Peptídeos antimicrobianos são importantes componentes do sistema imune de vertebrados e invertebrados. Neste trabalho purificamos e caracterizamos quatro moléculas presentes na hemolinfa da aranha Acanthoscurria gomesiana: 1) theraphosinina, peptídeo de 4052,5 Da purificado do plasma, apresenta atividade anti-Micrococcus luteus e não apresenta similaridade com outros peptídeos. A partir dos hemócitos foram purificados: 2) mygalomorphina, um peptídeo de 415,9 Da com atividade anti-Escherichia coli. Sua atividade está relacionada à produção de H2O2 pois é inibida por catalase; 3) gomesina, um peptídeo de 2270,4 Da que apresenta alta similaridade com taquiplesinas e protegrinas. Apresenta amplo espectro de atividade contra bactérias, leveduras, fungos e Leishmania; 4) acanthoscurrina, um peptídeo rico em glicina, que apresenta duas isoformas com 10132,4 e 10249,1Da. Este peptídeo tem atividade contra E. coli e Candida albicans e apresenta grande similaridade com proteinas antifúngicas de insetos e também com proteínas relacionadas com a defesa em plantas. / Antimicrobial peptides are important components of the vertebrates and invertebrates immune system. In this work we purified and characterized four molecules from Acanthoscurria gomesiana spider hemolimph: 1) theraphosinin, a 4,052.5 Da peptide purified from plasma with anti-Micrococcus luteus activity. It does not show similarity with any other invertebrate immune peptides. From the hemocytes three peptides have been purified: 2) mygalomorphin, a peptide with 415.9 Da, which shows anti-Escherichia coli activity. This activity is inhibited by catalase, therefore it may be, related to the H2O2 production; 3) gomesin, a peptide with 2,270.4 Da, that shows high similarity with tachyplesins and protegrins. It have large activity spectrum against bacteria, yeast, fungi and Leishmania; 4) acanthoscurrin, a glycine-rich peptide that shows two isoforms of 10,132.4 and 10,249.1 Da. This peptide has activity against E. coli and Candida albicans and shows high similarity with antifungal proteins of insects and plants defense proteins.

A imunidade inata que o mosquito apresenta tenta combater os patógenos dentro do organismo do mosquito impedindo que este seja transmitido para outros hospedeiros. A resposta celular apresenta três diferentes processos: fagocitose, encapsulamento e formação nodular, todos estes processos buscam eliminar os patógenos. Peptídeos antimicrobianos fazem parte da resposta humoral do mosquito, sendo codificados por genes e secretados por diversos tipos celulares. Um peptídeo novo pouco conhecido descoberto em Anopheles gambiae, a gambicina, demonstrou bons resultados no combate de parasitas. Na infecção por Plasmodium galleceum, não há diferença significativa na expressão deste peptídeo entre o grupo controle e infectado nos intervalos analisados. Na infecção por vírus dengue, sorotipo 2, a gambicina não apresenta diferença significativa no intervalo de 24 horas após a infecção, quando comparamos grupo controle e infectado, nos intervalos de 7 dias e 14 dias após a infecção, a expressão da gambicina é maior no grupo controle quando comparemos com o grupo infectado. / Innate immunity presents a mosquito tries to combat the pathogens inside the body of the mosquito preventing it from being transmitted to other hosts. The cellular response has three different processes: phagocytosis, encapsulation and nodule formation, all these processes seek to eliminate pathogens. Antimicrobial peptides are part of the humoral response mosquito being encoded by genes and secreted by several cell types. A little known new peptide discovered in Anopheles gambiae, the gambicina showed good results in controlling pests. In Plasmodium infection galleceum, there is no significant difference in the expression of this peptide between the control group and infected in the analyzed intervals. In infection with dengue virus serotype 2, the gambicina no significant difference within 24 hours after infection when comparing the control group and infected at intervals of 7 days and 14 days after infection, the expression is higher in gambicina control group when compare to the infected group.

