Orientadores: Sérgio Marangoni, Luís Alberto Ponce Soto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T10:47:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carregari_VictorCorasolla_M.pdf: 2297387 bytes, checksum: fc95267d0ed3c753978294fe999d0cf7 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O presente trabalho apresenta a purificação e caracterização bioquímica de uma nova PLA2 neurotóxica nomeada BbilTX-I isolada do veneno da serpente Bothriopsis bilineta. Esta proteína foi purificada através de dois passos cromatográficos, em Sephadex G75 e HPLC de fase reversa C18 (?Bondapak Watters). A BbilTX-I é uma PLA2D49, com elevada atividade catalítica, massa molecular de 14185,48 Da, e alta similaridade na sua sequência N-terminal com outras PAL2 de veneno de serpentes. A temperatura ótima para a atividade enzimática da BbilTX-I está entre 25Cº e 37 ºC. A fração BbilTX-I é cálcio dependente e tem a atividade enzimática bastante diminuída quando testadas com os íons divalentes. Da mesma forma como outras PLA2 descritas na literatura, a BbilTX-I mostra o pH ótimo em torno de 8. A fração F3 isoladas de crotapotinas crotálicas e a DA2-II extraída do soro de Didelphis albiventris apresentaram um efeito inibitório de mais de 50% sobre a atividade enzimática da toxina BbilTX-I. O efeito da concentração do substrato 4-nitro-3-(octanoiloxi) ácido benzóico sobre a atividade enzimática da BbilTX-I demonstrou que a toxina é uma enzima monomérica com tendência alostérica sugerindo provavelmente um mecanismo de cooperatividade positiva mnemônical. A PLA2 BbilTX-I inserida em preparação isolada de biventer cervicis de pintainho apresentou um efeito bloqueador da transmissão nervosa na junção neuromuscular, em doses de 10, 20, 30 e 50?g/ml e causou 50% de bloqueio em 20 minutos com 10 ?g/ml, 30 minutos com 20 ?g/ml, 22 minutos com 30 ?g/ml e 20 minutos com 50 ?g/ml. Como não houve alteração significativa na resposta ao KCl (usado para detectar danos na membrana celular) e à Acetilcolina (usada para identificar atividade sobre os receptores colinérgicos nicotinicos) podemos dizer que a PAL2 BbilTX-I é uma neurotoxina pré-sináptica não miotoxica, que atua no terminal nervoso da sinapse neuromuscular interferindo sabre a liberação da ACh. A crotapotina F3 isolada do veneno da serpente Crotalus durissus cascavella e o fator anti-homorrágico DA2-II isolado do soro de Dildelphis albiventris inibiram em 64% e 57% respectivamente a atividade edematizante da fração BbilTX-I demonstrando que a ação inflamatória desta proteína é dependente de sua ação catalítica / Abstract: In this present work we described the purification and functional characterization of a new neurotoxic PLA2, named BbilTX-I from Bothriopsis bilineata snake venom. This protein was by the combination of two chromatographic steps, Molecular Exclusion on a Sephadex lunm and Reverse Phase HPLC (RP-HPLC) on a C18 ?-Bondapack (Waters) column. BbilTX-I is a monomeric PLA2-D49 showing high purity degree in SDS-PAGE in both reducing and non-reducing conditions. The purity of the toxin was confirmed by MALDI-TOF mass spectrometry and shows a molecular mass of 14185.48 Da. BbilTX-I posses a high catalytic activity upon 4-nitro-3-(octanoiloxi) benzóic acid as a substrate compare with other bothropic PLA2. The optimal temperature and pH for BbilTX-I activity was determinate between 25-37 °C and around 8, respectively. This PLA2 is Ca+2 dependent but others divalent ions significatively reduce its catalytic activity, when pre­incubated with the protein. Also were tested the effects of fraction F3, crotapotin from Crotalus durrisous cascavela, and anti-hemorrhagic factor DA2-Il from Didelphis albiventris opossum sera under optimal conditions; both fraction showed an inhibitory effect over the BbilTX-I catalytic activity. At different concentrations of the substrate this monomeric PLA2 show an allosteric behavior suggesting a positive cooperative mnemonical enzyme mechanism in the catalysis. BbilTX-I showed an inhibitor effect on neuromuscular nerve transmissions on the isolated muscle biventer cervicis. At doses at 10, 20, 30 and 50 g/ml it elicited a blockade of 50% of 20, 30, 22 and 20 minutes, respectively. The effect displayed by BbilTX-I did not with the responses evoked by the addition of KCl (cell membrane damage) and (Ach functionality of cholinergic receptors), thus, we can argue that BbliTX-I is a pre-synaptic neurotoxin impairing the Ach liberation. BbilTX-I shows itself as an edematogenic PLA2 when injected in the mouse right footpad, it elicited a 70% higher than of edema when compare with the control. The edemetogenic activity of this PAL2 is related to its catalytic activity since both are inhibited by F3 crotapotin and DA2-II, 64 and 57% respectively. The reproducibility of biological activity, through the pharmacologic effects, only is possible by the use of chemically homogeneous fractions that hold biological function integrity. This fraction was obtain with high efficiency methodologies like HPLC, mass spectrometry, this