FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O lÃtex da planta lactÃfera Calotropis procera (Ait.) R. Br. à um composto biologicamente ativo importante que apresenta propriedades relevantes como as atividades antiinflamatÃria e antidiarrÃica, embora jà tenha sido previamente mostrado que esse lÃtex produz efeitos tÃxicos considerÃveis em animais. Um outro fato à que nÃo à sabido, ainda, se as proteÃnas do lÃtex de C. procera produzem efeitos alergÃnicos, assim como as proteÃnas do lÃtex de Hevea brasiliensis. O potencial do lÃtex como um fÃrmaco, por essa razÃo, depende da separaÃÃo das propriedades curativas das propriedades tÃxicas e alergÃnicas, mas nÃo existe investigaÃÃo cientÃfica nessa Ãrea. O presente estudo teve como objetivo investigar aspectos bioquÃmicos, toxicolÃgicos e alergÃnicos do lÃtex da planta C. procera, atravÃs do estudo da digestibilidade in vitro e in vivo, avaliaÃÃo da toxicidade subcrÃnica e aguda por via oral e anÃlise da induÃÃo de resposta imune pelas vias subcutÃnea e oral das suas fraÃÃes. O lÃtex foi fracionado em trÃs fraÃÃes distintas de acordo com a sua solubilidade em Ãgua e tamanho molecular. As fraÃÃes foram assim denominadas: proteÃnas do lÃtex (PL), correspondendo Ãs principais proteÃnas do lÃtex; proteÃnas da diÃlise (PD), representando as substÃncias de baixa massa molecular; e borracha do lÃtex (BL) que à altamente insolÃvel em Ãgua. A fraÃÃo PL foi investigada, com relaÃÃo a alguns aspectos bioquÃmicos, como seu perfil protÃico por PAGE-SDS e anÃlise da composiÃÃo de seus aminoÃcidos. As proteÃnas do lÃtex tambÃm foram submetidas à digestÃo in vitro com as enzimas proteolÃticas pepsina, tripsina, quimiotripsina e protease de Streptomyces griseus e a digestibilidade in vitro foi avaliada por cromatografia de filtraÃÃo em gel ou PAGE-SDS. A digestibilidade in vivo de PL foi analisada quando animais experimentais ingeriram essa fraÃÃo por 35 dias. O volume de PL consumido foi registrado diariamente e amostras das fezes dos animais coletadas, tratadas e submetidas à PAGE-SDS e ensaios de imunodifusÃo radial dupla de Ouchterlony, com anticorpos policlonais contra PL. Com relaÃÃo aos aspectos toxicolÃgicos, a fraÃÃo PL foi oralmente administrada a animais experimentais por 35 dias, para a avaliaÃÃo da toxicidade subcrÃnica. Aumentos na massa corpÃrea foram registrados e amostras sangÃÃneas foram analisadas semanalmente. ApÃs o perÃodo experimental, os animais foram sacrificados e um nÃmero de parÃmetros bioquÃmicos e fisiolÃgicos foram determinados. Esses incluÃram determinaÃÃes sÃricas de glicose sangÃÃnea, colesterol total, HDL-colesterol, triglicerÃdeos, testes da funÃÃo hepÃtica (proteÃnas totais, albumina, alanina aminotransferase â ALT e aspartato aminotransferase â AST), testes da funÃÃo renal (urÃia e creatinina), contagens total e diferencial de leucÃcitos sangÃÃneos e do fluido peritonial e anÃlise das proteÃnas sÃricas por PAGE-SDS. Os animais tiveram seus ÃrgÃos vitais (fÃgado, rins, baÃo, intestino delgado, intestino grosso, pÃncreas e estÃmago) dissecados e as massas frescas relativas foram determinadas. Na avaliaÃÃo da toxicidade aguda, a fraÃÃo PL foi administrada por via oral a animais experimentais e a monitoraÃÃo de alteraÃÃes comportamentais desses animais tambÃm foi realizada. Quanto aos aspectos alergÃnicos, respostas imunolÃgicas do lÃtex de C. procera foram investigadas pelas vias oral e subcutÃnea em camundongos. Anti-soros contra as fraÃÃes PL, PD e BL foram analisados quanto a IgG e IgA por ELISA, enquanto IgE e IgG1 foram monitoradas por anafilaxia cutÃnea passiva (PCA) em ratos e camundongos, respectivamente. Os perfis protÃicos das fraÃÃes PL e BL foram analisados por PAGE-SDS. Com relaÃÃo aos resultados dos aspectos bioquÃmicos, a fraÃÃo PL possui uma quantidade apreciÃvel de proteÃnas, baixo conteÃdo de aminoÃcidos sulfurados (metionina e cisteÃna) e um nÃmero considerÃvel de aminoÃcidos (arginina, lisina, fenilalanina e tirosina) que representam sÃtios de clivagem para as enzimas proteolÃticas animais usadas. A fraÃÃo PL foi digerida pela aÃÃo da pepsina, tripsina e quimiotripsina como revelado por anÃlises de filtraÃÃo em gel e PAGE-SDS. A digestÃo completa das proteÃnas do lÃtex foi facilmente obtida pelo tratamento com a protease de S. griseus. Anticorpos policlonais de coelho produzidos contra PL nÃo apresentaram reaÃÃo cruzada com as molÃculas presentes nas fezes dos ratos experimentais. PadrÃes semelhantes de eletroforese foram observados para as quantidades desprezÃveis de proteÃna observadas nos materiais fecais dos animais controle e experimentais. Quanto aos resultados da avaliaÃÃo da toxicidade subcrÃnica, nenhuma morte foi observada durante o experimento. Animais controle e experimentais apresentaram taxa de crescimento semelhante e os ÃrgÃos vitais exibiram massas frescas relativas similares. As funÃÃes hepÃtica e renal, parÃmetros glicÃmicos e lipidÃmicos sÃricos situaram-se em nÃveis normais. Os padrÃes protÃicos eletroforÃticos dos soros dos animais controle e experimental exibiram perfis muito similares. A fraÃÃo PL nÃo induziu inflamaÃÃo aguda na cavidade peritonial dos ratos, como determinado pelas contagens total e diferencial de leucÃcitos. O resultado mais relevante detectado foi um aparente efeito proliferativo das proteÃnas do lÃtex sobre os linfÃcitos sangÃÃneos que tenderam a aumentar, enquanto os neutrÃfilos permaneceram em nÃvel normal. Deve ser enfatizado que os animais experimentais exibiram comportamento, aspectos morfolÃgicos e bioquÃmicos normais, indicando ser improvÃvel que os mesmos estivessem sob qualquer condiÃÃo patolÃgica ou infecciosa. Portanto, o incremento da populaÃÃo de linfÃcitos no soro sangÃÃneo deve ser atribuÃdo a um efeito notÃvel das proteÃnas do lÃtex e nÃo a qualquer evento prejudicial. A fraÃÃo PL foi incapaz de induzir toxicidade aguda, pois nenhuma mudanÃa comportamental foi observada nos animais experimentais. Com relaÃÃo aos resultados dos aspectos alergÃnicos, nenhuma das fraÃÃes induziu aumentos nos nÃveis de anticorpos, quando os camundongos receberam as fraÃÃes do lÃtex por via oral e, portanto, nÃo desenvolveram alergia. Entretanto, anti-soros de camundongos sensibilizados com PL e BL por administraÃÃo subcutÃnea apresentaram resposta imunolÃgica considerÃvel, e PD nÃo induziu sÃntese de anticorpos. O nÃvel de IgG aumentou consistentemente contra PL e BL, enquanto a resposta de IgA foi detectada unicamente contra PL. PL e BL induziram reaÃÃes de PCA muito fortes, sugerindo que ambas as fraÃÃes contÃm substÃncias do lÃtex envolvidas na alergenicidade. AlÃm disso, a anÃlise protÃica de PL e BL sugere que BL ainda retÃm proteÃnas residuais, co-precipitadas com a borracha, abundantemente encontradas na fraÃÃo PL, que poderiam explicar as alergenicidades semelhantes. Nenhuma reaÃÃo de IgG1 foi detectada em quaisquer dos anti-soros testados. Conclui-se que as proteÃnas do lÃtex foram parcialmente susceptÃveis à proteÃlise em ensaios in vitro e, ou foram digeridas e absorvidas, ou foram absorvidas Ãntegras, quando ingeridas em ensaios in vivo. Eventos tÃxicos ou letalidade associados ao lÃtex, como descritos na literatura, nÃo estÃo relacionados com a fraÃÃo PL. A fraÃÃo PL produziu efeito proliferativo parcial sobre as cÃlulas mononucleadas, principalmente linfÃcitos e nÃo induziu resposta inflamatÃria aguda, quando administrada pela via oral. Efeitos alergÃnicos puderam ser detectados, por via subcutÃnea, com as fraÃÃes PL e BL, e nÃo foram observados por via oral. EvidÃncias para uma possÃvel tolerÃncia sistÃmica Ãs proteÃnas do lÃtex por via oral foram fornecidas. As proteÃnas do lÃtex podem atuar como imunoestimulantes. As proteÃnas do lÃtex permanecem uma fonte interessante de molÃculas biologicamente ativas que devem ser estudadas em detalhe quanto Ãs suas propriedades estruturais, funcionais e aplicativas. / The latex of the lactiferous plant Calotropis procera (Ait.) R. Br. is an important biologically active compound that displays relevant properties like antiinflammatory and antidiarrhea activities, altho ugh the latex has previously been shown to produce considerable toxic effects on animals. Another question is that it is not known yet whether the latex proteins from C. procera induce allergenic effects, just like the latex proteins from Hevea brasiliensis. The potential of the latex as a pharmaceutical, therefore, depends on separating the curative properties from the toxic and allergenic properties, but there has been a lack of scientific investigation in this area. The objectiv e of the present study was to investigate biochemical, toxicological and allergenic aspects of the latex from the plant C. procera, through the study of in vitro and in vivo digestibility, evaluation of acute and subchronic toxicity by oral route, and analysis of immune response induction by subcutaneous and oral route of its fractions. The latex was fractionated into three distinct fractions according to their water solubility and molecular