Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As lectinas consitem em uma classe diversificada de proteÃnas, capazes de reconhecer estruturas glicÃdicas de forma reversÃvel e com alta especificidade, no entanto sem alterar suas estruturas quÃmicas, participando de vÃrios processos celulares importantes. Dentre as diferentes famÃlias de lectinas, as isoladas a partir de leguminosas sÃo as mais extensivamente estudadas, havendo sido relatada a influÃncias dessas molÃculas sobre diversos processos patolÃgicos, incluindo a carcinogÃnese. NotÃveis propriedades antitumorais tÃm sido detectadas para algumas lectinas de leguminosas, resultantes da sua habilidade em induzir a morte celular ou a autofagia em cÃlulas cancerÃgenas, o que atraÃdo atenÃÃo para suas possiveis aplicaÃÃes biomÃdicas. AlÃm disso, algumas lectinas desse grupo especificas para galactose/N-acetil-D-galactosamina (Gal/GalNAc) tÃm se mostrado Ãteis como marcadores histoquÃmicos na pesquisa do cÃncer e a caracterizaÃÃo estrutural dessas lectinas em complexo com diferentes epÃtopos cancerÃgenos vem sendo realizada com sucesso. A lectina isolada a partir das sementes da leguminosa Vatairea macrocarpa (VML) à uma lectina bem caracterizada especÃfica para Gal/GalNAc capaz de reconhecer especificamente o antÃgeno Tn (GalNAc-α-O-Ser), naturalmente encontrado em O-mucinas presentes em diferentes tipos de cÃncer. As estruturas cristalogrÃficas para a VML em complexo com o antÃgeno Tn e GalNAc foram determinadas com resoluÃÃes de 1.4 e 1.7 Ã, respectivamente. A maioria das lectinas obtidas a partir de fontes naturais consiste em misturas de diferentes isoformas, uma caracterÃstica indesejada para aplicaÃÃes biomÃdicas. Com base nisso, uma construÃÃo recombinante para VML (rVML) foi expressa em Escherichia coli, sendo obtida de forma solÃvel em com alto rendimento. A estrutura cristalina para a rVML, bem como para seus complexos com o antÃgeno Tn, GalNAc e α-Lactose foram determinadas com resoluÃÃes de 1.7, 2.7, 2 e 1.8 Ã, respectivamente, apresentando a mesma estrutura geral e padrÃes de interaÃÃo que a lectina silvestre. Com o intuito de gerar um perfil comparativo entre a VML e outras lectinas de leguminosas capazes de reconhecer o antÃgeno Tn, foram realizadas anÃlises de docking molecular utilizando fragmentos de O-mucinas diferentemente decorados com o antÃgeno Tn. Esse perfil ressalta como alteraÃÃes sutis no elenco ou disposiÃÃo dos aminoÃcidos constituintes do sÃtio de ligaÃÃo a carboidrato, que talvez nÃo influenciem a capacidade de ligaÃÃo a monossacarÃdeo, podem impactar diretamente a habilidade dessas lectinas em reconhecer antÃgenos em condiÃÃes naturais. Adicionalmente aos jà caracterizados efeitos biolÃgicos relatados para VML, a similaridade entre sua estrutura e perfis de interaÃÃes quando comparadas a outras lectinas comumente utilizadas como marcadores histoquÃmicos (e.g., VVLB4 e SBA), sugerem fortemente a possÃvel utilizaÃÃo da VML como uma nova ferramenta na pesquisa do cÃncer. Esse trabalho consiste no primeiro relato de estruturas cristalogrÃficas para uma lectina de leguminosa especÃfica para Gal/GalNAc da tribo Dalbergieae. / Lectins are a very diverse class of proteins able to bind specific sugar structures reversibly and with high specificity, but without enzymatically modifying them, triggering several important cellular processes. Among the different lectin families, legume lectins are the most thoroughly studied and have been widely reported to exhibit a number of links to many pathological processes, including carcinogenesis. The remarkable anti-tumor properties of some legume lectins, resulting from their ability to induce programmed cell death and/or autophagocytosis in cancer cells have attracted much attention for biomedical applications. Moreover, a few galactose/N-acetylgalactosamine (Gal/GalNAc)-binding lectins from this group have proven to be useful markers for cancer histochemistry, and the structural characterization of these lectins bound to specific cancer epitopes has been carried out successfully. The seed lectin isolated from the legume tree Vatairea macrocarpa (VML) is a well characterized Gal/GalNAc-binding protein able to specifically recognize naturally occurring O-mucins presenting the carcinoma epitope Tn antigen (GalNAc-α-O-Ser). The crystal structures of VML in complex with Tn antigen and GalNAc have been determined at the resolution of 1.4 and 1.7 Ã, respectively. Unfortunately, most of lectins obtained from natural sources consist in a mixture of forms, which is an undesired feature for biomedical applications. Thus, the recombinant form of VML (rVML) was expressed in Escherichia coli, being obtained soluble and wih high yielding. The crystal structure for rVML, as well as for the complex with Tn antigen, GalNAc and α-Lactose have been determined at resolutions of 1.7, 2.7, 2 and 1.8 Ã, respectively, presenting the same overall structure and binding patterns as the wild lectin. Molecular docking analysis of this new structure and other Tn-binding legume lectins to O-mucin fragments differently decorated with this antigen provides a comparative binding profile among these proteins, stressing that subtle alterations that may not influence monosaccharide binding can, nonetheless, directly impact the ability of these lectins to recognize naturally occurring antigens. In addition to the specific biological effects of VML, the structural and binding similarities between it and other lectins commonly used as histological markers (e.g., VVLB4 and SBA) strongly suggest that VML can be used as a new tool for cancer research. This is the first report of crystal structures of a Gal/GalNAc-binding legume lectin from the Dalbergieae tribe.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:8870 |
| Date | 15 December 2014 |
| Creators | Bruno Lopes de Sousa |
| Contributors | Benildo Sousa Cavada, Celso Shiniti Nagano, Bruno Anderson Matias da Rocha, JoÃo Paulo Matos Santos Lima, Gustavo Arruda Bezerra |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em BioquÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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