result can be associated with the biological activity, disregarding the subjectivity caused by the venom or by impure fractions. This kind of methodologies can be applied to biochemical, structure and function, logical and pharmacological studies, which can reveal unknown mechanism in the function-structure relationship of snake venom PLA2 / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Técnicas espectroscópicas vibracionais Raman e infravermelho foram utilizadas no estudo conformacional de algumas proteínas de interesse biológico, no que se refere a aspectos estruturais de seus esqueletos polipeptídicos e microambientes de cadeias laterais de certos resíduos de aminoácidos. O trabalho foi dividido em dois grupos, de acordo com os sistemas em estudo: a) Toxina γ do veneno de escorpião brasileiro Tityus serrulatus. A análise vibracional revelou que o esqueleto polipeptídico dessa proteína consiste de diferentes estruturas secundárias, com predominância de folhas β, seguida por estruturas do tipo não regular e α-hélice, com alguma evidência de dobras β. Conformação gauche-gauche-gauche foi detectada para os segmentos CCSSCC das quatro pontes dissulfeto. A intensidade do dubleto Raman da Tyr a 853 e 828 cm-1 indicou que 4 dentre 5 resíduos de Tyr encontram-se expostos na superficie molecular. Também há indicações de que os 3 resíduos de Trp apresentem localização externa. Sob o ponto de vista qualitativo, as características conformacionais da toxina no estado sólido amorfo e em solução são virtualmente as mesmas. b) Fosfolipases A2 de pâncreas de porco e de Crotalus durissus terrificus. Mudanças confarmacionais foram detectadas para as moléculas de fosfolipase como consequência de diferentes condições experimentais tais como mudança de estado físico, presença de certas espécies iônicas e interação com um análogo de substrato e com o próprio substrato. Características conformacionais discrepantes foram observadas para a forma sólida amorfa e forma cristalina da fosfolipase pancreática. Transições conformacionais foram detectadas para a transformação zimogênio → fosfolipase A2 e diferentes conteúdos estruturais foram calculados para a forma tóxica e atóxica dessa enzima. Todas essas mudanças conformacionais envolveram basicamente a arquitetura do esqueleto polipeptídico, não afetando a conformação das cadeias laterais dos resíduos de amino ácidos. As pontes dissulfeto apresentaram consistentemente uma conformação ggg a qual não foi perturbada por nenhuma das condições experimentais empregadas. A ocorrência externa de resíduos de triptofano constituiu uma característica comum para os sistemas ensaiados, assim como a localização predominante de residuos de tirosina em microambientes hidrofílicos, provavelmente na superficie molecular. / Raman and infrared spectroscopies were used to investigate conformational features of some proteins of biological interest, in what concerns structural aspects of their polypeptide backbones and microenvironments of certains amino acid residue side-chains. The work has been divided in two groups as related to the systems studied: a) Toxin γ from the venom of Brazilian scorpion Tityus serrulatus. The vibrational analysis has revealed that the protein polypeptide backbone consists of different secondary structures, with predominance of β-sheet, followed by unordered structure and α-helix, with some evidence of β-turns. A gauche-gauche-gauche (ggg) conformation for the CCSSCC fragments of the four dissulfide bridges has been detected. The intensity of the Tyr Raman doublet at 853 and 828 cm-1 indicated that 4 out of the 5 Tyr residues are exposed at the molecular surface. External localization of the 3 Trp residues has also been indicated. Under a qualitative point of view, conformational features of the toxin the amorphous solid state and in solution were virtually the same. B) Crotalus durissus terrificus and porcine pancreatic phospholipases A2. Conformational changes were detected for the phospholipases molecules as a consequence of different conditions such as change of physical state, presence of certain ionic species and interaction with a model substrate analog and with the substrate itself. Amorphous and crystalline solid pancreatic phospholipases presented discrepant conformational features. Conformational transitions were detected for the pancreatic zymogen → phospholipase A2 transformation and different secondary structures contents were observed for the toxic and the non toxic phospholipase melecules. All those structural changes heve been shown to involve primarily the architecture of the polypeptide backbone rather than the conformation of amino acid residue side-chains. Disulfide bridges have shown consistently a ggg conformation which has not been disturbed by any of the experimental conditions employed. The external occurrence of tryptophan residues has been a common feature for the systems assayed, as well as the predominant localization of tyrosine residues in hydrophylic environments, probably at the molecular surface.

