Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2015. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-06-23T19:58:37Z No. of bitstreams: 1 2015_EliasFerreiraSabiáJunior.pdf: 2573495 bytes, checksum: a427160f631b1cd7d6dc2a361354a78f (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-06-24T14:53:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_EliasFerreiraSabiáJunior.pdf: 2573495 bytes, checksum: a427160f631b1cd7d6dc2a361354a78f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-24T14:53:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_EliasFerreiraSabiáJunior.pdf: 2573495 bytes, checksum: a427160f631b1cd7d6dc2a361354a78f (MD5) / A bactéria Gram-positiva Bacillus thuringiensis (Bt) é amplamente conhecida devido à sua grande importância no controle biológico, graças à sua capacidade de produzir inclusões cristalinas formadas por proteínas inseticidas (Cry e Cyt), ativas contra um amplo espectro de insetos. Uma nova atividade foi relatada para cristais sem atividade inseticida, a citotoxicidade contra células cancerosas humanas. Essas proteínas citotóxicas, chamadas de Parasporinas (PS), não são hemolíticas e são estruturalmente diferentes das proteínas Cry e Cyt. Até o momento, seis grupos de PS foram identificadas, com base na homologia das suas sequências de aminoácidos. As Parasporinas apresentam modo de ação diferente entre as famílias, assim como diferente espectro citotóxico e nível de atividade. A Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia possui uma Coleção de Bacillus spp. que conta com aproximadamente 2500 isolados. Esse trabalho teve como objetivo identificar, entre as estirpes dessa coleção, genes da família de Parasporinas através de diferentes marcadores moleculares, analisar o perfil proteico dessas estirpes, a possível produção de β-exotoxinas, avaliar sua toxicidade para linhagens de células tumorais, analisar a influência dessas proteínas no padrão de migração celular de linhagens de câncer e as possíveis alterações morfológicas causadas pelas toxinas Parasporinas nas células tumorais suscetíveis. Duzentos e sessenta e nove estirpes foram selecionadas aleatoriamente do banco de bactérias e triadas com os iniciadores específicos desenhados para identificação dos diferentes genes de Parasporina. Trinta e cinco estirpes apresentaram padrões de amplificação para esses genes, dentre estes, 30 isolados obtiveram amplificações para o gene parasporina 1, enquanto 5 isolados para o gene parasporina 3. O perfil proteico sugere que as proteínas secretadas por algumas estirpes possuem o tamanho esperado para o grupo de Parasporina (aproximadamente 81 e 88 kDa para as famílias 1 e 3, respectivamente). Nenhuma das estirpes positivas por PCR apresentou produção de β-exotoxinas. As proteínas das estirpes testadas não mostraram toxicidade contra as linhagens tumorais DU-145 e HeLa. A proteína PS1 da estirpe S1338 mostrou toxicidade específica a células tumorais de mama MCF-7, alterando sua morfologia após 24 horas do tratamento com a toxina ativa, sugerindo que o tipo de morte celular envolvendo a Parasporina 1 seja por apoptose. Nenhuma alteração significativa no padrão de migração das células MCF-7 pode ser observada após o tratamento com a toxina. Desta forma, nossos dados sugerem que a Parasporina 1 produzida pela estirpe S1338 possui características únicas e especificidade contra a linhagem MCF-7 de adenocarcinoma de mama. Estudos mais aprofundados sobre o mecanismo de ação desta toxina, bem como sobre o possível receptor nas células suscetíveis, poderão tornar viável a utilização das Parasporinas como terapia alternativa para o tratamento de câncer, ou até mesmo como ferramenta molecular para o diagnóstico dessa doença. / The Gram-positive bacteria Bacillus thuringiensis (Bt) is widely known for its importance on biological control, due to their hability to produce crystalline inclusions formed by insecticide proteins (Cry e Cyt), active against a broad range of insects. A new activity was reported for crystals without insecticide activity, the cytotoxic against human cancer cells. These cytotoxic proteins are known as Parasporins (PS), are not hemolytic and have different structure from the Cry and Cyt proteins. So far, six classes of PS were identified, based on the homology of their aminoacids sequences. The Parasporins have different mode of action among theirs families, as well as different cytotoxic range and level of activity. The Embrapa Genetic Resources and Biotechnology has a collection of Bacillus spp. with approximately 2500 isolates. This work aims to identify, among the strains of this collection, genes of Parasporin families through different molecular markers, analyse the protein profile of strains, the possible production of β-exotoxins, evaluate its toxicity to tumor cells line and the possible morphological changes caused by the toxins Parasporins in susceptible tumor cells. Two hundred and sixty-nine strains were selected randomly on the bacteria bank, and were screened with specific primers to identify the different Parasporin genes. Thirty-five strains showed amplification patterns, of which, 30 isolates showed amplification to the parasporin 1 gene, and other 5 isolates to parasporin 3 gene. The protein profile suggested that the secreted proteins by some strains has the expected size to the group of Parasporin (approximately 81 and 88 kDa for the family 1 and 3, respectively). None of the positive strains identified by PCR showed β-exotoxins production. The protein of the tested strains didn’t show toxicity against tumor lines DU-145 and HeLa. The protein PS1 from the strain S1338 showed specific toxicity against breast cancer cells MCF-7, changing their morphology after 24 hours of treatment with active toxin, suggesting that the type of cell death involving Parasporina 1 is through apoptosis. No significant alteration in the patterns of MCF-7 cell migration could be observed after treatment with the toxin. Therefore, our data suggest that Parasporin 1 from S1338 strain has unique characteristics and specificity against MCF-7 cell line of breast adenocarcinoma. Further studies on the mode of action involving this toxin, and the possible receptor of susceptible cells, can make the use of Parasporin feasible as an alternative therapy in cancer treatment, or even as a molecular tool for the diagnosis of the disease.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-graduação em Ciências Médicas. 