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Orientador: Maria Ligia Rodrigues Macedo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Os inibidores de proteinases desempenham as mais variadas funções biológicas. Em plantas, eles podem estar envolvidos no mecanismo de defesa vegetal contra predadores e doenças. Devido à habilidade dessas moléculas protéicas bloquearem enzimas, os inibidores também podem ser usados como ferramentas no estudo de processos bioquímicos relacionados a patologias, tais como a inflamação, hemorragia e até mesmo o câncer. Neste trabalho, a caracterização físico-química e o estudo dos papéis biológicos de dois inibidores isolados e purificados de sementes de Dimorphandra mollis, DMTI (Mace do et ai., 2000) e DMTI-II (Mello et aI., 2001) foram realizadas com o objetivo de melhor conhecer essas moléculas. DMTI (20 kDa) e DMTI-II (23kDa) são inibidores de tripsina pertencentes à família de Kunitz. A estabilidade da atividade inibitória de DMTI e DMTI-II foi analisada e comparada. DMTI e DMTI-II perde, respectivamente, cerca de 20% e 40% da atividade quando incubados a 60 °e por 20 minutos. Entretanto, a atividade de ambos não foi afetada por diferentes condições de pH, concentrações crescentes dos agentes redutores DTT e uréia. No entanto, a atividade DMTI-II sofreu um descréscimo de 50% quando incubado com cloreto de guanidina. A diferença da estabilidade dos inibidores levou a investigação da estrutura protéica de ambos; DMTI e DMTI-II foram submetidos a análises de dicroísmo circular e calorimetria. A ação inseticida de DMTI-II e DMTI sobre os lepidópteros Anagasta kuehniella e Corcyra cephalonica, foram analisadas através de ensaios in vitro e in vivo. Tanto DMTI-II quanto DMTI, quando incorporados ao nível de 2% na dieta artificial dos insetos, não se mostraram agentes inseticidas potenciais contra essas duas espécies. Estes resultados não descartam a utilização dos inibi dores de D. mollis na biotecnologia vegetal contra outras espécies de insetos, apenas ajudam a esclarecer as características como agentes inseticidas biológicos. Quando estudado o envolvimento de DMTI-II e DMTI na resposta inflamatória utilizando o edema de pata em ratos como modelo experimental, os resultados mostraram que doses crescentes de DMTI-II geram uma curva dose-dependente sendo que a resposta máxima ocorre 30 minutos após a sua injeção subplantar, o que sugeriu a ação do inibidor na liberação de histamina e serotonina, que são responsáveis pelo aumento da penneabilidade vascular. A elucidação do mecanismo de ação de DMTI-Il foi estudada através da utilização de drogas antiinflamatórias, como a mepiramina e ciproheptadina; sendo esta última a que melhor inibiu a ação de DMTI-Il na indução do edema. Concomitantemente, a sua ação na liberação de bradicinina também pode estar ocorrendo, pois o pré-tratamento com o antagonista de receptores B 2, HOE 140, reduziu cerca de 79% do edema induzido por DMTI-II Abstract: Proteinase inhibitors have a wide range of biological functions. In plants, they¿re part of the defense mechanism against predators and diseases. As they can block enzymes, inhibitors are useful tools in the study of biochemical processes related to pathologies, such as inflammation, hemorrhage and even cancer. This paper aims at assessing the physical-chemical features and the biological functions of two inhibitors isolated and purified trom Dimorphandra mollis seeds, DMTI (Macedo et al., 2000) and DMTI-II (Mello et aI., 2001). DMTI (20 kDa) and DMTI-TI (23 kDa) are trypsin inhibitors ITom the Kunitz family. The stability of the inhibitory activity of DMTI and that ofDMTI-II were analyzed and compared to each other. DMTI and DMTI-II lost 20% and 40%, respectively, oftheir activities when incubated at 60°C for 20 minutes. However, neither inhibitory activity was sensitive to pH above the 2.0-10.0 range, reducing DTT agents and urea. On the other hand, DMTI-II activity was reduced by 50% when incubated with guanidine hydrochloride. The difference of stability between the inhibitors led to further investigation of their protein structure; DMTI and DMTI-II structures were analyzed by circular dichroism (CD) and differential scanning calorimetry (DSC). The effectiveness of DMTI-II and DMTI as insecticide in Lepidoptera insects, Anagasta kuehniella and Corcyra cephalonica, was analyzed in vitro and in vivo assays. Neither DMTI-II nor DMTI, when incorporated into artificial diet at 2%, were active