Sementes das plantas pertencentes à família Leguminosae são excelentes fontes de inibidores de proteases. O gênero Acacia é um dos membros mais importantes deste grupo. Neste trabalho, foram descritos novos inibidores de proteases das sementes de Acacia plumosa Lowe. A partir do extrato salino das sementes maduras, os inibidores foram purificados por cromatografia de exclusão molecular em coluna Superdex-75 (equilibrada e eluída com PBS) e cromatografia de troca iônica em coluna Mono-S, equilibrada e eluída com o tampão Acetato de Sódio 50 mM (pH 5.0) num gradiente linear de \'NA\'\'CL\' 0-0.5 M. Quatro frações (eluídas por volta de 0.1 8, 0.22, 0.33 e 0.37 M de \'NA\'\'CL\') apresentaram atividade anticoagulante e ação inibitória sobre serinoproteases, estas frações foram denominadas ApTIA, ApTIB, ApTIC e ApTID, respectivamente. Em condições nativas, a espectrometria de massas mostrou as massas moleculares de três deles (A, B e C): 19.709; 19.869 e 20.378 Dáltons, enquanto que em SDS-PAGE na presença de \'beta\'-mercaptoethanol, foram observadas duas cadeias para cada um dos inibidores. A análise dos primeiros 10 resíduos de aminoácidos da região N-Terminal das duas cadeias das formas A, B, C revelou identidade com inibidores do tipo Kunitz, e também mostrou dois resíduos diferentes na ApTIC, em relação as formas A e B. Estes dados levam a interpretação de que estes inibidores são diferentes isoformas encontradas nesta semente. O espectro de dicroísmo circular foram compatíveis com proteínas que majoritariamente apresentam elementos- β e não-ordenados em sua estrutura, apresentando máximos positivos por volta de 230 nm e mínimos em 202 nm. Os três isoinibidores foram muito estáveis em pHs ácidos e alcalinos, e suas estruturas foram afetadas somente acima de 75oC. As constantes de associação (KA) e de dissociação(KD) determinadas por SPR (num sistema BIACORE) com enzimas proteolíticas indicaram que a afinidade destes inibidores por tripsina foi até 20 vezes maior que para quimotripsina (tripsina: KA2.57x109 M-1 e quimotripsina: KA 1.34x108M-1), e o complexo tripsina-inibidor mostrou maior estabilidade (tripsina: KD por volta de 0,5 nM e quimotripsina: 6 nM). Estes inibidores também apresentaram ação inibitória sobre o crescimento dos fungos Aspergillus niger, Thielaviopsis paradoxa, Colletotrichum sp P10 e Fusarium moniliforme, mostrando que provavelmente a inibição de suas serinoproteases possa ser um mecanismo de controle das suas proliferações. / Seeds of plants belonging to Leguminosae family are rich sources of protease inhibitors. The Acacia genus is one of the most important members of this group. In this work, novel protease inhibitors from Acacia plumose Lowe seeds have been described. From the saline extract of mature seeds, the inhibitors were purified by size exclusion chromatography on Superdex-75 column (equilibrated and eluted with PBS) and ionic exchange chromatography on Mono-S column, equilibrated and eluted with Sodium Acetate 50 mM (pH 5.0) in a linear gradient of NaCl 0-0.5M. Four fractions (eluted around 0.18, 0.22, 0.33 and 0.37 M of NaCl) presented anticoagulant activity and inhibitory action on serineprotease, these fractions were denoted ApTIA, ApTIB, ApTIC and ApTID, respectively. In native conditions, mass spectrometry showed the molecular weights of three of them (A, B and C): 19,709; 19,869 and 20,378 Daltons, while in SDS-PAGE in ?-mercaptoethanol presence, two chains for each inhibitor were observed. The N-terminal analysis of the first 10 amino acid residues of both chains of the isoforms A, B, and C revealed identity with Kunitz protease inhibitors and also showed two different residues in ApTIC, comparing with A and B isoforms. These data indicate that the inhibitors are different isoforms present in this seeds. The circular dichroism spectra were compatible with proteins that majority present unordered and beta-elements in these structures, presenting positive maxima around 230 nm and minima about 202 nm. The three isonhibitors were very stable at acids and alkalines pH, and their structures are only affected over 75ºC. The association (KA) and dissociation constants (KD) determined by SPR (BIACORE system) with proteolytic enzymes indicated that the affinity of these inhibitors for trypsin was up to 20 times bigger than for chymotrypsin (trypsin: KA 2.57x109 M-1 and chymotrypsin: KA 1.37x108 M-1), and the complex inhibitor-trypsin showed higher stability (trypsin: KD around 0,5 nM and chymotrypsin: 6 nM). These inhibitors also presented inhibitory action on the fungi growth of Aspergillus niger, Thielaviopsis paradoxa, Colletotrichum sp P10 e Fusarium moniliforme showing that probably the inhibition of their serineproteases can be a mechanism of control of their proliferation.