Submitted by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-08-14T21:36:36Z No. of bitstreams: 1 WilliamFariasPortoTese2017.pdf: 13965916 bytes, checksum: 627497be290e274ade4f2d64a0b0d119 (MD5) / Approved for entry into archive by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-08-14T21:37:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 WilliamFariasPortoTese2017.pdf: 13965916 bytes, checksum: 627497be290e274ade4f2d64a0b0d119 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-14T21:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WilliamFariasPortoTese2017.pdf: 13965916 bytes, checksum: 627497be290e274ade4f2d64a0b0d119 (MD5) Previous issue date: 2017-08-08 / Antimicrobial peptides (AMPs) are part of the innate immune system. Genetic modifications can lead to the imbalance in the production of AMPs, which in turn, can lead to several inflammatory and/or infectious conditions. In this context, the identification and characterization of AMPs variants caused by point mutations are important to medical monitoring of bearers of such mutations; mainly due to the fact that the effectiveness of conventional antimicrobial agents has been reduced due to the development of resistance by bacteria, a breakthrough of new drugs is made. In this context, synthetic AMPs, generated through several rational design methods, have been proposed as an alternative. Thus, aiming at solutions to this scenario, the present work presents two new approaches, which consist of a model for the prediction of activities of variants of human defensins; and the computer-aided design of plant peptides. In the first approach, it was elaborated a system of median lethal dose prediction, correlating previously published data and the solvation potential energy of the variants. This model was applied to human defenses, HD5 and HBD1, which in turn showed that several variants may be less potent and consequently their carriers may be more susceptible to bacterial infections. In this way, in the second approach, the guava peptide, Pg-AMP1, was used as a model for the development of new synthetic peptides, the guavanins. Structural analyzes of Pg- AMP1 indicated an extremely flexible and variable structure. Thus, a genetic algorithm for computer-aided rational design was applied to obtain a more stable structure. The prototype, guavanin 2, presented α-helix structuring in hydrophobic environments, and showed 100% efficacy against Gram-negative bacteria at low concentrations through the rupture of the bacterial membrane and causing hyperpolarization of the same. In sum, the methodologies and the molecules developed here bring new perspectives for the treatment of infections. / Os peptídeos antimicrobianos (PAMs) fazem parte do sistema imune inato. Alterações genéticas podem levar ao desequilíbrio em sua produção, podendo gerar diversos quadros inflamatórios e/ou infecciosos. Neste contexto, a identificação e caracterização de variantes de PAMs geradas por mutações pontuais em seus respectivos genes são importantes para o acompanhamento médico dos portadores destas mutações; principalmente pelo fato de que a eficácia dos antimicrobianos convencionais está sendo reduzida devido ao desenvolvimento de resistência por parte das bactérias, tornando necessário o desenvolvimento de novos fármacos. Desta forma, PAMs sintéticos, gerados por meio de métodos de desenho racional, têm sido propostos como uma alternativa. Assim, visando desenvolver soluções para este cenário, o presente trabalho apresenta duas novas abordagens, que consistem em um modelo para predição de atividade de variantes de defensinas humanas; e o desenho assistido por computador de peptídeos de planta. Na primeira abordagem foi elaborado um sistema de predição de dose letal mediana correlacionando dados previamente publicados e a energia potencial de solvatação das variantes. Este modelo foi aplicado a defensinas humanas, HD5 e HBD1, indicando que diversas variantes são menos potentes e consequentemente seus portadores podem ser mais susceptíveis às infecções bacterianas. Neste sentido, na segunda abordagem, o peptídeo de goiaba, Pg-AMP1, foi utilizado como modelo para o desenvolvimento de novos peptídeos sintéticos, as guavaninas. As análises estruturais do Pg-AMP1 indicaram uma estrutura extremamente flexível e variável. Desse modo, um algoritmo genético para o desenho racional assistido por computador foi aplicado para a obtenção de uma estrutura mais estável. O protótipo, guavanina 2, apresentou estruturação em α-hélice em ambientes hidrofóbicos, e mostrou eficácia de 100% contra bactérias Gram-negativas em baixas concentrações através do rompimento da membrana bacteriana e causando hiperpolarização da mesma. Em suma, as metodologias e as moléculas desenvolvidas aqui trazem novas perspectivas para o tratamento de infecções.

