Os acidentes ofídicos representam um sério problema de Saúde Pública, principalmente em países subtropicais. No Brasil, segundo o Ministério da Saúde, foram notificados cerca de 26 000 acidentes em 2008. O gênero Crotalus (cascavéis) é responsável por aproximadamente 7% do total, porém apresenta um alto índice de letalidade, sendo que 72% dos casos de acidentados sem o tratamento adequado com soro específico (soro anticrotálico) chegam ao óbito. A produção de soro no Brasil, único tratamento eficaz nos casos de acidentes ofídicos, utiliza equinos que, apesar do grande porte, apresentam diminuição da longevidade quando comparado com os cavalos não imunizados. A radiação ionizante tem se mostrado como excelente ferramenta na diminuição da toxicidade de venenos e toxinas isoladas e tem resultado na obtenção de melhores imunógenos para a produção de soro, além de contribuir para o bem estar dos animais soro-produtores. Visto que a ação da radiação gama em toxinas ainda não está totalmente esclarecida do ponto de vista estrutural, foi proposto neste trabalho, a caracterização de duas proteínas da espécie Crotalus durissus terrificus: a crotoxina e a crotamina. Após o isolamento das toxinas de interesse por técnicas cromatográficas, estas foram submetidas às análises estruturais com a aplicação das seguintes metodologias: Fluorescência, Dicroísmo Circular, Calorimetria Diferencial e Espectroscopia Infravermelho. Estas análises mostraram que tanto a crotamina como a crotoxina, quando submetidas à radiação gama, apresentaram alterações na conformação estrutural em comparação com as amostras no estado nativo. Tais alterações possivelmente ocorrem na estrutura terciária e secundária das proteínas e podem explicar as modificações quanto à atividade biológica destas toxinas. / Snake bites are a serious public health problem, especially in subtropical countries. In Brazil, the Ministry of Health notified around 26 000 accidents in 2008. The genus Crotalus (rattlesnakes) accounts for approximately 7% of the total, with a high mortality rate of 72% when untreated with the specific serum, the only effective treatment in case of snake bites. In Brazil, the serum is produced in horses which, despite the large size, have a reduced lifespan due to the high toxicity of the antigen. Ionizing radiation has proven to be an excellent tool for reducing the toxicity of venoms and isolated toxins, resulting in better immunogens for serum production, and contributing to the welfare of serumproducing animals. Since the action of gamma radiation on venoms and toxins has not been yet fully clarified from the structural point of view, we proposed in this paper, to characterize two toxins of the species Crotalus durissus terrificus: crotoxin and crotamine. After isolation of the toxins of interest by chromatographic techniques, they were subjected to structural analysis with the application of the following methods: Fluorescence, Circular Dichroism, Differential Calorimetry and Infrared Spectroscopy. These tests showed that both crotamine as crotoxin when subjected to gamma radiation, showed changes in their structural conformation compared with the samples in the native state. Such changes probably occur in the secondary and tertiary structure and may explain the changes on the biological activity of these toxins.

