Orientador: Eduardo Maffud Cilli / Banca: Antonio de Miranda / Banca: Hosana Maria Debonsi Navickiene / Resumo: A Stichodactyla helianthus é uma anêmona relativamente abundante nos mares de Cuba apresentando grande potencialidade como fonte de peptídeos biologicamente ativos. Dentre estes peptídeos, estão duas citolisinas: as esticolisinas I (St I) e II (St II). Essas duas toxinas possuem como principal característica a capacidade de formação de poros em eritrócitos, ou seja, alta atividade hemolítica (AH), no entanto a St II é mais hemolítica que a St I. Tendo em vista que as principais alterações que diferenciam estas citolisinas (St I e St II) estão na região amino-terminal (primeiros 30 resíduos), este trabalho teve como um dos objetivos sintetizar e comparar fragmentos amino-terminais destes polipeptídeos, visando entender a diferença de atividade hemolítica. Os resultados obtidos mostraram que os peptídeos St I 12-31 e St II 11-30 possuem a mesma atividade hemolítica. Esse dado mostra que a alteração de Glu por Gly e de Gln por Glu não afeta a atividade hemolítica dos mesmos. Já os peptídeos St I 1-31 e St II 1-30, respectivamente, mostraram diferenças em suas atividades hemolíticas, estas diferenças de atividade podem estar relacionadas à região dos resíduos de 1 a 10 da seqüência peptídica. Outro resultado interessante foi que o peptídeo St I 2-31 (sem o resíduo de serina N-terminal) apresentou AH intermediária entre os St I 1-31 e St II 1-30, mostrando que a adição da serina à St I é responsável por parte da perda da atividade desta citolisina. Outro objetivo deste trabalho foi avaliar a importância da polaridade da extremidade amino-terminal da esticolisina II. Para isto, fragmentos peptídicos contendo a região amino-terminal da St II, marcado com Trp na posição 2, foi sintetizado alterando-se a carga desta extremidade (acetilado, acrescido de Ser, Asp ou Lys) / Abstract: Stichodactyla helianthus is a relatively abundant sea anemone found in the seas of Cuba, presenting a largely potent source of biologically active peptides. Among these peptides, are two citolysins: the sticholysins I (St I) and II (St II). These two toxins possess as main characteristic the capacity of forming pores in erythrocytes, in other words, high hemolytic activity (HA), however, the St II is more hemolytic than the St I. As far as we know that the main alterations that differentiate the proteins St I and St II are in the region amino-terminal (first 30 residues), this study has as one of the objectives the synthesizing and comparing of amino-terminal fragments of those polypeptides aiming to understand the difference of hemolytic activities. The results obtained had shown that the peptides St I 12-31 and St II 11-30 possess the same hemolytic activity. This data sample shows that the alteration of Glu for Gly and Gln for Glu does not affect the hemolytic degree of the same ones. Even then the peptides St I 1-31 and St II 1-30, respectively, had sample differences in its hemolytic activity, indicating that the different activities can be related within the region of 1 the 10 of the sequence. Another interesting result was that the peptides St I 2-31 (without the serine residue N-terminal) presented intermediary AH between St I 1-31 and St II 1-30, showing that the addition of the serine to St I is responsible for part of the losing activity in this citolysin. Another objective of this study is to evaluate the importance of polarity of the extremity amino-terminal of sticholysin II. To do this, the peptides containing the region amino-terminal of St II, marked with Trp in position 2, was synthesized changing the load of this extremity (acetylated, increased of Ser, Asp or Lys) / Mestre