Submitted by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-11-07T17:53:28Z No. of bitstreams: 1 StellaMarisdeFreitasLimaTese2018.pdf: 12066835 bytes, checksum: 9ad384b4f040333154c3598b59852583 (MD5) / Approved for entry into archive by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-11-07T17:53:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 StellaMarisdeFreitasLimaTese2018.pdf: 12066835 bytes, checksum: 9ad384b4f040333154c3598b59852583 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-07T17:53:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 StellaMarisdeFreitasLimaTese2018.pdf: 12066835 bytes, checksum: 9ad384b4f040333154c3598b59852583 (MD5) Previous issue date: 2018-08-21 / Failure of endodontic therapy is mainly based on the persistence of the microorganism inside the root canal system, perpetuating periradicular pathologies. The need for endodontic reintervention reduces the success rate and turns the development of new therapies into a necessity. Host defense peptides (HDPs) have a therapeutic potential because of its characteristics as broad spectrum antimicrobial activity, immunomodulatory capacity and repair induction. The present study aimed to demonstrate HDPs HHC-10, LL-37 and synoeca-MP activities compared to the commonly used chemical agents Ca(OH)2, NaOCl and chlorhexidine (CHX) in in vitro and in vivo environments. In vitro analysis involved (1) antimicrobial assays for MIC/MBC/MFC determination, antibiofilm and synergistic activities (against Candida albicans, Enterococcus faecalis and Staphylococcus aureus), (2) hemolytic assay and determination of therapeutic index, (3) immunomodulation assays (from RAW 264.7 monocytes) and (4) osteoclastogenesis assays (from mouse bone marrow cells). In vivo assays were based on periradicular lesions induced and treated in rats with subsequent analysis by radiographic, tomographic and histological examinations. Results demonstrated effective antimicrobial activity of HHC-10 (except antibiofilm activity) and synoeca-MP besides NaOCl and CHX. Higher therapeutic index was observed for peptides (HHC-10 and synoeca-MP) with low or no hemolytic activity. Synergism analysis demonstrated better interaction between synoeca-MP and CHX. Immune assays from monocyte cultures demonstrated a pro-inflammatory activity of LL-37 and synoeca-MP and a pro- and anti-inflammatory effect of HHC-10 and Ca(OH)2. However, none of the agents tested reduced osteoclastogenesis in vitro. In in vivo endodontic treatment conditions, HHC-10, synoeca-MP and Ca(OH)2 significantly reduced periapical lesions, although only peptides were able to reduce inflammation in histological analysis. Therefore, HHC-10 and synoeca-MP demonstrated in vitro and in vivo potential for application in endodontic therapy. However, further researches are needed regarding the mechanism of action of HDPs and the possible therapeutic formulations for future analysis in animal models. / O insucesso da terapia endodôntica está baseado na persistência de microrganismos principalmente no interior do sistema de canais radiculares, perpetuando as patologias perirradiculares associadas à tal infecção. A necessidade de reintervenção endodôntica reduz o percentual de sucesso e, portanto, o surgimento de novas terapias é necessário. Dessa forma, peptídeos de defesa do hospedeiro (PDHs) possuem potencial terapêutico associado às suas características de atividade antimicrobiana de amplo espectro, capacidade imunomodulatória e indução de reparo. O presente estudo objetivou demonstrar a atividade dos PDHs HHC-10, LL-37 e synoeca-MP comparado aos agentes químicos comumente utilizados Ca(OH)2, NaOCl e clorexidina (CHX) em ambientes in vitro e in vivo. Para tanto, foram realizadas análises in vitro envolvendo: (1) ensaios antimicrobianos com determinação de MIC/MBC/MFC, atividade antibiofilme e atividade sinérgica (contra Candida albicans, Enterococcus faecalis e Staphylococcus aureus), (2) ensaio hemolítico e determinação do índice terapêutico, (3) ensaios de imunomodulação (a partir de monócitos RAW 264.7) e (4) ensaios osteoclastogênese (a partir de células da medula óssea de camundongos). Os ensaios in vivo foram conduzidos a partir das lesões perirradiculares induzidas e tratadas em ratos com subsequente análise por exames radiográficos, tomográficos e histológicos. Assim, os resultados demonstraram efetiva atividade antimicrobiana dos peptídeos HHC-10 (exceto atividade antibiofilme) e synoeca-MP além do NaOCl e CHX. Observou-se maiores índices terapêuticos para os peptídeos (HHC-10 e synoeca-MP) com baixa ou nenhuma atividade hemolítica. As análises de interação demonstraram combinação sinérgica necessitando de menor concentração a partir da interação entre synoeca-MP e CHX. A partir da cultura de monócitos, observou-se uma atividade pró-inflamatória a partir dos peptídeos LL-37 e synoeca-MP e um efeito pró- e anti-inflamatório do peptídeo HHC-10 e do Ca(OH)2. No entanto, nenhum dos agentes testados reduziram a osteoclastogênese in vitro. Já em condições de tratamento endodôntico in vivo, os PDHs HHC-10, synoeca-MP e o Ca(OH)2 reduziram significativamente lesões periapicais, apesar de somente os peptídeos serem capazes de reduzir inflamação em análises histológicas. Portanto, os peptídeos HHC-10 e synoeca-MP demonstraram potencial in vitro e in vivo para aplicação na terapia endodôntica. No entanto, faz-se necessário maiores investigações sobre o mecanismo de ação dos mesmos e possíveis formulações terapêuticas para futuros testes em modelos animais.

