Septinas abrangem uma família conservada de proteínas que ligam e hidrolisam GTP e formam heterofilamentos, anéis e redes para realizar as suas funções. Apresentam três domínios estruturais: o domínio N-terminal contendo uma sequência polibásica (para ligar membranas), o domínio de ligação ao nucleotídeo (G) e o domínio C-terminal que inclui uma sequência predita de formar um coiled-coil. Em humanos, as 13 septinas são classificadas em quatro grupos (I, II, III e IV) baseadas nas sequências de aminoácidos. O único filamento caracterizado estruturalmente, até hoje, é o formado por SEPT2-SEPT6-SEPT7, mostrando que as subunidades interagem através de duas interfaces (chamadas G e NC). Os determinantes estruturais da montagem correta do filamento são pouco conhecidos, sendo o estudo limitado pela complexidade em purificar e cristalizar complexos triméricos ou tetraméricos. Uma abordagem alternativa é estudar interfaces individuais de um filamento (G e/ou NC) por separado. Assim, o presente projeto objetivou estudar, utilizando uma abordagem biofísica e estrutural, a interface G formada por SEPT5 e SEPT8 para elucidar os fatores importantes em determinar a sua especificidade. Os domínios GTPase de SEPT5 e SEPT8 foram clonadas em vetor de expressão bicistrônico pET-Duet, co-expressas e co-purificadas. Estudos de análise do estado oligomérico e homogeneidade foram conduzidos utilizando cromatografia de exclusão molecular, espalhamento dinâmico de luz e ultracentrifugação analítica, revelando um complexo dimérico e monodisperso. O complexo apresenta uma mistura aproximadamente equimolar de nucleotídeos (GTP e GDP) ligados enquanto SEPT8(G) sozinha é incapaz de ligar qualquer um dos dois. Além disto o complexo apresenta uma termoestabilidade maior que SEPT8(G), verificado por um aumento em Tm de 5°C. Com o intuito de observar os determinantes estruturais da especificidade, ensaios de cristalização foram conduzidos e assim, cristais do complexo SEPT5-SEPT8(G) que difrataram apenas a muito baixa resolução foram obtidos. Na ausência de uma estrutura cristalográfica, modelagem por homologia foi realizada para analisar as interfaces G entre diferentes combinações de septinas. Identificamos uma interação entre aminoácidos característicos (aminoácidos únicos para cada grupo de septinas) para o complexo formado entre membros do grupo III, (incluindo SEPT5) e membros do grupo II, (incluindo SEPT8). Esta interação entre Phe131 (grupo III) e Thr19 (grupo II) pode explicar a especificidade na formação de uma interface G entre septinas destes grupos durante a formação do filamento e além disso, a importância da presença do GTP ligado ao septina do grupo II. Com isto, propomos pela primeira vez uma explicação plausível da relevância da perda de atividade catalítica das septinas deste grupo, um fato inexplicado até o momento. Mutação dos resíduos identificados levou a uma mudança no seu perfil de eluição do complexo durante purificação por exclusão molecular indicando alterações na formação do complexo mutante. / Septins are a conserved family of proteins that bind and hydrolyze GTP and form heterofilaments, rings and networks in order to carry out their functions. They have three structural domains: an N-terminal domain containing a polybasic sequence (for membrane binding), a nucleotide-binding (G) domain and a C-terminal domain including a sequence predicted to form a coiled-coil. In humans, 13 septins have been classified into four groups (I, II, III and IV) based on their amino acid sequences. The only structurally characterized filament described to date is formed by SEPT2-SEPT6-SEPT7, which reveals that the subunits interact through two different interfaces (G and NC). The structural determinants of correct filament assembly are poorly known, and this is limited by the complexity of purifying and crystallizing trimeric or tetrameric complexes. An alternative approach is to study a single filament interface (G or NC) on its own. Here, we aimed to study, using biophysical and structural approaches, the G interface formed between SEPT5 and SEPT8 to elucidate the factors relevant to determining its specificity. The GTPase domain of SEPT5 and SEPT8, were cloned into the bicistronic expression vector pET-Duet, co-expressed and co-purified. Studies to determine the oligomeric state and homogeneity of the complex were conducted using size exclusion chromatography, dynamic light scattering and analytical ultracentrifugation, revealing a monodisperse dimer for SEPT5-SEPT8(G). The complex elutes with an approximately equimolar mixture of bound nucleotides (GTP and GDP) whereas SEPT8(G) alone is shown to be unable to bind either. Furthermore, the complex has a greater thermostability than SEPT8(G), demonstrated by an increase of 5°C in Tm. In order to determine the structural determinants of specificity, crystallization trials were conducted and crystals of the SEPT5-SEPT8(G) complex were obtained, but these diffracted to only very low resolution. In the absence of a crystal structure, homology modeling was performed to analyze the potential G interfaces between different septin combinations. An interaction between characteristic amino acids (those which are unique to given septin group) was identified for the complex formed between group III septins (including SEPT5) and group II septins (including SEPT8). This interaction, between Phe131 (group II) and Thr19 (group III) may explain the specificity in the formation of a G interface between septins of these groups during filament formation and furthermore the importance of GTP bound to the group II septin. These observations allow us to propose for the first time a plausible explanation for relevance of the loss of catalytic activity by this septin group, an unexplained fact up until now. Mutation of the identified residues resulted in a change in the elution profile of the complex from the size exclusion column suggesting structural alterations in the mutants.