Orientador: Valber de Albuquerque Pedrosa / Resumo: O desenvolvimento de novos dispositivos para monitorar o metabolismo celular e o diagnóstico de doenças expandiu as pesquisas com biossensores, que aliados à nanotecnologia possibilitaram a criação de novos elementos com alta sensibilidade de detecção, especificidade e capacidade de multiplexação, mostrando grande potencial para sua aplicabilidade no diagnóstico clínico. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas. A primeira, referiu-se no desenvolvimento de uma metodologia para acoplar o aptâmero conjugado com as nanopartículas de ouro sobre o sensor da Ressonância Plasmônica de Superfície (SPR). Foi utilizado MUA para formação das monocamadas auto-organizadas; ativação dos grupos carboxílicos utilizando solução de EDC/NHS e a imobilização do aptâmero conjugado. Após este processo, foram realizadas as injeções de Mucina Epitelial Polimórfica tipo 1 (MUC1). A segunda etapa, consistiu na mesma metodologia de acoplamento do aptâmero, porém substituindo a MUC1 por sobrenadante da linhagem celular LNCaP (células prostáticas tumorais). Desse modo, foi desenvolvida uma metodologia analítica utilizando aptâmeros e biomarcadores para diagnosticar o Câncer de Próstata (PCa) através da SPR. / Mestre

Submitted by Alessandra Portugal (alessandradf@ioc.fiocruz.br) on 2013-09-17T16:37:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao completa - Lenilton Silveira.pdf: 2646876 bytes, checksum: fbad76d9c78a2517359d01fc6fc96b45 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-17T16:37:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao completa - Lenilton Silveira.pdf: 2646876 bytes, checksum: fbad76d9c78a2517359d01fc6fc96b45 (MD5) Previous issue date: 2011 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Neste estudo nós realizamos um monitoramento cinético, ex vivo, da resposta imune do hospedeiro, induzida durante infecção murina por L. (L.) amazonensis. Fêmeas de camundongos BALB/c foram inoculadas subcutaneamente no coxim plantar esquerdo com 106 promastigotas de fase estacionária e o progresso da infecção foi monitorado por medição da área de lesão. Os linfócitos dos linfonodos poplíteos drenantes da lesão (LNs) foram analisados por citometria de fluxo (FACS - fluorescence-activated cell sorting) e por ressonância plasmônica de superfície (SPR - surface plasmon resonance). Os resultados de FACS indicaram que o perfil de linfócitos é definido na primeira semana de infecção e caracterizado por elevados níveis de linfócitos B e por uma diminuição de linfócitos T. O percentual de linfócitos B foi três vezes maior quando comparado com o dos camundongos não infectados e os linfócitos T eram 1,5 vezes mais baixo. Estes valores permaneceram constantes ao longo da infecção até o ultimo ponto analisado. Foi observado um discreto aumento (0.3 a 0.5) na relação CD8+/CD4+ nos animais infectados, enquanto nos não infectados esta relação permaneceu em torno de 0.35, até o último dia do estudo. Adicionalmente, nós realizamos ensaios de detecção de linfócitos T CD8+ dos LNs, em tempo real, por SPR, utilizando moléculas H-2 Ld:Ig ligadas à peptídeos da região COOH-terminal de cisteína-proteinase B de L. (L.) amazonensis (P6.3= EFCLGGGL, P6.4= CLGGGLCL, P6.5= EFCLGGGLC, P1.7= VMVEQVICF, P1.9= MVEQVICFD, P1.10= VEQVICFD). Os peptídeos testados indicaram valores de constante de associação (0.16x107 – 22.0x107) e dissociação (0.047-0.123) favoráveis a formar complexos com os dímeros H-2 Ld em pH neutro, com valores de energia livre de Gibbs < 0. De forma geral, a ligação das células ao complexo H-2 Ld:Ig/peptídeo, mostrou uma resposta (RU - Response unit) de dissociação maior em células de animais infectados (113 RU – 465 RU) que nas dos animais não infectados (71 RU – 304 RU). A resposta aos complexos H-2 Ld:Ig/peptídeo revelou diferenças de reconhecimento nas semanas avaliadas, como alta resposta ao P1.10 (227 RU) na 3ª semana e ausência de resposta ao P1.7 na 16ª semana. Em uma mesma semana de análise, vimos que o nível de reconhecimento dos peptídeos difere entre eles, uns apresentando alto valor de RU e outros um valor mais baixo: 3ª (P1.10>P6.3>P1.9>P1.7>P6.4>P6.5), 4ª (P6.3.>P6.5>P1.9>P6.4>P1.7), 6ª (P6.4>P1.10>P1.9>P1.7>P6.5), 12ª (P1.9.>P6.3>P1.10>P6.5), 18ª semana (P6.4=P1.9>P6.3>P1.10>P1.7). Embora, apenas, dois peptídeos tenham sido testados na 1ª semana, a maior resposta foi relacionada ao P1.7 (161 RU), seguido do P1.9 (115 RU). Os dados gerados indicaram uma flutuação na população dos linfócitos T e B, assim como o envolvimento de linfócitos T CD8+ direcionados a peptídeos da região COOH-terminal da CPB, ao longo da infecção / In this study, we performed a kinetic ex vivo monitoring of host immune responses during murine infection with Leishmania (Leishmania) amazonensis. Female BALB/c mice were injected subcutaneously in the left hind footpad with 106 promastigotes in stationary growth phase and the progression of infection was monitored by measuring lesion area expansion. Lymphocytes from lesion draining popliteal lymph nodes (LNs) were analyzed by fluorescence-activated cell sorting (FACS) and surface plasmon resonance (SPR). FACS results indicated that the lymphocytes profile is defined in the first week post infection and was characterized by high levels of B cells and by a decrease in T cell numbers. The percentage of B lymphocytes was three times higher when compared to the non-infected mice and T lymphocytes