Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Proteases are enzymes widely found in all five life being kingdoms. These proteolytic enzymes have been studied and can be used as therapeutic tools due to their actions on physiopathologic events. Metalloproteinase are hydrolytic zinc-binding dependent enzymes which interfere in physiological processes. Snake venom metalloproteinase are widely studied animal toxins. They are divided into classes (PI, PII and PIII) and PI metalloproteinase are composed of a pro-domain and a catalytic domain in its structure. In the present work, we demonstrated the biochemical and functional characteristics of a PI- metalloproteinase (BpMP-II) isolated from B. pauloensis venom. BpMP-II was purified in three chromatography steps on cation exchange resin CM-Sepharose Fast flow, filtration Sephacryl S-300 and anion exchange Capto-Q. The isolated enzyme was homogeneous on SDS-PAGE under reduction and non-reduction conditions, with a molecular weight of 23kDa determined by MALDI-TOF mass spectrometry. The isoeletric focalization demonstrated a slight acid pI (6,1) of BpMP-II. The partial sequence of protein was determined by MS/MS (MALDI-TOF/TOF) and showed high structural similarity with others SVMPs as well as a significant score match. BpMP-II showed high proteolytic activity upon azocasein and bovine fibrinogen and was inhibited by EDTA, 1,10 phenantroline and β-mercaptoethanol. Moreover, this enzyme showed stability at neutral and alkaline pH and it was inactivated at temperatures higher than 60oC. Concentrations higher than 20μg of BpMP-II was able to decrease tEnd cells viability. A slight increase in creatine kinase (CK) levels was noticed when BpMP-II was administrated an intramuscular route on mice. Therefore, the present work permitted the identification and characterization of a molecule with great therapeutic potential. / Proteases são enzimas abundantemente encontradas em todos os cinco grandes reinos de seres vivos. Essas enzimas proteolíticas provenientes da natureza têm sido alvos de estudos com a finalidade de buscar ferramentas de uso terapêutico por atuarem em diversos processos fisiopatológicos. Metaloproteases são enzimas proteolíticas da classe das hidrolases que dependem da ligação de um metal em seu sítio ativo (geralmente o zinco) para exercer suas atividades. Essas enzimas participam de diversos eventos fisiológicos e patológicos. As metaloproteases de peçonha de serpentes (SVMPs) estão entre as toxinas animais mais estudadas. Elas são divididas em classes (PI, PII e PIII) de acordo com a composição estrutural e a presença de domínios. As metaloproteases da classe PI contêm um pró-domínio e o domínio catalítico em sua estrutura. No presente trabalho, nós descrevemos as características bioquímicas e funcionais de uma metaloprotease da classe PI denominada Bothrops pauloensis Metalloproteinase-II (BpMP-II), isolada da peçonha da serpente Bothrops pauloensis. BpMP-II foi purificada utilizando-se três passos cromatográficos em resinas de troca catiônica CM-Sepharose Fast Flow, coluna de gel filtração Sephacryl S-300 e resina de troca aniônica HisTrap Capto-Q. A enzima isolada apresentou-se homogênea em eletroforese em gel de poliacrilamida SDS-PAGE 12,5% sob condições redutoras e não-redutoras, com uma massa molecular de 23kDa determinada por espectrometria de massas MALDI-TOF. O ensaio de focalização isoelétrica resultou em um pI levemente ácido de 6,1 para a BpMP-II. A sequência parcial da proteína determinada por MS/MS (MALDI TOF/TOF) apresentou alta similaridade estrutural com outras SVMPs com score bastante significativo. BpMP-II mostrou alta atividade proteolítica sobre azocaseína sob diferentes condições experimentais e sobre o fibrinogênio bovino com variação de dose, pH. BpMP-II foi inibida por EDTA, 1,10 fenantrolina (agentes quelantes) e β-mercaptoetanol (agente redutor ligação S-S). Além disso, esta protease apresentou estabilidade em pH neutro ou alcalino e foi inativada em temperaturas elevadas (60ºC). BpMP-II mostrou ser citotóxica para células tEnd em concentrações acima de 20μg/μL. Um leve aumento nos níveis de creatina quinase (CK) foi observado quando injetada intramuscularmente em camundongos. Assim, o presente trabalho permitiu identificar e caracterizar uma molécula com grande potencial de aplicação terapêutica. / Mestre em Genética e Bioquímica

O câncer de mama é uma neoplasia altamente maligna e continua a ser a segunda principal causa de mortalidade entre as mulheres. Os efeitos antitumorais de metaloproteinases e desintegrinas de veneno de serpentes têm sido investigados em vários tipos de células tumorais. Neste estudo, foram avaliados os efeitos antitumorais e anti-angiogênicos induzidos pela Bothropoidina, uma metaloproteinase desintegrina-like isolada da peçonha de Bothrops pauloensis em células de câncer de mama humano MDA-MB-231 e células endoteliais. Após 24 horas de tratamento com 100pg/mL de Bothropoidina foi constatado um efeito citotóxico moderado de 30% em MDA-MB-231 contra 10% de citotoxicidade em MCF10A (uma linha de células da mama não tumorigênica), uma diferença significativa que sugere uma possível preferência desta proteína por alvos em células tumorais. Observou-se apoptose e apoptose tardia após tratamento com Bothropoidina (10pg/mL e 40pg/mL) em células MDA-MB-231. Além disso, esta toxina não só inibiu a adesão de células MDA-MB-231 de uma forma dose dependente, como a migração celular em aproximadamente 45%. Bothropoidina reduziu a viabilidade e adesão de células endoteliais em Matrigel e inibiu a angiogênese in vitro estimulada por bFGF em Matrigel, mostrando um número de vasos formados significativamente menor em relação ao controle. Os resultados demonstraram que Bothropoidina tem um potente efeito antitumoral e antiangiogênico in vitro, representando uma ferramenta biotecnológica para elucidar o efeito antitumoral de metaloproteinases desintegrinas-like em células cancerígenas. / Breast cancer is a highly malignant carcinoma and remains the second leading cause of mortality among women. The antitumor effects of metalloproteinases and disintegrins from snake venom on various types of cancer cells have been investigated. In this study, we evaluated the antitumor and antiangiogenic effects on MDA-MB-231 human breast cancer cells and endothelial cells induced by Bothropoidin, a disintegrin-like metalloproteinase isolated from Bothrops pauloensis snake venom. At 24h after treatment at 100pg/mL, Bothropoidin exerted a moderate cytotoxic effect of 30% on MDA-MB-231 versus 10% cytotoxicity against MCF10A (a non-tumorigenic breast cell line), a significant difference that suggests a possible preference by this protein for targets in cancer cells. Early and late apoptosis of MDA-MB-231 was observed after Bothropoidin treatment (10gg/mL and 40gg/mL). Furthermore, this toxin inhibited not only the adhesion of MDA-MB-231 cells in a dose-dependent manner but also cell migration by approximately 45%. In addition, Bothropoidin decreased endothelial cells viability and adhesion in Matrigel and inhibited in vitro angiogenesis in Matrigel stimulated by bFGF, showing significantly fewer formed vessels. The results demonstrated that Bothropoidin has potent in vitro antitumor and antiangiogenic effect and represents a biotechnological tool for elucidating the antitumor effect of disintegrins-like metalloproteinases in cancer cells. / Dissertação (Mestrado)