Septinas são proteínas ligantes a GTP encontradas desde fungos até metazoários. A primeira função identificada para septinas foi o seu papel central na organização e dinâmica do septo de divisão de leveduras. Uma das características marcantes é que septinas se organizam em heterofilamentos de 7 a 9 nm de espessura que foram purificados de diversos organismos tais como Saccharomyces cerevisiae, Drosophila e cérebro de camundongos. Hoje se sabe que septinas não estão envolvidas apenas nos processos de divisão celular, mas em uma variedade de processos como tráfico de vesículas, exocitose, interação com proteínas do citoesqueleto e com a membrana plasmática, o que resulta em alterações da morfologia celular. Neste trabalho foram desenvolvidos estudos da septina 4 humana (SEPT4) nos quais foi realizado a expressão e purificação da SEPT4 pelo uso do sistema de expressão heteróloga em E. coli e em células de insetos (Sf-9) via baculovírus. A tentativa de expressão usando o vetor pETTEV em E.coli não obteve sucesso, pois a proteína não foi expressa na forma solúvel. A construção do baculovírus recombinante AcSept4 e expressão da SEPT4 nas células de insetos foi realizada com êxito, mas o processo de purificação não foi satisfatório. Com o intuito de obter informações sobre possíveis proteínas que interagem com a SEPT4 e conseqüentemente sobre as funções desempenhadas por ela na célula, a SEPT4 foi utilizada como isca para ensaios de interação proteína-proteína pela técnica de duplo híbrido. Para isso, o gene da SEPT4 foi clonado fusionado ao domínio de ligação ao DNA Lex-A. A realização do ensaio de duplo híbrido com a proteína completa não foi possível, pois a mesma provocou a auto ativação do sistema, por isso uma nova construção foi realizada com a região GTPase e C-terminal SEPT4GC (124-478) como isca. Dentre as interações identificadas, foram encontradas apenas septinas do grupo II (SEPT6, SEPT8, SEPT10 e SEPT11) e quatro novas interações, que ainda precisam ser confirmadas. Por outro lado, uma interação já descrita na literatura envolve a proteína &#945-sinucleína, que é uma proteína abundantemente expressa no cérebro e associada à doença de Parkinson. O foco do estudo dessa interação foi realizar ensaios com os diferentes domínios da SEPT4 para comprovar uma interação direta e com isso tentar mapear o sítio de interação com a &#945-sinucleína. Os resultados obtidos pela ressonância plasmônica de superfície (SPR) indicam que o domínio C-terminal participa da interação com baixa afinidade (K,D=390 &#181M) e sugerem que o domínio GTPase também pode estar envolvido. Já os dados obtidos com os experimentos de RMN e anisotropia de fluorescência mostram indícios que a interação é dependente da conformação da &#945-sinucleína por que a interação aconteceria com maior afinidade quando a &#945-sinucleína está na presença de SDS. / Septins are a family of GTP binding proteins found in a great diversity of organisms. These proteins have been identified as having a central role in septum organization during yeast division. Septins are organized into heterofilaments which are 7 to 9 nm wide and these have been purified from yeast, Drosophila and mice brain. Septins are not only required for cell division, but seem to play a role also in vesicle trafficking and in the formation of diffusion barriers within cells, since they interact with cytoskeleton proteins and the plasma membrane causing changes in cell morphology. In the present work, the aim was investigate human Septin 4 (SEPT4), a septin highly expressed in the brain. One objective of this work was to find a suitable expression system and purification method for SEPT4. The protein was expressed in both E.coli and insect cells (Sf-9). Expression in E. coli with the vector pETTEV was unsuccessful because the protein was