Os insetos desenvolveram um sistema imune eficiente contra parasitas e patógenos, que compreende a resposta celular e a humoral. Os mecanismos celulares envolvem a fagocitose e a encapsulação pelos hemócitos, enquanto que as respostas humorais incluem a ativação da Profenoloxidase, e a síntese pelo corpo gorduroso dos peptídeos antimicrobianos, que são liberados na hemolinfa. Duas vias de sinalização intracelular, Toll e Imd, controlam a expressão dos genes codificadores dos peptídeos antimicrobianos. A análise do Genoma da abelha Apis mellifera permitiu a identificação dos genes dessas vias. No entanto, pouco se conhece do mecanismo de resposta imune nessas abelhas. Desta maneira, nos propusemos analisar a transcrição de genes efetores da resposta imune (abaecina, hymenoptaecina, defensina, transferrina, profenoloxidase), assim como os genes integrantes das vias de sinalização, tais como os genes de reconhecimento de microorganismos (PGRP, GNBP) e ainda, os de sinalização (cactus, relish, dorsal 1-B). Avaliamos também possíveis proteínas implicadas na resposta imune, como as proteínas de estocagem Vitelogenina, Hexamerina 70a, Lipoforina I/II e Lipoforina III. Finalmente, analisamos o efeito da nutrição e do envelhecimento sobre a imunidade em abelhas. Para análise da expressão dos genes das vias de sinalização, as abelhas foram infectadas com bactérias Serratia marcescens ou Micrococcus luteus por injeção ou via alimentação. A infecção com esses microorganismos provocou a transcrição de peptídeos antimicrobianos e de transferrina em altas quantidades após 3 e 12 horas de tratamento, além da alteração na quantidade de transcritos de outros genes. O papel dos genes profenoloxidase e dorsal na imunidade, descritos como codificadores de importantes proteínas em outros insetos, foi avaliado através da metodologia de silenciamento gênico por RNA de interferência. Observamos a diminuição da transcrição do gene alvo, mostrando a eficiência da metodologia. No entanto, a simples injeção de um RNA de fita dupla foi capaz de ativar o sistema imune de abelhas. Este efeito contribuiu para a dificuldade de atribuição do papel da Profenoloxidase na imunidade de abelhas. Contudo, os resultados de silenciamento de dorsal e suas isoformas, nos levaram a considerar que dorsal 1-A ou dorsal 2 participam da via de sinalização intracelular para produção de peptídeos antimicrobianos, principalmente de defensina. Em relação às proteínas de estocagem, tanto a quantidade de transcritos quanto de proteínas diminui após infecção com bactérias, indicando que estas proteínas estão envolvidas de alguma forma no processo de imunidade em abelhas. Além disso, consumo de alimentos ricos em proteína aumentou os níveis de transcritos das proteínas de estocagem, o que muito provavelmente favorece a manutenção da capacidade de resposta imune de abelhas. O efeito do envelhecimento no declínio da imunidade foi analisado em abelhas nutridoras (novas) e forrageiras (velhas) de uma colônia típica. Além disso, foram utilizadas abelhas de uma colônia single-cohort, que eram de uma mesma idade, mas algumas eram nutridoras, enquanto outras eram forrageiras. Todas as abelhas, independentemente da idade ou comportamento, foram capazes de ativar o sistema imune após infecção pela bactéria S. marcescens. No entanto, as abelhas com o comportamento de forrageira, independentemente da idade, sempre foram mais susceptíveis a infecções que as nutridoras. Este fato se deve, muito provavelmente, às diferenças fisiológicas entre essas abelhas, que proporciona às nutridoras maior competência à sobrevivência. / Insects have developed an efficient immune system against parasites and pathogens, which is comprised of both cellular and humoral responses. The cellular mechanisms involve phagocytosis and encapsulation by hemocytes, whereas the humoral responses include activation of prophenoloxidase and synthesis of antimicrobial peptides by the fat body, which are released into the hemolymph. Two signaling pathways, Toll and Imd, control the expression of genes encoding antimicrobial peptides. Genome-wide analyses of the honey bee, Apis mellifera, have identified predicted genes for these signaling pathways. However, immune response mechanisms in honey bees were not yet in depth studied. We analyzed the transcription of effector genes (abaecin, hymenoptaecin, defensin, transferin, prophenoloxidase), as well as other immune genes, such as pathogen recognition genes (PGRP, GNBP) and signaling genes (cactus, relish, dorsal 1- B). We also