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós–Graduação em Oceanografia Biológica, Instituto de Oceanografia, 2012. / Submitted by Cristiane Gomides (cristiane_gomides@hotmail.com) on 2013-10-11T11:38:27Z No. of bitstreams: 1 Lais.pdf: 937026 bytes, checksum: 99723480330641cd5bc515f0c200b9f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Sabrina Andrade (sabrinabeatriz@ibest.com.br) on 2013-10-17T17:16:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Lais.pdf: 937026 bytes, checksum: 99723480330641cd5bc515f0c200b9f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-17T17:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lais.pdf: 937026 bytes, checksum: 99723480330641cd5bc515f0c200b9f0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Os organismos bentônicos intermareais enfrentam oscilações periódicas nos níveis de oxigênio na água associadas ao ciclo de marés. Durante o recuo da maré, eles ficam expostos ao ar e sujeitos a hipóxia, favorecendo uma redução nas espécies reativas de oxigênio (ERO) e nas defesas antioxidantes. Porém, na reoxigenação há um aumento acentuado na geração de ERO. Para minimizar os prejuízos desse processo, existem mecanismos antecipatórios, tal como o aumento das defesas antioxidantes durante a hipóxia. Por sua vez, o estresse causado por poluentes químicos, como o cobre, pode alterar o padrão destas respostas. Neste estudo foram avaliadas respostas de biomarcadores associados ao estresse oxidativo e metabolismo (capacidade antioxidante total contra radicais peroxil - ACAP, atividade da superóxido dismutase - SOD, concentração de glutationa reduzida - GSH, peroxidação lipídica - LPO e concentração de ATP) na anêmona Bunodosoma cangicum pré-exposta (96 h) ao cobre (6,1 ± 2.7 μg.L-1) e submetida a hipóxia (6 h a 0.5 mgO2.L-1) seguida da reoxigenação (6 h a 7.5 mg O2.L-1). Nas anêmonas controle não foram observadas variações na ACAP, GSH, LPO e ATP. Entretanto, a atividade da SOD aumentou durante a hipóxia. Nas anêmonas pré-expostas ao cobre, a ACAP foi reduzida na hipóxia e reoxigenação. A atividade da SOD não se alterou e a concentração de GSH aumentou no início do experimento, na hipóxia e na reoxigenação. A concentração de ATP diminuiu na reoxigenação, porém a LPO não se alterou em todas as condições experimentais. Estes resultados indicam a existência de mecanismos antecipatórios para prevenção dos efeitos negativos da reoxigenação em B. cangicum e que a exposição ao cobre em concentração ambientalmente relevante afeta negativamente estes mecanismos. / Intertidal benthic organisms are subjected to changes in oxygen availability during the tidal cycle. A hypoxic condition may occur during air exposure, thus favoring a decreased level of oxygen reactive species (ROS) and antioxidant defenses. However, during re-oxygenation a ROS overproduction may occur. Anticipatory mechanisms such as a buildup of antioxidant defenses under hypoxia could be present to avoid a possible oxidative damage occurring during these processes. In turn, chemical stress induced pollutants such as copper may affect the response of these mechanisms. In the present study, the response of biomarkers associated with oxidative stress and energy (total antioxidant capacity against peroxyl radicals - ACAP, superoxide dismutase activity - SOD, lipid peroxidation - LPO, reduced glutathione - GSH, and ATP concentration) were evaluated in the sea anemone Bunadosoma cangicum pre-exposed (96 h) to copper (6.1 ± 2.7 μg.L-1) and submitted to hypoxia (6 h at 5 mg O2.L-1) followed by re-oxygenation (6 h at 7.5 mg O2.L-1). In sea anemones kept under control conditions, ACAP, GSH concentration, LPO and ATP concentration did not change over the experimental time. However, SOD activity was increased under hypoxia. In sea anemones pre-exposed to copper, ACAP was reduced under hypoxia and re-oxygenation. GSH concentration was increased during hypoxia and reoxygenation, while ATP concentration was reduced during re-oxygenation. These findings indicate that B. cangicum shows anticipatory mechanisms to avoid the oxidative stress during re-oxygenation and that pre-exposure to an environmentally relevant concentration of copper affects these mechanisms.