A crotoxina é a toxina mais abundante e ativa do veneno da cascavel brasileira Crotalus durissus terrificus. É composta por duas sub-unidades ligadas não covalentemente. A sub-unidade ácida é enzimaticamente inativa e não possui toxicidade, é também conhecida como crotapotina e potencializa a ação da fosfolipase A2 (sub-unidade básica). Alguns autores atribuem à crotoxina um efeito citotóxico e sugerem seu uso como um agente terapêutico contra tumores. Neste trabalho, foi investigada a citotoxidade da crotoxina e suas subunidades em células de melanoma murino e fibroblastos. Os ensaios de indicam que a crotoxina é tóxica para as células de melanoma promovendo a morte até em concentrações mais baixas enquanto os fibroblastos foram afetados somente em concentrações mais altas. Ensaios com as subunidades mostraram que a fosfolipase A2 foi mais tóxica para as células de melanoma que para os fibroblastos. / Crotoxin is the most abundant and active toxin from the venom of the Brazilian rattlesnake Crotalus durissus terrificus. It is composed of two subunits non covalently linked. One acidic with no enzymatic or toxic activity, known as crotapotin, which enhances the phospholipase A2 (basic subunit) action. Some authors have also attributed to this toxin a direct cytotoxic effect, and have suggested its use as a therapeutical agent against tumoral cells. In the present work, we investigated the cytotoxic effect of crotoxin and its subunitis on murine melanoma cells and fibroblasts. Our results indicate that crotoxin is highly toxic to the melanoma cells inducing cell death even at the lowest concentration while the fibroblast were only affected with the higher concentrations. The subunits assays showed that the phospholipase A2 had a higher toxicity on melanoma cells than on fibroblasts.

As Fosfolipases A2 (PLA2) são enzimas que atuam desconstruindo membranas celulares, resultando em ácidos graxos e lisofosfolipidios, causando inflamação tecidual. Evidências indicam que serpentes possuem uma resistência natural devido a propriedades presentes no sangue, que inibem ações de proteínas presentes no veneno. Portanto, no presente trabalho foi isolado e caracterizado bioquimicamente e biologicamente o primeiro inibidor de PLA2 do tipo gama (γPLI) do soro da serpente B. jararaca, denominado PLI_BJ. O inibidor de PLA2 foi isolado utilizando dois passos cromatográficos. O PLI_BJ mostrou, por SDS-PAGE, uma massa molecular aparente de 25 000 e 20 000 em condições redutoras e não redutoras, respectivamente. A sequência de aminoácidos parcial de PLI_BJ foi determinada por espectrometria de massa e corresponde a 72% e 68% de cobertura da sequência de aminoácidos de duas proteínas já descritas como PLI. O PLI_BJ mostrou também atividade inibitória satisfatória nos três testes realizados sugerindo um papel deste inibidor nos efeitos de envenenamento da serpente. / Phospholipases A2 (PLA2) are enzymes that act on cell membrane phospholipids resulting in fatty acids and lysophospholipids, deconstructing the cell wall causing tissue inflammation. Evidence indicates that snakes have natural resistance due to protective properties of blood that inhibits the action of proteins present in the venom. This study aimed to purify and characterize PLA2 inhibitors (PLI) from serum of the Bothrops jararaca snakes. PLA2 inhibitor was isolated using two chromatographic steps, and was named PLI_BJ. The purity of the PLI_BJ was confirmed by HPLC and SEC. The PLI_BJ showed, by SDS-PAGE, an molecular mass of 25,000 and 20,000 under reducing and non-reducing conditions, respectively. The partial amino acid sequence of PLI_BJ was determined by mass spectrometry and it corresponds to 72% and 68% of coverage of the amino acid sequence of two proteins already described as PLI. The PLI_BJ also showed satisfactory inhibitory activity in the three tests performed suggesting a role of this inhibitor in snake envenomation effects.