investigated the role of the storage proteins Vitellogenin, Hexamerin 70a, Lipophorin I/II and Lipophorin III in the honey bee immunity. Finally, we analyzed the effect of nutrition and aging on honey bee immunity. Gene expression of signaling pathway components was assessed in honey bees that had been infected with the bacteria Serratia marcescens or Micrococcus luteus through injection or oral challenge. Honey bees infected with these microorganisms had strong up-regulation of antimicrobial peptide genes and of transferin, and also other changes in transcript abundance after 3 and 12 hours of challenge. The roles of prophenoloxidase and dorsal in the immune response, described as genes encoding important proteins in other insects, were also investigated. In this case we used RNA interference (RNAi) to silence the expression of these genes. RNAi efficiently silenced the target genes. However, injection of doublestranded RNA in honey bees induced a reaction by the immune system. This made it difficult to determine the role of prophenoloxidase in honey bee immunity. Yet, silencing of dorsal and its isoforms led us to consider dorsal 1-A or dorsal 2 as members of the signaling pathways that produce antimicrobial peptides, especially defensin. The abundance of storage proteins transcripts and proteins was lower in infected bees than in controls, giving evidence that these proteins participate in the immune process in honey bees. Moreover, protein consumption caused up-regulation of genes encoding storage proteins, which may favor the maintenace of the immune response capacity. The effect of aging on decline in immunity was analyzed in (young) nurse bees and (old) foragers from normal free-flying colony. We also examined bees from a single-cohort colony, in which all individuals were at the same age; but some were nursing, while others were foraging. All the bees, independent of age or behavior, were able to activate the immune system after infection with S. marcescens. However, foragers, independent of age, were always more susceptible to infections than were nurse bees. This is probably due to physiological differences between bees, which confers to the nurses more competence to survivorship.

Em Triatoma infestans ainda não há pesquisas de isolamento de Peptídeos Antimicrobianas e como têm contato muitos microrganismos acreditamos que eles produzem esses componentes antimicrobianos. Neste estudo identificamos quatro peptídeos antimicrobianos principais. Os Tin-TK-I e Tin-TK-II que são similares com Taquicininas de insetos, não são hemolíticos e ativos contra três bactérias e três fungos, e são capazes de lisar membranas. Tin-TK-I é degradado por aminopeptidases e tem estrutura randômica. Tin-TK-II é degradado por carboxipeptidases e tem estrutura de hélice 310. A Triastina que é similar a uma proteína cuticular de T. infestans, é ativa contra duas bactérias e três fungos, não hemolítica, forma uma hélice 310, lisa membranas, e sofre ação de carboxi e aminopeptidases. E o Triatogênio que é similar ao fibrinopeptideo-A humano, e possui um análogo. É ativo contra três bactérias e seis fungos, e seu análogo contra três bactérias e três fungos. Não são hemolíticos, formam poros em membranas, formam alfa-hélices e são degradados por aminopeptidases. / Regarding new researches with Antimicrobial Peptides in triatomines, none have been developed with T. infestans, and due to its survival in a highly infectious habitat, we believe that it products antimicrobial molecules. On this study, four main AMPs have been identified. Tin-TK-I and II that were similar to Tachykinin-like proteins from insects, they were not hemolytic, and were active against three bacteria and three fungi on the antimicrobial assay. Tin-TK-I presents a random structure and was degraded by aminopeptidases, as Tin-TK-II presents a helix 310 structure and was affected by carboxipeptidases. Both of them can disrupt negatively charged membranes. Triastin that was similar to a cuticular protein from T. infestans, was active against two bacteria and three fungi, had no hemolytic activity, presents a helix 310 structure and can disrupt negatively charged membranes. Triatogen was similar to the human fibrinopeptide A, and it has an analogue. Triatogen was active against three bacteria and six fungi, and its analogue was active against three bacteria and three fungi. They were not active against human erythrocytes, both were degraded by aminopeptidases. They can generate pores on membranes and both have alfa-helix structure.

