FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O feijÃo-caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp] à uma importante leguminosa devido ao seu potencial nutricional, revelado principalmente pelo alto teor de proteÃnas. As proteÃnas apresentam destaque nas propriedades funcionais (tecnolÃgicas) e o interesse por novas fontes proteicas a custos acessÃveis, leva ao crescente estudo das leguminosas. Assim, o presente trabalho objetivou a obtenÃÃo de isolados proteicos de dois genÃtipos de feijÃo-caupà (Cauamà e Tumucumaque), bem como a caracterizaÃÃo bioquÃmica e funcional destes isolados e de suas sementes. Os resultados mostraram que as sementes dos genÃtipos estudados sÃo boas fontes de proteÃnas (23,19 a 24,02%), fibras (17,75 a 19,78%) e apresentam baixo teor de lipÃdeos (1,67%). Os isolados proteicos obtidos apresentaram elevado teor proteico (> 90%) e rendimento (35,11 e 38,12%, respectivamente Tumucumaque e CauamÃ). Tanto os isolados como as sementes nÃo se mostraram tÃxicos, mas apresentraram inibidores de tripsina (24,2 a 28,2 UI/ Âg de proteÃna), quimiotripsina (26,66 a 32,17 UI/ Âg de proteÃna) e lectina (80.000 a 320.000 UI/ Âg de proteÃna). A digestibilidade dos isolados (63,23 a 63,81%) foi superior a das sementes (50,07 a 54,37%). A fraÃÃo proteica predominante foi a globulina, com maior concentraÃÃo nos isolados. A solubilidade das sementes e isolados apresenta-se em formato de U, com menor solubilidade no ponto isoelÃtrico. Os isolados proteicos apresentaram melhor capacidade de absorÃÃo de Ãgua (2,41 a 2,44 ml/g de amostra), de Ãleo (2,38 a 2,8 1ml/g de amostra) e formaÃÃo de gel (8 a 10%). Jà as sementes apresentaram maior formaÃÃo de espuma (52,66 a 57,89%). Assim, pode-se concluir que os isolados proteicos obtidos desse genÃtipo sÃo promissores para aplicaÃÃo nutricional, por apresentarem elevado teor proteico (> 90%), razoÃvel digestibilidade (>60%) e perfil de aminoÃcidos. Da mesma forma, sÃo promissores para a aplicaÃÃo tecnolÃgica, uma vez que se destacaram nas propriedades de solubilidade, capacidade de absorÃÃo de Ãgua e de Ãleo e formaÃÃo de gel. Assim, os isolados proteicos podem ser utilizados como ingredientes de produtos alimentÃcios, contribuindo com o aumento do valor nutricional dos alimentos e agregando valor aos genÃtipos melhorados do feijÃo-caupi. / The cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp) is an important plant due to their nutritional potential, revealed to mainly high protein content. The highlight proteins present in the functional properties (technological) and interest in new sources of protein at affordable costs leads to increasing interest in studying the legume. Thus, the present study aimed to obtain protein isolates from bean cowpea genotypes, as the biochemical and functional characterization of these isolates and their seeds. The results showed the seeds are good sources of protein (23.19 to 24.02%), fiber (17.75 to 19.78%) and have a low lipid content (1.67%). The protein isolated obtained showed high purity (above 90%) and yield (35.11 and 38.12%). Both isolated as seeds not proved toxic but exhibited trypsin inhibitor (24.2 to 28.2 IU), chymotrypsin (26.66 to 32.17 IU) and lectin (80.000-320.000 IU). The digestibility of isolated (63.23 and 63.81%) was higher than the seeds (50.07 to 54.37%). The predominant proteic fraction was globulin, with the highest concentration in the isolates. The seeds and isolated solubilities presents U-shaped, with lower solubility at the isoelectric point. The isolated protein showed greater capacity for absorb water (2.41 to 2.44 ml/g sample), oil (from 2.38 to 2.81 ml / g sample) and gel concentrations (8-10%). Already seeds showed higher foaming (52.66 to 57.89%).