insoluble. Expression in insect cells using the recombinant baculovirus AcSept4, was obtained successfully, but the purification was difficult. Important information concerning SEPT4 function might be acquired, if interactions partners involved in cellular process were identified. With this goal in mind, a yeast two hybrid assays were performed. The sept4 gene was fused to the Lex-A DNA binding domain and used as bait in the yeast two hybrid essays. However, full length SEPT4 showed autonomous activation of reporter genes. A second construct was prepared including only GTPase domain and the carboxy terminus domain, (residues 124 to 478) and the screen of interactions were carried out only with SEPT4GC. All of the group II septins (SEPT6, SEPT8, SEPT10 and SEPT11) were identified together with four new interactions. The latter still need be confirmed. In addition, another interaction already described in the literature is between SEPT4 and &#945-synuclein, which is a protein highly expressed in brain and related to Parkinson\'s disease. Different spectroscopic methods and SPR were used to identify which domain of SEPT4 interacts directly with &#945-synuclein and in which region. The surface plasmon resonance (SPR) results indicate that the carboxy terminus participates in the interaction with low affinity (KD = 390 &#181M) and suggests that the GTPase domain may also be involved. The results obtained by fluorescence anisotropy and NMR studies provide evidence that the interaction is dependent on the &#945-synuclein conformation, because the affinity of SEPT4 and &#945-synuclein seemed to be higher in the presence of SDS.

Esta tese trata do desenvolvimento de métodos bioanalíticos, baseados na técnica de eletroforese capilar, para duas aplicações distintas: a análise de complexos formados pela ligação entre proteínas e DNA e detecção e monitoramento de hidrólise de GTP catalisada por enzimas. No primeiro capítulo descreve-se uma investigação sobre a viabilidade de ensaios tipo EMSA (?electrophoretic mobility shift assay?) em chips com microcanais para eletroforese. Os fatores de transcrição purificados c-Jun(AP1) e p-50(NFkB) foram usados nos estudos de ligação a sondas de DNA fita dupla contendo as seqüências consenso de ligação dos fatores AP1, NFkB e AP2. As sondas de DNA sintéticas continham como modificação a marcação com o corante fluorescente Cy5 ligado à extremidade 5?, sendo que as mesmas seqüências não marcadas foram usadas para experimentos de competição. Ensaios tipo EMSA em chip puderam ser realizados em cerca de 2 h com baixo consumo de amostra e sem a necessidade de usar marcação com material radioativo. A sondas de DNA e os complexos formados nas reações de ligação foram analisados no Bioanalyzer usando tanto o procedimento padrão para a análise de DNA quanto um protocolo modificado. Nesta modificação não foi usado corante de intercalação mas 4,9 nM de Cy5-dCTP que foi adicionado ao gel, permitindo apenas a detecção de DNA previamente marcado. Apesar da necessidade de ajustes no método para cada proteína testada, foi mostrado o potencial de se substituir o método de EMSA em gel por métodos baseados em eletroforese em chip. Um experimento de competição foi realizado com sucesso mostrando a ligação do fator de transcrição p-50 à sonda contendo a seqüência consenso NFkB. Este experimento foi considerado como prova de princípio para a hipótese estudada. No segundo capítulo relata-se o desenvolvimento de um método para a detecção e monitoramento in vitro de atividade nucleotídeo-trifosfatase. O método que se mostrou robusto e reprodutível foi aplicado para investigar a atividade GTPase de uma proteína recombinante contendo o domínio catalítico de uma septina humana SEPT4 / Bradeiona (GST-rDGTPase). O exemplo de aplicação demonstra que a técnica de eletroforese capilar