size. The fractions were named as: latex proteins (LP), corresponding to the major latex proteins; dialysis proteins (DP), r epresenting low molecular size substances; and rubber latex (RL), which was highly insoluble in water. LP fraction was investigated in some biochemical aspects, like its protein profile by SDS- PAGE analysis and its amino acid composition determ ination. Latex proteins were also subjected to in vitro digestion with trypsin, chemotrypsin, pepsin and Streptomyces griseus protease and in vitro digestibility was evaluated by gel filtration and SDS-PAGE analysis. The in vivo digestibility of LP was analyzed when experimental animals ingested this fraction for 35 days. The volume uptake of LP was recorded daily and samples of fecal material from animals were collected, treated and submitted to SDS-PAGE analysis and radial double immunodifusion assays, with polyclonal antibodies raised against LP. In relation to toxicological aspects, LP fraction was orally administered to experimental animals for 35 days, to allow subchronic toxicity evaluation. Increases in body mass were recorded and blood samples were analyzed weekly. After the test period, the animals were sacrificed and a number of biochemical and physiological parameters determined. These included sera determin ations of blood glucose, total cholesterol, HDL-cholesterol, triglycerides, hepatic function tests (total proteins, albumin, alanine aminotransferase â ALT and aspartate aminotransferase â AST), renal function tests (urea and creatinin), total and differential leukocyte counts in blood and peritoneal fluid and analysis of sera proteins by SDS-PAGE. Animals had internal key orga ns (liver, kidneys, spleen, small intestine, large intestine, pancreas and stomach) dissected and the relative fresh masses were determined. In the acute toxicity evaluation, LP fraction was administered by oral route to experimental animals and behavioral changes in animals were also monitored. With reference to allergenic aspects, immunological responses of latex from C. procera were investigated by oral and subcutaneous routes in mice. Anti-sera against LP, DP and RL fractions were assayed for IgG and IgA titration by ELISA, while IgE and IgG 1 were accessed by passive cutaneous anaphylaxis (PCA) in rats and mice, respectively. Protein profiles of LP and RL fractions were analyzed by SDS-PAGE. Concerning biochemical aspects results, LP fraction possesses appreciable amount o f protein, low content of sulphurated amino acids (methionine and cysteine) a nd a considerable number of amino acids (arginine, lysine, phenylalanine and ty rosine) that represent cleavage sites to animal proteolytic enzymes studied. LP fraction was digested by the action of pepsin, trypsin and chemotrypsin as revealed by gel filtration and SDS-PAGE analyses. The full LP digestion was easily achieved by S. griseus protease treatment. Rabbit polyclonal antibodies raised against LP failed to detect cross-reactive molecules in faeces of experimental rats. Similar patterns of electrophoresis were observed for the negligible amounts of protein observed in the fecal materials of control and test animals. With relation to subchronic toxicity evaluation results, no death was observed during the experiment. Experimental and control animals presented similar growth rate and key organs exhibited similar relative fresh masses. Hepatic and renal functions, sera glycemic and lipidemic parameters were determined to be at normal levels. Likewise, the electrophoretic protein patterns of sera from untreated and treated animals exhibited quite similar profiles. Uptake of latex proteins did not induce acute inflammation into peritoneal cavity of rats as determined by the total and differential leukocytes counts. The most relevant result discovered was an apparent proliferative effect of the latex proteins upon blood lymphocytes that tended to increase, whilst neutrophils remained at normal level. It should be emphasized that the experimental rats were normal in their behavior, morphological and biochem ical aspects, indicating that it is unlikely that they were under any pathological or infectious condition. Therefore, the increment of lymphocytes population in the blood serum should be attributed to the staking effect of the latex proteins rather than any harmful event. LP fraction was unable of presenting acute toxicity in experimental animals, because no behavioral changes in animals were observed. Concerning allergenic aspects results, none of the fractions induced antibodies level increases when mice received latex fractions by oral route and thus, did not develop allergy. Nonetheless, anti-sera of mice sensitized with LP and RL by subcutaneous administration displayed considerable immunological response, while DP did not induce antibodies synthesis. IgG level augmented consistently against LP and RL, while IgA response was detected to LP solely. LP and RL induced very strong PCA reactions suggesting that both fractions would contain latex substances involved in allergenicity. Furthermore, protein analysis of LP and RL suggests that RL still retain residual proteins, co-precipitated with rubber, abundantly found in LP, that could explain its similar allergenicity. No IgG 1 reaction was detected in any of the anti-sera tested. It can be concluded that latex proteins were partially susceptible to digestive proteolysis when accessed by in vitro assays, and were digested and absorbed, or were absorbed in its intact form, when ingested and analyzed by in vivo tests. Toxic events or lethality associated with latex, as described in the literature, are not related to LP fraction. Latex proteins produced partial proliferative effect upon mononuclear cells, mainly lymphocytes and did not induce an acute inflammatory response, when adminis tered by oral route. Allergenic effects could be detected, by subcutaneous route, with LP and RL fractions, and were not observed by oral route. Evidences for an inducible tolerance acquired to latex proteins by oral route were provided. Latex proteins may act as immune stimulants. The proteins from the latex remain an interesting source of biologically active molecules that should be studied in detail for their structural, functional and applicative properties.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Em etapa anterior a este trabalho, uma proteÃna purificada a partir do lÃtex da planta Calotropis procera foi purificada e sua caracterizaÃÃo bioquÃmica revelou ser esta uma proteÃna similar a osmotinas e que a mesma, denominada de CpOsm, exibia forte atividade contra fungos fitopatogÃnicos. Neste trabalho foram investigados sistemas de expressÃo heterÃlogos, procarionte e eucarionte, com o objetivo de estabelecer sistemas de expressÃo que pudessem produzir CpOsm recombinante e avaliar se sua expressÃo produzia a proteÃna ativa, com aÃÃo antifÃngica. A partir do sequenciamento do cDNA da CpOsm e ensaios de cristalizaÃÃo desenvolvidos com a proteÃna purificada do lÃtex foi possÃvel estudar suas caracterÃsticas moleculares. Para a expressÃo em E. coli foi utilizado o vetor pET303CT-His e P. pastoris o vetor pPICZαA. A proteÃna recombinante (rCpOsm) expressa no sistema procarionte nÃo foi secretada para o meio externo, acumulando-se no espaÃo intracelular, formando corpos de inclusÃo, nos quais a proteÃna estava insolÃvel. Embora a insolubilidade represente um passo limitante, este sistema de expressÃo pode ser muito interessante para a produÃÃo quantitativa de rCpOsm para outros fins como produÃÃo de anticorpos ou estudos de folding/refolding proteico, considerado suas caracterÃsticas moleculares peculiares, observadas nos estudos cristalogrÃficos, tais como o conjunto de pontes dissulfeto intracadeia. rCpOsm foi tambÃm expressa em cÃlulas de P. pastoris, entretanto o sistema de expressÃo deverÃ, necessariamente, sofrer melhorias para maximizar o rendimento. rCpOsm de P. pastoris foi inicialmente detectada por sequenciamento de novo por espectrometria de massas a partir da digestÃo trÃptica. A identificaÃÃo de peptÃdeos internos confirmou sua presenÃa no meio extracelular. A limitaÃÃo deu-se pela baixa taxa de expressÃo, o que, por conseguinte, nÃo permitiu uma caracterizaÃÃo mais ampla da rCpOsm deste sistema. rCpOsm expressa em P. postoris estava em sua forma ativa. Em uma anÃlise comparativa, rCpOsm e CpOsm, de modo e intensidade similares, foram capazes de alterar drasticamente a morfologia de esporos de F. solani e reduzir seu volume, comparados a esporos nÃo tratados, revelado atravÃs de microscopia de forÃa atÃmica. CpOsm foi cristalizada pelo mÃtodo de gota pendente e os cristais obtidos difrataram a uma resoluÃÃo de 1,61 à com caracterÃsticas morfolÃgicas do espaÃo cristalogrÃfico P6122. Os dados coletados sugerem que a proteÃna mantÃm uma estrutura em monÃmero, correspondendo a sequÃncia de aminoÃcidos do cDNA, com 203 resÃduos. A estrutura pode ser vista como trÃs regiÃes distintas, presentes em outras osmotinas