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O lÃtex da planta lactÃfera Calotropis procera (Ait.) R. Br. à um composto biologicamente ativo importante que apresenta propriedades relevantes como as atividades antiinflamatÃria e antidiarrÃica, embora jà tenha sido previamente mostrado que esse lÃtex produz efeitos tÃxicos considerÃveis em animais. Um outro fato à que nÃo à sabido, ainda, se as proteÃnas do lÃtex de C. procera produzem efeitos alergÃnicos, assim como as proteÃnas do lÃtex de Hevea brasiliensis. O potencial do lÃtex como um fÃrmaco, por essa razÃo, depende da separaÃÃo das propriedades curativas das propriedades tÃxicas e alergÃnicas, mas nÃo existe investigaÃÃo cientÃfica nessa Ãrea. O presente estudo teve como objetivo investigar aspectos bioquÃmicos, toxicolÃgicos e alergÃnicos do lÃtex da planta C. procera, atravÃs do estudo da digestibilidade in vitro e in vivo, avaliaÃÃo da toxicidade subcrÃnica e aguda por via oral e anÃlise da induÃÃo de resposta imune pelas vias subcutÃnea e oral das suas fraÃÃes. O lÃtex foi fracionado em trÃs fraÃÃes distintas de acordo com a sua solubilidade em Ãgua e tamanho molecular. As fraÃÃes foram assim denominadas: proteÃnas do lÃtex (PL), correspondendo Ãs principais proteÃnas do lÃtex; proteÃnas da diÃlise (PD), representando as substÃncias de baixa massa molecular; e borracha do lÃtex (BL) que à altamente insolÃvel em Ãgua. A fraÃÃo PL foi investigada, com relaÃÃo a alguns aspectos bioquÃmicos, como seu perfil protÃico por PAGE-SDS e anÃlise da composiÃÃo de seus aminoÃcidos. As proteÃnas do lÃtex tambÃm foram submetidas à digestÃo in vitro com as enzimas proteolÃticas pepsina, tripsina, quimiotripsina e protease de Streptomyces griseus e a digestibilidade in vitro foi avaliada por cromatografia de filtraÃÃo em gel ou PAGE-SDS. A digestibilidade in vivo de PL foi analisada quando animais experimentais ingeriram essa fraÃÃo por 35 dias. O volume de PL consumido foi registrado diariamente e amostras das fezes dos animais coletadas, tratadas e submetidas à PAGE-SDS e ensaios de imunodifusÃo radial dupla de Ouchterlony, com anticorpos policlonais contra PL. Com relaÃÃo aos aspectos toxicolÃgicos, a fraÃÃo PL foi oralmente administrada a animais experimentais por 35 dias, para a avaliaÃÃo da toxicidade subcrÃnica. Aumentos na massa corpÃrea foram registrados e amostras sangÃÃneas foram analisadas semanalmente. ApÃs o perÃodo experimental, os animais foram sacrificados e um nÃmero de parÃmetros bioquÃmicos e fisiolÃgicos foram determinados. Esses incluÃram determinaÃÃes sÃricas de glicose sangÃÃnea, colesterol total, HDL-colesterol, triglicerÃdeos, testes da funÃÃo hepÃtica (proteÃnas totais, albumina, alanina aminotransferase â ALT e aspartato aminotransferase â AST), testes da funÃÃo renal (urÃia e creatinina), contagens total e diferencial de leucÃcitos sangÃÃneos e do fluido peritonial e anÃlise das proteÃnas sÃricas por PAGE-SDS. Os animais tiveram seus ÃrgÃos vitais (fÃgado, rins, baÃo, intestino delgado, intestino grosso, pÃncreas e estÃmago) dissecados e as massas frescas relativas foram determinadas. Na avaliaÃÃo da toxicidade aguda, a fraÃÃo PL foi administrada por via oral a animais experimentais e a monitoraÃÃo de alteraÃÃes comportamentais desses animais tambÃm foi realizada. Quanto aos aspectos alergÃnicos, respostas imunolÃgicas do lÃtex de C. procera foram investigadas pelas vias oral e subcutÃnea em camundongos. Anti-soros contra as fraÃÃes PL, PD e BL foram analisados quanto a IgG e IgA por ELISA, enquanto IgE e IgG1 foram monitoradas por anafilaxia cutÃnea passiva (PCA) em ratos e camundongos, respectivamente. Os perfis protÃicos das fraÃÃes PL e BL foram analisados por PAGE-SDS. Com relaÃÃo aos resultados dos aspectos bioquÃmicos, a fraÃÃo PL possui uma quantidade apreciÃvel de proteÃnas, baixo conteÃdo de aminoÃcidos sulfurados (metionina e cisteÃna) e um nÃmero considerÃvel