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As anêmonas do mar utilizam rico complexo proteico para capturar suas presas e se defender de predadores. A peçonha destes animais contem neurotoxinas (35 kDa), com ação em canais iônicos específicos, e hemolisinas (1820 kDa), que atuam formando poros em membranas. No entanto, pouco se conhece sobre a atividade biológica de substâncias de baixo peso molecular isoladas da peçonha destes animais. Foi demonstrado, pelo nosso grupo, que a Bunodosina 391 (BDS 391), um composto de baixo peso molecular isolado da peçonha da anêmona do mar Bunodosoma cangicum, induz potente efeito antinociceptivo periférico, em modelos experimentais de dor aguda e persistente. Ensaios farmacológicos mostraram que a atividade analgésica do BDS 391 é mediada pela ativação de receptores serotoninérgicos 5-HT3. O BDS 391 é um composto bromado formado por um núcleo molecular semelhante a serotonina (5-HT), conectado, por meio de uma ligação peptídica, a uma histidina. A semelhança estrutural com a 5-HT e o envolvimento de receptores 5-HT3 no efeito antinociceptivo deste composto, torna de especial interesse a ampliação da caracterização dos mecanismos moleculares envolvidos na ação do BDS 391. Há evidências crescentes da co-expressão de receptores 5-HT e TRPV1 e a interação entre esses dois receptores na modulação da excitabilidade de neurônios sensitivos envolvidos na nocicepção. O receptor TRPV1 é considerado um receptor polimodal, uma vez que pode ser ativado por diversos estímulos. Baseado em estudos farmacológicos, mostrando que o BDS 391 apresenta potente efeito antinociceptivo em modelo de hipernocicepção mecânica, mediado pela ativação de receptores 5-HT3 periféricos o presente projeto de pesquisa teve como objtivo ampliar a caracterização dos mecanismos moleculares envolvidos na ação do BDS 391 investigando a interação deste composto com os receptores 5-HT3, por meio de ensaios de ligação (binding). Uma vez que nossos resultados demonstraram que o composto BDS 391 não é capaz de interagir diretamente com os receptores 5-HT3, sugerindo que o envolvimento destes receptores no efeito analgésico induzido pelo BDS 391 pode decorrer de uma acão indireta do BDS 391, avaliamos outros possíveis alvos farmacológicos para este composto. Por tanto investigamos, por meiode ensaios eletrofisiológicos e ensaios de imageamento de influxo de Ca2+ em cultura de neurônios do DRG de ratos, a possível ação do BDS 391 sobre correntes iônicas Ca2+ em canais para cálcio dependentes de voltagens (Cavs). Outro alvo avaliado foram os canais TRPV1. Foram realizados emsaios in vivo, utilizando modelo de hiperalgesia térmica induzida pela capsaicina, e ensaios in vitro (imageamento do influxo de Ca2+). Nossos resultados evidenciaram que o BDS 391 não interage com os Cavs, porem bloqueia o influxo de Ca2+ induzido pela capsaicina, além de inibira hiperalgesia térmica induzida pela capsaicina. Em conjunto, estes dados sugerem que os canais TRPV1 são alvos importantes da ação do BDS 391. / Sea anemones employ a wide range of bioactive compounds to capture their prey or fend off possible predators. Sea anemone venom contains neurotoxins (3-5 kDa), with action on ion channels, and also hemolysin (18-20 kDa), which acts by forming pores in membranes. However, little is known about the biological activity of low molecular weight substances isolated from the venom of these animals. One of these substances is Bunodosine 391 (BDS 391), a low molecular weight (391 Da) and non-peptidic compound purified from the venom of the Brazilian Bunodosoma cangicum sea anemone. We have demonstrated that BDS 391, administered by intraplantar (i.pl.) route into a rat hind paw, induces potent peripheral antinociceptive effect in models of acute and chronic pain. Pharmacological studies have shown that the antinociceptive effect of the BDS 391 is mediated by activation of 5-HT3 receptors. Studies on the structure of BDS 391 have demonstrated that this compound is made up of a bromoindole group connected to histidine. Data from the literature have shown that the peripheral release of 5-HT interferes with thermal hyperalgesia, via modulation of TRPV1 receptors. The aim of the present work is to further characterize the mechanisms involved in the antinociceptive effect of BDS 391 (a) evaluating the ability of this substance to directly activate 5-HT3 receptors, (b) characterizing the effect of BDS 391 on capsaicin-evoked thermal hyperalgesia and (c) investigating the involvement of TRPV1 ion channels in this effect. Pharmacological studies have shown that BDS 391 induces antinociception in the capsaicin-evoked thermal hyperalgesia. Ondansentron (5-HT3 receptor antagonist) inhibits the effect of BDS 391, indicating the involvement of 5-HT3 in the antinociceptive effect of this substance. However, binding studies have shown that BDS 391 does not directly interact with the 5-HT3 receptor. The possible effect of BDS 391 on TRPV1 ion channels was investigated in vitro, through Ca2+ imaging studies. Cultured DRG neurons were used for Ca2+ imaging. BDS 391 inhibited capsaicin-evoked Ca2+ influx in DRG neurons, indicating a modulatory action on the activity of TRPV1. Our results suggest that the antinociceptive effect of BDS 391 could involve the inhibition of TRPV1 channels and, indirectly, the modulation of 5-HT3 receptors.