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-02-22T13:45:30Z No. of bitstreams: 1 2015_EvelynMikaelaKogawa.pdf: 108118838 bytes, checksum: ab7bc24686e6c1702930d402b82bf9e2 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-03-23T19:36:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_EvelynMikaelaKogawa.pdf: 108118838 bytes, checksum: ab7bc24686e6c1702930d402b82bf9e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T19:36:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_EvelynMikaelaKogawa.pdf: 108118838 bytes, checksum: ab7bc24686e6c1702930d402b82bf9e2 (MD5) / Introdução e objetivos: O Diabetes Mellitus (DM) é um grupo de doenças metabólicas que frequentemente conduz a um comprometimento de saúde geral, incluindo alterações bucais. A Cromogranina A (CgA) é uma glicoproteína ácida e tem sido considerada um biomarcador da atividade simpática neural. Sua concentração pode estar associada tanto a alterações relacionadas ao DM quanto a algumas manifestações bucais da doença. O presente estudo teve como objetivos avaliar o efeito do DM2 nas funções salivares e nos indicadores clínicos de saúde bucal de acordo com o controle glicêmico dos pacientes e comparar a concentração e o perfil genético da CgA entre indivíduos não-diabéticos e pacientes com DM2. Método: Neste estudo transversal, 110 indivíduos de ambos os sexos foram divididos em três grupos: 36 pacientes com DM2 compensados, 36 com DM2 descompensados e 38 indivíduos nãodiabéticos (grupo controle). Foram avaliados a condição periodontal (profundidade de sondagem, índice de sangramento e perda de inserção clínica), índice de placa bacteriana, status de cárie dentária (índice CPOD), fluxos salivares e capacidade tampão. Amostras de saliva foram coletadas por meio do fluxo salivar total em repouso (STR), fluxo salivar total estimulado (STE) e fluxo salivar não estimulado da mucosa labial superior (SLS). As concentrações de CgA foram determinadas na saliva e no plasma com kits de ELISA, e dois polimorfismos de fragmentos de restrição da CgA (T-415C e Glu264Asp) foram analisados por reação em cadeia da polimerase. Os resultados foram analisados por meio do teste de Shapiro-Wilk, ANOVA a 1 critério com pós teste de Tukey, Kruskal-Wallis com pós teste de Dunn, testes t de Student, U de Mann-Whitney, qui-quadrado e coeficiente de correlação de Pearson (p<0,05). Resultados: Os níveis de CgA plasmática e salivar foram maiores nos grupos DM2 (p=0,019 e p <0,001, respectivamente). Pacientes com DM2 apresentaram menores taxas de fluxos SLS e STR, independentemente do controle glicêmico, em comparação ao grupo controle (p=0,002 e p=0,027, respectivamente). O grupo DM2 descompensados apresentou menores valores de STE (p=0,026) e maiores valores de capacidade tampão da saliva, índice de placa visível e sangramento à sondagem do que outros grupos (p<0,05). Nenhuma diferença foi encontrada para o índice CPOD (dentes cariados, perdidos e obturados) entre os grupos. Sítios com perda de inserção clínica (PIC) de 4 e 5-6 mm foram mais elevados em ambos os grupos diabéticos, em comparação ao grupo controle (p<0,05). O grupo DM2 descompensados apresentou sítios mais elevados de PIC ≥ 7 mm do que os outros grupos (p=0,001). Em ambos os grupos diabéticos, a profundidade de sondagem de 5-6 mm e a PIC 5-6 mm foram associadas a uma maior concentração de CgA salivar (p<0,05). Variantes genéticas da CgA (T-415C e Glu264Asp) revelaram diferenças entre diabéticos e controle quando associadas com menores taxas de fluxos salivares e com maior produção de CgA salivar (p<0,05). Conclusões: Os resultados indicam que maiores níveis de CgA plasmática e salivar são associados com os pacientes DM2. Os achados revelam que pacientes DM2 são mais suscetíveis a anormalidades na função das glândulas salivares e aos danos nos tecidos periodontais do que ao risco de cárie. Além disso, a taxa de fluxo STE e o grau de perda de inserção clínica deterioram significativamente com o pobre controle glicêmico de indivíduos com DM2. A elevada concentração de CgA salivar foi associada com condições periodontais piores e com o diabetes, e poderia estar relacionada com a patogênese de ambas as doenças. Este foi o primeiro estudo a verificar que polimorfismos da CgA podem estar associados com a hipofunção das glândulas salivares e com a maior produção de CgA nos pacientes DM2, e isso pode ser um indicador significante para se estabelecer o papel da CgA salivar como um potencial biomarcador clínico para o DM2. / Background and objectives: Diabetes Mellitus (DM) is a group of metabolic diseases that often leads to a general health compromise, including oral health. The Chromogranin A (CHGA) is an acid glycoprotein and has been considered a biomarker of neural sympathetic activity. Its concentration can be associated with both changes related to DM and some oral manifestations of the disease. This study aimed to evaluate the effect of Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) on salivary function impairments and clinical oral health indicators according to glycemic control status and to compare the concentration of CHGA with its genetic profile among nondiabetic subjects and T2DM patients. Method: In this cross-sectional study, 110 individuals of both genders were divided into three groups: 36 patients with controlled T2DM, 36 with poorly-controlled T2DM and 38 nondiabetic subjects (control group). Periodontal status (probing depth, bleeding on probing and clinical attachment loss), plaque index, dental caries status (DMFT index), salivary flow rate and buffering capacity were assessed. Saliva samples were collected by means of unstimulated whole (UWS), stimulated whole (SWS) and unstimulated labial (ULS) salivary flow rates. CHGA concentrations were determined in saliva and plasma with ELISA kits, and two CHGA polymorphisms (T-415C and Glu264Asp) were analyzed by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism. The results were analyzed using Shapiro-Wilk test, ANOVA with post test 1 Tukey Test, Kruskal-Wallis with Dunn's post test, Student t test, Mann-Whitney test, chi-square and Pearson's correlation coefficient (p <0.05). Results: Higher plasma and salivary CHGA levels were found in T2DM groups (P=0.019 and P<0.001, respectively). T2DM patients presented lower ULS and UWS flow rates regardless of glycemic control status compared to controls (P=0.002 and P=0.027, respectively). Poorly controlled T2DM group exhibited lower values of SWS (P=0.026) and higher mean buffering capacity, plaque index and bleeding on probing than other groups (P<0.05). No difference was found to DMFT (decayed, missed and filled teeth) index between groups. Sites with clinical attachment loss (CAL) 4 and 5 to 6 mm were higher in both diabetic groups compared to control group (P<0.05). Poorly controlled T2DM group had significantly higher sites with CAL ≥ 7mm than other groups (P=0.001). In both diabetic groups, probing depths 5 to 6 mm and CAL 5 to 6 mm were associated with higher salivary CHGA concentration (P<0.05). CHGA gene variants (T-415C and Glu264Asp) revealed significant differences between diabetics and control subjects when associated with lower salivary flow and higher salivary CHGA production (P<0.05). Conclusions: Our findings also indicate an association between plasma and salivary CHGA levels and T2DM patients. The findings revealed that T2DM were more prone to periodontal tissue damage than to caries risk. T2DM causes abnormalities in the function of salivary glands; however, poorly-controlled T2DM has the most influence on SWS flow rates. The results also provide some evidence that the degree of attachment loss deteriorates significantly with poor glycemic control in T2DM (CAL ≥ 7 mm). Moreover, the results suggest that high concentration of salivary CHGA are associated with worse periodontal parameters and T2DM, and this could be related to the pathogenesis of both diseases. This was the first study to verify that the CHGA polymorphisms might be associated with salivary gland hypofunction and higher salivary CHGA production in T2DM patients, and this could be a significant insight to establish a role for salivary CHGA as a potential clinical biomarker to T2DM.