de aminoÃcidos (arginina, lisina, fenilalanina e tirosina) que representam sÃtios de clivagem para as enzimas proteolÃticas animais usadas. A fraÃÃo PL foi digerida pela aÃÃo da pepsina, tripsina e quimiotripsina como revelado por anÃlises de filtraÃÃo em gel e PAGE-SDS. A digestÃo completa das proteÃnas do lÃtex foi facilmente obtida pelo tratamento com a protease de S. griseus. Anticorpos policlonais de coelho produzidos contra PL nÃo apresentaram reaÃÃo cruzada com as molÃculas presentes nas fezes dos ratos experimentais. PadrÃes semelhantes de eletroforese foram observados para as quantidades desprezÃveis de proteÃna observadas nos materiais fecais dos animais controle e experimentais. Quanto aos resultados da avaliaÃÃo da toxicidade subcrÃnica, nenhuma morte foi observada durante o experimento. Animais controle e experimentais apresentaram taxa de crescimento semelhante e os ÃrgÃos vitais exibiram massas frescas relativas similares. As funÃÃes hepÃtica e renal, parÃmetros glicÃmicos e lipidÃmicos sÃricos situaram-se em nÃveis normais. Os padrÃes protÃicos eletroforÃticos dos soros dos animais controle e experimental exibiram perfis muito similares. A fraÃÃo PL nÃo induziu inflamaÃÃo aguda na cavidade peritonial dos ratos, como determinado pelas contagens total e diferencial de leucÃcitos. O resultado mais relevante detectado foi um aparente efeito proliferativo das proteÃnas do lÃtex sobre os linfÃcitos sangÃÃneos que tenderam a aumentar, enquanto os neutrÃfilos permaneceram em nÃvel normal. Deve ser enfatizado que os animais experimentais exibiram comportamento, aspectos morfolÃgicos e bioquÃmicos normais, indicando ser improvÃvel que os mesmos estivessem sob qualquer condiÃÃo patolÃgica ou infecciosa. Portanto, o incremento da populaÃÃo de linfÃcitos no soro sangÃÃneo deve ser atribuÃdo a um efeito notÃvel das proteÃnas do lÃtex e nÃo a qualquer evento prejudicial. A fraÃÃo PL foi incapaz de induzir toxicidade aguda, pois nenhuma mudanÃa comportamental foi observada nos animais experimentais. Com relaÃÃo aos resultados dos aspectos alergÃnicos, nenhuma das fraÃÃes induziu aumentos nos nÃveis de anticorpos, quando os camundongos receberam as fraÃÃes do lÃtex por via oral e, portanto, nÃo desenvolveram alergia. Entretanto, anti-soros de camundongos sensibilizados com PL e BL por administraÃÃo subcutÃnea apresentaram resposta imunolÃgica considerÃvel, e PD nÃo induziu sÃntese de anticorpos. O nÃvel de IgG aumentou consistentemente contra PL e BL, enquanto a resposta de IgA foi detectada unicamente contra PL. PL e BL induziram reaÃÃes de PCA muito fortes, sugerindo que ambas as fraÃÃes contÃm substÃncias do lÃtex envolvidas na alergenicidade. AlÃm disso, a anÃlise protÃica de PL e BL sugere que BL ainda retÃm proteÃnas residuais, co-precipitadas com a borracha, abundantemente encontradas na fraÃÃo PL, que poderiam explicar as alergenicidades semelhantes. Nenhuma reaÃÃo de IgG1 foi detectada em quaisquer dos anti-soros testados. Conclui-se que as proteÃnas do lÃtex foram parcialmente susceptÃveis à proteÃlise em ensaios in vitro e, ou foram digeridas e absorvidas, ou foram absorvidas Ãntegras, quando ingeridas em ensaios in vivo. Eventos tÃxicos ou letalidade associados ao lÃtex, como descritos na literatura, nÃo estÃo relacionados com a fraÃÃo PL. A fraÃÃo PL produziu efeito proliferativo parcial sobre as cÃlulas mononucleadas, principalmente linfÃcitos e nÃo induziu resposta inflamatÃria aguda, quando administrada pela via oral. Efeitos alergÃnicos puderam ser detectados, por via subcutÃnea, com as fraÃÃes PL e BL, e nÃo foram observados por via oral. EvidÃncias para uma possÃvel tolerÃncia sistÃmica Ãs proteÃnas do lÃtex por via oral foram fornecidas. As proteÃnas do lÃtex podem atuar como imunoestimulantes. As proteÃnas do lÃtex permanecem uma fonte interessante de