Calgranulina C (S100A12) é membro da família das proteínas S100 \"EF-hands\" que complexam cálcio. A S100A12 humana é expressa predominantemente por granulócitos e é superexpressa em compartimentos inflamatórios. Níveis séricos elevados de S100A12 são encontrados em pacientes acometidos por distúrbios inflamatórios, neurodegenerativos, metabólicos e neoplasias. A S100A12 intracelular existe como um homodímero anti-paralelo. Cada monômero é composto por um \"EF-hand\" clássico, C-terminal (HI - LI - HII), e um \"EF-hand\" N-terminal, o pseudo \"EF-hand\" (HIII - LIII - HIV). Os \"motifs\" são conectados pela região do \"hinge\" (LII). A Calgranulina C também liga íons zinco e cobre em uma região formada pelas duas subunidades do dímero. Mudanças nas concentrações citosólicas de íons regulam uma grande variedade de processos celulares, e as proteínas que complexam íons são moléculas importantes na transdução do sinal, diferenciação e controle do ciclo celular. O mecanismo pelo qual a Calgranulina C modula o curso do processo inflamatório está relacionado à interação com o receptor para produtos finais de glicosilação (RAGE). Para obter detalhes sobre os mecanismos envolvidos nas etapas de sinalização celular das quais a S100A12 participa, nosso objetivo foi qualificar e quantificar a atividade conformacional dos domínios da S100A12 induzida por variações de parâmetros termodinâmicos intensivos, como mudanças nas concentrações de íons. Além disso, nós investigamos os detalhes da interação entre S100A12 e RAGE para elucidar a região do receptor com a qual a S100A12 interage e quais são os resíduos envolvidos nesta interação. Para os estudos da influência da presença de íons na dinâmica conformacional da S100A12, simulações de dinâmica molecular foram realizadas usando o pacote de simulação GROMACS com o campo de força OPLS-AA, no \"ensemble\" NVT. As estruturas iniciais usadas foram as estruturas cristalográficas da S100A12 (PDB ID: 2WCE e 1E8A). Estas foram submetidas a diferentes concentrações de cloreto de sódio, cálcio e zinco em sistemas separados e solvatados com o modelo de água \"SPC\". Nossos resultados sugerem que em baixas concentrações de Ca2+, o LI permanece ocupado pelo Na+. No período entre ondas de Ca2+, este íon tem acesso à proteína exclusivamente pelo LIII (no EF-2). A medida em que há presença de Zn2+, esse contribui para a saída do Na+ do LI, evento que envolve a participação do resíduo Asp25, permitindo que o LI se abra e descomplexe o Na+. Além disso, devido a alta deformabilidade estrutural, a HIII é muito influenciada pelos íons Na+ e Ca2+, sendo que em determinadas concentrações, ambos levam a perda parcial desta hélice e da HIIa (\"Hinge-Region\") e ao aumento da flexibilidade desta região, embora apenas o Ca2+ seja capaz de se complexar, via HIII, a região próxima ao LIII. Com relação aos estudos com o RAGE, foram realizados estudos de \"docking\" molecular e simulações de SMD (\"Steered Molecular Dynamic\"). A análise dos nossos resultados, sugere que a interação da S100A12 com o RAGE ocorre tanto no domínio V, quanto no domínio C1 do RAGE e depende da região de conexão entre estes domínios. Também, observamos que estados oligoméricos maiores, por exemplo, hexâmeros de S100A12 (PDB ID: 1GQM), têm possibilidades maiores de interação com RAGE e que nestes casos, as regiões relevante da interação envolvem, de acordo com nossos resultados, porções N e C-terminal da HI e C-terminal da HIV da S100A12. / Calgranulin C (S100A12) is a member of the S100 family of EF-hand calcium-binding proteins. Human S100A12 is predominantly expressed by granulocytes and is markedly overexpressed in inflammatory compartments. Elevated serum levels of S100A12 are found in patients suffering from various inflammatory, neurodegenerative, metabolic, and neoplasic disorders. Intracellular S100A12 exists as an anti-parallel homodimer. Each monomer is composed of a C-terminal, classic EF-hand (HI - LI - HII), an N-terminal, pseudo EF-hand (HIII - LIII - HIV). The motifs are linked by the hinge-region. Calgranulin C also binds zinc and copper ions in a site formed by both subunits of dimer. Changes in cytosolic ions concentrations regulate a wide variety of cellular process, and ions-binding proteins are the key molecules in signal transduction, differentiation, and cell cycle control. The mechanism by which calgranulin C modulates the course of inflammatory process is related to its interaction with the receptor for advanced glycated products (RAGE). In order to obtain details about the mechanism involved in cell signaling steps in which S100A12 participates, our goal was to qualify and quantify the activity conformational of S100A12 domains, induced by variations of intensive thermodynamic parameters, as changes in the concentration of ions. Furthermore we investigated the details of the interaction between S100A12 and RAGE in order to elucidate the region of the receptor which interacts with S100A12 and what are the residues involved in this interaction. In order to access the influence of the presence of ions over the conformational dynamics of S100A12, molecular dynamics simulations were performed using the GROMACS suite with the OPLS-AA force field and NVT ensemble. The initial structures used were experimentally determined by X-ray crystallography (PDB ID: 2WCE and 1E8A). They were separately submitted to different concentrations of sodium, calcium and zinc chloride and solvated with the SPC water model. Our results suggest that at low concentrations of Ca²?, LI remains occupied by Na?. During calcium-waves, it can reach the protein exclusively through LIII (in EF-2). As the Zn²? concentration rises, it contributes to the Na? unbinding from LI, an event that involves the residue ASP-25, which allows LI to open and the Na? to unbind. Furthermore, because of its high structural deformability, HIII is strongly influenced by both Na? and Ca²? ions which, in certain concentrations, leads to partial loss of this helix and of HIIa (Hinge-Region) and increases in the flexibility of this region, although only Ca²? is able to bind, through HIII, to the region near LIII. Regarding the RAGE studies, molecular docking essays and SMD (Steered Molecular Dynamics) simulations were performed. Our data analysis suggests that the interaction between S100A12 and RAGE takes place through both V and C1 RAGE domains and depends upon the interdomain region. Additionally, we observed that higher oligomeric states, e.g. S100A12 hexamers (PDB ID: 1GQM), have more interaction possibilites with RAGE and that, according to our results, in this case the interacting region of S100A12 comprises the N- and C-terminal portions of HI and Cterminal of HIV.