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-03-02T15:53:54Z No. of bitstreams: 1 2014_RogerioFragaTroian.pdf: 2051913 bytes, checksum: 688f2fa3ab11ec4a869120485225cb20 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-03-04T17:31:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_RogerioFragaTroian.pdf: 2051913 bytes, checksum: 688f2fa3ab11ec4a869120485225cb20 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T17:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_RogerioFragaTroian.pdf: 2051913 bytes, checksum: 688f2fa3ab11ec4a869120485225cb20 (MD5) / Trichoderma harzianum tem recebido considerável atenção como potencial agente de controle biológico, agindo como um micoparasita contra diversos fitopatógenos habitantes do solo, incluindo Sclerotinia sclerotiorum. O objetivo deste estudo foi vizualizar por microscopia eletrônica de varredura (MEV), a interação entre T. harzianum e S. sclerotiorum, assim como mapear e identificar as proteínas secretadas por T. harzianum quando cultivado na presença de parede celular, apotécio e escleródio de S. sclerotiorum. Nos testes de interação por MEV, T. harzianum provou ser um potente antagonista de S. sclerotiorum, mostrando que as hifas do antagonista penetraram nas estruturas do fitopatógeno. Posteriomente foram construídos os mapas bidimensionais permitindo a visualização das diferentes proteínas secretadas de T. harzianum quando cultivadas na presença de diferentes etapas da vida de S. sclerotiorum sendo que um total de 139 spots foram analisados, e destes foram identificados 63. Das proteínas identificadas no secretoma 5 são exclusivas quando cultivadas em meio contendo apotécio, 9 em meio contendo escleródio e 4 contendo parede celular sendo 11 proteínas expressas nas 3 condições. A expressão dos genes foi feita usando PCR em tempo real a partir de RNA total de T. harzianum quando cultivadas na presença das três fases do ciclo de vida S. sclerotiorum (micélio, escleródios e apotécio) confirmando as proteínas secretadas. Nossos resultados fornecem um passo para a compreensão do processo de micoparasitismo entre T. harzianum durante sua interação com S.sclerotiorum permitindo a identificação das diferentes proteínas secretadas quando cultivadas com as fases do ciclo de vida desse fitopatógeno. _____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Trichoderma harzianum has received considerable attention as a potential biological control agent, acting as a mycoparasite against several soilborne plant pathogens including Sclerotinia sclerotiorum. The objective of this study was to visualize electron microscopy (SEM), the interaction between T. harzianum and S. sclerotiorum as well as map and identify the proteins secreted by T. harzianum when grown in the presence of cell wall, and sclerotia of apothecium S. sclerotiorum. In MEV interaction tests, T. harzianum proved to be a potent antagonist of S. sclerotiorum, showing that antagonist hyphae penetrated pathogen structures. After dimensional maps were constructed allowing the visualization of the different secreted proteins from T. harzianum when cultured in the presence of different stages of the life of S. sclerotiorum with a total of 139 spots were analyzed and identified 63. Of these proteins identified in secretome 5 are unique when grown in medium containing apothecium, 9 in medium containing sclerotia and 4 containing cell wall being 11 proteins expressed in the 3 conditions. Expression of the gene was done using real-time PCR from total RNA of T. harzianum when cultured in the presence of the three phases of the lifecycle S. sclerotiorum (mycelium and sclerotia apothecium) confirming secreted proteins. Our results provide a step towards understanding the mycoparasitism process between T. harzianum during their interaction with S.sclerotiorum allowing the identification of various secreted proteins when grown with the phases of the life of this pathogen cycle.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciências da Computação, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-03-26T16:59:05Z No. of bitstreams: 1 2014_DanieldaSilvaSouza.pdf: 2076331 bytes, checksum: a87184e0f162b276c6b8666762b41e35 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-05-20T18:02:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_DanieldaSilvaSouza.pdf: 2076331 bytes, checksum: a87184e0f162b276c6b8666762b41e35 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-20T18:02:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_DanieldaSilvaSouza.pdf: 2076331 bytes, checksum: a87184e0f162b276c6b8666762b41e35 (MD5) / Identificar funções biológicas das sequências é uma atividade chave em projetos genomas. Esta tarefa é realizada na etapa de anotação, que possui duas fases. Na fase manual, biólogos utilizam seu conhecimento e experiência determinar a função de cada sequência, baseada nos resultados produzidos pela fase automática, onde ferramentas e bancos de dados são utilizados para predizer uma anotação funcional. Esta dissertação propõe BioAgents-Prot, uma ferramenta multiagente baseada em conhecimento, que simula o conhecimento e experiência dos biólogos para anotação de proteínas. BioAgents-Prot foi definido com uma abordagem de agentes cooperativos, onde diferentes agentes especializados trabalham em conjunto na tentativa de sugerir uma anotação manual adequada. A arquitetura proposta em três camadas foi desenvolvida com Java Agent DEvelopment Framework - JADE e Drools, um motor de inferência baseado em regras. Para avaliar o desempenho do BioAgents-Prot, as anotações dos transcritos do fungo Saccharomyces cerevisiae foram comparadas com as anotações sugeridas pelo sistema. Usando regras básicas que representam o raciocínio de anotação, obtemos 95.84% de sensibilidade, 93.22% de especificidade, 98.40% de F1-score e 0.80 de MCC, que demonstram a utilidade do BioAgents-Prot na etapa de anotação em projetos transcritoma. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Identifying biological function of sequences is a key activity in genome projects. This task is done in the annotation step, which has two phases. In the manual phase, biologists use their knowledge and experience to determine the function for each sequence, based on the results produced by the automatic phase, where tools and data bases are used to predict functional annotation. This dissertation presents BioAgents-Prot, a knowledge based multiagent tool, which simulates biologists expertise to annotate proteins. BioAgents-Prot is defined with an approach of cooperative agents, where specialized intelligent agents work together to suggest proper manual annotation. The proposed three-layer architecture was implemented with Java Agent DEvelopment Framework-JADE and Drools (a rule-based inference engine). To assess performance, transcript annotations of the Saccharomyces cerevisiae fungus were compared to the annotations suggested by BioAgents-Prot. Using basic rules that represents the annotation reasoning, we obtained 95.84% of sensitivity, 93.22% of specificity, 98.40% of F1-score and 0.80 of MCC, which shows the usefulness of BioAgents-Prot in annotation step of transcriptome projects.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2012-09-24T13:27:47Z No. of bitstreams: 1 2012_AnaCarollineRibeirodeToledoPinto.pdf: 1319633 bytes, checksum: bc40b50d797b11f2563013e434756f8f (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-10-01T13:48:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_AnaCarollineRibeirodeToledoPinto.pdf: 1319633 bytes, checksum: bc40b50d797b11f2563013e434756f8f (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-01T13:48:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_AnaCarollineRibeirodeToledoPinto.pdf: 1319633 bytes, checksum: bc40b50d797b11f2563013e434756f8f (MD5) / A cana de açúcar é a segunda cultura mais abundante no país, e tem como resíduo o bagaço de cana, o qual é constituído por células vegetais que possuem uma parede celular composta por celulose, hemicelulose e pectina, além da lignina. A biomassa lignocelulósica armazena grande quantidade de energia química, que pode ser convertida em diversas outras fontes energéticas. Fungos filamentosos são microrganismos capazes de produzir e secretar enzimas variadas para utilizar a parede celular vegetal como fonte de carbono. Nesta dissertação foi analisado o secretoma de Aspergillus oryzae crescido em estado sólido de bagaço de cana como fonte de carbono. Foram testadas duas soluções para a extração do secretoma, a) tampão acetado de sódio 0,25mM, pH 5,0 e b) tampão acNa 0,25mM, pH 5,0, 0,1%Tween 80. As amostras foram submetidas às análises enzimáticas, eletroforéticas e por espectrometria de massas (LC-MS/MS). As análises enzimáticas e eletroforéticas mostraram que não houve diferença entre os dois métodos de extração. Além disso, o detergente Tween 80 aparenta aumentar a extração de proteínas vindas do bagaço de cana, o que não é desejável para a análise por espectrometria de massas. A comparação do secretoma de A. oryzae em estado sólido com o secretoma deste em cultura submersa usando meio contendo bagaço mostrou diferenças significativas, sendo o secretoma em estado sólido mais diversificado enquanto o secretoma em cultura submersa apresentou maior abundância de determinadas proteínas. A análise do secretoma produzido em estado sólido por espectrometria de massas permitiu a identificação de 47 proteínas não redundantes, sendo 19 relacionadas à degradação de biomassa lignocelulósica. O polimorfismo enzimático em A. oryzae pode ter sido a justificativa para o baixo número de identificações. As proteínas intracelulares identificadas podem ter sido consequência do processo de extração, mas podem também ter sido secretadas por vias não convencionais, da mesma forma que ocorre em protozoários. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The sugarcane crop is the second more abundant crop in Brazil, and has as waste sugarcane bagasse, which is constituted by plant cells with a cell wall composed of cellulose, hemicellulose and lignin. The lignocellulosic biomass stores a large amount of chemical energy, which can be converted to another sources of energy. Filamentous fungi are a group of organisms that are able to secrete a variety of proteins to disrupt cell wall structure for further carbon assimilation. In this work, Aspergillus oryzae was submitted to solid state-fermentation and it was analyzed two different solutions for extraction of proteins secreted by the fungus as follows: a) 0.25 mM sodium acetate buffer, pH 5; b), 0.25 mM sodium acetate buffer, pH 5, 0.1% Tween 80. The samples were analyzed by enzymatic assays, electrophoretical profile and mass spectrometry (LC-MS/MS) analysis. Enzymatic and electrophoretical analysis showed that there were no differences between extraction with sodium acetate buffer and the extraction buffer with Tween 80. Moreover, Tween 80 seems to increase sugarcane bagasse proteins solubilization in the sample, which is not desirable for MS analysis. The comparison between A.oryzae’s secretome in solid-state culture and in submerged culture using sugarcane bagasse as carbon source showed remarkable differences, being the solid-state secretome more complex and the submerged-culture secretome with some more abundant proteins. Mass spectrometry analysis of solid-state secretome allowed the identification of 47 non redundant proteins, and 19 of them were related with biomass degradation. The high degree of enzymatic polymorphisms in A. oryzae might be the reason of few identified proteins. Intracellular proteins may be a consequence of extraction process, but they could be secreted in an unconventional secretion pathway, as those ones observed in protozoan parasites.