Peptídeos antimicrobianos são importantes componentes do sistema imune de vertebrados e invertebrados. Neste trabalho purificamos e caracterizamos quatro moléculas presentes na hemolinfa da aranha Acanthoscurria gomesiana: 1) theraphosinina, peptídeo de 4052,5 Da purificado do plasma, apresenta atividade anti-Micrococcus luteus e não apresenta similaridade com outros peptídeos. A partir dos hemócitos foram purificados: 2) mygalomorphina, um peptídeo de 415,9 Da com atividade anti-Escherichia coli. Sua atividade está relacionada à produção de H2O2 pois é inibida por catalase; 3) gomesina, um peptídeo de 2270,4 Da que apresenta alta similaridade com taquiplesinas e protegrinas. Apresenta amplo espectro de atividade contra bactérias, leveduras, fungos e Leishmania; 4) acanthoscurrina, um peptídeo rico em glicina, que apresenta duas isoformas com 10132,4 e 10249,1Da. Este peptídeo tem atividade contra E. coli e Candida albicans e apresenta grande similaridade com proteinas antifúngicas de insetos e também com proteínas relacionadas com a defesa em plantas. / Antimicrobial peptides are important components of the vertebrates and invertebrates immune system. In this work we purified and characterized four molecules from Acanthoscurria gomesiana spider hemolimph: 1) theraphosinin, a 4,052.5 Da peptide purified from plasma with anti-Micrococcus luteus activity. It does not show similarity with any other invertebrate immune peptides. From the hemocytes three peptides have been purified: 2) mygalomorphin, a peptide with 415.9 Da, which shows anti-Escherichia coli activity. This activity is inhibited by catalase, therefore it may be, related to the H2O2 production; 3) gomesin, a peptide with 2,270.4 Da, that shows high similarity with tachyplesins and protegrins. It have large activity spectrum against bacteria, yeast, fungi and Leishmania; 4) acanthoscurrin, a glycine-rich peptide that shows two isoforms of 10,132.4 and 10,249.1 Da. This peptide has activity against E. coli and Candida albicans and shows high similarity with antifungal proteins of insects and plants defense proteins.

Sabe-se que a hemoglobina é uma rica fonte de peptídeos antimicrobianos (hemocidinas). A primeira hemocidina derivada da hemoglobina bovina caracterizada em carrapatos foi o peptídeo Hb33-61, que é ativo contra bactérias gram-positivas e fungos. Acredita-se que tais hemocidinas sejam geradas proteoliticamente no intestino do carrapato. Neste trabalho nós caracterizamos bioquimicamente uma catepsina D, designada BmAP. A análise da expressão gênica por qPCR mostrou que ela é expressa predominantemente no intestino. Através de LC-MS/MS, determinamos a especificidade de clivagem da BmAP utilizando Hb bovina, e verificamos que resíduos hidrofóbicos foram preferencialmente clivados nos subsítios P1 e P1. Também investigamos a especificidade de clivagem da catepsina L intestinal BmCL1, utilizando uma biblioteca combinatória de tetrapeptídeos e através de hemoglobinólise in vitro. A BmCL1 preferiu resíduos alifáticos no P2 e polares no P1 e P1. Além disso, hidrolisou a cadeia da Hb bovina entre A63/A64, gerando peptídeos com estrutura primária similar ao Hb 33-61. A hemoglobinólise com a BmAP e/ou BmCL1 resultou na formação de algumas hemocidinas, corroborando a hipótese do seu envolvimento na geração endógena de peptídeos antimicrobianos. / It is known that hemoglobin is a rich source of antimicrobial peptides (hemocidins). The first hemoglobin-derived hemocidin characterized in ticks was the peptide Hb33-61, which is active against Gram-positive bacteria and fungi. It is believed that hemocidins are endogenously generated in the tick gut. In this work we biochemically characterized a cathepsin D, designated BmAP. Expression analysis by qRT-PCR showed that it is expressed predominantly in the gut. Through LC-MS/MS, we determined the cleavage specificity of BmAP using bovine hemoglobin, and we verified that hydrophobic residues were preferentially cleaved at the subsites P1 and P1. We also investigated the cleavage specificity of the intestinal cathepsin L BmCL1, using a positional scanning synthetic combinatorial library and through in vitro hemoglobinolysis. BmCL1 preferred aliphatic residues at P2 and polar residues at P1 and P1. Also, it hydrolysed the subunit of bovine hemoglobin at A63/A64, generating peptides with a primary structure similar to Hb 33-61. Hemoglobinolysis with BmAP and/or BmCL1 resulted in the formation of some hemocidins, corroborating the hypothesis that these proteinases are involved in the endogenous generation of antimicrobial peptides