As anêmonas do mar utilizam um rico complexo protéico para capturar suas presas e para se defender de predadores. A peçonha, destes animais, contem neurotoxinas com ação em canais iônicos específicos e hemolisinas que atuam formando poros em membranas. No entanto, pouco se conhece sobre a atividade biológica de substâncias de baixo peso molecular isoladas da peçonha destes animais. Bunodosina 391 (BDS 391), um composto de baixo peso molecular isolado da peçonha da anêmona do mar Bunodosoma cangicum, apresenta atividade antinociceptiva periférica. Ensaios farmacológicos mostraram que a ação do BDS 391 é mediada pela ativação de receptores serotoninérgicos, histaminérgicos e pela abertura de canais de potássio. É interessante observar que o BDS 391 apresenta similaridade estrutural a 5-HT e histamina, o que torna de especial interesse a detecção do efeito antinociceptivo periférico para este composto. Os resultados obtidos nesse estudo poderão favorecer o melhor conhecimento sobre a fisiopatologia da dor e de seu controle, bem como o desenvolvimento de novos fármacos. / Animal toxins are directed against a wide variety of pharmacological targets, making them an invaluable source of ligands for studying the signaling pathways of pain and its control. Sea anemone venoms contain many biologically active compounds such as cytolysins (1820 kDa) and ion channel modulators (35 kDa). In addition, low molecular weight compounds have been isolated and identified in these venoms; however few studies have been carried out in order to determine the biological activity of such compounds. BDS 391 is a low molecular weight and non-peptidic compound purified from the Brazilian sea anemone Bunodosoma cangicum venom. Studies on the structure of BDS 391 have demonstrated that this compound is composed of a bromoindole group connected to histidine. Our recent data have indicated that BDS 391 administered by intraplantar route into the rat hind paw induces potent peripheral analgesia in models of acute and chronic pain. These study can to contribute to the better characterization of the pain pathway and your control.