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2012-09-24T12:59:02Z No. of bitstreams: 1 2012_PedroAlvesMartins.pdf: 2817452 bytes, checksum: e51e7a47a4726d306b0c4fcecf8ab2e2 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2012-10-02T12:06:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_PedroAlvesMartins.pdf: 2817452 bytes, checksum: e51e7a47a4726d306b0c4fcecf8ab2e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-02T12:06:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_PedroAlvesMartins.pdf: 2817452 bytes, checksum: e51e7a47a4726d306b0c4fcecf8ab2e2 (MD5) / Os fungos filamentosos quando submetidos ao crescimento em meios contendo material lignocelulósico, são capazes de produzir diferentes tipos de enzimas extracelulares responsáveis por catalisar a hidrólise de celulose, hemicelulose e outros polissacarídeos encontrados nas paredes celulares vegetais. Algumas dessas enzimas podem ser aplicadas comercialmente em processos industriais, como nas indústrias alimentícia, têxtil, papeleira e também na produção de bioetanol. O fungo filamentoso mesofílico e de distribuição cosmopolita Aspergillus niger é saprófita e apresenta potencial biotecnológico como produtor de enzimas hidrolíticas O presente trabalho tem como objetivo a purificação de xilanases de A. niger bem como a análise do seu secretoma (conjunto de proteínas secretadas) após seis dias de crescimento em meio sintético suplementado com 1% de bagaço de cana como única fonte de carbono. Uma fração xilanolítica (Xyl) previamente purificada por cromatografia de exclusão molecular revelou ser composta por polipeptídeos distintos apresentando diferentes pIs como demonstrado por eletroforese bidimensional (2-DE). A fim de aperfeiçoar a purificação de Xyl e separar possíveis isoformas, Xyl foi submetido às cromatografias de troca aniônica (CTA) em pH 8,5 e de troca catiônica (CTC) em pH 5,0. A CTA separou uma fração contendo apenas dois polipeptídeos como demonstrado por 2-DE. Um spot foi identificado como sendo uma endo-1,4-β-xilanase e o outro não pôde ser identificado. A xilanase presente na fração purificada exibiu um Km de 6.46 mg/ml e uma Vmax de 1.984 UI.mL-1 para xilana solúvel. A fim de ser submetido à análise proteômica,o secretoma foi primeiramente submetido à digestão tríptica tanto em solução quanto após separação eletroforética em gel de poliacrilamida. Os peptídeos resultantes foram analisados por LC-MS/MS-Orbitrap em modo Data Dependent Acquisition. A abordagem de digestão em gel propiciou a identificação de 55 proteínas comparada à identificação de apenas 14 proteínas utilizando a digestão em solução. A maioria das proteínas identificadas pertence à classe das hidrolases, sendo as xilanases as mais abundantes. Estes resultados correspondem aos ensaios enzimáticos realizados e à composição esperada do secretoma: um arsenal de enzimas capazes de promover a hidrólise do substrato e prover meios para o desenvolvimento e crescimento do fungo. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / When submitted to growth in media containing lignocellulosic materials, filamentous fungi are able to produce different kinds of extracellular enzymes, which are responsible to catalyze the hydrolysis of cellulose, hemicellulose and other polysaccharides found on plant cell wall. Some of these enzymes can be commercially applied to industrial processes, such as the ones used on food, paper and textile industry as well as on the production of bioethanol. Aspergillus niger, a mesophilic and saprophytic filamentous fungus, possesses biotechnological potential as a producer of hydrolytic enzymes. The present work aims at purifying xylanases from A. niger and analyzing its secretome (group of secreted proteins) after six days of growth on synthetic medium supplemented with 1% sugarcane bagasse as the only carbon source. A xylanolytic fraction (Xyl) previously purified by molecular exclusion chromatography was shown to be composed of different polypeptides bearing different pIs as demonstrated by two-dimensional electrophoresis (2-DE). In order to improve Xyl purification and to separate possible xylanase isoforms, Xyl was submitted to both Anion Exchange Chromatography (AEC) at pH 8.5 and Cation Exchange chromatography (CEC) at pH 5.0. The AEC approach could successfully isolate a fraction containing two different polypeptides as demonstrated by 2-DE. One spot was identified as an endo-1,4-β-xylanase and the other couldn’t be identified. This xylanase in the purified fraction exhibited a Km of 6.46 mg/ml and a Vmax of 1.984 IU.mL-1 for soluble xylan. For proteomic analysis, the secretome was firstly submitted to In-solution trypsin digestion or alternatively to SDS-PAGE followed by trypsin digestion of gel slices. Resulting peptides were then analyzed by LC-MS/MS-Orbitrap using Data Dependent Acquisition mode. Overall, the In-gel digested samples provided identification of 55 proteins comparing to only 14 identified proteins in In-solution digested samples. Most proteins identified in A. niger secretome belonged to the hydrolase class, being xylanases the most abundant ones. These findings correspond to experimental enzymatic assays and the expected secretome composition: an arsenal of enzymes capable of hydrolyzing the substrate and providing ways for the fungi growth and development.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2012. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-01-17T14:01:33Z No. of bitstreams: 1 2012_HumbertoGonczarowskaJorge.pdf: 4182565 bytes, checksum: 32af60ccdfdd2ecfee93fbb6d0737438 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-01-24T13:04:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_HumbertoGonczarowskaJorge.pdf: 4182565 bytes, checksum: 32af60ccdfdd2ecfee93fbb6d0737438 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-24T13:04:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_HumbertoGonczarowskaJorge.pdf: 4182565 bytes, checksum: 32af60ccdfdd2ecfee93fbb6d0737438 (MD5) / Polifenismo é a habilidade de um genoma expressar múltiplos fenótipos morfológica e comportamentalmente distintos. Em abelhas Apis mellifera¸ o polifenismo é essencial, uma vez que gera divisão de tarefas na colméia, vital para sua viabilidade. A plasticidade fenotípica das abelhas é mediada nutricionalmente pela geleia real (GR). A major royal jelly protein 1 (MRJP1) é a mais abundante proteína da GR, e é descrita como o principal fator ativo na diferenciação de castas de Apis mellifera. A MRJP1 é uma glicoproteína que se liga fortemente a um peptídeo chamado apisimina (5,5 kDa) e se auto-associa, formando complexos de diferentes tamanhos, podendo se apresentar em diversas formas moleculares numa única solução. O objetivo deste trabalho foi caracterizar associações de MRPJ1 sob diversas condições. MRJP1 foi purificada em um único passo de cromatografia de troca iônica. Por cromatografia de exclusão molecular foi possível observar que a MRJP1 tende a se oligomerizar ou até mesmo a se agregar em tampões ácidos, em amostras aquecidas a 60ºC ou em tampões com alta molaridade de sal (2 M de NaCl) ou de glicina (2 M),. Em tampão PBS pH neutro e tampão carbonato/bicarbonato pH 10,0, a MRJP1 está presente em três formas -pentâmero (290 kDa), dímero (120 kDa) e monômero (55 kDa). Ao se adicionar 0,5 M de glicina em tampão carbonato/bicarbonato pH 10,0, a MRJP1 se dissocia, apresentando-se mais abundante nas formas dimérica e monomérica. A presença dos surfactantes dodecil sulfato de sódio, Tween® 20 e Brij 35 induz um aumento na massa dos complexos de MRJP1, causado provavelmente pela ligação de moléculas do detergente com a proteína, podendo também induzir oligomerização ou agregação. Logo, conclui-se que a liofilização e aquecimento das amostras de MRJP1 induzem oligomerização e agregação da amostra. Não liofilizar o monômero e mantê-lo em baixas temperaturas mantém a amostra nesta forma molcular. O tampão carbonato/bicarbonato, pH 10,0, contendo glicina 0,5 M foi o melhor para se obter menor quantidade de formas de MRJP1 em solução com grande quantidade de monômero. O processo de ultrafiltração impede a purificação de MRJP1 em cromatografia de troca-iônica. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Polyphenism is the hability of a genome to express multiple phenotypes with different morphologies and behaviors. In Apis mellifera bees, the polyphenism is essential, once it generates labor division in the hive, vital to its viability. The bee s phenotypic plasticity is nutritionally mediated by royal jelly (GR). The major royal jelly protein 1 (MRJP1) is the most abundant protein in GR, and it is described as the main active factor in differentiating Apis mellifera castes. The MRJP1 is a glycoprotein that binds strongly to a peptide named apsimin (5,5 kDa) and self-associates, forming complexes of various sizes, and may present itself in different molecular forms in one solution. The purpose of this study was to characterize MRJP1 associations under different conditions. MRJP1 was purified in a single step of ionic exchange chromatography. By size exclusion chromatography, it was possible to observe the MRJP1 oligomerization or even aggregation in acid buffers, in samples heated to 60ºC or in buffers with high salt molarity (2 M of NaCl) or glycine (2 M). In PBS buffer at neutral pH and carbonate/bicarbonate pH 10,0 buffer, MRJP1 was present in three forms - pentamer (290 kDa), dimer (120 kDa) or monomer (55 kDa). By adding 0.5 M of glycine in carbonate/bicarbonate pH 10,0 buffer, MRJP1 dissociates, leading to monomer and dimmer as the most abundant forms. The presence of the surfactants sodium dodecyl sulfate, Tween® 20 and Brij 35 induces a mass increase in the MRJP1 complex, probably caused by the binding of detergent molecules to the protein. Detergents may also induce oligomerization or aggregation. Therefore, it is concluded that lyophilization and heating the MRJP1 samples induce oligomerization and aggregation of the sample. To not lyophilize the monomer and keep it at low temperatures maintains the sample in this molecular form. The carbonate/bicarbonate buffer, pH 10.0, containing 0.5 M of glycine was the best for obtaining fewer MRJP1 forms in solution with high amounts of monomer. The ultrafiltration process prevents MRJP1 purification by ion exchange chromatography.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-06-28T14:59:15Z No. of bitstreams: 1 2013_DianaPaolaGomezMendoza.pdf: 3302680 bytes, checksum: 30eebfba95186093786be13ff26f3486 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-06-28T15:12:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_DianaPaolaGomezMendoza.pdf: 3302680 bytes, checksum: 30eebfba95186093786be13ff26f3486 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-28T15:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_DianaPaolaGomezMendoza.pdf: 3302680 bytes, checksum: 30eebfba95186093786be13ff26f3486 (MD5) / Trichoderma harzianum é um fungo filamentoso capaz de secretar enzimas hidrolíticas ao meio extracelular as quais agem despolimerizando componentes da biomassa vegetal como celulose e hemicelulose. O conjunto de proteínas secretadas por uma célula é denominado de secretoma, uma subpopulação do proteoma total. Amostras correspondentes ao secretoma de T. harzianum foram obtidas por fermentação submersa (SmF) em meio sintético suplementado com 1 %(m/v) de glicose, celulose, xilana ou bagaço de cana como fonte de carbono. Os secretomas foram posteriormente submetidos à análise proteômica seguindo duas abordagens distintas, eletroforese bidimensional (2-DE) seguida de espectrometria de massas MALDI-TOF/TOF para a identificação de polimorfismos proteicos provenientes do gel, e LC-MS/MS para identificação do total de proteínas presentes em cada amostra. Os secretomas de T. harzianum foram igualmente tratados com a enzima PNGase F a fim de detectar presença de proteínas glicosiladas e mudanças no perfil bidimensional das amostras. O crescimento nas diferentes fontes de carbono resultou na identificação de diversos grupos de proteínas extracelulares que incluíram glicosil hidrolases como celulases, xilanases, pectinases e quitinases, bem como proteínas associadas à parede celular fúngica como hidrofobinas e proteínas elicitoras e um alto número de proteínas putativas, cuja expressão diferencial parece estar regulada pela natureza e complexidade da fonte de carbono utilizada na cultura. Adicionalmente este trabalho apresenta evidência sobre a ocorrência de complexos multienzimáticos no secretoma do fungo após o crescimento por SmF em bagaço de cana, graças à utilização de técnicas eletroforéticas, enzimológicas e espectrométricas como BN-PAGE, zimografia e LC-MS/MS, respectivamente. Os resultados indicam que proteínas secretadas por T. harzianum naturalmente envolvidas na desconstrução de substratos (hemi) celulolíticos e quitinolíticos formam parte de elementos oligoméricos constituídos por subunidades de diferente especificidade catalítica que aparentemente são requeridas para uma conversão eficiente e específica dos polímeros da biomassa. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Trichoderma harzianum is a filamentous fungus able to secret hydrolytic enzymes to the extracellular medium which act degrading the biopolymeric components of plant biomass such as cellulose and hemicellulose in fermentable sugars. This set of secreted proteins corresponds to the secretome, a subset of the proteome. The samples related to the T. harzianum secretome were obtained by submerged fermentation (SmF) in synthetic medium supplemented with1% (w/v) glucose, cellulose, xylan or sugarcane bagasse as a carbon source. The secretomes were explored by two different proteomic approaches, gel-based proteomics using two-dimensional electrophoresis (2-DE) followed by MALDI-TOF/TOF mass spectrometry for the identification of the protein polymorphisms from the gel, and gel-free proteomics using LC-MS/MS for identification of the total of protein present in each sample. The T. harzianum secretomes were also treated with the enzyme PNGase F in order to detect the presence of glycosylated proteins and changes in the dimensional profile of the samples. Growth on different carbon sources resulted in the identification of several groups of extracellular proteins such as glycoside hydrolases including cellulases, xylanases, pectinases, chitinases, as well as cell-wall associated hydrophobins and elicting proteins, and putative proteins whose differential expression appears to be regulated by the nature and complexity of the carbon sources used in the culture. In addition the occurrence of multienzymatic complexes in the secretome after SmF growth in sugarcane bagasse containing medium was demonstrated by means of electrophoretic, spectrometric and enzymologic techniques, such as BN-PAGE, zimography, and LC-MS/MS, respectively. The results indicate that enzymes and proteins secreted by T. harzianum naturally involved in the deconstruction of (hemi) cellulolytic and chitinolytic substrates are part of oligomeric elements composed of subunits with different catalytic specificities apparently required for specific and efficient conversion of biomass polymers.