Os venenos de serpentes são misturas complexas com composição variada, possuindo constituintes orgânicos e inorgânicos. Dentre os compostos orgânicos, destacam-se as proteínas, tóxicas e/ou com altas atividades enzimáticas. Desta forma, os venenos desenvolvem importante papel na captura de presas e auxílio à digestão. Venenos de serpentes da família Viperidae apresentam ampla e variada gama de ações biológicas, como proteólise, coagulação, hemorragia, neurotoxicidade e miotoxidade. Populações de serpentes habitantes endemicamente em ilhas são bons modelos para estudos de evolução, especialmente quando comparadas a espécies de mesmo gênero que habitam o continente. Espécies ancestrais de serpentes do gênero Bothrops sofreram isolamento geográfico cerca de 9 mil anos atrás, quando no Período Pleistoceno porções de terra na região Sudeste do Brasil foram isoladas do continente, levando a formação de ilhas costeiras, devido a elevação do nível do mar. Tal isolamento deu origem a novas espécies insulares pertencentes ao gênero Bothrops. Estudos relacionados aos venenos destas espécies, suas especificidades e diferenças com relação a serpentes continentais são escassos. O Arquipélago de Alcatrazes localiza-se no litoral de São Paulo, distando aproximadamente 35 Km da costa. Não há relatos da existência de mamíferos na ilha, com exceção de morcegos. Serpentes adultas da espécie Bothrops alcatraz, endêmica da Ilha de Alcatrazes, apresentam características encontradas em serpentes juvenis do grupo das jararacas, como a dieta baseada exclusivamente em animais ectotérmicos e a composição diferenciada do veneno. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar as principais ações do veneno da serpente B. alcatraz, espécie endêmica e ilhoa, isolando cromatograficamente suas frações. Resultados indicam no veneno de B. alcatraz apresenta as atividades coagulante sobre plasma humano, fosfolipásica, miotóxica e edematogênica mais ativas quando comparadas com as ações do veneno de B. jararaca do continente. As ações proteolítica, hemorrágica e toxicidade para camundongos são mais potentes no veneno de B. jararaca. A presença de ação neurotóxica específica para artrópodes no veneno de B. alcatraz sugere a ação de uma fosfolipase A2, a qual foi isolada cromatograficamente. As propriedades e composição do veneno de B. alcatraz indicam uma provável evolução de toxinas adaptadas a seu tipo de presa/alimento. / Snakes venoms are complex mixtures with varied composition constituted by organic and inorganic molecules. The main organic components are proteins, which can be toxic and show high enzymatic activities, thus playing important role in prey capture and digestion in snakes. Viperidae snakes family show wide range of biological actions, as proteolytic, coagulant, hemorrhagic, neurotoxic and myotoxic activities. Snake populations inhabiting endemically islands are useful models for evolution studies, specially when compared to their congeneric continental species. Bothrops species ancestors from Southeastern Brazil underwent geographic isolation about 9 thousand years ago, during the Pleistocene Period, when land portions were separated from the continent by the sea. The isolation originated new (island endemic) Bothrops species. Studies related to those snake venoms, its specialties and differences among continental species of the genera Bothrops are scarce. The Alcatrazes Archipelago is located in São Paulo coast, 35 kilometer far from the continent. There are no register of mammals in those islands, except for bats. Bothrops alcatraz is endemic from the Alcatrazes Island. Adults show some similarities to young specimens from the continental jararaca group. They feed exclusively on ectothermic animals and their venom shows a different composition. The aim of this study was to analyze the endemic island snake, B. alcatraz, venom, isolating by chromatography the venom fractions. Results indicated that B. alcatraz venom presents coagulant, phospholipase, myotoxic and edema forming activities higher than continental B. jararaca venom. The proteolytic, haemorrhagic and mice toxicity are higher on B. jararaca venom. The specific neurotoxic action in arthropods of B. alcatraz venom suggests a phospholipase A2 action, which was isolated bt cromatography. The properties and composition of B. alcatraz venom indicates a possible evolution of toxins adapted to the prey kinds.