Os acidentes ofídicos representam um sério problema de Saúde Pública, principalmente em países subtropicais. No Brasil, segundo o Ministério da Saúde, foram notificados cerca de 26 000 acidentes em 2008. O gênero Crotalus (cascavéis) é responsável por aproximadamente 7% do total, porém apresenta um alto índice de letalidade, sendo que 72% dos casos de acidentados sem o tratamento adequado com soro específico (soro anticrotálico) chegam ao óbito. A produção de soro no Brasil, único tratamento eficaz nos casos de acidentes ofídicos, utiliza equinos que, apesar do grande porte, apresentam diminuição da longevidade quando comparado com os cavalos não imunizados. A radiação ionizante tem se mostrado como excelente ferramenta na diminuição da toxicidade de venenos e toxinas isoladas e tem resultado na obtenção de melhores imunógenos para a produção de soro, além de contribuir para o bem estar dos animais soro-produtores. Visto que a ação da radiação gama em toxinas ainda não está totalmente esclarecida do ponto de vista estrutural, foi proposto neste trabalho, a caracterização de duas proteínas da espécie Crotalus durissus terrificus: a crotoxina e a crotamina. Após o isolamento das toxinas de interesse por técnicas cromatográficas, estas foram submetidas às análises estruturais com a aplicação das seguintes metodologias: Fluorescência, Dicroísmo Circular, Calorimetria Diferencial e Espectroscopia Infravermelho. Estas análises mostraram que tanto a crotamina como a crotoxina, quando submetidas à radiação gama, apresentaram alterações na conformação estrutural em comparação com as amostras no estado nativo. Tais alterações possivelmente ocorrem na estrutura terciária e secundária das proteínas e podem explicar as modificações quanto à atividade biológica destas toxinas. / Snake bites are a serious public health problem, especially in subtropical countries. In Brazil, the Ministry of Health notified around 26 000 accidents in 2008. The genus Crotalus (rattlesnakes) accounts for approximately 7% of the total, with a high mortality rate of 72% when untreated with the specific serum, the only effective treatment in case of snake bites. In Brazil, the serum is produced in horses which, despite the large size, have a reduced lifespan due to the high toxicity of the antigen. Ionizing radiation has proven to be an excellent tool for reducing the toxicity of venoms and isolated toxins, resulting in better immunogens for serum production, and contributing to the welfare of serumproducing animals. Since the action of gamma radiation on venoms and toxins has not been yet fully clarified from the structural point of view, we proposed in this paper, to characterize two toxins of the species Crotalus durissus terrificus: crotoxin and crotamine. After isolation of the toxins of interest by chromatographic techniques, they were subjected to structural analysis with the application of the following methods: Fluorescence, Circular Dichroism, Differential Calorimetry and Infrared Spectroscopy. These tests showed that both crotamine as crotoxin when subjected to gamma radiation, showed changes in their structural conformation compared with the samples in the native state. Such changes probably occur in the secondary and tertiary structure and may explain the changes on the biological activity of these toxins.