molÃculas biologicamente ativas que devem ser estudadas em detalhe quanto Ãs suas propriedades estruturais, funcionais e aplicativas. / The latex of the lactiferous plant Calotropis procera (Ait.) R. Br. is an important biologically active compound that displays relevant properties like antiinflammatory and antidiarrhea activities, although the latex has previously been shown to produce considerable toxic effects on animals. Another question is that it is not known yet whether the latex proteins from C. procera induce allergenic effects, just like the latex proteins from Hevea brasiliensis. The potential of the latex as a pharmaceutical, therefore, depends on separating the curative properties from the toxic and allergenic properties, but there has been a lack of scientific investigation in this area. The objective of the present study was to investigate biochemical, toxicological and allergenic aspects of the latex from the plant C. procera, through the study of in vitro and in vivo digestibility, evaluation of acute and subchronic toxicity by oral route, and analysis of immune response induction by subcutaneous and oral route of its fractions. The latex was fractionated into three distinct fractions according to their water solubility and molecular size. The fractions were named as: latex proteins (LP), corresponding to the major latex proteins; dialysis proteins (DP), representing low molecular size substances; and rubber latex (RL), which was highly insoluble in water. LP fraction was investigated in some biochemical aspects, like its protein profile by SDS-PAGE analysis and its amino acid composition determination. Latex proteins were also subjected to in vitro digestion with trypsin, chemotrypsin, pepsin and Streptomyces griseus protease and in vitro digestibility was evaluated by gel filtration and SDS-PAGE analysis. The in vivo digestibility of LP was analyzed when experimental animals ingested this fraction for 35 days. The volume uptake of LP was recorded daily and samples of fecal material from animals were collected, treated and submitted to SDS-PAGE analysis and radial double immunodifusion assays, with polyclonal antibodies raised against LP. In relation to toxicological aspects, LP fraction was orally administered to experimental animals for 35 days, to allow subchronic toxicity evaluation. Increases in body mass were recorded and blood samples were analyzed weekly. After the test period, the animals were sacrificed and a number of biochemical and physiological parameters determined. These included sera determinations of blood glucose, total cholesterol, HDL-cholesterol, triglycerides, hepatic function tests (total proteins, albumin, alanine aminotransferase â ALT and aspartate aminotransferase â AST), renal function tests (urea and creatinin), total and differential leukocyte counts in blood and peritoneal fluid and analysis of sera proteins by SDS-PAGE. Animals had internal key organs (liver, kidneys, spleen, small intestine, large intestine, pancreas and stomach) dissected and the relative fresh masses were determined. In the acute toxicity evaluation, LP fraction was administered by oral route to experimental animals and behavioral changes in animals were also monitored. With reference to allergenic aspects, immunological responses of latex from C. procera were investigated by oral and subcutaneous routes in mice. Anti-sera against LP, DP and RL fractions were assayed for IgG and IgA titration by ELISA, while IgE and IgG1 were accessed by passive cutaneous anaphylaxis (PCA) in rats and mice, respectively. Protein profiles of LP and RL fractions were analyzed by SDS-PAGE. Concerning biochemical aspects results, LP fraction possesses appreciable amount of protein, low content of sulphurated amino acids (methionine and cysteine) and a considerable number