BuChE = >1000 µM, IC50 POP = >790 µM); (+)-rhoeadine (IC50 AChE = 915 ± 64 µM, IC50 BuChE = >1000 µM, IC50 POP = >790 µM). None of the isolated substances showed so potent cholinesterase inhibitory activity as the alkaloids galanthamine (IC50 AChE = 1.71± 0.065 µM, IC50 BuChE =42.30 ± 1.30 µM) and huperzine A (IC50 AChE = 0.033 ± 0.001 µM, IC50 BuChE = >1000 µM) or rivastigmine (IC50 AChE = 0.037 ± 0.001 µM, IC50 BuChE = 3.3 ± 0.3 nM)....