were up to 1.5 times lower. These values remained constant throughout infection until the last point analyzed. It was observed a slight increase (0.3 to 0.5) in the CD8+/CD4+ ratio in the infected mice, whereas in the not infected group this ratio remained around 0.35, until the last assessed infection day. Additionally, we have performed an assay to detect CD8+ T lymphocytes from LNs in real time, by SPR, utilizing H-2 Ld:Ig molecules bound to peptides derived from the COOH-terminal region of cysteine-proteinase B from L. (L.) amazonensis (P6.3= EFCLGGGL, P6.4= CLGGGLCL, P6.5= EFCLGGGLC, P1.7= VMVEQVICF, P1.9= MVEQVICFD, P1.10= VEQVICFD). The peptides tested presented values of association (0.16x107 – 22.0x107) and dissociation constant (0.047-0.123) favorable to form complexes with H-2 Ld at neutral pH, with values of Gibbs free energy < 0. In general, the binding of cells to the H-2 Ld:Ig/peptide complexes showed a response unit (RU) of dissociation higher in cell preparations from infected mice (113 RU - 465 RU) than the cells from uninfected mice (71 RU – 304 RU). The recognition response to the complex H-2 Ld:Ig/peptide were assessed at different weeks as high response to P1.10 (227 RU) at 3th week and absence of response to P1.7 at 16th week. In the same week of analysis, we found that the level of recognition of peptides differs among them, some presenting a high value of RU and others a lower value: 3th (P1.10 >P6.3>P1.9>P1.7>P6.4>P6.5), 4th (P6.3.>P6.5>P1.9>P6.4>P1.7), 6th (P6.4> P1.10>P1.9>P1.7>P6.5), 12th (P1.9.>P6.3>P1.10>P6.5), 18th week (P6.4=P1.9>P6.3>P1.10>P1.7). Although only two peptides were tested at 1th week, the highest response was related to P1.7 (165 RU), followed by P1.9 (115 RU). Generated data indicated a fluctuation in the population of T and B lymphocytes, as well as the involvement of CD8+ T cells directed to peptides of the COOH-terminal region of the CPB, throughout the infection

Submitted by VANESSA MORAIS BRAITE null (vbraite@fmb.unesp.br) on 2017-09-27T13:56:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final.pdf: 994807 bytes, checksum: 8a4fd4046da2b6f8872103545cdfc8c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-28T14:19:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 braite_vm_me_bot.pdf: 994807 bytes, checksum: 8a4fd4046da2b6f8872103545cdfc8c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-28T14:19:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 braite_vm_me_bot.pdf: 994807 bytes, checksum: 8a4fd4046da2b6f8872103545cdfc8c4 (MD5) Previous issue date: 2017-09-01 / O desenvolvimento de novos dispositivos para monitorar o metabolismo celular e o diagnóstico de doenças expandiu as pesquisas com biossensores, que aliados à nanotecnologia possibilitaram a criação de novos elementos com alta sensibilidade de detecção, especificidade e capacidade de multiplexação, mostrando grande potencial para sua aplicabilidade no diagnóstico clínico. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas. A primeira, referiu-se no desenvolvimento de uma metodologia para acoplar o aptâmero conjugado com as nanopartículas de ouro sobre o sensor da Ressonância Plasmônica de Superfície (SPR). Foi utilizado MUA para formação das monocamadas auto-organizadas; ativação dos grupos carboxílicos utilizando solução de EDC/NHS e a imobilização do aptâmero conjugado. Após este processo, foram realizadas as injeções de Mucina Epitelial Polimórfica tipo 1 (MUC1). A segunda etapa, consistiu na mesma metodologia de acoplamento do aptâmero, porém substituindo a MUC1 por sobrenadante da linhagem celular LNCaP (células prostáticas tumorais). Desse modo, foi desenvolvida uma metodologia analítica utilizando aptâmeros e biomarcadores para diagnosticar o Câncer de Próstata (PCa) através da SPR. / The development of new devices to monitor cell metabolism and the diagnosis of diseases has expanded research with biosensors, which together with nanotechnology enable the creation of new elements with high detection sensitivity, specificity and multiplexing capacity. The work has developed in two stages. First, concerning the development of a methodology for the coupling or the conjugate with the gold nanoparticles on the Surface Plasmon Resonance (SPR) sensor. MUA has used for the formation of self-organized monolayers; activation of social media groups, EDC / NHS solution, and a conjugate fit immobilization. After this process, they have performed as injections of Polimorphic Epithelial Mucin type 1 (MUC1). The second step consisted of the same aptamer coupling methodology, but replacing a MUC1 with supernatant of the LNCaP cell line (prostatic tumor cells). Thus, an analytical methodology has developed, using aptamers and biomarkers for the diagnosis of Prostate Cancer (PCa) through the SPR.