Calgranulina C (S100A12) é membro da família das proteínas S100 \"EF-hands\" que complexam cálcio. A S100A12 humana é expressa predominantemente por granulócitos e é superexpressa em compartimentos inflamatórios. Níveis séricos elevados de S100A12 são encontrados em pacientes acometidos por distúrbios inflamatórios, neurodegenerativos, metabólicos e neoplasias. A S100A12 intracelular existe como um homodímero anti-paralelo. Cada monômero é composto por um \"EF-hand\" clássico, C-terminal (HI - LI - HII), e um \"EF-hand\" N-terminal, o pseudo \"EF-hand\" (HIII - LIII - HIV). Os \"motifs\" são conectados pela região do \"hinge\" (LII). A Calgranulina C também liga íons zinco e cobre em uma região formada pelas duas subunidades do dímero. Mudanças nas concentrações citosólicas de íons regulam uma grande variedade de processos celulares, e as proteínas que complexam íons são moléculas importantes na transdução do sinal, diferenciação e controle do ciclo celular. O mecanismo pelo qual a Calgranulina C modula o curso do processo inflamatório está relacionado à interação com o receptor para produtos finais de glicosilação (RAGE). Para obter detalhes sobre os mecanismos envolvidos nas etapas de sinalização celular das quais a S100A12 participa, nosso objetivo foi qualificar e quantificar a atividade conformacional dos domínios da S100A12 induzida por variações de parâmetros termodinâmicos intensivos, como mudanças nas concentrações de íons. Além disso, nós investigamos os detalhes da interação entre S100A12 e RAGE para elucidar a região do receptor com a qual a S100A12 interage e quais são os resíduos envolvidos nesta interação. Para os estudos da influência da presença de íons na dinâmica conformacional da S100A12, simulações de dinâmica molecular foram realizadas usando o pacote de simulação GROMACS com o campo de força OPLS-AA, no \"ensemble\" NVT. As estruturas iniciais usadas foram as estruturas cristalográficas da S100A12 (PDB ID: 2WCE e 1E8A). Estas foram submetidas a diferentes concentrações de cloreto de sódio, cálcio e zinco em sistemas separados e solvatados com o modelo de água \"SPC\". Nossos resultados sugerem que em baixas concentrações de Ca2+, o LI permanece ocupado pelo Na+. No período entre ondas de Ca2+, este íon tem acesso à proteína exclusivamente pelo LIII (no EF-2). A medida em que há presença de Zn2+, esse contribui para a saída do Na+ do LI, evento que envolve a participação do resíduo Asp25, permitindo que o LI se abra e descomplexe o Na+. Além disso, devido a alta deformabilidade estrutural, a HIII é muito influenciada pelos íons Na+ e Ca2+, sendo que em determinadas concentrações, ambos levam a perda parcial desta hélice e da HIIa (\"Hinge-Region\") e ao aumento da flexibilidade desta região, embora apenas o Ca2+ seja capaz de se complexar, via HIII, a região próxima ao LIII. Com relação aos estudos com o RAGE, foram realizados estudos de \"docking\" molecular e simulações de SMD (\"Steered Molecular Dynamic\"). A análise dos nossos resultados, sugere que a interação da S100A12 com o RAGE ocorre tanto no domínio V, quanto no domínio C1 do RAGE e depende da região de conexão entre estes domínios. Também, observamos que estados oligoméricos maiores, por exemplo, hexâmeros de S100A12 (PDB ID: 1GQM), têm possibilidades maiores de interação com RAGE e que nestes casos, as regiões relevante da interação envolvem, de acordo com nossos resultados, porções N e C-terminal da HI e C-terminal da HIV da S100A12. / Calgranulin C (S100A12) is a member of the S100 family of EF-hand calcium-binding proteins. Human S100A12 is predominantly expressed by granulocytes and is markedly overexpressed in inflammatory compartments. Elevated serum levels of S100A12 are found in patients suffering from various inflammatory, neurodegenerative, metabolic, and neoplasic disorders. Intracellular S100A12 exists as an anti-parallel homodimer. Each monomer is composed of a C-terminal, classic EF-hand (HI - LI - HII), an N-terminal, pseudo EF-hand (HIII - LIII - HIV). The motifs are linked by the hinge-region. Calgranulin C also binds zinc and copper ions in a site formed by both subunits of dimer. Changes in cytosolic ions concentrations regulate a wide variety of cellular process, and ions-binding proteins are the key molecules in signal transduction, differentiation, and cell cycle control. The mechanism by which calgranulin C modulates the course of inflammatory process is related to its interaction with the receptor for advanced glycated products (RAGE). In order to obtain details about the mechanism involved in cell signaling steps in which