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2006. / Submitted by Thaíza da Silva Santos (thaiza28@hotmail.com) on 2009-11-30T23:47:25Z No. of bitstreams: 1 dissertacao Flávia Melissa de Souza Moraes.pdf: 3544803 bytes, checksum: 711ca4494d2c03b3a5d69511c5faab6b (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-01-12T23:46:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacao Flávia Melissa de Souza Moraes.pdf: 3544803 bytes, checksum: 711ca4494d2c03b3a5d69511c5faab6b (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-12T23:46:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Flávia Melissa de Souza Moraes.pdf: 3544803 bytes, checksum: 711ca4494d2c03b3a5d69511c5faab6b (MD5) Previous issue date: 2006-08-29 / Ocotea catharinensis é uma espécie lenhosa florestal nativa da Mata Atlântica que possui grande importância econômica devida à sua madeira e à produção de óleos essenciais. Por causa de sua intensa exploração comercial e da baixa reprodução e viabilidade de suas sementes, O. catharinensis tornou-se ameaçada de extinção. O objetivo deste trabalho foi estudar a embriogênese somática de O. catharinensis por meio da análise proteômica comparativa dos diferentes estágios embriogênicos e também de agregados celulares cultivados em diferentes meios de cultura que produzem células com distintas competências embriogênicas. Para isso, os extratos de proteínas dos agregados celulares cultivados em diferentes meios (WPM, MS, MS+2,4 D) e dos embriões somáticos nos estágios globular (E1), cotiledonar inicial (E2), cotiledonar intermediário (E3) e embrião maduro (E4) foram submetidos à eletroforese bidimensional (2-DE). As amostras foram maceradas em N2 líquido e pó de vidro e precipitadas com solução de TCA/acetona seguida pela extração e solubilização em tampão 2-DE. A concentração de proteína foi determinada utilizando-se Plus One 2D QuantKit (GE Healthcare). As amostras foram submetidas à focalização isoelétrica utilizando-se géis de gradiente imobilizados de pH (IPG) na faixa de 4-7. Também foram realizados géis bidimensionais "dois-em-um" dos agregados celulares, nos quais os géis IPG com a mesma faixa de pH para duas diferentes amostras foram colocados lado-a-lado no topo de um gel para SDS PAGE vertical para a separação na segunda dimensão (Wang et al., 2003). Após a coloração com nitrato de prata, as imagens dos géis foram digitalizadas e submetidas à análises computacionais para se determinar o número e a intensidade dos spots, levando à informação da expressão diferencial de proteínas. Poucos spots mostraram mudanças de intensidade durante o desenvolvimento e nos meios de cultura testados. Estes spots foram analisados por espectrometria de massa utilizando-se espectrômetros de massa tipo MALDI TOF e nano-LC MS/MS (LTQ Orbitrap). Somente um spot foi identificado por MALDI-TOF e oito por LTQ Orbitrap. Entre os diferentes polipeptídeos identificados estão proteínas estruturais como a actina, proteínas antioxidantes como tiorredoxina, superóxido dismutase e outras como proteínas da família 14-3-3, germina e enzima biossintética de tiamina. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Ocotea catharinensis is a forest tree species from Mata Atlântica that has economic importance due to its wood and essential oils. O. catharinensis became an endangered species mostly because of its intense exploitation and its low seed production and viability. The objective of this work was to study O. catharinensis somatic embryogenesis through the comparative proteome analysis of different embryogenic stages as well as cell aggregates maintained in different culture media that produce distinct cell embryogenic competence. For that, the protein extracts of cell aggregates (calus) cultured in different medias (WPM, MS, MS+2,4-D) and of the somatic embryos in globular (E1), initial cotiledonary (E2), intermediary cotiledonary (E3) and mature embryo (E4) stages were subjected to two-dimensional gel electrophoresis (2-DE). The samples were ground in liquid N2 and glass powder, and the proteins precipitated with TCA/acetone solution followed by extraction and solubilization in 2-DE buffer. The protein concentration was determined using Plus One 2D QuantKit (GE Healthcare). The samples were submitted to isoelectric focusing using pH 4-7 immobilized pH gradient (IPG) strips. We also carried out “two-inone” gels (Wang et al., 2003) of cell aggregates, where IPG strips with the same pH range for two different samples were loaded side by side on top of a vertical SDS-PAGE gel for separation in the second dimension. After silver staining, the gel images were digitalized and subjected to computational analyses in order to determine the number and intensity of the spots, allowing the determination of protein differential expression. Few protein spots showed different intensities during the development and in the different culture media tested. These spots were analyzed by mass spectrometry using MALDI-TOF and nano-LC MS/MS (LTQ Orbitrap). Just one spot were identified by MALDITOF and eight by LTQ-Orbitrap. Among the identified polypeptides, there were structural proteins like actin, antioxidant proteins like tioredoxin, superoxide dismutase and others like the 14-3-3 family, germin and thiamine biosynthetic enzyme.