As anêmonas do mar utilizam rico complexo proteico para capturar suas presas e se defender de predadores. A peçonha destes animais contem neurotoxinas (35 kDa), com ação em canais iônicos específicos, e hemolisinas (1820 kDa), que atuam formando poros em membranas. No entanto, pouco se conhece sobre a atividade biológica de substâncias de baixo peso molecular isoladas da peçonha destes animais. Foi demonstrado, pelo nosso grupo, que a Bunodosina 391 (BDS 391), um composto de baixo peso molecular isolado da peçonha da anêmona do mar Bunodosoma cangicum, induz potente efeito antinociceptivo periférico, em modelos experimentais de dor aguda e persistente. Ensaios farmacológicos mostraram que a atividade analgésica do BDS 391 é mediada pela ativação de receptores serotoninérgicos 5-HT3. O BDS 391 é um composto bromado formado por um núcleo molecular semelhante a serotonina (5-HT), conectado, por meio de uma ligação peptídica, a uma histidina. A semelhança estrutural com a 5-HT e o envolvimento de receptores 5-HT3 no efeito antinociceptivo deste composto, torna de especial interesse a ampliação da caracterização dos mecanismos moleculares envolvidos na ação do BDS 391. Há evidências crescentes da co-expressão de receptores 5-HT e TRPV1 e a interação entre esses dois receptores na modulação da excitabilidade de neurônios sensitivos envolvidos na nocicepção. O receptor TRPV1 é considerado um receptor polimodal, uma vez que pode ser ativado por diversos estímulos. Baseado em estudos farmacológicos, mostrando que o BDS 391 apresenta potente efeito antinociceptivo em modelo de hipernocicepção mecânica, mediado pela ativação de receptores 5-HT3 periféricos o presente projeto de pesquisa teve como objtivo ampliar a caracterização dos mecanismos moleculares envolvidos na ação do BDS 391 investigando a interação deste composto com os receptores 5-HT3, por meio de ensaios de ligação (binding). Uma vez que nossos resultados demonstraram que o composto BDS 391 não é capaz de interagir diretamente com os receptores 5-HT3, sugerindo que o envolvimento destes receptores no efeito analgésico induzido pelo BDS 391 pode decorrer de uma acão indireta do BDS 391, avaliamos outros possíveis alvos farmacológicos para este composto. Por tanto investigamos, por meiode ensaios eletrofisiológicos e ensaios de imageamento de influxo de Ca2+ em cultura de neurônios do DRG de ratos, a possível ação do BDS 391 sobre correntes iônicas Ca2+ em canais para cálcio dependentes de voltagens (Cavs). Outro alvo avaliado foram os canais TRPV1. Foram realizados emsaios in vivo, utilizando modelo de hiperalgesia térmica induzida pela capsaicina, e ensaios in vitro (imageamento do influxo de Ca2+). Nossos resultados evidenciaram que o BDS 391 não interage com os Cavs, porem bloqueia o influxo de Ca2+ induzido pela capsaicina, além de inibira hiperalgesia térmica induzida pela capsaicina. Em conjunto, estes dados sugerem que os canais TRPV1 são alvos importantes da ação do BDS 391. / Sea anemones employ a wide range of bioactive compounds to capture their prey or fend off possible predators. Sea anemone venom contains neurotoxins (3-5 kDa), with action on ion channels, and also hemolysin (18-20 kDa), which acts by forming pores in membranes. However, little is known about the biological activity of low molecular weight substances isolated from the venom of these animals. One of these substances is Bunodosine 391 (BDS 391), a low molecular weight (391 Da) and non-peptidic compound purified from the venom of the Brazilian Bunodosoma cangicum sea anemone. We have demonstrated that BDS 391, administered by intraplantar (i.pl.) route into a rat hind paw, induces potent peripheral antinociceptive effect in models of acute and chronic pain. Pharmacological studies have shown that the antinociceptive effect of the BDS 391 is mediated by activation of 5-HT3 receptors. Studies on the structure of BDS 391 have demonstrated that this compound is made up of a bromoindole group connected to histidine. Data from the literature have shown that the peripheral release of 5-HT interferes with thermal hyperalgesia, via modulation of TRPV1 receptors. The aim of the present work is to further characterize the mechanisms involved in the antinociceptive effect of BDS 391 (a) evaluating the ability of this substance to directly activate 5-HT3 receptors, (b) characterizing the effect of BDS 391 on capsaicin-evoked thermal hyperalgesia and (c) investigating the involvement of TRPV1 ion channels in this effect. Pharmacological studies have shown that BDS 391 induces antinociception in the capsaicin-evoked thermal hyperalgesia. Ondansentron (5-HT3 receptor antagonist) inhibits the effect of BDS 391, indicating the involvement of 5-HT3 in the antinociceptive effect of this substance. However, binding studies have shown that BDS 391 does not directly interact with the 5-HT3 receptor. The possible effect of BDS 391 on TRPV1 ion channels was investigated in vitro, through Ca2+ imaging studies. Cultured DRG neurons were used for Ca2+ imaging. BDS 391 inhibited capsaicin-evoked Ca2+ influx in DRG neurons, indicating a modulatory action on the activity of TRPV1. Our results suggest that the antinociceptive effect of BDS 391 could involve the inhibition of TRPV1 channels and, indirectly, the modulation of 5-HT3 receptors.