jà descritas, formando um domÃnio central onde hà um conjunto de folhas beta, sendo este o mais longo, e dois outros menores, formados de estrutura predominantemente desordenadas com pequenos segmentos em alfa-hÃlice (domÃnio II) e longas alÃas (domÃnio III). Oito pontes dissulfeto estabilizam a estrutura e envolvem todos os resÃduos de cisteÃna da estrutura primÃria. NÃo hà evidencias cristalogrÃficas para formaÃÃo de oligÃmeros. Este estudo conclui que a expressÃo heterÃloga em sistema eucarionte produz rCpOsm ativa e isto representa uma etapa a mais cumprida para a sua possÃvel expressÃo em plantas com o objetivo de proteÃÃo contra fitopatÃgenos. / In a previous step to this work, a latex protein belonging to Calotropis procera was described. The protein, named CpOsm, exhibited biochemical characteristics closely related to pathogenesis related proteins joined into PR-5 group. The new protein with osmotin characteristics displayed activity against phytopatogenic fungi. Here, attempts to obtain a suitable heterologous system to express functional recombinant CpOsm were performed in Prokaryote and Eukaryote expression systems. Further, cDNA sequencing and crystallographic assays were performed using CpOsm and the molecular and structural properties of the functional protein. The vector pET303CT-His and PICZαA were used to express CpOsm in E. coli and P. pastoris, respectively. The ecombinant protein (rCpOsm) produced in the Prokaryote system was retained into E. oli cells and deposited as inclusion bodies. rCpOsm was insoluble. Although insoluble roteins into inclusion bodies represent an adverse phase for obtaining the active CpOsm, this system of expression can be interesting to other goals as quantitative roduction of rCpOsm for producing antibodies or to study protein folding/refolding, ince CpOsm possesses peculiar structural characteristics such as occurrence of an xtended network or intra chain disulfide bonds stabilizing the overall structure. rCpOsm as also successfully expressed in P. pastoris. However, this protocol must to undergo improvement in order to maximize yield. rCpOsm was initially detected in the P. pastoris expression system by MS/MS de novo sequencing after tryptic digestion. Identification of internal peptides present in the extracellular media confirmed the production and excretion of rCpOsm in P. pastoris cells. The very low yield of recombinant protein avoided enough amount of purified rCpOsm to perform a broad characterization. On a comparative basis, native CpOsm, purified of the latex, and rCpOsm, purified from P. pastoris cultures, at similar mode and intensity were capable of drastically alter the morphological architecture of spores of F.solani and reduced their olume as compared to non-treated spores, as revealed by atomic force microscopy measurements. CpOsm was crystallized by the pendant drop method and the crystals grown diffracted at 1.61 Ã. They fit on the P6122 space. The data collecting, supported by the cDNA deduced amino acid sequence suggested that CpOsm occurs as an monomeric structure composed of a unique chain of 203 amino acid residues and no evidences for quaternary association was seen. The overall structure can separated in three structural domains, which have been reported in other osmotins. The central region preserves the set of beta-sheets and is the largest. The others exhibit short segments on alpha-helix interconnected by randomized sequences (domain II). In domain III predominates randomized sequences and long loops. Eight disulfide bonds stabilize the structure and involve all cysteine residues of the primary sequence. The heterologous expression of CpOsm on Eukaryote system produces rCpOsm active and this support the hypothesis that rCpOsm is a suitable candidate for heterologous expression in plants in order to obtain improved crops against selected phytopatogens.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A planta Calotropis procera, pertencente à famÃlia Apocinaceae, tem como uma de suas principais caracterÃsticas a produÃÃo constitutiva de lÃtex. Este fluido à amplamente utilizado na medicina popular, principalmente da Ãndia, por apresentar diversas propriedades curativas. Na literatura, o produto da extraÃÃo do lÃtex Ãntegro com solvente aquoso e/ou orgÃnico desta planta à citado por apresentar atividade antinociceptiva e antiinflamatÃria. Por outro lado, a mesma preparaÃÃo do lÃtex tambÃm à relatada por induzir processos inflamatÃrios. O presente trabalho teve como objetivo fracionar o lÃtex da planta Calotropis procera para separar as atividades prÃ- e antiinflamatÃria; caracterizar estes mecanismos e avanÃar na identificaÃÃo das molÃculas envolvidas na atividade antiinflamatÃria e antinociceptiva. O lÃtex coletado em Ãgua destilada (1:1; v/v) foi submetido Ãs etapas de centrifugaÃÃo e diÃlise e trÃs fraÃÃes foram obtidas (FD, PL e B) e inicialmente avaliadas quanto à presenÃa de atividade prÃ- e antiinflamatÃria, utilizando o modelo de peritonite em ratos. A fraÃÃo FD, rica em compostos de massa molecular inferior a 8.000 Da, nÃo se mostrou antiinflamatÃria quando administrada por via endovenosa nos animais. Por outro lado, uma forte atividade prÃ-inflamatÃria foi observada quando esta foi injetada na cavidade peritoneal de ratos. A resposta inflamatÃria induzida por FD foi dependente de tempo e dose e parece estar relacionada com a presenÃa de peptÃdeos detectados na fraÃÃo, jà que esta atividade foi diminuÃda quando a fraÃÃo foi tratada com pronase durante 24 horas antes de sua administraÃÃo nos ratos. A inflamaÃÃo induzida por FD foi inibida por Dexametasona, Talidomida e Meclizina sugerindo um processo inflamatÃrio induzido por vias de liberaÃÃo de histamina e TNF-α. A fraÃÃo PL, rica em proteÃnas, e a fraÃÃo borracha (B) nÃo foram prÃ-inflamatÃrias e apresentaram forte atividade antiinflamatÃria por via endovenosa. A atividade promovida por B parece estar relacionada à presenÃa de proteÃnas pertencentes à fraÃÃo PL, como observado em ensaio de detecÃÃo imunolÃgica. PL inibiu o processo inflamatÃrio induzido por FD. A atividade antiinflamatÃria promovida pela fraÃÃo PL parece ser um evento promovido pela aÃÃo de proteÃnas, visto que a atividade antiinflamatÃria da fraÃÃo foi perdida apÃs aquecimento ou tratamento com pronase, e permaneceu ativa apÃs precipitaÃÃo com acetona. TrÃs novas sub-fraÃÃes (PI, PII e PIII) foram obtidas apÃs aplicaÃÃo da fraÃÃo PL em coluna de troca iÃnica (CM-Sepharose Fast Flow) em pH 5,0. As sub-fraÃÃes, distintas entre si, como observado atravÃs de eletroforese em gel de poliacrilamida, foram igualmente capazes de reverter a inflamaÃÃo induzida por carragenina no modelo de peritonite em ratos, bem como reduzir as contorÃÃes abdominais induzidas por Ãcido acÃtico, evidenciando o envolvimento de mÃltiplas proteÃnas na resposta antiinflamatÃria e antinociceptiva produzida pela fraÃÃo PL. Ensaio de microscopia intravital revelou que PI, PII e PIII inibem o rolamento e a adesÃo leucocitÃria no mesentÃrio de camundongos. Somente PI induziu intensa produÃÃo de Ãxido nÃtrico em ratos alÃm de ter sido a Ãnica sub-fraÃÃo capaz de reverter a resposta prÃ-inflamatÃria promovida pela fraÃÃo FD, evidenciando diferentes mecanismos antiinflamatÃrios promovidos por diferentes proteÃnas do lÃtex. A atividade antiinflamatÃria nÃo foi observada quando a fraÃÃo PL foi administrada por via oral nos animais. Este à o primeiro trabalho que confirma a presenÃa de duas atividades antagonistas no lÃtex de C. procera e que estas sÃo promovidas por molÃculas distintas passÃveis de serem separadas com base em seu tamanho molecular. O conjunto de resultados aqui apresentados mostra que a atividade antiinflamatÃria e antinociceptiva do lÃtex foram promovidas por molÃculas protÃicas / Latex is a general term used to describe fluid exudates from plants after mechanical injury. Latex from Calotropis procera is well known for its medicinal properties mainly in Indian traditional medicine. Moreover, it has been experimentally shown that it exhibits interesting biological activities such as anti-inflammation. However its latex has been reported to induce proinflammatory responses. In the present work, (1) the latex was fractionated to segregate pro- and anti-inflammatory activities; (2) assays were carried out to characterize the mechanism of action of active fractions and (3) attempts were done to identify molecules involved in anti-inflammatory and antinociceptive activities. First, the latex was collected in distilled water (1:1; v/v) and submitted to centrifugation and dialysis steps to obtain three different fractions (FD, PL and B). These fractions were evaluated to pro- and anti-inflammatory activities using peritonitis model in rats. FD, constituted by compounds with molecular mass lower than 8,000 Da, did not exhibited anti-inflammatory activity, however induced intense neutrophil migration into peritoneal cavity of rats. The inflammation induced by FD was time and dose