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2007. / Submitted by Thaíza da Silva Santos (thaiza28@hotmail.com) on 2009-12-14T20:47:31Z No. of bitstreams: 1 2007_JonatasGomesdaSilva.pdf: 4691972 bytes, checksum: b39e72f3912c3153e03bc871bbc609de (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-01-15T22:47:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_JonatasGomesdaSilva.pdf: 4691972 bytes, checksum: b39e72f3912c3153e03bc871bbc609de (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-15T22:47:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_JonatasGomesdaSilva.pdf: 4691972 bytes, checksum: b39e72f3912c3153e03bc871bbc609de (MD5) Previous issue date: 2007-12-07 / A catalase é uma enzima responsável pela redução de peróxido de hidrogênio (H O ) a água (H O) e oxigênio (O ), que apresenta alguns sítios de 2 2 2 2 ligação para íons metálicos (Cys, His). A ligação entre a enzima e os íons metálicos pode causar mudanças conformacionais ou estabilizar a estrutura da enzima, resultando na sua inibição ou ativação. A inibição da CAT, que ocorre com excesso de metal, contribui para o aumento da geração de espécies reativas de oxigênio, levando ao estresse oxidativo. Neste trabalho, foi estudado separadamente a 2+ 2+ 2+ 2+ interação dos íons metálicos Zn , Cu , Cd e Pb com a catalase, em meio semelhante ao fisiológico, por voltametria de redissolução anódica de pulso diferencial (DPASV), voltametria cíclica (CV) e voltametria de pulso diferencial (DPV). Os objetivos principais deste trabalho foram verificar a existência de interações entre os íons metálicos e a CAT, determinar os parâmetros quantitativos do sistema (estequiometria, constante de dissociação (K ) e potencial padrão de d 0´ redução do complexo (E )) e identificar por meio de estudo teórico os possíveis 2+ 2+ 2+ 2+ sítios de ligação dos íons Zn , Cu , Cd e Pb na estrutura da catalase, com o propósito de permitir uma melhor compreensão do papel dos metais no estresse 2+ 2+ 2+ 2+ oxidativo. Os possíveis sítios de ligação do Zn , Cu , Cd e Pb na molécula de CAT foram identificados, considerando apenas os sítios sem impedimento estérico contendo resíduos de histidina e cisteína, por meio de comparação dos parâmetros físico-químicos (MM, pI e MH) de peptídeos padrão que se ligam a zinco, cobre, cádmio e chumbo e dos peptídeos gerados na clivagem da CAT com as enzimas 2+ GluC2 e V8-proteinase. A formação de um complexo estável entre o Zn e a CAT foi -11 -1 verificada utilizando tanto a DPASV (K = 1,62 x 10 mol L ) quanto a CV (K = 2,98 d d -11 -1 2+ x 10 mol L ). Uma estequiometria de 20 íons Zn para uma molécula de CAT foi determinada para a reação, sendo este valor bem próximo do número de possíveis 2+ sítios de ligação do íon Zn identificados no estudo teórico (28 possíveis sítios de 2+ ligação). A formação de um complexo estável, com estequiometria de 16 íons Cu para uma molécula de CAT (valor bem próximo do número de possíveis sítios de 2+ identificados no estudo teórico - 24 possíveis sítios de ligação), ligação do íon Cu foi evidenciada pelo decaimento das correntes de oxidação/redução do metal com a -10 = 1,73 x 10 adição da CAT à solução e pelo valor da constante de dissociação (K d -1 -10 -1 -10 -1 mol L - DPASV, K = 1,25 x 10 mol L - CV, K = 1,81 x 10 mol L – DPV). A d d pequena diferença entre os valores teórico e experimental das estequiometrias dos complexos pode ser atribuída ao impedimento estérico de alguns sítios, considerados aptos nos estudos teóricos, ocasionada pelo tamanho da enzima e sua conformação na superfície do eletrodo e pelo pH do meio. Os valores de K d 2+ 2+ calculados para os complexos Zn – CAT e Cu – CAT sugerem a participação do zinco e do cobre na inibição da enzima catalase pela formação de complexos estáveis, contribuindo desta maneira para o estresse oxidativo. Para os sistemas 2+ 2+ Cd – CAT e Pb – CAT não foi possível determinar a estequiometria e a constante de dissociação, pois foi observado um decaimento pouco expressivo (a corrente não foi eliminada completamente) da corrente de oxidação do cádmio e do chumbo com a adição de CAT, levando às seguintes hipóteses: os sítios de ligação para esses metais já estão ocupados, há impedimento estérico para as ligações, a interação não é estável, ou a concentração dos metais no meio não favorece a formação dos complexos com a catalase. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Catalase (CAT), which is an important enzyme that catalyzes the decomposition of hydrogen peroxide (H O ) to water (H O) and oxygen (O ), contains 2 2 2 2 some metal binding sites (Cys, His). The binding of metal ions to CAT can change or stabilize its secondary structure, resulting in its inhibition or activation, respectively. The inhibition of CAT, which occurs when metal ions are in excess, contributes to the increase of the generation of reactive oxygen species, resulting in oxidative stress. In 2+ 2+ 2+ 2+ this work, the interaction of Zn , Cu , Cd and Pb ions with catalase was investigated, near physiological conditions, by using differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV), cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV). The developed methodology allows the direct determination of quantitative data (stoichiometry, dissociation constant (K ) and standard reduction d 0 2+ potential (E ’)) of metal ion-CAT systems and the theoretical identification of Zn , 2+ 2+ 2+ Cu , Cd e Pb binding sites. The acquired data will be useful to understand the 2+ 2+ 2+ role of metal ions in the oxidative stress mediated by catalase. Zn , Cu , Cd and 2+ Pb binding sites were identified in CAT, considering only the sites containing hystidine and cysteine residues without steric impediment, through comparison of physical-chemical parameters (MM, pI e MH) of standard peptides that bind zinc, copper, cadmium and lead ions and those from the peptides generated by the cleavage of CAT with GluC2 and V8-proteinase enzymes. The formation of a stable 2+ complex between zinc and catalase, with a stoichiometry of 20 Zn ions per one -11 -1 CAT, was attested by using DPASV (K = 1,62 x 10 mol L ) and CV (K = 2,98 x d d -11 -1 10 mol L ). The formation of a stable complex between copper and catalase, with a 2+ stoichiometry of 16 Cu ions per one CAT molecule, was attested by the decrease of oxidation/reduction currents of the metal with incremental additions of catalase and -10 -1 -10 by the dissociation constant (K = 1,73 x 10 mol L - DPASV, K = 1,25 x 10 mol d d -1 -10 -1 L - CV, K = 1,81 x 10 mol L – DPV). The small difference between theoretical d 2+ 2+ : 1 CAT; 24 Cu : 1CAT) and experimental stoichiometry values found for (28 Zn these complexes can be assigned to the steric impediment of some sites identified in the theoretical studies, caused by the size of the enzyme and its conformation on the 2+ electrode surface and by the pH of the medium. The calculated K values for Zn – d 2+ CAT and Cu – CAT complexes suggest the involvement of these two metal ions in the inhibition of catalase by the formation of a stable complex with the enzyme, 2+ 2+ – CAT and Pb – CAT contributing in this way to the oxidative stress. For Cd systems, it was not possible to determine the stoichiometry and dissociation constant, because it was observed a small decrease (the oxidation current was not completely eliminated) of the oxidation currents of cadmium and lead in the presence of CAT in the voltammograms, taking to the following hypotheses: the binding sites for these metals ions have already been occupied, there is a steric impediment for the bindings, the interactions are not stable, or the concentration of metal ions in solution does not allow the interactions with catalase.