pode substituir o método tradicionalmente usado com marcação radioativa para detecção de atividade GTPase inclusive em estudos de cinética enzimática. Os parâmetros cinéticos determinados para a GST-rDGTPase foram: vmax = 1.7 μ M min-1 ± 0.1 and Km = 1.0 mM ± 0.3; kcat = 9 x 10-3 SM-1. O efeito de co-fatores como Mg2+ and Mn2+ também foi estudado. O método analítico descrito também se mostrou útil para a análise de di- e trifosfatos de outros nucleotídeos. / This Thesis concerns on the development of capillary electrophoresis-based bioanalytical methods for two distinct applications: DNA-protein binding analysis and monitoring of enzyme-catalyzed GTP hydrolysis. In the first chapter, the feasibility of on-chip electrophoretic mobility-shift assays (EMSA) is investigated. Purified transcription factors c-Jun(AP1) and p-50(NFkB) were used for binding studies to dsDNA probes containing the consensus sequences from AP1, NFkB and AP2 regulatory sequences. DNA probes were modified at the 5?-end with the Cy5 and unlabeled oligos were used for competition experiments. On-chip-EMSA could be carried out within ca. 2 h with low sample consumption and no need to handle radioactive material. Both, the dsDNA probes and the shifted oligos from binding reactions were analyzed on the ?2100 Bioanalyzer? using either, the standard procedure for DNA analysis or a modified protocol, in which no intercalating dye was used. Instead, 4.9 nM Cy5-dCTP was added to the gel matrix allowing the detection of only Cy5-labeled DNA. Despite the need of specific adjustments for each protein, we have shown the potential for replacing slab gel-based EMSA for on-chip methods. A competition experiment to show sequence specific binding of the transcription factor p-50 to the consensus sequence NFkB is presented as a proof of principle. In chapter II, a capillary electrophoresis-based method for in vitro detection and monitoring of nucleotide-triphosphatase activity is described. This robust and reproducible method was used to investigate GTPase activity of a recombinant protein construct containing the catalytic domain of Human SEPT4 /Bradeion ? (GST-rDGTPase). The application example demonstrates that the capillary electrophoresis technique can replace classical radioactive methods for GTPase activity assays and may be used as a routine analytical tool. Enzyme kinetics of GST-rDGTPase was studied and yielded the following kinetic parameters: vmax = 1.7 μM min-1 ± 0.1 and Km = 1.0 mM ± 0.3; kcat = 9 x 10-3 s-1. In addition the effect of co-factors such as Mg2+ and Mn2+ in the catalytic activity was investigated. The described analytical method was also shown to be useful to analyze di- and triphosphated forms of other nucleotides.

Esta tese trata do desenvolvimento de métodos bioanalíticos, baseados na técnica de eletroforese capilar, para duas aplicações distintas: a análise de complexos formados pela ligação entre proteínas e DNA e detecção e monitoramento de hidrólise de GTP catalisada por enzimas. No primeiro capítulo descreve-se uma investigação sobre a viabilidade de ensaios tipo EMSA (?electrophoretic mobility shift assay?) em chips com microcanais para eletroforese. Os fatores de transcrição purificados c-Jun(AP1) e p-50(NFkB) foram usados nos estudos de ligação a sondas de DNA fita dupla contendo as seqüências consenso de ligação dos fatores AP1, NFkB e AP2. As sondas de DNA sintéticas continham como modificação a marcação com o corante fluorescente Cy5 ligado à extremidade 5?, sendo que as mesmas seqüências não marcadas foram usadas para experimentos de competição. Ensaios tipo EMSA em chip puderam ser realizados em cerca de 2 h com baixo consumo de amostra e sem a necessidade de usar marcação com material radioativo. A sondas de DNA e os complexos formados nas reações de ligação foram analisados no