dependent. Moreover, it was seen that previous injection of Dexamethasone, Thalidomide and Meclizine in animals inhibited FD inflammatory responses suggesting that inflammation triggered by this fraction occurs through histamine and TNF-α release. Peptides, present in FD as shown in electrophoresis, should be involved in inflammation responses displayed by FD since such activity was diminished after 24 hour pronase treatment. Fractions PL, and B did not induce inflammatory response when injected into peritoneal cavity of animals, however intravenous injection displayed strong anti-inflammatory activity against inflammation induced by carrageenan. The anti-inflammatory activity promoted by B seems to be related to PL proteins present in B. PL fraction inhibited neutrophil migration trigged by FD. PL anti-inflammatory activity ought to be related to proteins since such activity was completely abolished after heat or pronase treatment and it still remained after acetone precipitation. Three protein sub-fractions (PI, PII and PIII) were recovered after PL chromatography on ion-exchange column (CM-Sepharose Fast flow) at pH 5.0. In spite of the fact that PI, PII e PIII were seen to be different by electrophoresis they were equally able to inhibit neutrophil migration induced by carrageenan in rats as well as abdominal writhes stimulated by acetic acid in mice. Intravital microscopy assay revealed that, PI, PII and PIII inhibit both leucocyte rolling and adhesion in mice mesenteric tissues. In addition, PI was able to induce nitric oxid production and inflammation induced by FD. These results show that multiples proteins in PL display anti-inflammatory activity and they act at different pathway of inflammation. Several experiments were performed aiming to detect the anti-inflammatory activity of PL when it was administered by oral route however, we did not obtain success. This is the first report which confirms the presence of pro- and anti-inflammatory activities and it shows that such activities are displayed by compounds suitable to be fractionated on the basis of their molecular size. In addition, these results show that anti-inflammatory and antinociceptive activities are displayed by proteins present in the latex

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Calotropis procera à uma planta laticÃfera, pertencente à famÃlia Apocynaceae. ProteÃnas de defesa foram descritas no lÃtex com atividade contra insetos fitÃfagos e fungos fitopatogÃnicos. A fraÃÃo proteica do lÃtex tambÃm apresenta atividades farmacolÃgicas, dentre tais efeito citotÃxico seletivo em cÃlulas carcinogÃnicas. A partir da fraÃÃo proteica efetiva sobre cÃlulas neoplÃsicas, o trabalho teve por meta central identificar proteÃna(s) citotÃxica(s) e proceder a sua caracterizaÃÃo bioquÃmica, biolÃgica e suas perspectivas biotecnolÃgicas. As proteÃnas solÃveis do lÃtex (PL) foram fracionadas em matriz de troca iÃnica e a fraÃÃo proteica detentora da citotoxicidade foi refracionada em outra matriz de troca iÃnica (Mono-Q) acoplada a sistema de mÃdia pressÃo. P4 foi identificado como a fraÃÃo citotÃxica, apresentando uma IC50 de 2,2, 1,2 e 2,9 Âg/mL para as linhagens celulares HCT-116, Ovcar-8 e SF-295, respectivamente. A anÃlise proteÃmica da fraÃÃo citotÃxica por eletroforese bidimensional permitiu identificar 15 spots, contendo proteÃnas Ãcidas (pI entre 4 e 6) e com massa molecular aparente de 30 kDa. Quando avaliados por espectrometria de massas todos esses spots foram identificados como quitinases e apresentaram massa intacta de 27,4 kDa. A amostra reagiu positivamente ao reagente de Schiff, sugerindo glicosilaÃÃes. O teor de carboidratos foi estimado em 12,8%. A sequÃncia amino terminal obtida (1QPVMNLEYPRYLNDINDYRDDNNYD28) revelou 50% de similaridade com quitinases de Solanum lycopersicum, Oryza sativa, Nicotiana tomentosiformes dentre outras. As enzimas apresentaram forte atividade quitinolÃtica, com pH Ãtimo variando entre 5-6 e temperatura Ãtima de 25 ÂC. A atividade quitinolÃtica foi reduzida quando tratada com concentraÃÃes crescentes de DTT (3, 10 e 30 mM) o que sugere a presenÃa de pontes dissulfeto estabilizadoras da enzima. AnÃlises por dicroÃsmo circular indicam a presenÃa majoritÃria de alfa-hÃlices na estrutura e que as isoformas se mostraram pouco resistentes a variaÃÃes de temperatura e pH. Imagens de alta resoluÃÃo geradas por microscopia de forÃa atÃmica sugeriram homogeneidade na amostra e um arranjo hexamÃrico foi evidenciado. As quitinases nÃo inibiram o crescimento micelial dos fungos fitopatogÃnicos Fusarium oxysporum e Colletotrichum gloeosporioides, mas reduziram a germinaÃÃo de esporos de C. gloeosporioides. Em consonÃncia as quitinases nÃo induziram estresse oxidativo nos esporos, mas causaram leves alteraÃÃes na permeabilidade membranar dos esporos avaliados. As quitinases laticÃferas (0,1 % m/m) apresentaram forte efeito deletÃrio sobre o inseto fitÃfago Callosobruchus maculatus. Os efeitos produziram 57% de reduÃÃo na sobrevivÃncia larval, reduÃÃo do peso de larvas (7,8 mg  0,2 /4,0  0,8) e emergÃncia de insetos adultos (50%), alÃm de prolongar de 28 para 33 dias o tempo mÃdio de desenvolvimento de insetos adultos. As quitinases (2 mg/Kg, e.v.) apresentaram forte atividade anti-inflamatÃria, reduzindo em 95% a infiltraÃÃo de neutrÃfilos na cavidade peritoneal em ensaio de inflamaÃÃo induzido por carragenina em camundongos. Este efeito foi revertido por L-NAME e Aminoguanidina, dois inibidores da enzima Ãxido nÃtrico sintase, indicando o possÃvel envolvimento do Ãxido nÃtrico no efeito observado. Esta aÃÃo foi associada à reduÃÃo dos nÃveis das citocinas prÃ-inflamatÃrias TNF-α e IL-1 na cavidade peritoneal e do aumento dos nÃveis sÃricos das citocinas prÃ-inflamatÃrias TNF-α, IL-6 e IL-1. à concluÃdo que vÃrias isoformas de quitinases coexistem no lÃtex de C. procera. Estas proteÃnas atuam possivelmente na defesa contra insetos, mas tÃm pouca aÃÃo contra fungos. As quitinases laticÃferas foram identificadas como as proteÃnas citotÃxicas do lÃtex sobre cÃlulas neoplÃsicas e ainda foram capazes de modular os nÃveis de citocinas prÃ-inflamatÃrias e sÃntese de Ãxido nÃtrico em modelo de inflamaÃÃo aguda. As quitinases do lÃtex de C. procera representam interessantes molÃculas para prospecÃÃo biotecnolÃgica em defesa vegetal e farmacologia. / Calotropis procera is a latificer plant in the Apocynaceae family. Defensive proteins with activity against phytophagous insects and phytopathogenic fungi in latex have been described. Latexâs proteic fraction also performs pharmacological activities, such as selective cytotoxic effect in carcinogenic cells. From the proteic fraction effective against neoplastic cells, this work had the goal to identify and further characterize cytotoxic protein(s) biochemically, biologically, and evaluate their biotechnological prospects. Soluble proteins in latex (LP) have been fractioned in ion-exchange matrix, and the fraction capable of cytotoxicity was further fractioned in another ion-exchange matrix (Mono-Q) coupled to a medium-pressure system. P4 was identified as cytotoxic fraction, showing an IC50 of 2.2, 1.2 and 2.9 mg/mL for the cell lines HCT-116, Ovcar-8 and SF-295, respectively. Proteomic analysis of the cytotoxic fraction by two-dimensional electrophoresis allowed 15 spots to be identified, comprising acid proteins (pI among 4 and 6) with 30 kDa apparent molecular weight. All spots were identified as chitinases when evaluated by mass spectrometry, and showed intact mass of 27.4 kDa. The sample reacted positively to the Schiff reagent, suggesting glycosilations. The carbohydrate content was estimated at 12.8%. The amino-terminal sequence obtained (1QPVMNLEYPRYLNDINDYRDDNNYD28) revealed 50% similarity with Solanum lycopersicum, Oryza sativa and Nicotiana tomentosiformes chitinases, among others. The enzymes showed strong chitinolytic activity, with optimal pH varying between 5-6 and optimal temperature of 25 ÂC. The chitinolytic activity was diminished when treated with increasing concentrations of DTT (3, 10 and 30 mM), which suggests the presence of disulfide bonds stabilizing the enzyme. Circular dichroism analyses indicate a larger presence of alpha helices in the structure and that the isoforms has low resistance to pH and temperature variation. High-resolution images generated through atomic force microscopy suggested sample homogeneity and a hexameric configuration. The chitinases did not inhibit mycelial growth of phytopathogenic fungi Fusarium oxysporum and Colletotrichum gloeosporioides, however reduced the germination C. gloeosporioides spores. In consonancy the chitinases did not induce spore oxidative stress, but caused a slight change in membrane permeability of the evaluated spores. Laticifer chitinases (0.1% w/w) showed a strong deleterious effect on the phytophagous insect Callosobruchus maculatus. Effects produced a 57% survival reduction, larval weight reduction (7.8 mg  0.2 / 4.0  0.8), adult insets emergence reduction (50%), in addition to prolonging the mean maturation time from 28 to 33 days. The chitinases (2 mg/Kg, i.v.) showed a strong anti-inflammatory activity, reducing 95% of neutrophil infiltration into the peritoneal cavity in mouse in an inflammation induced by carrageenan assay. L-NAME and Aminoguanidine, two inhibitors of nitric oxide synthase, reversed this effect, possibly indicating involvement of nitric oxide in the effects observed. This action was associated to a reduction of pro-inflammatory cytokines TNF-α and IL-1 levels within the peritoneal cavity and increased serum levels of pro-inflammatory cytokines TNF-α, IL-6 and IL-1. The conclusion is reached that many isoforms of chitinases coexist in C. procera latex. These proteins act possibly in defense against insects, though low action against fungi is shown. Laticifer chitinases were identified as latex proteins cytotoxic on neoplastic cells and they have even been able to modulate pro-inflammatory cytokines levels and nitric oxide in an acute inflammation model. C. procera laticifer chitinases represent interesting molecules for biotechnology prospection in plant defense and pharmacology.