As anêmonas do mar utilizam um rico complexo protéico para capturar suas presas e para se defender de predadores. A peçonha, destes animais, contem neurotoxinas com ação em canais iônicos específicos e hemolisinas que atuam formando poros em membranas. No entanto, pouco se conhece sobre a atividade biológica de substâncias de baixo peso molecular isoladas da peçonha destes animais. Bunodosina 391 (BDS 391), um composto de baixo peso molecular isolado da peçonha da anêmona do mar Bunodosoma cangicum, apresenta atividade antinociceptiva periférica. Ensaios farmacológicos mostraram que a ação do BDS 391 é mediada pela ativação de receptores serotoninérgicos, histaminérgicos e pela abertura de canais de potássio. É interessante observar que o BDS 391 apresenta similaridade estrutural a 5-HT e histamina, o que torna de especial interesse a detecção do efeito antinociceptivo periférico para este composto. Os resultados obtidos nesse estudo poderão favorecer o melhor conhecimento sobre a fisiopatologia da dor e de seu controle, bem como o desenvolvimento de novos fármacos. / Animal toxins are directed against a wide variety of pharmacological targets, making them an invaluable source of ligands for studying the signaling pathways of pain and its control. Sea anemone venoms contain many biologically active compounds such as cytolysins (1820 kDa) and ion channel modulators (35 kDa). In addition, low molecular weight compounds have been isolated and identified in these venoms; however few studies have been carried out in order to determine the biological activity of such compounds. BDS 391 is a low molecular weight and non-peptidic compound purified from the Brazilian sea anemone Bunodosoma cangicum venom. Studies on the structure of BDS 391 have demonstrated that this compound is composed of a bromoindole group connected to histidine. Our recent data have indicated that BDS 391 administered by intraplantar route into the rat hind paw induces potent peripheral analgesia in models of acute and chronic pain. These study can to contribute to the better characterization of the pain pathway and your control.

The effects of energy quantity to the reproductive strategies of the sea anemone Aiptasia pulchella Carlgren 1943 Chien-Hsun Chen (Advisors: Drs. Keryea Soong, Chao-Lun Chen) Institute of Marine Biology, National Sun Yat-Sen University, Kaohsiung, 804, Taiwan, R.O.C. Thesis abstract The influences of energy quantity on the sexual and asexual reproduction and possible trade-offs between them in the sea anemone, Aiptasia pulchella were investigated. Different feeding frequencies, light intensities and presence of zooxanthellae were the treatments of energy quantity. Lacerate numbers, lacerate sizes and total weight of lacerates were used to quantify investment in asexual reproduction; oocyte sizes and gonad weights were used as the measures of sexual reproduction. The correlation between total weight of lacerates and that of gonads provided an opportunity for evidence of trade-offs between sexual and asexual reproduction. Under higher feeding frequencies, A. pulchella produced more and larger lacerates as well as larger oocytes and heavier gonads than under lower feeding frequencies. Under lower light intensities, A. pulchella produced more and heavier lacerates with than without zooxanthellae. Lacerate sizes were influenced by light intensities, presence of zooxanthellae and the interaction of the two factors. At intermediate light intensity (2000 lux), Aiptasia pulchella produced heavier gonads than at 0 lux or 10000 lux. A. pulchella produced heavier gonads with than without zooxanthellae. The oocyte sizes of A. pulchella were also influenced by light intensities, zooxanthellae and the interaction of the two. In both sexual or asexual modes of reproduction, A. pulchella performed better under higher than lower feeding frequencies. There were higher level of asexual reproduction for A. pulchella under lower light intensities with zooxanthellae. A. pulchella achieved the highest levels of fecundity, as an indication of sexual reproduction, under a light intensity of 2000 lux in individuals containing zooxanthellae. There is a positive correlation between sexual and asexual investment under different energy regimes. This is not compatible with the prediction of the trade-off hypothesis.