Acidentes causados por animais peçonhentos representam um grave problema de saúde pública, principalmente em áreas de difícil acesso da população ao serviço de saúde. No Brasil, o gênero Crotalus é o gênero de serpente cuja peçonha apresenta o maior índice de letalidade. As L-aminoácido oxidases (LAAOs) estão presentes na peçonha crotálica e são flavoenzimas que catalisam a oxidação de L-aminoácidos, produzindo, concomitantemente, peróxido de hidrogênio e amônia. LAAOs têm demonstrado atividade citotóxica, antimicrobiana, antitumoral, antiparasitária e na agregação plaquetária. Os objetivos desse estudo incluíram o isolamento e a caracterização bioquímica da LAAO de C. d. terrificus, assim como a avaliação de seu potencial leishmanicida e da ativação de fibroblastos. Foram desenvolvidos dois protocolos para isolamento da LAAO. O primeiro consistiu em cromatografias de troca catiônica, filtração molecular e de interação hidrofóbica. O segundo protocolo diferiou do primeiro na terceira etapa (cromatografia de afinidade). Cromatografia de fase reversa da LAAO isolada demonstrou um alto grau de pureza e a separação do cofator FAD. A massa molecular da LAAO foi determinada por espectrometria de massas MALDITOF (58.702,196 Da). A caracterização estrutural dessa LAAO também incluiu a dedução da sua sequência primária e a localização do sítio de glicosilação e das ligações dissulfeto através de espectrometria de massas em equipamentos LC-MS/MS com diferentes tipos de fragmentação (HCD, ETD e EThcD). A sequência primária (498 resíduos) foi obtida após digestão da LAAO com diferentes proteases e o sítio de glicosilação foi localizado na Asn361. Análise por SDS-PAGE da LAAO em condições reduzida e reduzida/deglicosilada mostrou que cerca de 5% da massa da proteína é relativa à presença de açúcar. As ligações dissulfeto (Cys10-Cys171 e Cys331-Cys412) foram localizadas após digestão da enzima em pH ácido e análise por LC-MS/MS. A avaliação qualitativa da especificidade de substratos mostrou preferência por L-aminoácidos hidrofóbicos e, a ordem de especificidade (L-Phe>LLeu> L-Met>L-Trp>L-Ile) foi determinada através da cinética enzimática. A estabilidade da LAAO foi avaliada em diferentes temperaturas, tempos e condições de armazenamento. A enzima mostrou grande perda de atividade ao longo do tempo, sendo que a liofilização e o congelamento a -20 °C inibiram sua atividade completamente. A estabilidade térmica, avaliada pela técnica do Termofluor, mostrou que a LAAO é mais estável na presença de pH ácido, diferentes concentrações de substratos e ausência de NaCl. Promastigotas de Leishmania amazonensis foram estimulados com a LAAO (55 mUAE) e cerca de 30% dos parasitas foram mortos. Fibroblastos L929 também foram estimulados com a LAAO e em baixa concentração da enzima (1,83 mUAE) a viabilidade celular foi próxima de zero. Nas concentrações sem morte celular significativa, a ativação dos fibroblastos foi avaliada através da dosagem de óxido nítrico e citocinas, mas, em nenhum dos casos, houve ativação das células e maior produção desses compostos. Portanto, no presente estudo, foi isolada e caracterizada uma LAAO de C. d. terrificus que apresentou ação contra promastigotas de L. amazonensis e alta citotoxicidade para fibroblastos, sem causar a ativação dessas células / Acidents caused by venomous animals represent a serious publich health problem, mainly in remote areas where the acess to the health service is difficult. In Brazil, the genus Crotalus is the most lethal genus among the Brazilian snakes. The L-amino acid oxidases (LAAOs) are present in the venom from this genus and they are flavoenzymes that catalyze the oxidation of L-amino acids, producing hydrogen peroxide and ammonia concomitantly. LAAOs have been demonstrating many activities, including cytotoxic, antimicrobial, antitumor, antiparasitic and action on platelet aggregation. The main objectives of this study included the isolation and biochemical characterization of a LAAO from C. d. terrificus, and the evaluation of its leishmanicide potential and the fibroblasts activation. Two protocols were developed to the LAAO isolation from C. d. terrificus venom. First one consists in ionic exchange, gel filtration and hydrophobic interaction chromatographies. The second protocol has a modification in the third step which is affinity chromatography. Reverse-phase chromatography of the isolated LAAO showed high purity degree and the separation of FAD from the enzyme. The LAAO molecular mass was determined by MALDI-TOF mass spectrometry (58,702.196 Da). The structural characterization also included the deduction of primary sequence and the glycosylation site and disulfide bonds determinations through LCMS/ MS with different fragmentation modes (HCD, ETD, EThcD). The primary sequence (498 amino acid residues) was obtained after the LAAO digestion using different proteases. The glycosylation site was located in the Asn361. A SDS-PAGE analysis of reduced LAAO and reduced/deglycosylated LAAO showed that about 5% of the LAAO mass is due to the sugar presence. The disulfide bonds were determined after LAAO digestion at low pH and LC-MS/MS analysis. It showed bonds between Cys10-Cys171 and Cys331-Cys412. The qualitative evaluation of substrate specificity revealed preference for hydrophobic L-amino acids. The specificity order, determined through the kinetics evaluation, is L-Phe>L-Leu>LMet> L-Trp>L-Ile. The LAAO stability was evaluated at different temperatures, timecourse and storage conditions. The enzyme lost its activity over time, and lyophilization and freezing at -20 °C completely inhibited its activity. The thermal stability, evaluated by the Termofluor method, demonstrated that the best LAAO structural stability is achieved at acid pH, different substrate concentrations and at absence of NaCl. Leishmania amazonensis promastigotes were stimulated with LAAO (55 mEAU) and the parasites death was about 30%. The fibroblasts cell line L929 was also stimulated with LAAO, and at low concentration (1.83 mEAU) the cellular viability was close to zero. At lower concentrations, without significative cellular death, the fibroblast activation was evaluated through the nitric oxide e cytokines production, but none of the compounds were released. Therefore, in this study, a LAAO from C. d. terrificus venom was isolated and characterized. Moreover, this enzyme presented leishmanicide against L. amazonensis promastigotes and high cytotoxicity to fibroblasts, without the activation of these cells.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-24102016-163845 |
| Date | 02 September 2016 |
| Creators | Wiezel, Gisele Adriano |
| Contributors | Braga, Eliane Candiani Arantes |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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