Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / CHAPTER II: The snake venom is composed by a diversity of biomolecules with many actions on physiological processes. The serine peptidases are a group of proteases present in the constitution of the venom, capable of interfering on several points of hemostasis. Some serine peptidases has thrombin-like activity, what makes them targets on the development of therapeutics agentes on the treatment of many hemostatic disorders. In this study, a recombinant thrombin-like serine peptidase called rBpSP-II was obtained from the cDNA of the venom gland of the snake Bothrops pauloensis and biochemically characterized. The cDNA correspondent to rBpSP-II was cloned on the pPICZαA vector and inserted on the methylotrophic yeast Pichia pastoris KM71H for the heterologous expression. This enzyme showed single band when analised on SDS-PAGE with approximated molecular mass of 44,5 kDa under reducing conditions. The enzyme rBpSP-II showed clotting activity on bovine plasma and proteolytic activity on fibrinogen, cleaving exclusively the Aα chain. The evaluation of rBpSP-II activity on chromogenic substrates showed that the enzyme has thrombin-like activity due to its capacity to hydrolyze the thrombin substrate. / CAPÍTULO II: A peçonha de serpente é composta por uma diversidade de biomoléculas com inúmeras ações sobre os processos fisiológicos. As serinoproteases são um grupo de proteases presentes na constituição da peçonha, capazes de interferir em diversos pontos da hemostasia. Algumas serinoproteases possuem atividade semelhante à trombina, o que as tornam alvos de interesse no desenvolvimento de agentes terapêuticos no tratamento de desordens hemostáticas. Neste estudo, uma serinoprotease thrombin-like recombinante denominada rBpSP-II foi obtida a partir do cDNA da glândula da peçonha da serpente Bothrops pauloensis e caracterizada bioquimicamente. O cDNA correspondente à rBpSP-II foi clonado no vetor pPICZαA e inserido na levedura metilotrófica Pichia pastoris KM71H para a realização da expressão heteróloga. Esta enzima apresentou banda única quando analisada em SDS-PAGE com massa molecular aproximada de 44.5 kDa sob condições redutoras. A rBpSP-II apresentou atividade coagulante sobre plasma bovino e atividade proteolítica sobre o fibrinogênio, clivando preferencialmente a cadeia Aα. A avaliação da atividade da rBpSP-II sobre substratos cromogênicos demonstrou que a enzima possui atividade thrombin-like devido a sua capacidade de hidrolisar o substrato da trombina. / Mestre em Genética e Bioquímica

Orientador: Sergio Marangoni, Luis Alberto Ponce Soto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T15:27:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VilcaQuispe_Augusto_M.pdf: 840674 bytes, checksum: 0ee3f83d8486d73f628e60ca5c8a83fd (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Muitas das toxinas isoladas e estudadas em seus efeitos biológicos precisam ser reavaliadas à luz de metodologias otimizadas em HPLC e confirmadas por espectrometria de massas, devido à possível presença de algum componente não estudado. No caso da serpente Bothrops marajoensis, são valorizados os estudos sobre essa espécie devido aos poucos trabalhos realizados, provavelmente por se tratar de uma espécie restrita e rara encontrada na ilha de Marajó, no Pará, e posteriormente em alguns locais litorâneos do Maranhão, aparentemente endêmica. A reprodutibilidade da atividade biológica, através dos efeitos farmacológicos, só é possível com a utilização de frações quimicamente homogêneas que mantenham a integridade da função biológica. No presente trabalho, foi purificada uma nova serinoprotease TLBm, com atividade trombina "like" em um único passo cromatográfico em um sistema de HPLC de fase reversa, com um alto grau de pureza e homogeneidade molecular, sem perda da atividade biológica. A nova serinoprotease foi caracterizada fisico-quimicamente, revelando uma massa molecular de 33332,5 Da por Espectrometria de Massa (MALDI-Tof). Por outro lado, mostrou uma atividade proteolítica perante o substrato cromogênico DL-BA?NA, assim como foi capaz de evidenciar uma atividade fibrinogenolítica frente ao fibrinogênio bovino e hidrolisar a cadeia alfa (a) e beta (ß), comportando-se como uma trombina "like" tipo A e B. Os estudos da atividade cinética mostraram que a serinoprotease com atividade trombina "like" possui um comportamento michaeliano frente ao substrato DL-BA?NA, registrando as constantes cinéticas de Vmax = 2,3x10-1 nmoles p-NA/Lt/min e o KM = 0,52x10-1M. Os estudos do efeito da temperatura sobre a atividade catalítica revelaram que