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / In the previous step to this work, a protein identified as osmotin (CpOsm) was purified from Calotropis procera latex which showed strong antifungal activity. The protein was expressed in prokaryotic and eukaryotic systems, but a suitable protocol for purification has not been achieved. In the present work, from inclusion bodies (IB) obtained from Escherichia coli BL21 (DE3) proceeded to a survey by different solubilization protocols of proteins in an attempt to obtain the recombinant protein (rCpOsm) soluble, and then evaluates it as its activity and finally, exploring new methods for purification. The bacterial culture was induced at different conditions of temperature and time of induction. IB were subjected to chemical treatments with surfactants (CTAB; Cetrimide; ARG-12, a derivative surfactant Argenine) and a denaturing agent (guanidine hydrochloride); physical treatment by sonication and the enzymatic treatment with protease native C. procera latex. Electrophoresis assays suggested that two chemical surfactants were effective in solubilizing rCpOsm while not ARG-12. Although these cationic compounds solubilized rCpOsm more than other proteins of IB, while the sonication process samples produced with a greater variety of soluble proteins including rCpOsm. The enzymatic treatment showed that IB proteins are, in some range, digested while rCpOsm did not. All samples were evaluated for action on Colletotrichum gloeosporiodes after dialysis and lyophilization and showed inhibitory activity of spore germination and mycelial growth. However, it was shown that the activity could be related to the solubilising agents. Insoluble proteins obtained from E. coli containing the plasmid integrity, taken as a negative control showed no activity in these assays. The rCpOsm solubilized by CTAB was subjected to chromatography on Ni ++ column (Ni Sepharose 6 Fast Flow) pH 7.0; in hydrophobic media (FenilSepharose CL-4B) and ion exchange (Resource-S). None of the applied protocols resulted in the purification of rCpOsm and these data repeated what was observed previously for rCpOsm purified from Pichia pastoris. / Em etapa anterior a este trabalho, uma proteÃna identificada como osmotina (CpOsm) foi purificada do lÃtex de Calotropis procera a qual apresentou forte atividade antifÃngica. A proteÃna foi expressa em sistemas procarionte e eucarionte, mas um protocolo adequado para sua purificaÃÃo nÃo foi alcanÃado. No presente trabalho, partindo de corpos de inclusÃo (CI), obtidos de E. coli BL21(DE3) procedeu-se uma prospecÃÃo por diferentes protocolos de solubilizaÃÃo de suas proteÃnas, na tentativa de obter a proteÃna recombinante (rCpOsm) solÃvel, para entÃo avaliÃ-la quanto a sua atividade e por fim, prospectar novos mÃtodos para sua purificaÃÃo. A cultura bacteriana foi induzida em diferentes condiÃÃes de temperatura e tempo de induÃÃo. ApÃs 3 horas de induÃÃo a 37 ÂC, 180 rpm, os CI foram lisados e submetidos a tratamentos quÃmicos com surfactantes (CTAB; Cetrimida; ARG-12: um surfactante derivado de argenina) e um agente desnaturante (Cloridrato de Guanidina); tratamento fÃsico por sonicaÃÃo (4 ciclos de 2,5 min. cada a 50% de potÃncia) e tratamento enzimÃtico com protease nativa do lÃtex de C. procera. Ensaios de eletroforese sugeriram que os dois surfactantes quÃmicos foram eficientes na solubilizaÃÃo de rCpOsm enquanto que ARG-12 nÃo. Ainda, estes compostos catiÃnicos solubilizaram rCpOsm mais do que as demais proteÃnas dos CI, enquanto que o processo de sonicaÃÃo produziu amostras com maior diversidade de proteÃnas solÃveis, incluindo rCpOsm. O tratamento enzimÃtico mostrou que proteÃnas de CI sÃo, em algum alcance, digeridas enquanto que rCpOsm nÃo. O efeito do tratamento dos CI com protease foi analisado por imagens de microscopia de forÃa atÃmica e as diferenÃas de estrutura entre os CI tratados e nÃo tratados documentados. Todas as amostras foram avaliadas quanto à aÃÃo sobre Colletotrichum gloeosporiodes apÃs diÃlise e liofilizaÃÃo. Os produtos dos tratamentos com surfactantes apresentaram atividade antifÃngica, demonstrando atividade inibitÃria de germinaÃÃo de esporos e crescimento micelial. Entretanto, foi demonstrado que a atividade poderia estar relacionada aos agentes solubilizantes. ProteÃnas insolÃveis obtidas de E. coli contendo o plasmÃdeo Ãntegro, tomadas como controle negativo, nÃo apresentaram atividade nestes ensaios. A rCpOsm solubilizada com CTAB foi submetida a cromatografia em coluna de Ni++ (Ni Sepharose 6 Fast Flow) pH 7,0; em meio hidrofÃbico (FenilSepharose CL-4B) e troca iÃnica (Resource-S). Nenhum dos protocolos aplicados resultou na purificaÃÃo de rCpOsm e estes dados repetem o que foi observado previamente para a rCpOsm purificada a partir de Pichia pastoris.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As peroxidases estÃo presentes em todos os organismos vivos e constituem um grupo de enzimas multifuncionais com diversas aplicaÃÃes biotecnolÃgicas. Nesse grupo, as peroxidases de plantas classe III (POX) (EC 1.11.1.7) sÃo enzimas bem caracterizadas, com participaÃÃo na lignificaÃÃo, suberizaÃÃo, catabolismo de auxinas, cicatrizaÃÃo e defesa vegetal. Tais enzimas tÃm sido detectadas em diferentes partes do vegetal, inclusive no lÃtex. Esse trabalho teve como objetivo a purificaÃÃo, caracterizaÃÃo e avaliaÃÃo da atividade antifÃngica de uma peroxidase presente no lÃtex de Marsdenia megalantha, uma espÃcie endÃmica da Caatinga. O lÃtex foi coletado de plantas nativas da regiÃo do Quixadà CearÃ, Brasil, diluÃdo (1:2) em Tris-HCl 0,05 M, contendo NaCl 0,15 M, pH 8,0 e submetido à centrifugaÃÃo e diÃlise contra Ãgua. O sobrenadante foi aplicado em matriz de DEAE-Celulose, equlibrada com tampÃo acetato de sÃdio 0,05 M, pH 5,2, resultando nas proteÃnas nÃo retidas (FnRd) e nas proteÃnas retidas (FRd), essas Ãltimas eluÃdas com a adiÃÃo de NaCl 0,2 M no tampÃo inicial. A FnRd foi submetida à cromatografia em matriz de Superose 12 HR 10/30, originando duas fraÃÃes proteicas (S1 e S2). S1 se mostrou como uma proteÃna pura, com atividade peroxidÃsica, massa molecular aparente de 60 kDa, pI de 5,2 e identidade com outras POXs, que foi denominado de peroxidase de M. megalantha (Mm-POX). Mm-POX obedece à cinÃtica de Michaelis-Menten, apresenta alta afinidade pelo guaiacol e H2O2, estabilidade tÃrmica elevada (60 ÂC, 1 hora) e pH Ãtimo em torno de 6,0. A atividade catalÃtica da Mm-POX foi reduzida diante de inibidores clÃssicos de peroxidases, incluindo azida, DTT, EDTA e Na2S2O5 e de concentraÃÃes elevadas Na+, Mn2+ e Ãcido salicÃlico. Por outro lado, os Ãons Ca2+ e Mg2+, mesmo em baixas concentraÃÃes, foram capazes de potencializar a atividade enzimÃtica da Mm-POX. Testada contra fungos, Mm-POX (0,2 Âg/mL) foi capaz de inibir a germinaÃÃo de conÃdios de Fusarium oxysporum e F. solani, aÃÃo que provavelmente decorre de alteraÃÃo na membrana celular e induÃÃo de estresse oxidativo. Os dados em conjunto demonstram que a Mm-POX à uma peroxidase classe III, se constituindo na primeira proteÃna isolada de M. megalantha, com possibilidade de uso no controle de doenÃas vegetais ocasionadas por fungos, agregando valor biotecnolÃgico a essa enzima. / The peroxidases are present in all living organisms and constitute a group of multifunctional enzymes with several biotechnological applications. In this group, the class III plant peroxidases (POX) (EC 1.11.1.7) are enzymes well characterized, with involvement in lignification, suberization, auxin catabolism, wound healing and plant defense. These enzymes have been detected in different parts of the plant, including the latex. The aim of this work was the purification, characterization and antifungal activity evaluation of a peroxidase from Marsdenia megalantha latex, an endemic species of the Caatinga. The latex