as insecticide agents against these two species. Nevertheless, these results do not discard the use of inhibitors trom D. mollis in plant biotechnology against other species of insects; they just help us to understand how they work as biological agents. When studying DMTI and DMTI-II participation in inflammatory response in the rat paw edema experimental model, the results showed that increased doses of DMTI-II induced a dose dependent curve, and maximum response occurred 30 min after sub-plantar injection, which indicated that the inhibitor is active in the release of histamine and serotonin, which are responsible for the increase of vascular permeability. The elucidation of DMTI-II action mechanism was studied by using anti-inflammatory drugs, such as mepyramine and cyproheptadine, the latter the most effective against DMTI-II effects in edema induction. At the same time, it may also be active in bradykinin release as the pretreatment with B2 receptor antagonist HOE 140 reduced the DMTI-II induced edema by near1y 79% Doutorado Bioquímica Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Maria Ligia Rodrigues Macedo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Algumas espécies vegetais podem apresentar em suas sementes, agentes bioquímicos que atuam no mecanismo de defesa da planta. Uma grande variedade destes são, na maioria, constituídos de proteínas e carboidratos. Dentre os agentes de origem protéica estão os inibidores de proteinases, que além da sua atuação em plantas, podem ter aplicações no tratamento de patologias, como inflamações, hemorragia e até mesmo o câncer. Neste trabalho, um inibidor de tripsina presente nas sementes de Dimorphandra mollis (Leguminosae-Mimosoideae), conhecida comumente por Faveiro-Doce, foi isolado e purificado a partir de precipitação com sulfato de amônio (30-60%), cromatografias em coluna de exclusão molecular (Sephadex G-75), troca iônica (DEAE-Sepharose) e de afinidade (Sepharose- Tripsina). A pureza do inibidor de D. mollis (DMTI-II) foi verificada por eletroforese em gel de poliacrilamida, que revelou uma única banda de proteína, mesmo em condições redutoras (O,IM DTT), indicando que DMTI-II é constituído por uma única cadeia polipeptídica. A massa molecular relativa de 25 kDa foi estimada por gel filtração em coluna de Superdex-75, em sistema FPLC. Uma constate de inibição de Ki de 1,7 x IO-IOM foi obtida para DMTI-II com a enzima tripsina bovina, mostrando portanto uma alta afinidade entre enzima e inibidor. Estudos estequiométricos revelaram que DMTI-II inibiu a tripsina na razão molar de 1:1, sendo a massa molecular do complexo formado de 46 kDa, determinada por cromatografia de filtração em gel, em coluna Superdex-75 (sistema FPLC). A atividade inibitória de DMTI-II mostrou ser altamente estável para diferentes condições de pH e concentrações do agente redutor DTT. A determinação da sequência N-terminal do inibidor que apresentou alto grau de homologia com outros inibi dores da família Kunitz, permitiu confnmar as características e propriedades mostradas durante o decorrer do trabalho. DMTI-II foi também submetido a ensaios de digestibilidade in vitro por pepsina e papaína e por enzimas presentes no intestino médio de larvas de Callosobruchus macu/atus com o intuito de verificar sua provável ação contra esta espécie de inseto. Os resultados mostraram que DMTI-II foi refratário à ação dessas enzimas, sugerindo uma possível aplicação na biotecnologia vegetal Abstract: Some plants species can have in their seeds biochemical agents that act on their defense mechanism. A great number of them are of proteins or carbohydrates nature. Among the ones with protein origin are the proteinase inhibitors, that can also have a role on the treatment of pathologies, such as inflammation, hemorrhage and even on cancer. In this work, a trypsin inhibitor from Dimorphandra mol/is (Leguminosae Mimosoideae) seeds, commonly known as "Faveiro-Doce", was isolated and purified by ammnium sulfate precipitation (30-60%), gel filtration chromatography (Sephadex G-75), ionexchange chromatography (DEAE-Sepharose) and affinity chromatography (SepharoseTrypsin). D. mollis inhibitor's (DMTI-II) was assayed by polyacrylamide gel electrophoresis, yielding a single protein band, indicating that DMTI-II is constituted by one polypeptide chain. A molecular weight of25 kDa was estimated by gel filtration on Superdex G-75 column (FPLC system). An inhibition constant value of 1.7 x IO-IOM was obtained for DMTI-II with bovine trypsin, showing a high affmity between enzyme and inhibitor. Stoichiometric studies showed that DMTI-II inhibited trypsin in a I: I molar ratio. The molecular weight of the complex was determined as 46 kDa, by gel filtration chromatography in the Superdex G75 column. DMTI-II inhibitory activity was stable in the different pH conditions and reducing agent (DTT) concentration. Determination ofthe inhibitor N-terminal sequence showed a high degree of homology in relation to other inhibitors from the Kunitz fami1y, reinforcing the characteristics and properties found during this work. DMTI-II inhibitor was submitted to digestion assays in vitro by pepsin and papain and by enzymes present in the larvae midgut from Callosobruchus maculatus, to verify its probable _on against this insect specie. The results showed that DMTI-II was refractory to the action of those enzymes, suggesting a possible application on plant biotechnology Mestrado Bioquímica Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Sergio Marangoni, Luís Alberto Ponce Soto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Uma nova miotoxina fosfolipase A2 (BtTX-II) foi purificada a partir do veneno total de Bothriopsis taeniata através de dois passos cromatográficos, envolvendo inicialmente cromatografia de exclusão molecular, seguida de HPLC de fase reversa. BtTX-II foi caracterizada bioquimicamente através de eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) mostrando uma única banda eletroforética com massa relativa (Mr) de 14000 Da, em condições não reduzidas e reduzidas (DTT 1M). A pureza e massa molecular foram confirmadas por espectrometria de massa (MALDI-Tof MS), a qual determinou uma massa molecular de 13889,98 Da. BtTX-II apresentou atividade catalítica de 12,075 ± 0,138 nmoles/mg/min em presença do substrato cromogênico específico ácido 4-nitro-3-(octanoyloxy) benzoico. Análise de composição de aminoácidos da PLA2 (BtTX-II) corroborou seu caráter básico. A análise dos peptídeos trípticos foi determinada por ESI-QTof-MS/MS espectrometria de massa e as regiões contendo peptídeos internos mostraram semelhança com outras PLA2s miotóxicas botrópicas cataliticamente ativas. BtTX-II, pertencente à classe PLA2 D49, exibiu atividade ótima a pH 8,0 e temperatura de 37 ºC. Na ausência de Ca2+ e na presença de alguns íons divalentes, tais como Mg2+, Mn2+, Zn2+ e Cd2+ (10mM), a atividade fosfolipásica foi significativamente diminuída. Também foi demonstrado o efeito inibitório de crotapotinas crotálicas sobre a atividade PLA2 da BtTX-II. O efeito neurotóxico da BtTX-II foi analisado através de estudos miográficos em preparações neuromusculares "ex vivo", mostrando que BtTX-II induz um leve bloqueio na junção neuromuscular em preparações Biventer cervicis de pintainho. Tais preparações foram utilizadas para o estudo morfológico quantitativo da BtTX-II, o que mostrou uma leve atividade miotóxica "in vitro" com a concentração de 50?g de BtTX-II. O efeito miotóxico também foi avaliado através de ensaios de liberação de creatina kinase plasmática e análise histopatológica do músculo gastrocnêmio de camundongo "in vivo", com estes últimos testes foram observandos maiores mudanças morfológicas quando comparadas aos estudos "in vitro", mostrando estar diretamente relacionada com a liberação de CK. BtTX-II induz miotoxicidade local após injeção intramuscular, mas não produz miotoxicidade sistêmica após injeções intravenosa. O efeito edematogênico foi estudado através do modelo coxim plantar de camundongo e mostrou ser elevado nas primeiras horas após injeções subcutâneas, em todas as concentrações aplicadas (1- 20 ?g). O efeito citotóxico "in vitro" foi caracterizado utilizando uma cultura celular da linhagem de mioblastos/miotubos de músculo esquelético de camundongo. BtTX-II não induz citotoxicidade em mioblastos; mas BtTX-II evidenciou atividade citotóxica em miotubos, em uma concentração padrão de 20 ?g. Nossos resultados sugerem que BtTX-II atua no processo de regeneração muscular em baixas concentrações (10 ?g) durante o período de 28 dias após as injeções intramusculares no gastrocnêmio de camundongo, demonstrando ser apropriado para a análise na regeneração muscular, pois induz necrose e não acarreta lesão do tecido vascular nem nervoso, o que é de suma importância para o processo de regeneração muscular. Isto foi possível pela presença de células satélite envolvidas neste processo junto com o infiltrado inflamatório notório em todos os períodos da regeneração Abstract: A new miotoxin phospholipase A2 (BtTX-II) was purified from Bothriopsis taeniata crude venom through two steps cromatográficos, involving molecular exclusion chromatography, as first step, and followed by RP-HPLC. BtTX-II, was characterized biochemically through electrophoresis in polyacrylamide gel (SDS-PAGE) showing a single eletrophoretic band, in reduced and not reduced conditions, with relative mass (Mr) of 14000 Da. The purity and molecular mass was confirmed by mass spectrometry mass (Maldi-Tof SM), showed a molecular mass of 13889.98 Da. BtTX-II showed catalytic activity of 12.075 ± 0.138 nmoles/mg/min upon of the specific chromogenic substrate acid 4-nitro-3-(octanoyloxy) benzoic. Analysis of aminoacid composition of PLA2 (BtTX-II) corroborated its basic character. Tryptic peptide analyse were determined for ESI-QTof-MS/MS mass spectrometry and the regions containing internal peptides showed similarity with other miotoxic botropics PLA2s. BtTX-II belonging to the class PLA2 D49 exhibited an optimal activity in pH 8.0 and at 37 ºC. In the absence of Ca2+ and in presence of some divalent íons such Mg2+, Mn2+, Zn2+ and Cd2+ (10mM), the phospholipasic activity was significantly decreased. Also, it was demonstrated the inhibitory effect of crotalics crotapotins upon activity PLA2 of the BtTX-II. The neurotoxic effect of the BtTX-II was analized through myographic studies in neuromuscular preparations "ex vivo", showing that BtTX-II induce a light blockade at the neuromuscular junction on chicken Biventer cervicis preparations. Such preparations were used for quantitatives morphologic studies, were shown a light myotoxic activity "in vitro" at higher concentration. On the other hand, the myotoxic effect was evaluated through release of plasmatic creatine kinase "in vivo" and was carry out histophatologic analyzes mouse gastrocnemius muscle, with these last tests were observed larger morphologic changes when compared to studies "in vitro", showing directly related with the CK liberation. BtTX-II induces local miotoxicity after intramuscular injection, but it did not produce systemic miotoxicity after intravenous injections. The edematogenic effect was studied through the model mouse paw edema and showed to be high in the first hours after subcutaneous injections, in all applied concentrations (1-20 ?g). The cytotoxic effect "in vitro" was characterized using a cell culture of the rodent lineage of myoblasts/myotubes cells. BtTX-II did not induce citotoxicity in skeletal muscle myoblasts; however, BtTX-II showed cytotoxic activity in myotubes, both with a standard concentration of 20 ?g. Our results suggest that BtTX-II act in the process of muscular regeneration in low concentrations (10 ?g) during a period of 28 days after intramuscular injections in the mouse gastrocnemius muscle, This effect was to be appropriate for muscular regeneration analyzes because it induces necroses and it did not carry out lesion of the vascular nor nervous tissue, thus, it is of supreme importance for the process of muscular regeneration. Those results were possible by the presence of satellite cells involved in these processes together with notorious inflammatory infiltrate in every periods of the regeneration Doutorado Bioquímica Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Claudio Chrysostomo Werneck Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: MAGP1 (Microfibril-Associated GlycoProtein1) é um os constituintes das microfibrilas. Numerosos estudos têm demonstrado que MAGP1 interage com outras moléculas in vitro e sua expressão é de grande importância para o desenvolvimento vascular em zebrafish. Dados obtidos em nosso laboratório a partir do modelo fotoquímico de indução de trombo em animais deficientes em MAGP1 sugerem a importância deste componente da microfibrila no processo trombótico. Entre as técnicas para indução da formação de trombo, têm-se o cloreto férrico. Tal mecanismo, quando aplicado em pequenos animais, gera uma lesão endotelial de alta intensidade em apenas dois minutos. Além disso, com o auxílio da microscopia intravital, o cloreto férrico permite a captura de imagens do vaso sanguíneo em tempo real. A microscopia intravital possibilita a análise do processo de formação do trombo e as possíveis diferenças deste processo nos camundongos deficientes em MAGP1. Sendo assim, o presente trabalho objetivou estabelecer a técnica de trombose arterial induzida por cloreto férrico e assistida por microscopia intravital, a fim de verificar a função de MAGP1 no processo de formação do trombo. Para isto, as células brancas e as plaquetas de animais selvagens e deficientes em MAGP1 foram coradas com Rhodamina 6G e analisadas por microscopia intravital Abstract: MAGP1 (Microfibril - Associated GlycoProtein1) is a constituent of the microfibrils. Numerous studies have shown that MAGP1 interact with other molecules in vitro and its expression is of importance for vascular development in zebrafish. Data obtained in our laboratory from the photochemical model of thrombus induction in animals deficient in MAGP1 suggest the importance of this component of the microfibril in the thrombotic process. Among the techniques for inducing thrombus formation, it has been ferric chloride. This mechanism when applied in small animals generates a high intensity endothelial injury in just two minutes. Furthermore, with the aid of intravital microscopy, ferric chloride enables the capture of blood vessel images in real time. The intravital microscopy allows the analysis of the process of thrombus formation and possible differences of this process in mice deficient in MAGP1. Therefore, this study aimed to establish the technique of arterial thrombosis induced by ferric chloride and assisted intravital microscopy, in order to verify the function of MAGP1 in the process of thrombus formation. For this, white cells and platelets MAGP1 deficient and wild animals were stained with Rhodamine 6G e analyzed by intravital microscopy Mestrado Bioquímica Mestra em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Sergio Marangoni, Luís Alberto Ponce Soto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: No presente trabalho, uma nova serinoprotease com atividade trombina "like" do veneno de Bothrops andianus (TLBan), serpente dos Andes do Perú, foi isolada mediante duas etapas: cromatografia de exclusão molecular G-75 e cromatografia líquida em HPLC de fase reversa; com um alto grau de pureza e homogeneidade molecular. Através da eletroforese em SDS-PAGE a TLBan mostrou ter uma massa relativa de 29 kDa sob condições redutoras e 26 kDa em condições não redutoras que foi confirmada com exatidão pela espectrometria de massa MALDI-TOF com uma massa molecular de 25 835,65 Da, após de ser submetida à glicosilação com a PNGase F e a neuraminidase, a massa relativa de TLBan diminuiu a 22 kDa e 25 kDa, respectivamente. Os estudos da atividade cinética mostraram que a serinoprotease com atividade trombina "like" possui um comportamento michaeliano frente ao substrato DL-BApNA, registrando as constantes cinéticas de Vmax = 5.4 x 10-1 nmoles p-NA/min e Km = 7.9 x 10-1 mM apresentou ser estável entre 25 ºC e 60 ºC e na faixa de pH entre 4 e 10. Na presença de diferentes íons (Mg2+, Ca2+, Mn2+, Cd2+ e Zn2+) e inibidores (PMSF, EDTA e SBTI), sua atividade proteolítica e fibrinogenolítica foi mantida, com exceção para os íons Cd2+, Zn2+ e inibidor PMSF. TLBan foi capaz de evidenciar sua atividade fibrinogenolítica frente ao fibrinogênio bovino, hidrolisado a cadeia alfa ('alfa') e beta ('beta'), comportando-se como uma trombina "like" de tipo venobim AB, apresentou um IC de 144,93 s-1, uma dose mínima coagulante (DMC) de 1,33 ± 0,25 ?g/mL e induz á agregação plaquetária. A caracterização estrutural de TLBan foi determinada por sua massa molecular via espectrometria de massa. A análise estrutural da sequência foi deduzida utilizando a base de dados: http://www.expasy.ch/sprot/, com a ajuda da sequência dos peptídeos trípticos, mostrando uma alta homologia seqüêncial dos aminoácidos com outras serinoproteases de veneno de serpente. Sua cadeia polipeptídica da TLBan mostrou a presença da tríade catalítica nas posições de His (44), Asp (90) e Ser (185). A reprodutibilidade da atividade biológica por meio dos efeitos farmacológicos só é possível com a utilização de frações quimicamente homogêneas para manter a integridade da molécula. Essas frações são obtidas com metodologias de alta eficiência: HPLC e espectrometria de massa. Os resultados podem ser associados com sua atividade biológica, eliminando a subjetividade causada pelo veneno ou frações impuras. Este tipo de abordagem será aplicado para pautar os estudos bioquímicos, estrutura-função, fisiológico e farmacológico; pode ainda revelar mecanismos desconhecidos na relação estrutura-função da serinoprotease com atividade trombina "like" do veneno de serpente. No caso da serpente Bothrops andianus, são valorizados os estudos devido ao fato de não haver trabalhos realizados, provavelmente pelo fato de tratar-se de uma espécie ainda não estudada, mas que tem interesse para o campo científico no campo da venômica Abstract: In this word, a new serine protease with thrombin "like" activity the venom of Bothrops andianus (TLBan), snake of the Andes of Peru, was isolated by two steps: molecular exclusion chromatography G-75 and liquid chromatography in reversed-phase HPLC; with a high degree of purity and molecular homegenidade. Through of electrophoresis on SDS-PAGE shows the TLBan have a relative mass of 29 kDa under reducing conditions and 26 kDa in reducing conditions that was not confirmed for precision by mass spectrometry MALDI-TOF, with a molecular mass of 25 835.65 Da after when was sometida a desglycosilation with PNGase F and neuraminidase, The TLBan relative mass decreased 22 kDa and 25 kDa, respectively. The kinetic studies of the activity showed that the serine protease thrombin "like" activity features a opposite behavior michaeliano substrate DL-BApNA, recording the kinetic constants of Vmax = 5.4 x 10-1 nmol p-NA/min and Km = 7.9 x 10 -1 mM had to be stable between 25 ° C and 60 ° C and at pH between 4 and 10. In the presence of different ions (Mg2 +, Ca2 +, Mn2 +, Cd2 + and Zn2 +) and inhibitors (PMSF, EDTA and SBTI), its proteolytic activity and fibrinogenolítica was maintained, except for the ions Cd2 +, Zn2 + and inhibitor PMSF. TLBan was able to enhance its activity against the fibrinogen fibrinogenolítica veal, hydrolyzing the alpha cha thrombin "like" type venobim AB, presented a CI of 144.93 s-1, a minimum coagulant dose (DMC) of 1.33 ± 0.25 mg / mL and induces platelet aggregation. The structural characterization of TLBan was determined by its molecular mass via mass spectrometry. Structural analysis of the sequence was deduced using the database: http://www.expasy.ch/sprot/, with the help of the sequence of tryptic peptides, showing a high homology with other amino acid sequence of the serine protease from snake venom. Its polypeptide chain TLBan showed the presence of a catalytic triad in positions His (44), Asp (90) and Ser (185). The reproducibility of the biological activity through the pharmacological effects is only possible with the use of chemically homogeneous fractions to maintain the integrity of the molecule. These fractions are obtained with high efficiency methods: HPLC and mass spectrometry. The results may be associated with its biological activity, eliminating the subjectivity caused by poison or impure fractions. This approach will be applied to govern the biochemical studies, structure-function, physiological and pharmacological, may also reveal unknown mechanisms in the structure-function relationship of serine protease with thrombin "like" activity from snake venom. In the case of the snake Bothrops andianus, studies are valued due to the fact that there is no work done, probably because this is a species not yet studied, but that is of interest to the scientific field of venom Resumo: No presente trabalho, uma nova serinoprotease com atividade trombina "like" do veneno de Bothrops andianus (TLBan), serpente dos Andes do Perú, foi isolada mediante duas etapas: cromatografia de exclusão molecular G-75 e cromatografia líquida em HPLC de fase reversa; com um alto grau de pureza e homogeneidade molecular. Através da eletroforese em SDS-PAGE a TLBan mostrou ter uma massa relativa de 29 kDa sob condições redutoras e 26 kDa em condições não redutoras que foi confirmada com exatidão pela espectrometria de massa MALDI-TOF com uma massa molecular de 25 835,65 Da, após de ser submetida à glicosilação com a PNGase F e a neuraminidase, a massa relativa de TLBan diminuiu a 22 kDa e 25 kDa, respectivamente. Os estudos da atividade cinética mostraram que a serinoprotease com atividade trombina "like" possui um comportamento michaeliano frente ao substrato DL-BApNA, registrando as constantes cinéticas de Vmax = 5.4 x 10-1 nmoles p-NA/min e Km = 7.9 x 10-1 mM apresentou ser estável entre 25 ºC e 60 ºC e na faixa de pH entre 4 e 10. Na presença de diferentes íons (Mg2+, Ca2+, Mn2+, Cd2+ e Zn2+) e inibidores (PMSF, EDTA e SBTI), sua atividade proteolítica e fibrinogenolítica foi mantida, com exceção para os íons Cd2+, Zn2+ e inibidor PMSF. TLBan foi capaz de evidenciar sua atividade fibrinogenolítica frente ao fibrinogênio