As peçonhas de serpente do gênero Bothrops se caracterizam por induzir miotoxicidade, edema, coagulação e hemorragia. Por essa razão, alguns pesquisadores estão buscando por tratamentos alternativos contra os envenenamentos ofídicos com inibidores naturais e artificiais. O presente estudo tem como objetivo estudar as interações entre as PLA2s (Asp49 e Lys49) de veneno de serpente Bothrops jararacussu, denominadas BthTX-I e BthTX-II, respectivamente, e o inibidor vegetal isolado da espécie Cordia verbenacea. C. verbenacea apresenta diversas atividades farmacológicas já demonstradas, sendo utilizada também pela população como antiofídica. O extrato hidroalcoólico das folhas preparado à seco, foi submetido a técnicas cromatográficas como Sephadex LH-20 e CLAE, obtendo-se a purificação do princípio ativo antiofídico da planta, denominado ácido rosmarínico. A peçonha de B. jararacussu foi submetida à cromatografia de filtração em gel Sephadex G-75 e, à cromatografia de troca iônica. O ácido rosmarínico (AR) foi isolado do extrato metanólico de C. verbenacea e apresentou inibição da hemorragia provocada pela peçonha bruta de B. jararacussu. Em comparação, o ácido rosmarínico® também inibiu o efeito hemorrágico causado pela peçonha bruta de B. jararacussu. A atividade edematogênica provocada pelas toxinas BthTX-I e II foi avaliada e testada com os inibidores. Ambos AR e AR® não inibiram significativamente a induçào de edema. Resultados semelhantes foram obtidos com as atividades anticoagulante, e fosfolipásica. O ácido rosmarínico, AR e AR®, demonstrou alto efeito inibitório sobre a citotoxicidade e miotoxicidade induzida pela peçonha bruta e pela toxina BthTX-I. Ambos inibidores apresentou um menor efeito sobre a atividade miotóxica induzida pela toxina BthTX-II. Simulações de docking realizadas com três PLA2s e AR mostraram perfis de interações similares, reforçando as principais interações enzima-inibidor obtidas experimentalmente, relatadas na literatura. Os cálculos de derivação de farmacóforo baseados em diferentes inibidores relatados na literatura, assim como estudos de campos de interação molecular foram realizados, nos quais os resultados indicaram as principais modificações na estrutura do inibidor ácido rosmarínico necessárias para otimização. Nas simulações de screening virtual, novos potenciais inibidores de BthTX-I foram selecionados a partir de base de dados de compostos drug-like, direcionando os próximos passos aos testes biológicos, os quais serão realizados com esta fosfolipase e os novos candidatos a inibidores modelados. / Snake venoms from Bothrops genus are characterized by inducing myotoxicity, edema, thrombosis and hemorrhage. Thus, some researchers are searching for alternative treatments against ophidian poisoning with natural and artificial inhibitors. This work aimed study the interactions between PLA2s (Asp49 e Lys49) from Bothrops jararacussu snake venom, named BthTX-I and BthTX-II, respectively, and the inhibitor isolated from Cordia verbenacea plant. C. verbenacea presents several pharmacological activities already demonstrated, and it is also used by the population by its antiophidic activity. The hydroalcoholic extract prepared from the dried leaves, was submitted to chromatographic techniques as Sephadex LH-20 and HPLC, resulting in the purification of the antiophidian compound active from the plant, named rosmarinic acid. B. jararacussu snake venom was submitted to gel filtration chromatography on Sephadex G-75 and ion exchange chromatography. Rosmarinic acid (RA) was isolated from the C. verbenacea methanolic extract and it presented hemorrhage inhibition caused by crude venom from B. jararacussu. In comparison with this, Rosmaric acid® also inhibited the hemorrhagic effect caused by crude venom from B. jararacussu. Edematogenic activity caused by BthTX-I and II was evaluated and tested with the inhibitors. Both, RA e RA® did not inhibit the edema indution significantly. Similar results were obtained with the anticoagulant and phospholipasic activity. The rosmarinic acid, RA e RA®, presented high inhibitory effect for myotoxicity and cytotoxicity induced by crude venom and the toxin BthTX-I. Both inhibitors presented minor effect on myotoxicity activity induced by BthTX-II toxin. Docking simulations performed with three PLA2 and RA have shown similar interactions profiles, corroborating the main enzyme-inhibitor interactions experimentally obtained, reported in literature. Pharmacophore perception calculations based on different inhibitors reported in literature as well as molecular interaction fields studies were here carried out, whose results indicate the main changes in the structure of the rosmarinic acid inhibitor necessary to optimization. In the virtual screening simulations, novel potential BthTX-I inhibitors were selected from drug-like compounds databases, thus guiding next steps towards biological tests, which will must be performed with this phospholipase and the new inhibitor candidates modeled.

A bothropstoxina I (BthTX-I) é uma miotoxina isolada do veneno da serpente brasileira Bothrops jararacussu, a qual é um membro da família das fosfolipases A2, mas não apresentam atividade catalítica devido á substituição D49K. A proteína for fornecida pelo Prof. Dr. J. R. Giglio e Profa. Dra. A. C. O. Cintra do Departamento de Bioquímica da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto e usada em experimentos de cristalização, os quais foram realizados usando a técnica de difusão de vapor \"hanging drop\" a 18°C. A BthTX-I cristalizou em tampão HEPES 0.1 M, pH variando entre 7.0 e 7.6. O agente precipitante foi o (NH4)SO4 em concentrações que variaram de 57% a 62% de saturação. A coleta de dados foi inicialmente feita utilizando o difratômetro automático R-AXIS IIC da Rigaku Co. do Laboratório de Cristalografia de proteínas do IFSC-USP. Subseqüentemente foi realizado uma segunda coleta de dados no SERC Daresbury Laboratory na Inglaterra, usando radiação síncrotron. A BthTX-I cristalizou no grupo espacial P3121 com os seguintes parâmetros de rede: a=b=57.58 ANGSTROM, c= 131.27 ANGSTROM, ALPHA=BETA=90° e GAMA=120°. O processamento de dados foi realizado com o programa MOSFLM, conduzindo a um Rmerge=6.3% e completeza de 99.6% a uma resolução de 2.1 ANGSTROM. A estrutura foi resolvida por Substituição Molecular, utilizando o programa AMoRe, onde foi utilizada como modelo inicial a estrutura da miotoxina da serpente Agkistrodon piscivorus piscivorus e refinada usando o programa XPLOR que conduziu a um fator Rfinal= 18.7% e Rfree=27.4%. A unidade assimétrica contém dois monômeros, os quais podem ser escolhidos de forma a apresentar interações similares aquelas descritas para a miotoxina II da Bothrops asper. A superfície de interface é entretanto, surpreendentemente pequena quando comparada com outras estruturas diméricas e a complementaridade é menor do que o valor esperado. Um modelo teórico para a ligação do fosfolipídeo na BthTX-I sugere que nenhuma interação direta entre a ligação ester sn-2 e a K49 deve ser esperada de forma a explicar a falta de atividade catalítica. Foi visto também, que é possível se reproduzir um dendrograma baseado na seqüência de aminoácidos, pelo uso de estruturas tridimensionais para os membros da família das PLA2 / Bothropstoxin- I (BthTX-I) is a myotoxin isolated from the Brazilian snake Bothrops jararacussu which is a member of the phospholipase A2 but presents no catalytic activity due to a D49K substitution. Protein was provided from the Departamento de Medecina de Ribeirão Preto by Prof. Dr. J. R. Giglio and Profa. Dra. A. C. O. Cintra and used in crystallization experiments which were performed using the vapor diffusion technique in hanging drops at 18°C. The BthTX-I crystallized in 0.1 M HEPES, pH ranging from 7.0 to 7.6. The precipitant was (NH4)SO4 in concentrations ranging from 57% to 62%. The data collection was initially performed using the automatic difractometer R-AXIS IIC from the Rigaku Co. at the Laboratório de Cristalografia of IFSC-USP. Subsequently a second data set was collected at SERC Daresbury Laboratory in England using synchrotron radiation. BthTX-I crystallizes in space group P3121 with a=b=57.58 ANGSTROM, c= 131.27 ANGSTROM, ALPHA=BETA=90° e GAMA=120°. Processing of the data was performed with the MOSFLM program yielding an Rmerge= 6.3% and completeness of 99.6% at 2.1 ANGSTROM. resolution. The structure was solved by Molecular Replacement using the package AMoRe with the Agkistrodon piscivorus piscivorus enzyme as search model and refined using the refinement program X-PLOR to a Rfinal= 18.7% and Rfree=27.4%. The asymmetric unit contains two BthTX-I monomers, which can be chosen such that they present similar interactions to those described for the homologous myotoxin II from Bothrops asper. The interface is, however, surprisingly small when compared to other dimeric structures and is less complementary than expected. A theorical model for phospholipid building to BthTX-I suggests that no direct interactions between the sn-2 ester bond and K49 would be expected, thus explaining the lack of catalytic activity. It is shown that it is possible to reproduce a dendrogram based on amino acid sequences and by the use of three dimensional structures for members of the PLA2 family

A pancreatite aguda (PA), condição inflamatória do pâncreas caracterizada por dor abdominal e concentrações elevadas de enzimas pancreáticas e outras (ex.: amilase, fosfolipase A2, FLA2), representa a principal causa de hospitalização das doenças gastrointestinais. Entretanto, a patogênese da PA continua pouco compreendida e os tratamentos escassos. Nesse sentido, os objetivos deste estudo foram: i) avaliar comparativamente os efeitos inflamatórios e algogênicos das FLA2s secretória do veneno da serpente Crotalus durissus terrificus (Cdt) e de mamífero (bovino) e, ii) determinar mecanismos envolvidos (neurogênicos e dependentes do sulfeto de hidrogênio (H2S), um recentemente descrito mediador endógeno). A PA foi induzida pela injeção da FLA2 (300 mg/kg) crotálica ou bovina no ducto biliopancreático de ratos anestesiados e pré-tratados com salina, antagonistas dos receptores NK1/NK2 (SR140333/SR48968, e.v., - 15 min) Na2S (doador de H2S, i.p., - 30 min) ou propargilglicina (PGly, inibidor da enzima CSE envolvida na síntese endógena de H2S, i.p., - 30 min). Após 4 horas, a FLA2 crotálica ou bovina promoveu edema pancreático, infiltração de neutrófilos, amilasemia sérica e hiperalgesia abdominal. A FLA2 crotálica também aumentou a geração de H2S pancreática, as concentrações séricas de GT-γ e AST e promoveu leucopenia. O SR140333, mas não o SR48968, inibiu a hiperalgesia induzida por ambas as FLA2s, mas não afetou a PA ou índices enzimáticos. Tratamento com a PGly reduziu a PA induzida por ambas as FLA2, mas inibiu somente a hiperalgesia evocada pela FLA2 bovina. O doador espontâneo de H2S (Na2S) reduziu a PA e hiperalgesia induzidas pela PLA2 crotálica, mas não a amilasemia. Conclui-se que ambas as FLA2s representam ferramentas farmacológicas importantes na indução da PA, pois conseguem mimetizar sinais clássicos da PA em humanos. Em termos mecanisticos, conclui-se que enquanto a ativação do receptor NK1 consiste num mecanismo comum de regulação da resposta sensitiva abdominal (hiperalgésica) frente as duas FLA2s, o papel (protetor ou deletério) do H2S neste modelo ainda não está estabelecido. / Acute pancreatitis (AP), an inflammatory condition of the pancreas characterized by severe abdominal pain and increased levels of pancreatic enzymes and others in the blood (e.g. amilase, phospholipase A2, PLA2), is the leading cause of gastrointestinal hospitalization worldwide. Nevertheless, the pathogenesis of AP still not fully understood and treatments are scant. This study aimed: i) to evaluate comparatively the inflammatory and algesic effects of PLA2 obtained from the venom of Crotalus durissus terrificus (PLA2 Cdt) snake or mammalian (bovine) and, ii) to establish involved mechanisms focusing on neurogenic aspects and the recent gasomediator (hydrogen sulfide, H2S). AP was induced by the injection of bovine PLA2 or sPLA2 from Cdt venom (300 μg/kg) into the common bile duct of anaesthetized rats pretreated with the NK1 or Nk2 receptor antagonists (SR140333/SR48968, i.v., - 15 min), with the H2S donor (Na2S, i.p., - 30 min) or the inhibitor of CSE, an enzyme involved in the endogenous H2S synthesis (Propargylglycin, PGly i.p., - 30 min). After 4 hours, both mammalian and crotalic PLA2s caused pancreatic oedema, local neutrophil infiltration, serum hyperamylasemia and abdominal hyperalgesia. Increased pancreatic production of H2S, serum levels of γ-GT and AST and leukopenia were also observed in Cdt-induced AP. SR140333, but not SR48968, blocked the abdominal hyperalgesia induced by both PLAs but failed to significantly affect the inflammatory response and increased enzymes concentrations in this model. PGly attenuated both mammalian and crotalic PLA2s-induced AP, but inhibited only the abdominal hyperalgesia evoked by bovine PLA,sub>2. Spontaneous H2S donor (Na2S) reduced crotalic PLA2-induced AP and associated abdominal hyperalgesia but failed to affect hyperamylasemia. In conclusion, both mammalian and crotalic PLA2 act as an important pharmacological tool since they can mimic signs and symptoms of human AP. Whereas NK1 receptor (neurogenic mechanism) mediates abdominal hyperalgesia is likely to be the common mechanism involved in AP evoked by both PLA2s, this study still raising questions regarding the role (protective or deleterious) of H2S in the pathophysiology of AP and related pain process.

Os venenos de serpentes contêm concentrações elevadas de fosfolipases A2 secretadas (sFLA2), que apresentam homologia com as FLA2s de mamíferos, cujos níveis estão aumentados em doenças inflamatórias. Neste estudo, investigou-se a ativação e a expressão de fatores envolvidos na formação de corpúsculos lipídicos (CLs) em células fagociticas e o papel desses fatores na resposta imune inata, induzida pela MT-III, uma sFLA2s de veneno. A MT-III induziu aumento dos níveis de triacilglicerol, colesterol e lisofosfolipideos e a ativação e expressão dos fatores PPAR-g, PPAR-d/b, SREBP2 e do CD36. Sob estimulo da MT-III, o receptor PPAR-b/d, as enzimas DGAT, ACAT e FAS foram relevantes para a formação de CLs e para a expressão da PLIN2. O CD36 participa da expressão da COX-2, sem modificar a liberação de PGE2. O TLR2 e a MyD88 foram essenciais para a formação de CLs e síntese da IL-1b e IL-10. Ainda, o TLR2 foi relevante para a liberação de PGE2, PGD2 e LTB4, enquanto MyD88 foi fundamental somente para a liberação de PGE2 e expressão da PLIN2, induzidas pela MT-III. / Snake venoms contain high concentrations of secreted phospholipase A2 (sPLA2) with homology to mammalian PLA2s, whose levels are elevated in inflammatory diseases. In this study, we investigated activation and expression of factors involved in lipid droplets formation (LDs) and participation that factors in the innate immune response induced by MT-III, sPLA2s from snake venom, in phagocytic cells. MT-III induced increase of triacylglycerol, cholesterol and lysophospholipids levels and activation and expression of factors PPAR-g, PPAR-d/b, SREBP2 and CD36. PPAR-b/d receptor, DGAT, ACAT and FAS enzymes were relevant to LDs formation and critical to PLIN2 expression induced by MT-III. CD36 participates in COX-2 expression without modifying PGE2 release stimulated by MT-III. TLR2 and MyD88 were essential to LDs formation and IL-1b and IL-10 synthesis stimulated by MT-III. Moreover, TLR2 was relevant to PGE2, PGD2 and LTB4 biosynthesis, while MyD88 is essential only for PGE2 release and PLIN2 expression induced by MT-III.