was collected from plant grown in QuixadÃ, CearÃ, Brazil, diluted (1:2) in 0.05 M Tris-HCl containing 0.15 M NaCl, pH 8.0, and subjected to centrifugation and dialysis against water. The supernatant was applied to a DEAE-Cellulose matrix previously equilibrated with 0.05 M sodium acetate buffer, pH 5.2 and two protein fractions were obtained. Elution of the non retained proteins (FnRd) was achivied by the equilibrium buffer, whereas the bound proteins (FRd) were eluted with 0.2 M NaCl in the same buffer. FnRd was subjected to a chromatography on Superose 12 HR 10/30 column, yielding two protein fractions (S1 and S2). S1 was shown to be a pure protein with peroxidasic activity, apparent molecular mass of 60 kDa, pI 5.2 and identity with other POXs, being named of M. megalantha peroxidase (Mm-POX). Mm-POX follows the Michaelis-Menten kinetics, with high affinity for guaiacol and H2O2, elevated thermal stability (60 ÂC, 1 hour) and optimum pH around 6.0. The catalytic activity of Mm-POX was reduced in the presence of classic peroxidases inhibitors, including azide, DTT, EDTA and Na2S2O5 and also in high concentrations of Na+, Mn2+ and salicylic acid. On the other hand, Ca2+ and Mg2+, even at low concentrations, were able to enhance the enzymatic activity of Mm-POX. In addition, Mm-POX was able to inhibit the Fusarium oxysporum and F. solani conidia germination. This action is probably due to changes in the cell membrane as well as induction of oxidative stress. The results reveal that Mm-POX is a class III peroxidase, being the first enzyme isolated from M. megalantha species, with potential use in the control of plant disease caused by fungi, adding biotechnological value to this enzyme.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Plants are constantly exposed to a variety of stresses conditions. However, they react to biotic stresses by triggering a set of defense mechanisms including the synthesis of defensive substances as the pathogenesis-related (PR) proteins. The PR-protein named osmotin can be induced under osmotic stress and water shortage conditions. Osmotin-like proteins have been purified from latex and some of them are related to antifungal activity. The aim of this study was to investigate the osmotin in the following species laticifers: C. grandiflora, P. rubra, T. peruviana, H. drasticus and C. papaya to isolate and evaluate its antifungal activities. Immunoaffinity column chromatography with anti-CpOsm antibodies were performed in order to purify these osmotin-like. They were detected in latex of C. grandiflora and P. rubra by immunoassays the ELISA, Dot Blot and Western Blot using anti-CpOsm antibody (the osmotin of C. procera latex). Osmotin of C. procera, C. grandiflora, P. rubra and H. drasticus were identified by mass spectrometry. However, the osmotin from C. procera was co-purified with cysteine proteases. The co-purified cysteine protease from C. procera was identified as Procerain B. The alignment and the 3-D structure analysis of Procerain B and CpOsm revealed the presence of a similar sequence in both proteins. This sequence might be an epitope which allows the anti-antibody recognition. The osmotin from C. grandiflora, and P. rubra did not show antifungal activity against Fusarium solani and Colletotrichum gloesporioides. Since no correlation between the antifungal activity and the presence of these osmotins were found, the proteolytic activities of these latex protein fractions were evaluated in order to correlate with the antifungal activity C. procera and C. grandiflora showed a strong proteolytic activity. In latex, the cysteine proteases are more often related to antifungal activity than osmotin, which might explain, at least in part, the antifungal activity performed by C. grandifora and not for its osmotin. Further studies on the role of osmotin in physiology laticifers plants are needed. / As plantas estÃo constantemente sujeitas a diversos tipos de estresse, tanto biÃticos como abiÃticos, resultando em respostas de defesa. Decorrente disto, os vegetais sintetizam certas proteÃnas denominadas de proteÃnas relacionadas à patogÃnese (PR proteÃna). As Pr-proteÃnas chamadas de osmotinas podem ser induzidas sob condiÃÃes de estresse osmÃtico, frio e escassez de Ãgua. Osmotinas tem sido purificadas de fluidos laticÃferos e algumas delas estÃo relacionadas com a atividade antifÃngica. O objetivo do presente trabalho foi prospectar osmotinas, bem como isolÃ- las e avaliar suas atividades antifÃngicas, nos fluidos laticÃferos das seguintes espÃcies: C. grandiflora, P. rubra, T. peruviana, H. drasticus e C. papaya. Nos lÃtex de C. grandiflora e P. rubra foram detectadas osmotinas atravÃs de imunoensaios em placa de ELISA, Dot Blot e Westen Blot, utilizando os anticorpos anti-CpOsm (osmotina do lÃtex de C. procera). Cromatografia de imunoafinidade em coluna com anticorpos anti-CpOsm foram realizadas com o intuito de purificar estas osmotinas. AnÃlises por meio de espectrometria de massas, revelaram a presenÃa de osmotina em C. procera, C. grandiflora, P. rubra e H. drasticus. No entanto, a osmotina de C. procera foram co-purificadas com proteases cisteÃnicas. A protease cisteÃnica co- purificada no lÃtex de C. procera foi identificada como Proceraina B. O alinhamento e a anÃlise da estrutura tridimensional da Proceraina B e CpOsm revelaram a presenÃa de uma sequÃncia semelhante em ambas as proteÃnas, que pode ser um epÃtopo disponÃvel ao reconhecimento do anticorpo anti-CpOsm. As osmotinas isoladas de C. grandiflora e P. rubra nÃo apresentaram atividade antifÃngica contra F. solani e C. gloesporioides. Desde que nÃo houve correlaÃÃo entre a atividade antifÃngica e à presenÃa destas osmotinas, as atividades proteolÃticas das fraÃÃes proteicas foram avaliadas a fim de correlaciona-las à atividade antifÃngica. Nos fluidos laticÃferos, as proteases cisteÃnicas estÃo mais frequentemente relacionadas à atividade antifÃngica do que as osmotinas. Estudos mais aprofundados sobre a funÃÃo das osmotinas na fisiologia de plantas laticÃferas sÃo necessÃrios.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Tendo em vista a prevalÃncia de doenÃas inflamatÃrias reumÃticas tais como a artrite reumatÃide em nosso meio e a necessidade constante de novas terapias alternativas Ãs drogas esterÃides e nÃo esteroidais, que apresentam tantos efeitos nocivos em uso prolongado, decidimos investigar a aÃÃo do lÃtex de Calotropis procera em modelos experimentais de inflamaÃÃo, com foco na artrite. O lÃtex dessa planta da famÃlia Asclepiadaceae, vastamente encontrada no Nordeste brasileiro, tem efeitos sabidamente antiinflamatÃrios em algumas situaÃÃes, notadamente a sua fraÃÃo protÃica majoritÃria, nÃo dialisÃvel (FNDL), menos tÃxica e desprovida de borracha. A fraÃÃo foi obtida a partir de um protocolo estabelecido por nossos colaboradores, que, em suma envolve vÃrias etapas de centrifugaÃÃo e diÃlise atà o produto final liofilizado. Utilizamos ratos Wistar machos com peso entre 230 e 280g e camundongos, Balb/c e Swiss, pesando entre 18 e 35g, em grupos de seis indivÃduos nos quais um controle, outro sham em que foi induzido o evento inflamatÃrio (artrite por Zy - AZy, artrite induzida por antÃgeno - AIA ou peritonite infecciosa - PI) e o experimental no qual foi tratado com FNDL. O grupo AZy foi submetido a teste de incapacitaÃÃo articular pelo modelo de tempo de suspensÃo da pata (TSP) e, apÃs sacrifÃcio, à contagem de cÃlulas total e diferencial no lavado articular, estudo histopatolÃgico da articulaÃÃo, avaliaÃÃo de permeabilidade vascular, dosagem de ADA e TNF-&#945;. Os resultados foram expressos em mÃdia  e.p.m. e comparados em testes estatÃsticos ANOVA/Bonferroni, admitindo-se P<0.05 para significÃncia. A FNDL inibiu o TSP na AZy com efeito mÃximo na dose de 3mg/kg no t = 4h. Houve tambÃm reduÃÃo significativa da permeabilidade vascular, nos nÃveis sÃricos de TNF-&#945; e de ADA, e melhora no quadro histopatolÃgico. TambÃm reduziu o influxo celular sinovial na AZy e AIA, sobretudo de neutrÃfilos. Na PI, inibiu a migraÃÃo celular e os nÃveis de ADA. Dessa forma, os resultados confirmaram o efeito antiinflamatÃrio da FNDL nestes modelos de artrite e peritonite e sugeriram um possÃvel mecanismo de aÃÃo relacionado a um aumento da adenosina, por conta da reduÃÃo dos nÃveis de ADA, ou por inibiÃÃo do TNF-&#945;. Por fim procedemos a avaliaÃÃo da toxicidade da droga em tratamento crÃnico, constatando que a dose de 10mg/Kg apresenta bons efeitos farmacolÃgicos sem alteraÃÃes significativas nos parÃmetros selecionados / The objective of this dissertation was to investigate the effect of the latex from Calotropis procera in experimental models of inflammation, with special focus on arthritis. The plant belongs to Asclepiadaceae family and is largely found in Northeast of Brazil. The plant latex presents clear anti-inflammatory effects, which is kept by its non-dialyzable protein fraction (NDPF), a less toxic and rubber free fraction. NDPF was obtained according to a procedure established by our group, which, in short, involves several steps of centrifugation and dialysis. Male Wistar rats (230 â 280g) and Balb/c and Swiss male mice (18 â 35g) were organized in groups of 6 animals: a control group (no treatment), a sham group, in which only the inflammatory event was induced (arthritis by zymosan â AZy), an antigen-induced arthritis group (AIA), an infectious peritonitis group (IP) and an experimental group, treated with NDPF. The AZy group was submitted to an articular incapacitation test to measure the paw elevation time (PET, in seconds) and, after sacrifice, total and differential cell count in the intra-articular fluid, histopathological study of the articulation, vascular permeabilization, ADA and TNF-&#945; assays. The results were expressed in means + S.E.M. and significative differences were accepted if p<0.05 (ANOVA/Bonferroni). NDPF inhibited PET in AZy with a maximum effect in the dose of 3mg/kg, at 4h after inflammation induction. There was also a significative reduction of vascular permeability, TNF-&#945; and ADA serum levels and an improvement of the histopathological profile. NDPF also reduced the intra-articular influx of cells in AZy and AIA, especially of neutrophils. In IP, NDPF inhibited the cellular migration and the levels of ADA. So, the results confirmed the expected anti-inflammatory effect of NDPF in arthritis and peritonitis models and suggested a possible mechanism of action involving either an increase of adenosine concentration due to the reduction of ADA levels or an inhibition of TNF-&#945; or both events. Finally, the NDPF chronical toxicity was evaluated confirming that the dose of 10mg/Kg presents well defined pharmacological effects without significant alterations on the animal parameters. The characteristics of NDPF open an interesting possibility for alternative therapy to substitute the toxic effects of steroidal and some non-steroidal drugs, used in rheumatoid diseases, so prevalent among our population

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O lÃtex da planta medicinal Calotropis procera (Apocynaceae) possui molÃculas com diferentes atividades farmacolÃgicas, dentre estas, prÃ- e antiinflamatÃria. Neste trabalho, o efeito imunomodulatÃrio da fraÃÃo de proteÃnas solÃveis do lÃtex (PL) foi investigado em modelos experimentais de sepse induzida por CLP e por inoculaÃÃo de S. Typhimurium. Aspectos bioquÃmicos das proteÃnas do lÃtex foram investigados e parÃmetros bioquÃmicos, hematolÃgicos e histopatolÃgicos foram determinados em animais experimentais. PL exibiu um significativo efeito protetor nos animais. Uma dose de 30 mg/Kg levou à sobrevivÃncia de atà 100%, comparada com 100% de mortalidade no grupo de animais infectados e nÃo tratados (grupo Salmonella). Este efeito foi somente observado quando PL foi administrado 24 horas antes da induÃÃo da sepse. PL nÃo apresentou atividade antibacteriana in vitro sugerindo um mecanismo de aÃÃo indireto, possivelmente intervindo nos processos imunes. A populaÃÃo microbiana no fÃgado, baÃo e fluido peritoneal - local do foco infeccioso - estava similar entre todos os grupos, 4 e 24 horas apÃs inoculaÃÃo bacteriana. No sangue, entretanto, a quantidade de bactÃrias viÃveis estava reduzida apenas nos animais tratados com proteÃnas do lÃtex. O efeito protetor de PL foi revisto atravÃs de suas trÃs sub-fraÃÃes protÃicas, denominadas de PI, PII e PIII, obtidas atravÃs de fracionamento por cromatografia de troca iÃnica em coluna de CM-Sepharose a pH 5,0. As trÃs sub-fraÃÃes protÃicas apresentaram efeito protetor e de forma similar. Nem o tratamento tÃrmico de PL (100 ÂC, 30 min.) ou inibiÃÃo de suas proteases endÃgenas com iodoacetamida alterou o efeito protetor observado. O Ãxido nÃtrico (NO), um importante sinalizador molecular, estava aumentado no soro de animais do grupo Salmonella enquanto que animais protegidos com doses de PL e PI apresentaram nÃveis similares ao controle apÃs 24 horas da infecÃÃo. Este resultado corroborou com a observaÃÃo de que animais com sepse letal apresentaram falÃncia na migraÃÃo de neutrÃfilos para o foco infeccioso enquanto que, de forma evidente, animais tratados com PL ou PI favoreceram o influxo de cÃlulas para a cavidade peritoneal. AlÃm disto, nestes animais, o nÃvel de NO estava aumentado no foco infeccioso, uma provÃvel atividade dos neutrÃfilos presentes como parte de sua atividade microbicida. A atividade da adenosina desaminase (ADA) mensurada no foco infeccioso, apÃs 4 e 24 horas de infecÃÃo, estava aumentada apenas nos animais tratados com PL ou PI, e inalterada em animais do grupo Salmonella. Plaquetopenia foi observada em animais com sepse, mas nÃo em animais protegidos com PL ou PI. Neutrofilia e linfopenia ocorreram em animais do grupo Salmonella. Neutrofilia seria concordante com o elevado teor de NO, um inibidor da migraÃÃo de neutrÃfilos, enquanto que a linfopenia à parte da imunossupressÃo estabelecida na sepse. Em animais tratados com PL ou PI foi observada neutrofilia sete dias apÃs a infecÃÃo, sugerindo um estÃmulo na hematopoiese. Linfopenia, observada no inÃcio da sepse (24 h), sà ocorreu aos sete dias nos animais tratados com PL ou PI. Atividade de transaminase glutÃmico oxalacÃtica estava aumentada em todos os grupos. Transaminase glutÃmico pirÃvica nÃo teve atividade alterada. A atividade da lactato desidrogenase estava aumentada em todos os grupos. AnÃlises histopatolÃgicas do fÃgado e baÃo mostraram que os danos teciduais causados pela sepse foram retardados nos animais tratados com PL, como observado apÃs sete dias. A anÃlise integrada de todos os resultados sugere que as proteÃnas do lÃtex modulam a resposta imunoinflamatÃria por mecanismo indireto, revertendo à falÃncia da migraÃÃo de neutrÃfilos causada pela sepse letal e, desta forma, induzem uma resposta imunolÃgica ainda nÃo esclarecida, que permite a sobrevivÃncia dos animais, mesmo sob infecÃÃo. Os resultados sugerem que a modulaÃÃo de NO estaria diretamente envolvida no efeito protetor final observado. As propriedades farmacolÃgicas de PL previamente descritas em modelos clÃssicos de inflamaÃÃo sÃo agora confirmadas em um modelo de resposta inflamatÃria sistÃmica resultante de um processo infeccioso previamente estabelecido. / Latex of the medicinal plant Calotropis procera (Apocynaceae) possesses molecules displaying different pharmacological activities, including pro- and anti-inflammatory. In this study immune inflammatory modulation of the soluble protein fraction (LP) recovered from the latex was investigated in experimental models of sepsis induced by CLP and inoculation of the S. Typhimurium. Biochemical aspects of laticifers proteins were investigated and biochemical, pharmacological and histopathological parameters were evaluated in experimental animals. LP protected animals and a unique dose (30 mg/Kg; i.p.) lead to 100% survival while non-treated infected animals (Salmonella group) reached 100% mortality within 24 h. Protection was only observed when LP was given 24 earlier of infection. LP did not exhibit in vitro bactericide activity suggesting indirect mechanism of action, probably by immune modulation. After 4 and 24 h of infection bacteria was similarly disseminated in liver, spleen and peritoneal fluid, local of bacteria inoculum. However, in blood viable bacteria was reduced only in animals given laticifers proteins. The protective effect of LP was also observed in its three sub-fraction, denominated of PI, PII and PIII, obtained after protein fractionation by ion exchange chromatography on a CM-Sepharose performed at pH 5.0. Neither, heat-treatment (100 &#61616;C, 30 min) nor inhibition of its endogenous proteolytic enzymes, by iodoacetamide, eliminated the protective effect of LP. Nitric oxide (NO) an important signaling molecule was augmented in serum of non-treated animals whereas it was unaltered in control and LP/PI-treated animals 24 h after infection. Increasing of NO in serum is known to directly contribute to inhibit neutrophil migration in septic animals. Accordingly, failure of neutrophil migration to the infectious focus in septic animals was confirmed. Conversely, in animals given LP and PI, influx of neutrophils was evident. In addition, NO was also elevated in the infectious focus of LP/PI treated animals, probably due neutrophil activity as part of their microbicidal activity. Activity of adenosine deaminase (ADA) was measured locally after 4 and 24 h of infection was initiated. ADA was augmented in LP/PI treated animals and unaltered in non treated animals. Thrombocytopenia was observed in non treated animals but not in LP/PI protected animals. Neutrophilia and lymphopenia were documented in non-treated animals. Neutrophilia would result of high NO content in serum, which inhibits neutrophil migration and lymphopenia is part of immune suppression caused by sepsis. Neutrophilia was observed 7 days after infection in animals given LP/PI, suggesting a hematopoiesis stimulus. Lymphopenia first observed (24 h) in septic animals was only detected after 7 days in PL/PI treated animals. Activity of oxalacetic-glutamic transaminase was altered in all groups while glutamic-pyruvic transaminase not. Lactate dehydrogenase was augmented in all groups. Histopathological examination of liver and spleen revealed tissue damage caused by sepsis, but these alterations appeared later (7 days) in PL/PI-treated animals. Results reported in this study suggest that PL modulates immune inflammatory activity in septic animals by an indirect mechanism that remains to be investigated. Activity of LP leads to animal survival, even under infection. It is proposed that LP modulates NO synthesis, reducing NO levels in serum of infected animals and abolishing the failure of neutrophil migration. The pharmacological properties of LP previously described in classical models of inflammation, is now confirmed in a model of systemic inflammatory response elicited by microbial infection.