of amino acids (arginine, lysine, phenylalanine and tyrosine) that represent cleavage sites to animal proteolytic enzymes studied. LP fraction was digested by the action of pepsin, trypsin and chemotrypsin as revealed by gel filtration and SDS-PAGE analyses. The full LP digestion was easily achieved by S. griseus protease treatment. Rabbit polyclonal antibodies raised against LP failed to detect cross-reactive molecules in faeces of experimental rats. Similar patterns of electrophoresis were observed for the negligible amounts of protein observed in the fecal materials of control and test animals. With relation to subchronic toxicity evaluation results, no death was observed during the experiment. Experimental and control animals presented similar growth rate and key organs exhibited similar relative fresh masses. Hepatic and renal functions, sera glycemic and lipidemic parameters were determined to be at normal levels. Likewise, the electrophoretic protein patterns of sera from untreated and treated animals exhibited quite similar profiles. Uptake of latex proteins did not induce acute inflammation into peritoneal cavity of rats as determined by the total and differential leukocytes counts. The most relevant result discovered was an apparent proliferative effect of the latex proteins upon blood lymphocytes that tended to increase, whilst neutrophils remained at normal level. It should be emphasized that the experimental rats were normal in their behavior, morphological and biochemical aspects, indicating that it is unlikely that they were under any pathological or infectious condition. Therefore, the increment of lymphocytes population in the blood serum should be attributed to the staking effect of the latex proteins rather than any harmful event. LP fraction was unable of presenting acute toxicity in experimental animals, because no behavioral changes in animals were observed. Concerning allergenic aspects results, none of the fractions induced antibodies level increases when mice received latex fractions by oral route and thus, did not develop allergy. Nonetheless, anti-sera of mice sensitized with LP and RL by subcutaneous administration displayed considerable immunological response, while DP did not induce antibodies synthesis. IgG level augmented consistently against LP and RL, while IgA response was detected to LP solely. LP and RL induced very strong PCA reactions suggesting that both fractions would contain latex substances involved in allergenicity. Furthermore, protein analysis of LP and RL suggests that RL still retain residual proteins, co-precipitated with rubber, abundantly found in LP, that could explain its similar allergenicity. No IgG1 reaction was detected in any of the anti-sera tested. It can be concluded that latex proteins were partially susceptible to digestive proteolysis when accessed by in vitro assays, and were digested and absorbed, or were absorbed in its intact form, when ingested and analyzed by in vivo tests. Toxic events or lethality associated with latex, as described in the literature, are not related to LP fraction. Latex proteins produced partial proliferative effect upon mononuclear cells, mainly lymphocytes and did not induce an acute inflammatory response, when administered by oral route. Allergenic effects could be detected, by subcutaneous route, with LP and RL fractions, and were not observed by oral route. Evidences for an inducible tolerance acquired to latex proteins by oral route were provided. Latex proteins may act as immune stimulants. The proteins from the latex remain an interesting source of biologically active molecules that should be studied in detail for their structural, functional and applicative properties.