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Early diagnosis of leprosy is an important contribution to reducing the incidence of the disease. For its early detection, the development of new platforms that include the mapping of antigens with potential to be used in immunodiagnostic is of great interest. Among these antigens, the PGL-1 and epitopes derived from specific bacillus proteins have received great attention. Alternatively, due to their versatility to perform the same functions as the protein and non-protein natural antigens, mimetic peptides are considered an important tool. Thus, our goal was to produce mimetic peptides of Mycobacterium leprae antigens that are promising as serological markers, which will be explored in new diagnostic platforms. To produce peptide mimetics, phage display technology was used. In the first case, we used a monoclonal anti-PGL-1 (CS-38) aiming to obtain peptides that mimics the PGL-1. In the second case, the peptides were obtained having purified IgGs from patients with leprosy as target. The sequences of the selected peptides expressed on the phage surface were chemically synthesized. The synthetic peptides were validated by ELISA (case 1 and 2) and by an immunosensor based on Surface Plasmon Resonance (case 1). Aiming to confirm and identify the targets of the mimetic peptides, scFv antibodies were produced by reverse engineering. The PGL-1-M3 peptide that mimics the native PGL-1 had a sensitivity of 89.11% and specificity of 100.00% in the IgM detection, with positivity of 100% in lepromatous (LL). The IgG detection had positivity of 60% for tuberculoid (TT) and 39% for household contacts (HC). This peptide was used in assembling one biophotonics platform, which allowed the differentiation of all forms of leprosy (p <0.05). The anti-scFv-M3 PGL-1 recognized native PGL-1 and accurately detected the M. leprae in immunohistochemistry tests. The MPML11, MPML14 and MPML12 peptides that mimics M. leprae antigens detect IgG and IgA in patients and HC. In IgG detection, MPML11 peptide showed positivity in 52.2% of TT and 35% of HC, and is also a promising marker of type 2 reaction. MPML12 and MPML14 peptides showed a very similar behavior to the PGL-1, with positivity of 100% and 92.85% in LL, respectively. The three peptides detected IgA in the serum of patients, especially multibacillary (MBs); and IgA in saliva of MBs and HC which index case was multibacillary. Mimetic peptides obtained in this work were confirmed as true mimetics of M. leprae antigens and can be applied in the diagnosis of leprosy in different platforms. / O diagnóstico precoce da hanseníase representa uma contribuição importante para diminuir a incidência da doença. Para isso é fundamental o desenvolvimento de novas plataformas, que incluam o mapeamento de antígenos com potencial para o imunodiagnóstico. Dentre estes destaca-se o PGL-1 e epítopos obtidos de proteínas específicas do bacilo. Alternativamente, peptídeos miméticos apresentam-se como uma importante ferramenta, pela versatilidade em desempenhar as mesmas funções que os antígenos naturais proteicos e não-proteicos. Dessa forma, nosso objetivo foi produzir peptídeos miméticos a antígenos do Mycobacterium leprae e que sejam promissores como marcadores sorológicos, os quais serão explorados em novas plataformas diagnósticas. Para produzir os peptídeos miméticos foi utilizada a tecnologia phage display. No primeiro processo utilizou-se um anticorpo monoclonal anti-PGL-1 (CS-38) para obter peptídeos miméticos ao PGL-1. No segundo processo, os peptídeos foram produzidos tendo como alvo IgGs purificadas de pacientes com hanseníase. As sequências dos peptídeos expressos nos fagos foram sintetizadas quimicamente. Os peptídeos sintéticos foram validados por ELISA (processo 1 e 2) e imunosensor baseado em Ressonância Plasmônica de Superfície (processo 1). Por meio de engenharia reversa, anticorpos scFv foram produzidos para confirmar e identificar alvos dos peptídeos miméticos. O peptídeo PGL-1-M3 mimético ao PGL-1 nativo apresentou sensibilidade de 89,11% e especificidade de 100,00% na detecção de IgM, com positividade de 100% em lepromatosos (LL), bem como títulos de IgG detectaram positividade de 60% para tuberculóides (TT) e 39% para contatos domiciliares (HC). Com este peptídeo foi montada uma plataforma biofotônica, que diferencia todas as formas clínicas de hanseníase (p<0,05). O scFv anti-PGL-1-M3 reconheceu PGL-1 nativo e detectou com precisão o M. leprae na imuno-histoquímica. Os peptídeos MPML11, MPML12 e MPML14 miméticos de antígenos do M.leprae detectam IgG e IgA em pacientes e HC. Na detecção de IgG, MPML11 apresentou positividade de 52,2% em TT e 35% em HC e também é um promissor marcador de reação tipo 2. MPML12 e MPML14 apresentaram um comportamento muito similar ao PGL-1, tendo 100% e 92,85% de positividade em LL, respectivamente. Os três peptídeos detectaram IgA nos soros de pacientes, especialmente multibacilares (MBs); bem como IgA na saliva de MBs e HC cujo caso índice era multibacilar. Os peptídeos miméticos obtidos nesse trabalho foram confirmados como miméticos verdadeiros de antígenos do M. leprae e podem ser aplicados no diagnóstico da hanseníase em diferentes plataformas. / Doutor em Genética e Bioquímica

Sementes das plantas pertencentes à família Leguminosae são excelentes fontes de inibidores de proteases. O gênero Acacia é um dos membros mais importantes deste grupo. Neste trabalho, foram descritos novos inibidores de proteases das sementes de Acacia plumosa Lowe. A partir do extrato salino das sementes maduras, os inibidores foram purificados por cromatografia de exclusão molecular em coluna Superdex-75 (equilibrada e eluída com PBS) e cromatografia de troca iônica em coluna Mono-S, equilibrada e eluída com o tampão Acetato de Sódio 50 mM (pH 5.0) num gradiente linear de \'NA\'\'CL\' 0-0.5 M. Quatro frações (eluídas por volta de 0.1 8, 0.22, 0.33 e 0.37 M de \'NA\'\'CL\') apresentaram atividade anticoagulante e ação inibitória sobre serinoproteases, estas frações foram denominadas ApTIA, ApTIB, ApTIC e ApTID, respectivamente. Em condições nativas, a