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Cryptostegia grandiflora R. Br. à um arbusto da famÃlia Apocynaceae conhecida popularmente como âunha de bruxaâ. O lÃtex dessa espÃcie à pouco estudado e ensaios preliminares jà haviam demonstrado a sua aÃÃo sobre o vetor da dengue. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo caracterizar o lÃtex de Cr. grandiflora quanto as suas propriedades bioquÃmicas e avaliar a aÃÃo de suas proteÃnas contra o Aedes aegypti. ApÃs a coleta, o lÃtex foi separado em duas fraÃÃes, uma insolÃvel constituÃda por borracha (97%) e uma solÃvel contendo proteÃnas (3%). AnÃlises por eletroforese demonstraram a presenÃa de proteÃnas de variadas massas moleculares, cujo perfil foi completamente alterado apÃs tratamento com agente redutor e predominÃncia de proteÃnas Ãcidas com pI inferior a 5,0 (59%). Algumas proteÃnas da fraÃÃo solÃvel foram detectadas na borracha apÃs extraÃÃo com soluÃÃes Ãcidas, bÃsicas e salinas. Na fraÃÃo protÃica foram detectadas glicoproteÃnas, atividade quitinolÃtica (58,68  4,45 nKat/Âg) e de enzimas antioxidantes tais como Catalase (0,254  0,03 ÂMol H2O2/min g), SuperÃxido Dismutase (886,36  0,35 UA/g) e Peroxidase do Ascorbato (0,389  0,03 ÂMol H2O2/min g). As proteÃnas do lÃtex tambÃm apresentaram forte atividade proteolÃtica em pH 5,0 (5,43 UA/&#956;gP) a qual foi aumentada 6,13 UA/&#956;gP apÃs ativaÃÃo com o agente redutor DTT. A forte atividade proteolÃtica com o substrato BANA (20,95 UA/&#956;gP) e a inibiÃÃo da mesma na presenÃa dos inibidores especÃficos E-64 e IAA demonstrou a predominÃncia de proteases cisteÃnicas no lÃtex. Proteases serÃnicas, aspÃrticas e metaloproteases nÃo foram detectadas. A atividade proteolÃtica foi resistente a altas temperaturas, persistindo em 50 % apÃs 30 min a 75 ÂC. Inibidores de papaÃna e tripsina parecem ocorrer no lÃtex visto que a atividade destas enzimas foi praticamente eliminada quando incubadas previamente com a fraÃÃo protÃica sem atividade proteolÃtica. O fracionamento das proteÃnas do lÃtex atravÃs de cromatografia de troca iÃnica (DEAE- Sepharose Fast-flow, pH 5,0) gerou dois picos. A atividade proteolÃtica ficou concentrada nas proteÃnas nÃo retidas e foi residual no pico retido eluÃdo em NaCl 1M. Os ensaios biolÃgicos mostraram que a fraÃÃo protÃica nÃo foi capaz de inibir a eclosÃo de ovos do mosquito da dengue atà 24h, no entanto, foi capaz de interferir no desenvolvimento larval acarretando em 60% de mortalidade apÃs 72h. A mortalidade de larvas de terceiro estÃgio causada pela fraÃÃo protÃica (96,66%) aumentou apÃs tratamento com DTT (100%) e foi reduzida apÃs tratamento com os inibidores de proteases cisteÃnicas E-64 (36,66%) e IAA (21,42%). A atividade larvicida foi detectada apenas no pico cromatogrÃfico que concentrava a atividade proteolÃtica. Proteases comerciais inespecÃfica (pronase) e do tipo serÃnicas (tripsina e quimotripsina) nÃo foram tÃxicas para as larvas mesmo em concentraÃÃes iguais as da protease cisteÃnica papaÃna que apresentou aÃÃo tÃxica. BromelaÃna tambÃm nÃo apresentou atividade larvicida. Fotomicrografia das larvas submetidas aos diversos tratamentos nÃo evidenciou nenhum dano morfolÃgico embora tenha sido observada hipertrofia dos segmentos abdominais. Houve alteraÃÃo no perfil eletroforÃtico das proteÃnas larvais incubadas com a fraÃÃo protÃica do lÃtex e proteases comerciais (papaÃna, tripsina e quimotripsina). AtravÃs de anÃlise por microscopia de fluorescÃncia foi observada a presenÃa de proteÃnas em toda a estrutura larval, com algumas distinÃÃes entre as trÃs fraÃÃes protÃicas de lÃtex avaliadas. As proteÃnas do lÃtex nÃo apresentaram atividade inibitÃria contra os vÃrus da dengue tipos 1, 2 e 3. A aÃÃo tÃxica aguda em camundongos nÃo foi evidente em doses de atà 100 mg/kg peso corpÃreo, no entanto, a dose de 1000 mg/kg apresentou 33,33% de mortalidade atà 24h. Esse trabalho mostrou que as proteÃnas do lÃtex de Cr. grandiflora possuem forte efeito larvicida sobre Ae. aegypti e a atividade proteolÃtica do tipo cisteÃnica parece estar correlacionada com os efeitos deletÃrios observados, entretanto, alÃm das proteases outras proteÃnas podem estar envolvidas na toxicidade sobre as larvas. / Cryptostegia grandiflora R. Br. is a shurb belonging to Apocynaceae family popularly known as âunha de bruxaâ. There are few studies available about the latex from this species and preliminary assays had shown its action against Dengue vector. Thus, this study aimed to characterize the biochemical properties of Cr. grandiflora latex and to evaluate the action of its proteins against Aedes aegypti. After collected the latex was separated into two fractions one consisting of insoluble rubber (97%) and another containing soluble proteins (3%). Electrophoretic analysis showed the presence of proteins of several molecular weights whose profile has changed completely after treatment with reducing agent and predominance of acidic proteins with pI less than 5.0 (59%). Proteins from soluble fraction were also detected in the rubber fraction after extraction with acidic, basic and saline solutions. In the protein fraction were detected glycoproteins, chitinolytic activity (58.68  4.45 nKat/Âg) and antioxidant enzymes such as catalase (0.254  0.03 ÂMol H2O2/min g), superoxide dismutase (886.36  0.35 UA/g) and ascorbate peroxidase (0.389  0.03 ÂMol H2O2/min g). Latex proteins also showed strong proteolytic activity at pH 5.0 (5.43 UA/&#956;gP) which was increased to 6.13 UA/&#956;gP after activation by the reducing agent DTT. The strong proteolytic activity with BANA (20.95 UA/&#956;gP) and inhibition of the same in the presence of specific inhibitors E-64 and IAA showed the predominance of cysteine proteases in latex. Serine, aspartic and metalloproteases were not detected. The proteolytic activity was resistant to high temperatures, remaining at 50% after 30 min ate 75. Papain and trypsin inhibitors seem to occur in the latex as the activity of these enzymes was virtually eliminated when previously incubated with protein fraction devoid of endogenous proteases. When fractioned by ion exchange chromatography (DEAE-Sepharose Fast-flow; pH 5.0) the protein fraction produced two peaks. The proteolytic activity was concentrated in non-retained proteins and residual in retained proteins eluted with 1M NaCl. Biological assays showed that the protein fraction was not able to inhibit egg hatching until 24h, however, it was able to interefere upon larval development (60% of mortality after 72h). Larval mortality caused by protein fraction (96.66%) increased after treatment with DTT (100%) and was reduced after treatment with cysteine protease inhibitors E-64 (36.66%) and IAA (21.42%). The larvicidal activity was detected only in the chromatographic peak which concentrated proteolytic activity. Purified non-specific (pronase) and serine proteases (trypsin and chymotrypsin) were not toxic to the larvae even at concentrations equal to those of the cysteine protease papain that showed toxic action. Bromelain also had no larvicidal activity. Photomicrography of larvae subjected to various treatments did not evidence any morphological damage although hypertrophy of abdominal segments was observed. There were alterations in the electrophoretic profile of proteins larval incubated with protein fraction of latex and purified proteases. Larvae exposed to FITC-PL exhibited fluorescence throughout the body and only discrete differences were documented. Latex proteins did not exhibit inhibitory activity against Dengue virus type 1, 2 and 3. The acute toxic action in mice was not evident at doses up to 100 mg / kg body weight, however, the dose of 1000 mg / kg showed 33.33% mortality within 24h. This study showed that proteins from Cr. grandiflora latex have strong larvicidal effect against Ae. aegypti and proteolytic activity of cysteine type seems to be correlated with the deleterious effects observed, however, in addition to proteases other proteins may be involved in toxicity upon larvae.