a serinoprotease TLBm apresenta uma ótima atividade em torno de 38ºC e um pH de 8,0. Para confirmar o caráter trombina "like" da TLBm, esta foi inibida pela ação do fenilmetilsulfonil fluoreto (PMSF) e outros inibidores, através dos quais a atividade foi reduzida em mais de 50% (69,89±1,5 %). A análise de composição de aminoácidos mostrou que a serinoprotease TLBm trata-se de uma proteína de caráter ácido ao apresentar um elevado número de aminoácidos ácidos, assim como uma boa quantidade de aminoácidos hidrofóbicos, o que garante a estabilidade conformacional da proteína. A presença de 12 cisteínas sugere a possível presença de 6 pontes dissulfeto. A seqüência N-terminal da serinoprotease com atividade trombina "like" TLBm mostrou um alto grau de homologia seqüencial (55,9 a 79,4 %). No entanto, existem algumas substituições nos aminoácidos (S)12?(H)12 e (V)15?(L)15, os quais poderiam estar relacionados à diferença na atividade biológica estudada aqui ou em outras atividades, o que faria da TLBm uma serinoprotease particular. Com relação ao estudo das atividades biológicas, a TLBm mostrou-se desprovida de atividade hemorrágica, o que é característico desta família de proteínas e reforça a afirmação de esta ser uma serinoprotease. A TLBm apresentou também baixa capacidade inflamatória (edematogênica) e uma alta concentração na letalidade (DL50) intracerebroventricular (i.c.v), evidenciando que a toxina não contribui significativamente com a letalidade do veneno total. A serinoprotease com atividade trombina "like" TLBm tem a propriedade de induzir a agregação plaquetária em plasma rico em plaquetas (PRP) e esse efeito é inibido na presença do PMSF. / Abstract: Many of the isolated and studied toxins in their biological effects need to be revalued, to the light of methodologies optimized in HPLC and confirmed by Mass Spectrometry, due to the possible presence of some component which has not been studied. In the case of the serpent Bothrops marajoensis, its results are valuable due to the fact that there are few works accomplished probably because the treating of a restricted and rare species found at the island of Marajó, in Pará, and later in some coastal places of Maranhão, which seem endemic. The reproduction of the biological activity, through the pharmacological effects, is only possible with the use of chemically homogeneous fractions so that they maintain the integrity of the biological function. In the present work a new serineprotease was purified with activity thrombin like TLBm in a Chromatography step in a system of HPLC of reverse phase, with a high degree of purity and molecular homogeneity, without loss of the biological activity. A new serineprotease was characterized physical-chemically revealing a molecular mass of 33332,5 Da by a Mass Spectrometry (MALDI-Tof), on the other hand, it did show an proteolitic activity before the substratum chromogenic DL-BA?NA, as well as it was capable to evidence an fibrinogenolitic activity in front of the bovine fibrinogen, and hydrolise the alpha (a) and beta (ß) chain which behaved as a thrombin like A and B types. The studies of the kinetic activity showed that the serineprotease with activity thrombin like, possesses a michaeliano behavior in front of the substratum DL-Ba?NA registering the kinetic constants of Vmax = 2,3x10-1 nmoles ?-NA/Lt/min and the KM = 0,52x10-1M respectively. The studies of the effect of the temperature under the catalytic activity, revealed that the serineprotease TLBm was capable to show a great activity around 38ºC and a pH of 8,0. To confirm the character thrombin like of TLBm, it was inhibited by the action of the fenilmetilsulfonil fluoride (PMSF) and other inhibitors, where the activity was reduced in more of the 50% (69,89 ± 1,5%). The analysis of composition of amino acids showed that the serineprotease TLBm is a character protein acid when presenting a high number of acid amino acids, as well as a good amount of amino acids hydrophobic that guarantees the conformational stability of the protein. The presence of 12 cisteinas suggests the possible presence of 6 dissulfeto bridges. The N-terminal sequence of the serineprotease with activity thrombin like TLBm, showed a high degree of sequential homology (55,9 to 79,4%). However there are some substitutions in the following amino acids: (S)12?(H)12 and (V)15?