Bioanalyzer usando tanto o procedimento padrão para a análise de DNA quanto um protocolo modificado. Nesta modificação não foi usado corante de intercalação mas 4,9 nM de Cy5-dCTP que foi adicionado ao gel, permitindo apenas a detecção de DNA previamente marcado. Apesar da necessidade de ajustes no método para cada proteína testada, foi mostrado o potencial de se substituir o método de EMSA em gel por métodos baseados em eletroforese em chip. Um experimento de competição foi realizado com sucesso mostrando a ligação do fator de transcrição p-50 à sonda contendo a seqüência consenso NFkB. Este experimento foi considerado como prova de princípio para a hipótese estudada. No segundo capítulo relata-se o desenvolvimento de um método para a detecção e monitoramento in vitro de atividade nucleotídeo-trifosfatase. O método que se mostrou robusto e reprodutível foi aplicado para investigar a atividade GTPase de uma proteína recombinante contendo o domínio catalítico de uma septina humana SEPT4 / Bradeiona (GST-rDGTPase). O exemplo de aplicação demonstra que a técnica de eletroforese capilar pode substituir o método tradicionalmente usado com marcação radioativa para detecção de atividade GTPase inclusive em estudos de cinética enzimática. Os parâmetros cinéticos determinados para a GST-rDGTPase foram: vmax = 1.7 μ M min-1 ± 0.1 and Km = 1.0 mM ± 0.3; kcat = 9 x 10-3 SM-1. O efeito de co-fatores como Mg2+ and Mn2+ também foi estudado. O método analítico descrito também se mostrou útil para a análise de di- e trifosfatos de outros nucleotídeos. / This Thesis concerns on the development of capillary electrophoresis-based bioanalytical methods for two distinct applications: DNA-protein binding analysis and monitoring of enzyme-catalyzed GTP hydrolysis. In the first chapter, the feasibility of on-chip electrophoretic mobility-shift assays (EMSA) is investigated. Purified transcription factors c-Jun(AP1) and p-50(NFkB) were used for binding studies to dsDNA probes containing the consensus sequences from AP1, NFkB and AP2 regulatory sequences. DNA probes were modified at the 5?-end with the Cy5 and unlabeled oligos were used for competition experiments. On-chip-EMSA could be carried out within ca. 2 h with low sample consumption and no need to handle radioactive material. Both, the dsDNA probes and the shifted oligos from binding reactions were analyzed on the ?2100 Bioanalyzer? using either, the standard procedure for DNA analysis or a modified protocol, in which no intercalating dye was used. Instead, 4.9 nM Cy5-dCTP was added to the gel matrix allowing the detection of only Cy5-labeled DNA. Despite the need of specific adjustments for each protein, we have shown the potential for replacing slab gel-based EMSA for on-chip methods. A competition experiment to show sequence specific binding of the transcription factor p-50 to the consensus sequence NFkB is presented as a proof of principle. In chapter II, a capillary electrophoresis-based method for in vitro detection and monitoring of nucleotide-triphosphatase activity is described. This robust and reproducible method was used to investigate GTPase activity of a recombinant protein construct containing the catalytic domain of Human SEPT4 /Bradeion ? (GST-rDGTPase). The application example demonstrates that the capillary electrophoresis technique can replace classical radioactive methods for GTPase activity assays and may be used as a routine analytical tool. Enzyme kinetics of GST-rDGTPase was studied and yielded the following kinetic parameters: vmax = 1.7 μM min-1 ± 0.1 and Km = 1.0 mM ± 0.3; kcat = 9 x 10-3 s-1. In addition the effect of co-factors such as Mg2+ and Mn2+ in the catalytic activity was investigated. The described analytical method was also shown to be useful to analyze di- and triphosphated forms of other nucleotides.