Os mastócitos participam do sistema imunológico liberando mediadores farmacologicamente ativos. A principal via de ativação dos mastócitos é através do receptor de alta afinidade para a imunoglobulina E (FcRI). A ativação dos mastócitos via FcRI culmina com a liberação de mediadores. A enzima PLD atua sobre fosfolipídios hidrolisando a fosfatidilcolina em ácido fosfatídico e colina. A PLD é ativada após o estímulo via FcRI e possui um papel importante na transdução do sinal em mastócitos. Existem duas isoformas da enzima PLD, a PLD1 e a PLD2 que são expressas, diferentemente, de acordo com o tipo celular. Ambas as isoformas podem estar expressas numa mesma célula, apenas uma ou nenhuma. Neste estudo foram utilizadas células RBL-2H3 transfectadas para a super expressão PLD2 nas formas catalítica ativa (CA) e inativa (CI). O papel da PLD2 foi examinado nestas células com o objetivo de elucidar sua atuação no processo de secreção incluindo o aparelho de Golgi e os grânulos secretores. As células CA e CI possuem maior atividavidade de -hexosaminidase total, porém quando estimuladas mostram uma deficiência na liberação desta enzima, quando comparadas com as células selvagens. A PLD2 nas células CA, CI, VET e RBL-2H3 está localizada no citosol, sendo abundante na região justanuclear, principalmente nas células CI, sugerindo uma associação com o aparelho de Golgi. A dupla marcação com o mAb AA4, que imunomarca gangliosídeos derivados do GD1b da membrana plasmática e com anti-PLD2, mostrou que esta enzima não se localiza na membrana plasmática. A dupla marcação com anti-PLD2 e anti-GM130 mostrou que as áreas de maior concentração da PLD2 se co-localizam com o aparelho de Golgi, especialmente nas células CI. A marcação com anti-GM130 e os experimentos com microscopia eletrônica de transmissão mostraram que o aparelho de Golgi está organizado nas células CA e desorganizado nas células CI, onde se encontra disperso no citoplasma. Ainda, as células CI expressam menos GM130 em comparação com as demais linhagens celulares. Quando a produção de PA pela PLD está inibida pelo 1-Butanol, as células CA apresentam as mesmas características fenotípicas das células CI. A incubação das CI com PA resulta na reestruturação do aparelho de Golgi. A manutenção estrutural do aparelho de Golgi, também está relacionada com os microtúbulos. Nas células CI o centro organizador de microtúbulos é dificilmente identificado. Os microtúbulos nas células CI são desordenados em comparação com as demais linhagens celulares. Estes resultados mostram que a produção de PA pela PLD2 é importante na organização de microtúbulos e na manutenção da estrutura do aparelho de Golgi. As alterações celulares relacionadas com os microtúbulos e o aparelho de Golgi afetam o processo secretor nestas células e, provavelmente, em outros tipos de células secretoras. Estes achados poderão levar a novas estratégias terapêuticas para controlar a liberação de mediadores durante processos alérgicos e inflamatórios. / Mast cells are components of the immune system that liberate a wide variety of pharmacologically active mediators. The principle method of activating mast cells is through the high affinity receptor for IgE (FcRI). This activation then culminates with the release of mediators. Phospholipase D (PLD) acts on phospholipids, hydrolyzing phosphatidylcholine to phosphatidic acid (PA) and choline. PLD is activated following stimulation via FcRI and plays an important role in signal transduction in mast cells. PLD has two isoforms, PLD1 and PLD2, which are differentially expressed depending on the cell type where none, one or both may be expressed. RBL-2H3 cells, a mast cell line, transfected to super express catalytically active (CA) and inactive (CI) forms of PLD2 were used in the present study. The role of PLD2 was examined in these cells in order to clarify the action of PLD2 in the secretory process. Although the CA and CI cells posses a greater total -hexosaminidase activity, when stimulated these cells release less -hexosaminidase than cells transfected with empty vector or wild type RBL-2H3 cells. In all cell lines, PLD2 was dispersed throughout the cytoplasm with a concentration in the juxtanuclear region suggesting an association of PLD2 with the Golgi apparatus. Double labeling with anti-PLD2 and mAb AA4, which recognizes gangliosides derived from GD1b on the plasma membrane, showed that PLD2 was not associated with the plasma membrane. When the cells were double labeled with anti-PLD2 and anti-GM130, which labels the cis-Golgi saccules, PLD2 does colocalize with the Golgi apparatus, especially in CI cells. Labeling with anti-GM130 alone as well as experiments employing transmission electron microscopy revealed that the Golgi apparatus is well organized in the CA cells, but is disorganized and dispersed in the cytoplasm in the CI cells. By Western Blotting, the CI cells also expressed less GM130 than the other cell lines. When the production of PA by PLD2 was inhibited by 1-Butanol, the Golgi apparatus of the CA cells presented the same phenotypic characteristics as that of the CI cells. Conversely, incubation of the CI cells with PA resulted in the reorganization of the Golgi apparatus. The structural maintenance of the Golgi apparatus is also related to microtubules. In the CI cells, the microtubule organizing center was difficult to identify and the microtubules were disorganized in the cytoplasm as compared to the other cell lines. These results show that the production of PA by PLD2 is important in the arrangement of the microtubules and in maintaining the structure of the Golgi apparatus. Alterations in the distribution of the microtubules and the structure of the Golgi apparatus in the CI cells affect the secretory process in these cells, and such alterations may affect the secretory process in other cell types as well. The findings presented here may lead to new therapeutic strategies to control the production and release of mediators during allergic and inflammatory processes.