(L)15 which could be related with the difference in the biological activity studied here or with other activities, which would make TLBm a private serineprotease. The studies of biological activity such an as hemorrhage, reveal that the serineprotease is completely deprived which is known is already of this family of proteins. On the other hand the studies of the inflammatory effect (oedematogenic) reveal that the serineprotease possesses a low inflammatory capacity and finally it displays a high concentration in the lethality (DL50) intracerebroventricular (i.c.v.) showing that the toxin doesn't contribute significantly with the lethality of the total poison. The serineprotease with thrombin like activity has the property of inducing the platelet aggregation in platelets-rich plasma (PRP), and that effect is inhibited in the presences of the PMSF. / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Sergio Marangoni, Luis Alberto Ponce Soto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T22:19:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VilcaQuispe_Augusto_D.pdf: 3256672 bytes, checksum: 5fbbaf997230230025e7a3945d3d9410 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: No presente trabalho duas novas serinoproteases com atividade trombina-simile, nomeadas TLBbz e TLBro isoladas a partir de Bothrops brazili e Bothrops roedingeri respectivamente, foram purificadas em um único passo cromatográfico por HPLC de fase reversa com um alto grau de pureza e homogeneidade molecular, sem perda da atividade biológica. Ambas serinoproteases foram caracterizadas fisico-quimicamente, revelando uma massa molecular relativa de TLBbz = 35,13 KDa e TLBro = 20,24 KDa por SDS-PAGE. Ambas apresentaram atividade proteolítica perante o substrato cromogenico DL-Ba?NA. Os estudos da atividade cinética mostraram que as serinoproteases tiveram um comportamento michaeliano frente ao substrato DL-Ba?NA, apresentando uma Vmax = 1,89 nmoles ?-NA/Lt/min e KM = 0,853 mM para TLBbz; e Vmax = 0,0432 nmoles ?-NA/Lt/min e KM = 0,039 mM para TLBro. Ambas serinoproteases apresentam uma atividade ótima em torno de 38 oC e pH 8,0; sendo inibidas pela ação do fluoreto de fenilmetilsulfonila (PMSF) e outros inibidores, através dos quais a atividade trombina-simile foi reduzida em mais dos 50 % (TLBbz = 86.2 % and TLBro = 42.6 %). Ambas TLBbz e TLBro possuem caráter acido ao apresentar um elevado numero de aminoácidos ácidos, assim como uma boa quantidade em numero de aminoácidos hidrofóbicos, o que garante a estabilidade conformacional da proteína. A presença de 12 cisteinas sugere a possível formação de 6 pontes dissulfeto. TLBbz e TLBro evidenciaram uma atividade fibrinogenolitica frente ao fibrinogenio bovino hidrolisando a cadeia alfa (?) e beta (?), comportando-se como uma trombina-simile tipo AB no caso da TLBro e tipo B, por hidrolizar a cadeia beta (?), no caso da TLBbz. Finalmente, estudos da atividade biológica indicam a propriedade de induzir agregação plaquetaria e esse efeito e inibido pela presença de PMSF / Abstract: In this work, two new serine proteases with thrombin-like activity called TLBbz and TLBro from Bothrops brazili and Bothrops roedingeri respectively were purified in a single chromatographic step by reverse phase HPLC with a high degree of purity and molecular homogeneity without loss of biological activity. Both serine proteases have been characterized physico-chemically, showing a relative molecular mass of TLBbz = 35.13 and TLBro = 20.24 kDa by SDS-PAGE. On the other hand, showed a proteolytic activity towards the chromogenic substrate DL-Ba?NA. The studies of the kinetic activity showed that serine proteases have a michaelian behavior when tested with the substrate DL-Ba?NA, with a Vmax = 1.89 nmoles ?- NA/Lt/min and KM = 0.853 mM for TLBbz, and Vmax = 0.0432 nmoles ?-NA/Lt/min and KM = 0.039 mM for TLBro. Both serine proteases have an optimal activity around 38 °C and pH 8,0; and were inhibited by the action of phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and other inhibitors, whereby the thrombin-like activity was reduced in more than 50 % (TLBbz = 86.2 % and TLBro = 42.6 %). Both TLBbz and TLBro have acidic character by presenting a large number of aminoacids acids and a good amount of hydrophobic amino acids, which ensures the conformational stability of the protein. The presence of 12 cysteines suggests the possible formation of six disulfide bridges. TLBbz and TLBro showed a fibrinogenolytic activity against the bovine fibrinogen and hidrolise alpha (?) and beta (?) chain, behaving as a thrombin-like AB types in the case of TLBro and hydrolyzing the beta chain (?) behaving as a thrombin-like B types in the case of TLBbz. Finally, studies of biological activity indicate the ability to induce platelet aggregation and this effect is inhibited by the presence of PMSF / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular