CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os genes sintÃticos das lectinas das algas marinhas vermelhas Hypnea musciformis (HML) e Bryothamnion triquetrum (BTL) foram clonados em diferentes vetores e transformados em diferentes cÃlulas bacterianas de expressÃo. As lectinas recombinantes foram obtidas a partir da fraÃÃo solÃvel das culturas bacterianas de Escherichia coli Rosetta-gami 2 (DE3) para rHML e BL21 (DE3) para rBTL. Os testes de hemaglutinaÃÃo mostraram que rHML e rBTL sÃo capazes de aglutinar eritrÃcitos de coelho tratados com diferentes enzimas proteolÃticas. As propriedades hemaglutinantes de rHML e de rBTL confirmam o enovelamento correto e o estado funcional das proteÃnas. A caracterizaÃÃo da especificidade de ligaÃÃo a carboidratos da HML, BTL e da rBTL por glycan array mostrou uma especificidade restrita por oligossacarÃdeos complexos contendo o nÃcleo de fucosilaÃÃo (α1-6), com uma preferÃncia particular por N-glicanos nÃo bisectados, bi e tri-antenados de cadeia curta. A presenÃa de Ãcido siÃlico na extreminada nÃo-redutora dos glicanos favorece o reconhecimento. Essa foi a primeira caracterizaÃÃo de lectinas de algas vermelhas por glycan array. Experimentos de STD-RMN com a BTL mostraram uma interaÃÃo com um octassacarÃdeo contendo o nÃcleo de fucosilaÃÃo (α1-6). A atividade tÃxica das lectinas selvagens e recombinantes foi avaliada contra Artemia sp. e contra cÃlulas de adenocarcinoma de pulmÃo (A549). Nos ensaios de citotoxicidade, HML, rHML, BTL e rBTL nÃo mostraram nenhuma toxicidade contra Artemia sp. e somente HML e rHML mostraram uma baixa toxicidade contra cÃlulas de adenocarcinoma de pulmÃo (A549). O primeiro cristal de rBTL foi obtido a um nÃvel de microescala com a ajuda de um robÃt de cristalizaÃÃo e difratou a 15 Ã de resoluÃÃo. / Synthetic genes from the red marine algae Hypnea musciformis (HML) and Bryothamnion triquetrum (rBTL) were cloned into differents vectors and transformed into several bacterial expression strains. The recombinant lectins were obtained from the soluble fraction of bacterial cultures using Escherichia coli Rosetta-gami 2 (DE3) strain for rHML and E. coli BL21 (DE3) strain for rBTL. Haemagglutination tests showed that rHML and rBTL are able to agglutinate rabbit erythrocytes with strong haemagglutination activity only after treatment with papain and trysine indicating that their ligands are not directly accessible at the cell surface. The haemagglutinating properties of rHML and rBTL confirm the correct folding and functional state of the proteins. A study of the specificity of these lectins by glycan array was conducted. HML, BTL and rBTL showed a restricted specificity for complex N-glycans with core (α1-6) fucose. A more detailed analysis of the specificity of these lectins showed a preference for non bisecting N-glycans, bi- and tri-antennary branching sugars with short chains. Addition of Sialic acid at the non-reducing end of N-glycans favors their recognition by the lectins. This is the first characterization of lectins from red algae by glycan array. An interaction between BTL and a core (α1-6) fucosylated octasaccharides was also observed by STD-NMR. The toxic activity of wild and recombinant lectins were evaluated against Artemia sp. and the human lung adenocarcinoma cell line (A549). In cytotoxicity assays, HML, rHML, BTL and rBTL showed no toxicity against Artemia sp. Only HML and rHML showed a low cytotoxic activity against cell line (A549). The first crystal of rBTL was obtained in micro-scale level using a robot and diffracted at 15 Ã.

Orientador: Fabio Trindade Maranhão Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T20:47:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bastos_MarceleFontenelle_M.pdf: 15905703 bytes, checksum: b7c6bc673961fdae05225ebe3ac50346 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: 0 seqüestro de eritrócitos infectados par Plasmodium falciparum (Pf-Els) na microvasculatura de varies órgãos envolve uma seqüência de eventos que acredita­se contribuir para a patogênese da malaria grave. Apesar do tratamento com drogas antimaláricas serem eficazes, mortalidade significativa ainda é vista nos casos graves da doença, particularmente no prazo de 24 horas da admissão hospitalar. Acredita-se que o uso de terapias anti-adesivas nesse período poderia minimizar as complicações causadas pelo P. falciparum. Nesse sentido, polissacarídeos sulfatados, como a heparina e a condroitina-sulfato-A (CSA), têm mostrado capacidade em inibir a citoaderência de Pf-Els a receptores endoteliais. A heparina foi usada no passado no tratamento da malaria grave, mas deixou de ser recomendada, devido a ocorrência de sérios efeitos colaterais, como hemorragias. Além disso, esses compostos são derivados de mamíferos, o que aumenta o risco de contaminação por agentes patogênicos. De fato, embora muitos compostos tenham sido testados, nenhum demonstrou evidência inequívoca de melhora nos testes clínicos para prevenção e tratamento da malária grave. 0 condroitim sulfate fucosilado (FucCS) é um polissacarídeo altamente sulfatado extraído do pepino-do-mar Ludwigothurea grisea, composto por uma base estrutural de condroitim sulfato de mamífero, e substituído na posição 3 dos resíduos de acido ß-D-glucurônico com cadeias de fucose sulfatadas. Nesse estudo, mostramos que o FucCS apresenta baixa toxicidade, e é um potente inibidor da citoaderência parasitária em células endoteliais de pulmão humano (HLEC) e da reinvasão de eritrócitos por merozoítos de P. falciparum. Em ambos os casos, a inibição ocorre de maneira dose dependente, e o composto mostrou ser eficiente na inibição de diferentes fenótipos parasitários. A remoção das cadeias de fucose sulfatadas do FucCS praticamente aboliu o efeito inibitório, sugerindo um papel central desempenhado por essas cadeias na ocorrência do processo inibitório. 0 composto também mostrou ser capaz de reverter a citoadesão parasitária em sistema que mimetiza o fluxo sangüíneo. Além disso, o tratamento com o FucCS (1 mg/kg/animal/dia) demonstrou retardar a morte de camundongos infectados com Plasmodium berghei ANKA (PbA), modelo experimental de malária cerebral. Assim, sugerimos o FucCS como um candidato promissor a terapia adjuvante no tratamento da malária grave e na prevenção ao agravamento da doença / Abstract: Sequestration of Plasmodium falciparum-infected erythrocytes (Pf-EIs) in the microvasculature of several organs involves a sequence of events that contributes to the pathogenesis of severe malaria. Despite treatment with effective antimalarial drugs, significant mortality is still observed in severe cases of disease, particularly within 24 hours of hospital admission. It is believed that the use of anti-adhesive therapies in this period could reduce complications caused by P. falciparum. Accordingly,sulfated polysaccharides such as heparin and chondroitin sufate A (CSA) have shown ability to inhibit the cytoadherence of Pf-EIs to endothelial receptors. Although heparin was used in the past as treatment for severe malaria, its use was discontinued due to the occurrence of serious side effects such as bleeding. Moreover, given that these compounds are obtained from mammals, potential risk of contamination has to be considered. In fact, although many compounds have been tested, none demonstrated unequivocal evidence of improvement in clinical trials for prevention and treatment of severe malaria. The fucosylated chondroitin sulfate (FucCS) is a highly sulfated polysaccharide extracted from sea cucumber Ludwigothurea grisea, composed of a chondroitin sulfate backbone substituted at the 3-position of the ß-D-glucuronic acid residues with sulfated fucose branches. In this study, we show that FucCS presents low toxicity and is a potent inhibitor of parasite cytoadherence in human lung endothelial cells (HLEC) and reinvasion of erythrocytes by P. falciparum merozoites. In both cases, inhibition occurs in a concentration-dependent manner, and the compound showed to be effective in inhibiting different parasite phenotypes. Removal of the sulfated fucose branches on the FucCS practically abolished the inhibitory effect, suggesting a central role played by these branches in the occurrence of the inhibitory process. The compound also showed ability to reverse parasite cytoadhesion under flow conditions. Furthermore, treatment with FucCS at 1 mg/kg/animal/day improved survival of C57BL/6 ice infected with Plasmodium berghei ANKA (PbA), an experimental model for cerebral malaria. Thus, we suggest FucCS as a promising candidate for adjunct therapy in the treatment of severe malaria and in prevention of severe malaria outcomes / Mestrado / Imunologia / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientador: Fabio Trindade Maranhão Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-29T19:18:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bastos_MarceleFontenelle_D.pdf: 23599395 bytes, checksum: 51577c364bf25d45e672a187e5d0bc4a (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Acredita-se que o sequestro de eritrócitos infectados por Plasmodium falciparum (Pf-EIs) na microvasculatura de órgão vitais, contribua para a patogênese de síndromes graves da malária, como a malária cerebral (MC), síndrome da angústia respiratória grave, anemia grave e malária na gravidez. Apesar do tratamento com drogas antimaláricas eficazes, mortalidade significativa ainda é observada em casos graves da doença. Assim, tem sido sugerido o uso de terapias adjuvantes. Nesse sentido, polissacarídeos sulfatados, como a heparina, têm demonstrado capacidade em inibir a citoaderência de P. falciparum a vários receptores do hospedeiro, inibir a invasão de merozoítos e romper rosetas. A heparina foi utilizada no passado como tratamento para malária grave, no entanto o seu uso foi interrompido devido à ocorrência de efeitos colaterais graves, tais como hemorragia. Além disso, muitos desses polissacarídeos sulfatados são derivados de mamíferos, o que aumenta o risco de contaminação por agentes patogênicos, como príons. Apesar de muitos compostos terem sido testados como terapia adjuvante para diferentes aspectos patogênicos da malária grave, nenhum destes demonstrou evidência inequívoca de melhora dos pacientes nos testes clínicos. Sendo assim, nesse estudo, investigamos a ação de dois polissacarídeos sulfatados extraídos de invertebrados na citoadesão e desenvolvimento de P. falciparum. Já foi demonstrado que esses compostos; o condroitim sulfato fucosilado (FucCS), extraído do pepino-do-mar Ludwigothurea grisea, e o análogo da heparina (heparam sulfato), extraído do molusco bivalve Nodipecten nodosus; possuem ação anticoagulante e antitrombótica, porém em menor escala do que a heparina comercial. Além disso, apresentam efeito anti-inflamatório e antimetastático. Aqui, nós mostramos que o FucCS e o heparam sulfato (HS) de molusco foram eficazes em inibir a citoadesão de P. falciparum em condições estáticas e de fluxo a células endoteliais de pulmão humano (HLECs). Eles também foram capazes de inibir o desenvolvimento parasitário por interferir na invasão de merozoítos. Além de romper rosetas eficientemente. Ainda, o FucCS inibiu a adesão de Pf-EIs a criocortes de placenta. Finalmente, a remoção das cadeias de fucose sulfatadas presentes na estrutura do FucCS praticamente aboliu o efeito inibitório do composto, evidenciando a importância dessas cadeias para sua atividade. Sendo assim, sugerimos o FucCS e o HS de molusco como candidatos promissores a terapia adjuvante no tratamento da malária grave e na prevenção ao agravamento da doença, além de abrir perspectivas para continuação e aprofundamento do estudo desses compostos no tratamento da malária / Abstract: It is believed that sequestration of Plasmodium falciparum-infected erythrocytes (Pf-iEs) in the microvasculature of vital organs, contributes to the pathogenesis of severe malaria syndromes such as, cerebral malaria (CM), severe respiratory distress, severe anemia and malaria in pregnancy (MiP). Despite treatment with effective antimalarial drugs, high mortality is still observed in severe cases of the disease. Thus, the use of adjuvant therapies has been suggested. Accordingly, sulfated polysaccharides, such as heparin, have been shown to prevent P. falciparum cytoadherence to several host receptors, inhibit merozoite invasion and disrupt rosettes. Heparin was used in the past as treatment for severe malaria, however its use was abandoned due to the occurrence of serious side effects such as bleeding. Moreover, many of these compounds are derived from mammals, which increase the risk of contamination by pathogens, such as prions. Although many compounds have been tested as adjunct therapy to different pathophysiological features of severe malaria, none of them showed clear evidence of patients¿ improvement in clinical trials. Therefore, in this study, we investigated the action of two sulfated compounds extracted from invertebrates in P. falciparum cytoadhesion and development. It has been shown that these compounds; chondroitin sulfate fucosylated (FucCS), extracted from the sea cucumber Ludwigothurea grisea, and the heparin analogue (heparan sulfate), extracted from the bivalve mollusk Nodipecten nodosus; have anticoagulant and antithrombotic action, but on a smaller scale than the commercial heparin. They also have anti-inflammatory and antimetastatic effect. Here, we show that FucCS and mollusk heparan sulfate (HS) were effective in inhibiting P. falciparum cytoadhesion, under static and flow conditions to human lung endothelial cells (HLECs). They were also able to block parasite development by interfering with merozoite invasion, and to disrupt rosettes efficiently. In addition, FucCS inhibited Pf-iEs adhesion to placenta cryosections. Finally, removal of sulfated fucose branches on the FucCS molecule virtually abolished its inhibitory effect, indicting a central role played by these structures. Then, we suggest FucCS and mollusk HS as promising candidates for adjunct therapy in the treatment of severe malaria and in preventing disease worsening. Also, we open new avenues to understand the mechanisms of action of these compounds in malaria treatment / Doutorado / Imunologia / Doutora em Genética e Biologia Molecular