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / O feijÃo-de-corda (Vigna unguiculata) Ã uma leguminosa bastante utilizada na alimentaÃÃo de famÃlias de baixa renda da regiÃo nordeste do Brasil. Embora suas sementes sejam ricas em proteÃnas, estas sÃo deficientes em aminoÃcidos sulfurados na sua composiÃÃo. Dessa forma, um aumento na qualidade nutricional dessas sementes tem sido um dos principais objetivos dos programas de melhoramento genÃtico para essa espÃcie. AlÃm de determinar o padrÃo de deposiÃÃo de proteÃnas durante o desenvolvimento de embriÃes zigÃticos e somÃticos, nÃs pretendemos identificar genes com padrÃes especÃficos de expressÃo durante a embriogÃnese com a finalidade de utilizÃ-los em programas de melhoramento genÃtico. Utilizando a tÃcnica de eletroforese bidimensional (2D-PAGE) foi comparado o padrÃo protÃico de sementes em desenvolvimento com 10 dias apÃs a antese (DAA), sementes maduras e de suspensÃes celulares embriogÃnicas (SCE) obtidas de calos embriogÃnicos friÃveis (CEF) de feijÃo-de-corda. Para cada estÃgio de desenvolvimento da semente e para as SCE foram obtidos mapas de referÃncia proteÃmicos altamente reprodutÃveis numa faixa de pH de 3-10 e 4-7. VÃrios âspotsâ foram selecionados baseando-se na quantidade ou volume relativo de cada âspotâ e na taxa de expressÃo. Cerca de 800 (para sementes em desenvolvimento) e 130 (para SCE) âspotsâ protÃicos regulados para cima, para baixo, que se mantÃm constantes ou que sÃo especÃficos durante o desenvolvimento foram retirados dos gÃis 2D para anÃlise por espectrometria de massa. Algumas estratÃgias foram utilizadas para a identificaÃÃo das proteÃnas, como: PMF (peptide mass fingerprinting) e busca atravÃs de dados nÃo processados (MS/MS ion search). Dessa forma, cerca de 400 proteÃnas foram identificadas em sementes e cerca de 70 proteÃnas foram identificadas para SCE. A maioria das proteÃnas fram classificadas como proteÃnas do metabolismo primÃrio, energÃtico, proteÃnas de destinaÃÃo/proteÃnas de reserva e proteÃnas de defesa ou relacionadas a algum tipo de estresse. / Cowpea (Vigna unguiculata) is a leguminous plant highly utilized by low-income earners of Northeastern Brazil. However, proteins found in the crop are highly deficient in sulfur-containing amino acids. In line with this, improvement of nutritional quality of cowpea seeds has been one of the major goals of breeding programs of the crop. A starting point in this respect is a concerted effort to study the basic biochemical and physiological aspects of the development of cowpea seed. Besides determining the protein deposition pattern during the development of zygotic embryos and somatic embryos of the species, we set out to identify genes with specific pattern of expression during the two processes which will be of immense importance in cowpea breeding. Using the technique of two-dimensional electrophoresis (2D-PAGE), we compared the protein deposition pattern of developing cowpea seeds with 10 days after anthesis (DAA) and mature seeds and embryogenic cell suspension (ECS). From each developmental stage and for ECS, we obtained proteomic reference maps that were highly reproducible within the pH of 3-10 and 4-7. Various spots were selected based on quantity or relative volume and rate of expression. About 800 (for seeds development) and 130 (for ECS) proteins spots up- or down-regulated, remained constantly expressed and were specific for each developmental stage. The spots were removed from the 2-D gels, processed, and subjected to mass spectrometry. Some strategies like peptide mass fingerprinting (PMF) and non-processed data search (MS/MS ion search) were employed for protein identification. Over 400 proteins in seeds and over 70 proteins in ECS were identified. A large number of these proteins were found to be primary metabolism proteins, energy, protein destination and storage and defense proteins and others related to stress.