A hemoglobina possuí um grande potencial antimicrobiano, sendo os peptídeos antimicrobianos (AMPs) derivados de proteínas contêm o grupamento heme denominados hemocidinas. O carrapato bovino Rhipicephalus (Boophilus) microplus é capaz de adquirir e processar grandes quantidades de sangue para seu metabolismo. Neste trabalho, purificamos hemocidinas produzidas no tubo digestório do carrapato. Identificamos 10 fragmentos da hemoglobina bovina que possuem atividade contra Candida albicans (Hb 1-94, 3-94, 1-87, 93-141, 102-141, 103-141, 107-141, 104-141 e 98-114 e Hb\"beta\" 127-145). Determinamos que todos os peptídeos apresentam um alto conteúdo de aminoácidos básicos, além de uma estrutura secundária em \"alfa\"-hélice, características encontradas em outros AMPs. Verificamos também que as duas principais proteases que atuam na produção das hemocidinas são uma cisteíno- e uma aspártico-proteinase. A identificação de diversas hemocidinas, no tubo digestório de R. (Boophilus) microplus, indica uma possível participação das hemocidinas na proteção contra microorganismos / The hemoglobin posses a great potential as an antimicrobial, being denominated hemocidins the antimicrobial peptides (AMPs) derived from heme containing proteins. The cattle tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus is capable of processing large amounts of blood to its own metabolism. In this work we purified the hemocidins that are produced in the tick gut. We identified 10 fragments from bovine hemoglobin that presents activity towards Candida albicans (Hb 1-94, 3-94, 1-87, 93-141, 102-141, 103-141, 107-141, 104-141 e 98-114 e Hb\"beta\" 127-145). We determined that all the peptides presents a high content of basic amino acids, besides a secondary structure in \"alfa\"-helix conformation, characteristics found in other AMPs. We also verified that a cistein- and an aspartic-protease are the two main proteases involved on the production of these hemocids. The identification of several hemocidins in the gut of R. (Boophilus) microplus, suggests that these AMPs may play a role in the defense of the tick against microorganisms

Orientador: Prof. Dr. Vani Xavier de Oliveira Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2016. / Apos a descoberta da penicilina por Alexander Fleming - em 1940, muitos outros compostos antimicrobianos foram relatados, oriundos de uma ampla variedade de invertebrados, plantas e especies de animais - os antimicrobianos, como: tirocidina, gramidicina, bombinina, melitina, surgindo assim a gera antibioticah. Em seguida, no intuito de obter candidatos para a geracao de novas drogas, particularmente no combate aos virus, fungos e bacterias, o foco na obtencao de peptideos antimicrobianos tambem passou a serem bacterias, fungos, insetos, aracnideos, crustaceos, anfibios, peixes e plantas. Nesse contexto, um peptideo antimicrobiano, denominado IsCT foi isolado em 2001, em Isalo-Madagascar, durante a analise do veneno do escorpiao Opisthacanthus madagascariensis, o qual apresentou atividade hemolitica e antimicrobiana. No intuito de obter-se melhores resultados biologicos contra os agentes patogenicos e uma baixa toxicidade, esse trabalho propoe o desenho de novos analogos do IsCT, com a substituicao de alguns residuos de aminoacidos da sua sequencia, levando-se em consideracao o balanco hidrofobico, carga e sua anfipaticidade. Todos os peptideos foram sintetizados em fase solida, pela estrategia Fmoc, purificados em Cromatografia Liquida de Alta Eficiencia (HPLC) e caracterizados por Espectrometria de Massas (LC/ESI-MS); alem disso, foram realizados estudos conformacionais