As septinas fazem parte de uma família de proteínas de ligação ao nucleotídeo guanina. As septinas têm mostrado ter um papel importante na citocinese e outros processos celulares, incluindo a determinação da polaridade celular e reorganização do citoesqueleto. Todos os membros da família de septinas são compostos por três domínios: um N-terminal variável, um domínio central GTPase e uma região C-terminal que inclui sequências de coiled-coil. Septinas possuem uma característica de polimerizarem para formar complexos hetero-oligoméricos altamente organizados, in vivo e in vitro. Estruturas homo-oligoméricas também foram observadas, embora sua função ainda não esteja bem estabelecida. A Septina 2 humana (SEPT2) se acumula no sulco de clivagem de células em divisão, desde a anáfase até a telófase, além de interagir com a actina, e também está envolvida em doenças neurodegenerativas, como mal de Azheimer. Nesse estudo, a ORF que codifica SEPT2, bem como os fragmentos que codificam seus domínios, foram clonados, expressos em E.coli e purificados por cromatografia de afinidade e cromatografia de exclusão molecular. Os produtos foram analisados por espectroscopia de dicroísmo circular, espalhamento de luz a ângulo fixo e espectroscopia de fluorescência extrínseca, usando Tioflavina-T, que é um marcador clássico para fibras amilóides. Em todos os casos, os produtos formaram homodímeros in vitro, e também agregaram em temperaturas fisiológicas. O desenovelamento térmico das proteínas recombinantes revelou a presença de uma população intermediária de desenovelamento, rica em folhas-β, e que ligam Tioflavina-T, sugerindo uma estrutura amiloidogênica para essa proteína, confirmada pelos programas de predição TANGO e WALTZ. Imagens dessas fibras foram obtidas usando Microscopia eletrônica de Transmissão, evidenciando uma agregação organizada das proteínas. Além disso, usando monocamadas de Langmuir, foi possível confirmar a ligação específica de SEPT2 ao fosfolipídeo fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2). Essa ligação específica mantém a estrutura secundária de SEPT2, observada pela técnica PM-IRRAS, algo que não ocorre caso o lipídio seja inespecífico, sugerindo uma associação de SEPT2 com a membrana plasmática e podendo ter um papel na regulação das septinas. Por meio da técnica de duplo híbrido em levedura, identificamos proteínas que interagem com a SEPT2, como a MPBI e a DCTN2, auxiliando na elucidação de processos em que a SEPT2 possa participar. O conjunto dos resultados sobre a estabilidade, os processos de agregação de SEPT2 e a identificação de novos parceiros protéicos de interação, obtidos nesse trabalho, contribuíram para o melhor entendimento da função da SEPT2 e de seu envolvimento em desordens neurodegerenativas. / Septins are members of a conserved group of GTP-binding and filament-forming proteins. They are involved in a variety of cellular processes, such as microtubule regulation, vesicle trafficking, the formation of scaffolding platforms and actin dynamics. Human Septin 2 (SEPT2) has an N-terminal polybasic region responsible for lipid binding, a GTPase domain, and a C-terminal domain. SEPT2 is essential for cytokinesis and it is found in many tissues, mainly in the brain. Together with SEPT1 and SEPT4, it is accumulated in deposits known as neurofibrillary tangles in Alzheimers disease, which is evidence that SEPT2 may be involved in this process. In this study, the human SEPT2, and its domains, were cloned, expressed in E.coli and purified by affinity and size-exclusion chromatographies. The proteins form homodimers in vitro, suggesting that the GTPase domain is enough to promote the oligomerization. Thermal unfolding revealed the formation of aggregates under physiological conditions, which have the ability to bind a specific amyloid dye, Thioflavin-T, suggesting them to be an amyloidal fiber. Besides, in silico prediction programs, TANGO and WALTZ, corroborate that SEPT2 contain regions with high probability of aggregation and amyloidogenic formation, respectively. Moreover, we observed 20-50 nm thick filamentous structures by electron microscopy of negatively stained. Using Langmuir monolayers at the cell membrane lipid packing, SEPT2 and SEPT2NG bound to the phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). Results from in situ PM-IRRAS experiments indicated that the secondary structure of SEPT2 is preserved upon interacting with PtdIns(4,5)P2, but not when interacting with DPPC - which is not specific for SEPT2 - at the air/water interface suggesting an association with the plasma membrane and a role in septin regulation. Furthermore, we also identified protein partners of SEPT2, from both human leukocyte and brain fetal cDNA libraries, using the yeast two-hybrid system. SEPT2 was shown to interact with: septins 6 and 4; a serine-protease and a MAP inhibitory protein; an ubiquitin-conjugating enzyme; and proteins related to cellular division. Thus, taken together this study contributed for the knowledgment of the stability and the aggregation kinetic of the SEPT2, leading to a better understanding of this protein and their role in neurodegenerative disorders.