espectrometria de massas mostrou as massas moleculares de três deles (A, B e C): 19.709; 19.869 e 20.378 Dáltons, enquanto que em SDS-PAGE na presença de \'beta\'-mercaptoethanol, foram observadas duas cadeias para cada um dos inibidores. A análise dos primeiros 10 resíduos de aminoácidos da região N-Terminal das duas cadeias das formas A, B, C revelou identidade com inibidores do tipo Kunitz, e também mostrou dois resíduos diferentes na ApTIC, em relação as formas A e B. Estes dados levam a interpretação de que estes inibidores são diferentes isoformas encontradas nesta semente. O espectro de dicroísmo circular foram compatíveis com proteínas que majoritariamente apresentam elementos- &#946; e não-ordenados em sua estrutura, apresentando máximos positivos por volta de 230 nm e mínimos em 202 nm. Os três isoinibidores foram muito estáveis em pHs ácidos e alcalinos, e suas estruturas foram afetadas somente acima de 75oC. As constantes de associação (KA) e de dissociação(KD) determinadas por SPR (num sistema BIACORE) com enzimas proteolíticas indicaram que a afinidade destes inibidores por tripsina foi até 20 vezes maior que para quimotripsina (tripsina: KA2.57x109 M-1 e quimotripsina: KA 1.34x108M-1), e o complexo tripsina-inibidor mostrou maior estabilidade (tripsina: KD por volta de 0,5 nM e quimotripsina: 6 nM). Estes inibidores também apresentaram ação inibitória sobre o crescimento dos fungos Aspergillus niger, Thielaviopsis paradoxa, Colletotrichum sp P10 e Fusarium moniliforme, mostrando que provavelmente a inibição de suas serinoproteases possa ser um mecanismo de controle das suas proliferações. / Seeds of plants belonging to Leguminosae family are rich sources of protease inhibitors. The Acacia genus is one of the most important members of this group. In this work, novel protease inhibitors from Acacia plumose Lowe seeds have been described. From the saline extract of mature seeds, the inhibitors were purified by size exclusion chromatography on Superdex-75 column (equilibrated and eluted with PBS) and ionic exchange chromatography on Mono-S column, equilibrated and eluted with Sodium Acetate 50 mM (pH 5.0) in a linear gradient of NaCl 0-0.5M. Four fractions (eluted around 0.18, 0.22, 0.33 and 0.37 M of NaCl) presented anticoagulant activity and inhibitory action on serineprotease, these fractions were denoted ApTIA, ApTIB, ApTIC and ApTID, respectively. In native conditions, mass spectrometry showed the molecular weights of three of them (A, B and C): 19,709; 19,869 and 20,378 Daltons, while in SDS-PAGE in ?-mercaptoethanol presence, two chains for each inhibitor were observed. The N-terminal analysis of the first 10 amino acid residues of both chains of the isoforms A, B, and C revealed identity with Kunitz protease inhibitors and also showed two different residues in ApTIC, comparing with A and B isoforms. These data indicate that the inhibitors are different isoforms present in this seeds. The circular dichroism spectra were compatible with proteins that majority present unordered and beta-elements in these structures, presenting positive maxima around 230 nm and minima about 202 nm. The three isonhibitors were very stable at acids and alkalines pH, and their structures are only affected over 75ºC. The association (KA) and dissociation constants (KD) determined by SPR (BIACORE system) with proteolytic enzymes indicated that the affinity of these inhibitors for trypsin was up to 20 times bigger than for chymotrypsin (trypsin: KA 2.57x109 M-1 and chymotrypsin: KA 1.37x108 M-1), and the complex inhibitor-trypsin showed higher stability (trypsin: KD around 0,5 nM and chymotrypsin: 6 nM). These inhibitors also presented inhibitory action on the fungi growth of Aspergillus niger, Thielaviopsis paradoxa, Colletotrichum sp P10 e Fusarium moniliforme showing that probably the inhibition of their serineproteases can be a mechanism of control of their proliferation.

Orientador: Sidney Jose Lima Ribeiro / Banca: Younes Messaddeq / Banca: Denis Boudreau / Banca: Cid Bartolomeu de Araujo / Banca: Anna Marie Ritcey / Banca: Mauricio da Silva Baptista / Banca: Rogéria Rocha Gonçalves / Resumo: Na área biomédica, existe uma crescente demanda por nanossistemas multifuncionais para realização de imageamento e terapia simultaneamente, visando um diagnóstico precoce e máximo benefício terapêutico. Nanopartículas para conversão ascendente de energia (UCNPs) vêm sendo propostas como a sonda biológica ideal devido às suas vantagens únicas relacionadas ao fenômeno de upconversion apresentado por materiais contendo íons lantanídeos, isto é, emissão no visível obtida sob excitação no infravermelho, tais como penetração profunda nos tecidos, uma baixa taxa de autofluorescência e um fotodano mínimo. Além disso, as propriedades luminescentes dos íons lantanídeos podem ser usadas para termometria por serem fortemente dependentes da temperatura. A termometria luminescente é uma técnica de não-contato e alta resolução que vem ganhando atenção na nanomedicina uma vez que a temperatura é um parâmetro fundamental para o funcionamento das células. Danos térmicos às células podem ser localmente fotoinduzidos pelo uso de nanoestruturas metálicas iluminadas em sua banda de ressonância plasmônica por causa da sua elevada absortividade. A primeira parte deste trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema multifuncional baseado em nanocascas de ouro (AuNSs) decoradas com UCNPs podendo ser utilizadas para aumentar e medir a temperatura em escala nanométrica. Este sistema foi desenvolvido com a finalidade de uma eventual utilização como agente em terapia fototérmica (PTT), na qual a capac... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the biomedical field, there is an increasing demand for multifunctional nanosystems to perform imaging and therapy simultaneously, aiming at early diagnosis and maximum therapeutic benefit. Upconversion nanoparticles (UCNPs) have been proposed as an ideal bio-probe because of their unique advantages related to the upconversion phenomenon presented by materials containing lanthanide ions, e.g. visible emission obtained under near-infrared (NIR) excitation, such as deep tissue penetration, low autofluorescence background and low photo-damage. Moreover, the luminescent properties of lanthanide ions may be used for thermometry because of a strongly temperature-dependent effect. Luminescence nanothermometry is a noncontact and high-resolution technique that has been gaining attention in nanomedicine since temperature is a fundamental parameter in events that occur in cells. The thermal damage of cells may be locally photoinduced by using metal nanostructures illuminated at their localized surface plasmon resonance (LSPR) band because of the enhancement of light absorption. In this work, a multifunctional system was designed combining gold nanoshells (AuNSs) and UCNPs intended as an optical heater and temperature probe at the nanoscale. This system was studied aiming its application as an agent for photothermal therapy (PTT), guided by the thermometer capacity of UCNPs, which allows to optimize the therapeutic benefits. The synthesis of NaGdF4 UCNPs doped with ions Yb3+:Er3+ was... (Complete abstract click electronic access below) / Résumé: Dans le domaine biomédical, il y a une demande croissante pour les nanosystèmes multifonctionnels pour effectuer simultanément l'imagerie et la thérapie, en visant le diagnostic précoce et apporter du bénéfice thérapeutique maximal. Les nanoparticules à conversion ascendante d'energie (UCNPs) ont été proposés comme une bio-sonde idéale en raison de leurs avantages uniques liés au phénomène d'upconversion présenté par les matériaux contenant des ions lanthanides, c'est-à-dire l'émission visible obtenue sous excitation dans le proche infrarouge (NIR), tels qu'une meilleure pénétration dans les tissus, une bas taux d'autofluorescence et un photo-dommage minimal. De plus, les propriétés luminescentes des ions lanthanides peuvent être utilisées pour la thermométrie en raison de leur forte dépendance sur la température. La thermométrie par luminescence est une technique sans contact et à haute résolution qui a attiré l'attention en nanomédecine puisque la température est un paramètre clé dans le fonctionnement des cellules. Des dommages thermiques aux cellules peuvent être localement photoinduits par l'utilisation de nanostructures métalliques illuminées dans leur bande de résonance plasmon en raison de leur absorptivité élevée. La prémière partie de ce travail implique le développement d'un système multifonctionnel, basé sur des nanocoquilles d'or (AuNSs) décorées avec des UCNPs, pouvant être utilisé pour augmenter et mesurer la température à l'échelle nanométrique. Ce système a é... (Résumé complet accès életronique ci-dessous) / Doutor

A digoxina é um dos medicamentos indicados para o tratamento de falência cardíaca. Possui janela terapêutica estreita, sendo responsável por casos de intoxicação. O único antídoto disponível para a desintoxicação é o anticorpo policlonal DigiFab®, no formato Fab. O seu uso é eficaz, porém de custo elevado. Clones bacterianos produtores de fragmento Fab monoclonal anti-digoxina foram obtidos previamente pelo nosso grupo, pela técnica de phage display. Neste trabalho as variantes Fab dos 4 clones foram expressas em E.coli para estabelecer o método para a purificação. Com a obtenção dos fragmentos Fab purificados, foi caracterizada a sua afinidade ao antígeno e especificidade, em ensaios de inibição por digoxina, digitoxina, digoxigenina e ouabaina. Os parâmetros cinéticos da ligação dos fragmentos Fab dos 4 clones e do DigiFab® foram avaliados por SPR. Nas condições experimentais, não foram verificadas diferenças significativas entre os produtos dos 4 clones e o comercial, demonstrando o potencial dos fragmentos Fab monoclonais obtidos como antídoto à digoxina. / Digoxin is a medication indicated for heart failure treatment. Its therapeutic window is narrow, being responsible for intoxication cases. The only antidote available for the detoxification is a polyclonal antibody - DigiFab® in Fab format. Its use is effective, but costly. Bacterial clones producing anti-digoxin monoclonal Fab fragments were previously obtained by our group using phage display technology. In this work the Fab variants of the 4 clones were expressed in E.coli to establish the purification method. The purified fragments were characterized regarding the affinity to the antigen and the specificity through inhibition assays with digoxin, digitoxin, digoxigenin and ouabain. The binding kinetic parameters of Fab fragments of the 4 clones and the commercial product to Dig-BSA conjugate were assessed by SPR. Under the experimental conditions no significant differences were observed among the 4 clones and the commercial product, demonstrating the potential of monoclonal Fab fragments as an antidote to digoxin.

FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2), o fundador da família FGF, tem funções regulatórias na mitogênese, diferenciação, morfogênese e reparo tecidual. Diversas espécies moleculares de FGF2 compartilham uma seqüência C-terminal comum de 155 aminoácidos, pois se originam de diferentes sítios de iniciação de leitura de um único mRNA. O menor, o FGF2-18kDa, é liberado extracelularmente para se ligar a receptores específicos (FGFRs) para disparar as funções parácrinas e autócrinas pelas quais este fator é conhecido. Por outro lado, as espécies maiores (FGF2-21, 22, 22,5 e 34kDa) são intracelulares se ligam a parceiros moleculares desconhecidos para exercer funções intrácrinas ainda indefinidas. O objetivo desta tese foi produzir espécies recombinantes do FGF2-18 e FGF2-22,5, na forma de proteínas de fusão, para analisar funções biológicas e mecanismos de sinalização. Nas células malignas Y1 de camundongo, os recombinantes de FGF2-18kDa (FGF2-18, His-FGF2-18 e His-FGF2-18-ProA) dispararam uma resposta antagônica estimulando as vias de sinalização mitogênica, mas bloqueando o ciclo celular. Nos fibroblastos não tumorigênicos Balb3T3, estes mesmos recombinantes de FGF2-18kDa dispararam apenas a resposta mitogênica clássica. Todos os efeitos biológicos destes recombinantes de FGF2-18kDa foram bloqueados pelo inibidor específico da proteína quinase de tirosina dos FGFRs, PD173074, demonstrando que são respostas intermediadas pelos FGFRs. Portanto, os domínios estruturais adicionados aos recombinantes de FGF2-18kDa não impediram que estas proteínas se ligassem e ativassem os FGFRs. Por outro lado, o recombinante His-FGF2-22,5 dispara apenas as vias de sinalização mitogênica em ambas as células Y1 e 3T3, mas este efeito biológico não é inibido por PD173074. Estes resultados sugerem que a seqüência N-terminal de 55 resíduos, rica em aminoácidos básicos, impede que o FGF2-22,5kDa se ligue e/ou ative os FGFRs. Entretanto, o recombinante His-FGF2-22,5ProA dispara a resposta antagônica característica do FGF2-18kDa. As implicações destes últimos resultados é que o domínio de ProA adicionado ao C-terminal torna o FGF2-22,5kDa um bom ligante dos FGFRs. A interação física entre ligante e receptor das formas recombinantes His-FGF2-18kDa (ou His-FGF2-18ProA) e FGF2-22,5kDa com os putativos FGFRs foi analisada através da técnica de SPR e os resultados mostram KDs aproximados (Kd18=21, 488.10-9 e Kd22,5=20,70393.10-9), enquanto que o número de sítios ligantes em vesículas microssomais das células é significantemente inferior para o FGF2-22,5kDa. Estes resultados são compatíveis com a existência de receptores diferentes para FGF2-18kDa e FGF2-22,5kDa, uma hipótese ainda a ser definitivamente corroborada. Em conclusão, o FGF2-18kDa, mesmo em formas recombinantes como proteína de fusão, dispara todos os efeitos biológicos descritos para FGF2, através dos FGFRs. Diferentemente, o FGF2-22,5kDa, como fator parácrino, só desencadeou a resposta mitogênica clássica de FGF2, provavelmente através de receptores diferentes dos FGFRs. Os resultados e conclusões desta tese têm um potencial indiscutivelmente relevante para a biologia molecular do câncer, com implicações possíveis em terapia oncológica / FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2), the founder of the FGF family, has regulatory functions in mitogenesis, differentiation, morphogenesis and tissue repair. Multiple FGF2 molecular species, sharing a C-terminal sequence of 155 amino acids, are translated from different iniciation sites of the same mRNA. The smaller, the FGF2-18kD, is extracellularly released to bind to specific membrane receptors (FGFRs), performing paracrine and autocrine functions. On the other hand, the larger FGF2s (21, 22, 22.5 and 34kDa) are intracellular species that bind to unknown partners to play still undefined intracrine roles. The aim of this thesis was to produce recombinant species of FGF2-18kDa and FGF2-22,5kDa, in the form of fusion proteins, to analyze functions and signaling mechanisms. In mouse Y1 malignant cells, FGF2-18kD recombinants (FGF2-18kDa and His-FGF2-18kDaProA) triggered an antagonistic response activating mitogenic signaling pathways, but blocking the cell cycle. However, in non tumorigenic Balb3T3 fibroblasts, these same FGF2-18kD recombinants only elicited the classical mitogenic response. All biological effects of these FGF2-18kD recombinants were blocked by the specific inhibitor of FGFR-protein-tyrosine-kinases, PD173074, demonstrating that these responses are mediated by FGFRs. Therefore, the new peptide domains added to FGF2-18kD did not prevent these recombinant fusion proteins to bind and activate FGFRs. Conversely, the recombinant His-FGF2-22,5kDa triggered only mitogenic signaling pathways in both Y1 and Balb3T3 cells, a biological effect not inhibited by PD173074. These results suggested that the additional basic-rich N-terminal sequence of 55 amino acid residues, found in FGF2-22,5kDa, prevents this FGF2 species from binding and / or activate FGFRs. However, surprisingly, the recombinant His-FGF2-22kDaProA triggered the antagonistic response characteristic of FGF2-18kDa. These results imply that the ProA-domain added to the C-terminal end rendered the FGF2-22,5kDaProA a good ligand of FGFRs. The physical interaction between recombinants of both His-FGF2-18kD and His-FGF2-22kDa with putative FGFRs, analyzed by SPR, yielded close KD values (KD18=21, 5.10-9 e K D22,5=20,7.10-9), while the number of binding sites in cell microsomal vesicles were significantly lower for the His-FGF2-22,5kDa. These results are consistent with the existence of different receptors for FGF2 and FGF2-18kD-22,5kDa, a hypothesis that has yet to be definitively confirmed. In conclusion, FGF2-18kD, even as recombinant fusion proteins, triggered all biological effects of FGF2, through FGFRs. Conversely, the FGF2-22, 5kDa only triggered the classical mitogenic response, probably via receptors other than FGFRs. The results and conclusions of this thesis are potentially of great interest in cancer molecular biology, with implications in oncologic therapy.

FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2), o fundador da família FGF, tem funções regulatórias na mitogênese, diferenciação, morfogênese e reparo tecidual. Diversas espécies moleculares de FGF2 compartilham uma seqüência C-terminal comum de 155 aminoácidos, pois se originam de diferentes sítios de iniciação de leitura de um único mRNA. O menor, o FGF2-18kDa, é liberado extracelularmente para se ligar a receptores específicos (FGFRs) para disparar as funções parácrinas e autócrinas pelas quais este fator é conhecido. Por outro lado, as espécies maiores (FGF2-21, 22, 22,5 e 34kDa) são intracelulares se ligam a parceiros moleculares desconhecidos para exercer funções intrácrinas ainda indefinidas. O objetivo desta tese foi produzir espécies recombinantes do FGF2-18 e FGF2-22,5, na forma de proteínas de fusão, para analisar funções biológicas e mecanismos de sinalização. Nas células malignas Y1 de camundongo, os recombinantes de FGF2-18kDa (FGF2-18, His-FGF2-18 e His-FGF2-18-ProA) dispararam uma resposta antagônica estimulando as vias de sinalização mitogênica, mas bloqueando o ciclo celular. Nos fibroblastos não tumorigênicos Balb3T3, estes mesmos recombinantes de FGF2-18kDa dispararam apenas a resposta mitogênica clássica. Todos os efeitos biológicos destes recombinantes de FGF2-18kDa foram bloqueados pelo inibidor específico da proteína quinase de tirosina dos FGFRs, PD173074, demonstrando que são respostas intermediadas pelos FGFRs. Portanto, os domínios estruturais adicionados aos recombinantes de FGF2-18kDa não impediram que estas proteínas se ligassem e ativassem os FGFRs. Por outro lado, o recombinante His-FGF2-22,5 dispara apenas as vias de sinalização mitogênica em ambas as células Y1 e 3T3, mas este efeito biológico não é inibido por PD173074. Estes resultados sugerem que a seqüência N-terminal de 55 resíduos, rica em aminoácidos básicos, impede que o FGF2-22,5kDa se ligue e/ou ative os FGFRs. Entretanto, o recombinante His-FGF2-22,5ProA dispara a resposta antagônica característica do FGF2-18kDa. As implicações destes últimos resultados é que o domínio de ProA adicionado ao C-terminal torna o FGF2-22,5kDa um bom ligante dos FGFRs. A interação física entre ligante e receptor das formas recombinantes His-FGF2-18kDa (ou His-FGF2-18ProA) e FGF2-22,5kDa com os putativos FGFRs foi analisada através da técnica de SPR e os resultados mostram KDs aproximados (Kd18=21, 488.10-9 e Kd22,5=20,70393.10-9), enquanto que o número de sítios ligantes em vesículas microssomais das células é significantemente inferior para o FGF2-22,5kDa. Estes resultados são compatíveis com a existência de receptores diferentes para FGF2-18kDa e FGF2-22,5kDa, uma hipótese ainda a ser definitivamente corroborada. Em conclusão, o FGF2-18kDa, mesmo em formas recombinantes como proteína de fusão, dispara todos os efeitos biológicos descritos para FGF2, através dos FGFRs. Diferentemente, o FGF2-22,5kDa, como fator parácrino, só desencadeou a resposta mitogênica clássica de FGF2, provavelmente através de receptores diferentes dos FGFRs. Os resultados e conclusões desta tese têm um potencial indiscutivelmente relevante para a biologia molecular do câncer, com implicações possíveis em terapia oncológica / FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2), the founder of the FGF family, has regulatory functions in mitogenesis, differentiation, morphogenesis and tissue repair. Multiple FGF2 molecular species, sharing a C-terminal sequence of 155 amino acids, are translated from different iniciation sites of the same mRNA. The smaller, the FGF2-18kD, is extracellularly released to bind to specific membrane receptors (FGFRs), performing paracrine and autocrine functions. On the other hand, the larger FGF2s (21, 22, 22.5 and 34kDa) are intracellular species that bind to unknown partners to play still undefined intracrine roles. The aim of this thesis was to produce recombinant species of FGF2-18kDa and FGF2-22,5kDa, in the form of fusion proteins, to analyze functions and signaling mechanisms. In mouse Y1 malignant cells, FGF2-18kD recombinants (FGF2-18kDa and His-FGF2-18kDaProA) triggered an antagonistic response activating mitogenic signaling pathways, but blocking the cell cycle. However, in non tumorigenic Balb3T3 fibroblasts, these same FGF2-18kD recombinants only elicited the classical mitogenic response. All biological effects of these FGF2-18kD recombinants were blocked by the specific inhibitor of FGFR-protein-tyrosine-kinases, PD173074, demonstrating that these responses are mediated by FGFRs. Therefore, the new peptide domains added to FGF2-18kD did not prevent these recombinant fusion proteins to bind and activate FGFRs. Conversely, the recombinant His-FGF2-22,5kDa triggered only mitogenic signaling pathways in both Y1 and Balb3T3 cells, a biological effect not inhibited by PD173074. These results suggested that the additional basic-rich N-terminal sequence of 55 amino acid residues, found in FGF2-22,5kDa, prevents this FGF2 species from binding and / or activate FGFRs. However, surprisingly, the recombinant His-FGF2-22kDaProA triggered the antagonistic response characteristic of FGF2-18kDa. These results imply that the ProA-domain added to the C-terminal end rendered the FGF2-22,5kDaProA a good ligand of FGFRs. The physical interaction between recombinants of both His-FGF2-18kD and His-FGF2-22kDa with putative FGFRs, analyzed by SPR, yielded close KD values (KD18=21, 5.10-9 e K D22,5=20,7.10-9), while the number of binding sites in cell microsomal vesicles were significantly lower for the His-FGF2-22,5kDa. These results are consistent with the existence of different receptors for FGF2 and FGF2-18kD-22,5kDa, a hypothesis that has yet to be definitively confirmed. In conclusion, FGF2-18kD, even as recombinant fusion proteins, triggered all biological effects of FGF2, through FGFRs. Conversely, the FGF2-22, 5kDa only triggered the classical mitogenic response, probably via receptors other than FGFRs. The results and conclusions of this thesis are potentially of great interest in cancer molecular biology, with implications in oncologic therapy.