por Dicroismo Circular (CD).Os ensaios biologicos foram realizados em bacteria gram-negativa Escherichia coli (SBS 363), bacteria gram-positiva, Micrococcus luteus (A270) e a levedura Candida albicans (MDM8). Alem disso, foram realizados ensaios hemoliticos e de degradacao enzimatica. Os resultados demonstraram que o analogo 6foi duas vezes mais ativo que o IsCT nativo, nos tres micro-organismos testados, enquanto que os analogos 1, 5 e 8 mostraram-se menos ativos. Em contrapartida, os analogos 2, 3, 6, 7 e 9 apresentaram um aumento na atividade hemolitica. Todos os analogos apresentaram uma rapida cinetica de degradacao, contudo verifica-se que as substituicoes na posicao 8 (analogo 3 e 4) propiciaram analogos um pouco mais resistentes as proteases. Nos Estudos de CD observa-se que a maioria dos analogos apresenta uma propensao a ¿¿-helice em meios com 50% de TFE e 10 ¿ÊM de SDS, como relatado para o IsCT nativo. De forma geral, com os resultados obtidos dos dez peptideos sintetizados neste trabalho foi possivel obter dois peptideos - [Lys]3-IsCT e [Ala]1[Phe]5[Lys]8-IsCT - os quais mostraram uma reducao do 50% na inibicao dos micro-organismos testados, uma menor atividade hemolitica, em comparacao com o IsCT (peptideo nativo), alem de serem mais resistentes a degradacao proteolitica, indicando que as alteracoes pontuais no IsCT afetam significativamente a sua atividade biologica, hemolitica e a sua estruturacao, tornando-os possiveis candidatos a novas drogas. / After the discovery of penicillin by Alexander Fleming in 1940, many other antimicrobial compounds (as tyrocidine, gramicidin, bombin and melittin) were described from a wide variety of plants, invertebrates and other animal species, providing the Antibiotic Era. Then, in order to obtain candidates for the generation of new drugs, particularly in the fight against viruses, fungi and bacteria, focus on obtaining antimicrobial peptides also came to be bacteria, fungi, insects, arachnids, crustaceans, amphibians, fishes and plants. In this sense, an antimicrobial peptide called IsCT was isolated in 2001 in Isalo Madagascar, while analyzing the venom of the scorpion Opisthacanthus madagascariensis that showed hemolytic and antimicrobial activity. In the attempt to obtain better biological outcomes against pathogens and a low toxicity, this study proposes the design of new IsCT analogues, with the replacement of some amino acids of its original sequence, considering its hydrophobic balance, charge and amphipathicity. All peptides were synthesized on solid phase, by Fmoc strategy, purified by high-performance liquid chromatography (HPLC) and characterized by mass spectrometry (LC / ESI-MS); furthermore, were performed conformational studies by circular dichroism (CD). The biological tests were carried out on gram-negative bacteria Escherichia coli (SBS 363), gram-positive bacteria Micrococcus luteus (A270) and Candida albicans (MDM8). In addition, enzymatic degradation and hemolytic assays were performed. The results showed that the analog 6 was twice more active than native IsCT in three micro-organisms tested, whereas the analogs 1, 5 and 8 were less active. In contrast, the analogous 2, 3, 6, 7 and 9 exhibited an increase in hemolytic activity. All analogs exhibited rapid degradation kinetics, however, it is seen that substitutions at positions 8 (analogous 3 and 4) analogs provided a little more resistant to proteases. In the CD studies, was observed that most analogs presents a propensity for á-helix in solutions with 50% TFE and 10 ìM of SDS, as has been reported for the native IsCT. In general, the results obtained from the ten peptides synthesized in this work it was possible to obtain two peptides to [Lys]3-IsCT and [Ala]1[Phe]5[Lys]8-IsCT which showed a reduction of 50% in inhibition of tested microorganisms, a lower hemolytic activity compared with the IsCT (native peptide) plus were more resistant to protease degradation, indicating that specific changes in IsCT significantly affect its biological activity, hemolytic and their structure, making the possible candidates for new drugs.