As septinas fazem parte de uma família de proteínas de ligação ao nucleotídeo guanina. As septinas têm mostrado ter um papel importante na citocinese e outros processos celulares, incluindo a determinação da polaridade celular e reorganização do citoesqueleto. Todos os membros da família de septinas são compostos por três domínios: um N-terminal variável, um domínio central GTPase e uma região C-terminal que inclui sequências de coiled-coil. Septinas possuem uma característica de polimerizarem para formar complexos hetero-oligoméricos altamente organizados, in vivo e in vitro. Estruturas homo-oligoméricas também foram observadas, embora sua função ainda não esteja bem estabelecida. A Septina 2 humana (SEPT2) se acumula no sulco de clivagem de células em divisão, desde a anáfase até a telófase, além de interagir com a actina, e também está envolvida em doenças neurodegenerativas, como mal de Azheimer. Nesse estudo, a ORF que codifica SEPT2, bem como os fragmentos que codificam seus domínios, foram clonados, expressos em E.coli e purificados por cromatografia de afinidade e cromatografia de exclusão molecular. Os produtos foram analisados por espectroscopia de dicroísmo circular, espalhamento de luz a ângulo fixo e espectroscopia de fluorescência extrínseca, usando Tioflavina-T, que é um marcador clássico para fibras amilóides. Em todos os casos, os produtos formaram homodímeros in vitro, e também agregaram em temperaturas fisiológicas. O desenovelamento térmico das proteínas recombinantes revelou a presença de uma população intermediária de desenovelamento, rica em folhas-β, e que ligam Tioflavina-T, sugerindo uma estrutura amiloidogênica para essa proteína, confirmada pelos programas de predição TANGO e WALTZ. Imagens dessas fibras foram obtidas usando Microscopia eletrônica de Transmissão, evidenciando uma agregação organizada das proteínas. Além disso, usando monocamadas de Langmuir, foi possível confirmar a ligação específica de SEPT2 ao fosfolipídeo fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2). Essa ligação específica mantém a estrutura secundária de SEPT2, observada pela técnica PM-IRRAS, algo que não ocorre caso o lipídio seja inespecífico, sugerindo uma associação de SEPT2 com a membrana plasmática e podendo ter um papel na regulação das septinas. Por meio da técnica de duplo híbrido em levedura, identificamos proteínas que interagem com a SEPT2, como a MPBI e a DCTN2, auxiliando na elucidação de processos em que a SEPT2 possa participar. O conjunto dos resultados sobre a estabilidade, os processos de agregação de SEPT2 e a identificação de novos parceiros protéicos de interação, obtidos nesse trabalho, contribuíram para o melhor entendimento da função da SEPT2 e de seu envolvimento em desordens neurodegerenativas. / Septins are members of a conserved group of GTP-binding and filament-forming proteins. They are involved in a variety of cellular processes, such as microtubule regulation, vesicle trafficking, the formation of scaffolding platforms and actin dynamics. Human Septin 2 (SEPT2) has an N-terminal polybasic region responsible for lipid binding, a GTPase domain, and a C-terminal domain. SEPT2 is essential for cytokinesis and it is found in many tissues, mainly in the brain. Together with SEPT1 and SEPT4, it is accumulated in deposits known as neurofibrillary tangles in Alzheimers disease, which is evidence that SEPT2 may be involved in this process. In this study, the human SEPT2, and its domains, were cloned, expressed in E.coli and purified by affinity and size-exclusion chromatographies. The proteins form homodimers in vitro, suggesting that the GTPase domain is enough to promote the oligomerization. Thermal unfolding revealed the formation of aggregates under physiological conditions, which have the ability to bind a specific amyloid dye, Thioflavin-T, suggesting them to be an amyloidal fiber. Besides, in silico prediction programs, TANGO and WALTZ, corroborate that SEPT2 contain regions with high probability of aggregation and amyloidogenic formation, respectively. Moreover, we observed 20-50 nm thick filamentous structures by electron microscopy of negatively stained. Using Langmuir monolayers at the cell membrane lipid packing, SEPT2 and SEPT2NG bound to the phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). Results from in situ PM-IRRAS experiments indicated that the secondary structure of SEPT2 is preserved upon interacting with PtdIns(4,5)P2, but not when interacting with DPPC - which is not specific for SEPT2 - at the air/water interface suggesting an association with the plasma membrane and a role in septin regulation. Furthermore, we also identified protein partners of SEPT2, from both human leukocyte and brain fetal cDNA libraries, using the yeast two-hybrid system. SEPT2 was shown to interact with: septins 6 and 4; a serine-protease and a MAP inhibitory protein; an ubiquitin-conjugating enzyme; and proteins related to cellular division. Thus, taken together this study contributed for the knowledgment of the stability and the aggregation kinetic of the SEPT2, leading to a better understanding of this protein and their role in neurodegenerative disorders.