S100A12 participates, our goal was to qualify and quantify the activity conformational of S100A12 domains, induced by variations of intensive thermodynamic parameters, as changes in the concentration of ions. Furthermore we investigated the details of the interaction between S100A12 and RAGE in order to elucidate the region of the receptor which interacts with S100A12 and what are the residues involved in this interaction. In order to access the influence of the presence of ions over the conformational dynamics of S100A12, molecular dynamics simulations were performed using the GROMACS suite with the OPLS-AA force field and NVT ensemble. The initial structures used were experimentally determined by X-ray crystallography (PDB ID: 2WCE and 1E8A). They were separately submitted to different concentrations of sodium, calcium and zinc chloride and solvated with the SPC water model. Our results suggest that at low concentrations of Ca²?, LI remains occupied by Na?. During calcium-waves, it can reach the protein exclusively through LIII (in EF-2). As the Zn²? concentration rises, it contributes to the Na? unbinding from LI, an event that involves the residue ASP-25, which allows LI to open and the Na? to unbind. Furthermore, because of its high structural deformability, HIII is strongly influenced by both Na? and Ca²? ions which, in certain concentrations, leads to partial loss of this helix and of HIIa (Hinge-Region) and increases in the flexibility of this region, although only Ca²? is able to bind, through HIII, to the region near LIII. Regarding the RAGE studies, molecular docking essays and SMD (Steered Molecular Dynamics) simulations were performed. Our data analysis suggests that the interaction between S100A12 and RAGE takes place through both V and C1 RAGE domains and depends upon the interdomain region. Additionally, we observed that higher oligomeric states, e.g. S100A12 hexamers (PDB ID: 1GQM), have more interaction possibilites with RAGE and that, according to our results, in this case the interacting region of S100A12 comprises the N- and C-terminal portions of HI and Cterminal of HIV.

In biosensors, printing involves the transfer of materials, proteins or cells to a substrate. It offers many capabilities thatcan be utilized in many applications, including rapid deposition and patterning of proteins or other biomolecules.However, issues such as stability when using biomaterials are very common. Using proteins, enzymes, as biomaterialink require immobilizations and modifications due to changing in the structural conformation of the enzymes, whichleads to changes in the properties of the enzyme such as enzymatic activity, during the printing procedures andrequirements such as solvent solutions. In this project, an innovative approach for the fabrication of proteinmicroparticles based on cross-linking interchange reaction is presented to increase the stability in different solvents.The idea is to decrease the contact area between the enzymes and the surrounding environment and also preventconformation changes by using protein microparticles as an immobilization technique for the enzymes. The theory isbased on using a cross-linking reagent trigging the formation of intermolecular bonds between adjacent proteinmolecules leading to assembly of protein molecules within a CaCO3 template into a microparticle structure. TheCaCO3 template is removed by changing the solution pH to 5.0, leaving behind pure highly homogenous proteinmicroparticles with a size of 2.4 ± 0.2 μm, according to SEM images, regardless of the incubation solvents. Theenzyme model used is Horse Radish Peroxidase (HRP) with Bovine Serum Albumin (BSA) and Glutaraldehyde (GL)as a cross-linking reagent. Furthermore, a comparison between the enzymatic activity of the free HRP and the BSAHRPprotein microparticles in buffer and different solvents are obtained using Michaelis-Menten Kinetics bymeasuring the absorption of the blue product produced by the enzyme-substrate interaction using a multichannelspectrophotometer with a wavelength of 355 nm. 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine (TMB) was used as substrate. As aresult, the free HRP show an enzymatic activity variation up to ± 50 % after the incubation in the different solventswhile the protein microparticles show much less variation which indicate a stability improvement. Moreover, printingthe microparticles require high microparticle concentration due to contact area decreasing. However, usingmicroparticles as a bioink material prevent leakage/diffusion problem that occurs when using free protein instead.