bovino, hidrolisado a cadeia alfa ('alfa') e beta ('beta'), comportando-se como uma trombina "like" de tipo venobim AB, apresentou um IC de 144,93 s-1, uma dose mínima coagulante (DMC) de 1,33 ± 0,25 ?g/mL e induz á agregação plaquetária. A caracterização estrutural de TLBan foi determinada por sua massa molecular via espectrometria de massa. A análise estrutural da sequência foi deduzida utilizando a base de dados: http://www.expasy.ch/sprot/, com a ajuda da sequência dos peptídeos trípticos, mostrando uma alta homologia seqüêncial dos aminoácidos com outras serinoproteases de veneno de serpente. Sua cadeia polipeptídica da TLBan mostrou a presença da tríade catalítica nas posições de His (44), Asp (90) e Ser (185). A reprodutibilidade da atividade biológica por meio dos efeitos farmacológicos só é possível com a utilização de frações quimicamente homogêneas para manter a integridade da molécula. Essas frações são obtidas com metodologias de alta eficiência: HPLC e espectrometria de massa. Os resultados podem ser associados com sua atividade biológica, eliminando a subjetividade causada pelo veneno ou frações impuras. Este tipo de abordagem será aplicado para pautar os estudos bioquímicos, estrutura-função, fisiológico e farmacológico; pode ainda revelar mecanismos desconhecidos na relação estrutura-função da serinoprotease com atividade trombina "like" do veneno de serpente. No caso da serpente Bothrops andianus, são valorizados os estudos devido ao fato de não haver trabalhos realizados, provavelmente pelo fato de tratar-se de uma espécie ainda não estudada, mas que tem interesse para o campo científico no campo da venômica Abstract: In this word, a new serine protease with thrombin "like" activity the venom of Bothrops andianus (TLBan), snake of the Andes of Peru, was isolated by two steps: molecular exclusion chromatography G-75 and liquid chromatography in reversed-phase HPLC; with a high degree of purity and molecular homegenidade. Through of electrophoresis on SDS-PAGE shows the TLBan have a relative mass of 29 kDa under reducing conditions and 26 kDa in reducing conditions that was not confirmed for precision by mass spectrometry MALDI-TOF, with a molecular mass of 25 835.65 Da after when was sometida a desglycosilation with PNGase F and neuraminidase, The TLBan relative mass decreased 22 kDa and 25 kDa, respectively. The kinetic studies of the activity showed that the serine protease thrombin "like" activity features a opposite behavior michaeliano substrate DL-BApNA, recording the kinetic constants of Vmax = 5.4 x 10-1 nmol p-NA/min and Km = 7.9 x 10 -1 mM had to be stable between 25 ° C and 60 ° C and at pH between 4 and 10. In the presence of different ions (Mg2 +, Ca2 +, Mn2 +, Cd2 + and Zn2 +) and inhibitors (PMSF, EDTA and SBTI), its proteolytic activity and fibrinogenolítica was maintained, except for the ions Cd2 +, Zn2 + and inhibitor PMSF. TLBan was able to enhance its activity against the fibrinogen fibrinogenolítica veal, hydrolyzing the alpha cha thrombin "like" type venobim AB, presented a CI of 144.93 s-1, a minimum coagulant dose (DMC) of 1.33 ± 0.25 mg / mL and induces platelet aggregation. The structural characterization of TLBan was determined by its molecular mass via mass spectrometry. Structural analysis of the sequence was deduced using the database: http://www.expasy.ch/sprot/, with the help of the sequence of tryptic peptides, showing a high homology with other amino acid sequence of the serine protease from snake venom. Its polypeptide chain TLBan showed the presence of a catalytic triad in positions His (44), Asp (90) and Ser (185). The reproducibility of the biological activity through the pharmacological effects is only possible with the use of chemically homogeneous fractions to maintain the integrity of the molecule. These fractions are obtained with high efficiency methods: HPLC and mass spectrometry. The results may be associated with its biological activity, eliminating the subjectivity caused by poison or impure fractions. This approach will be applied to govern the biochemical studies, structure-function, physiological and pharmacological, may also reveal unknown mechanisms in the structure-function relationship of serine protease with thrombin "like" activity from snake venom. In the case of the snake Bothrops andianus, studies are valued due to the fact that there is no work done, probably because this is a species not yet studied, but that is of interest to the scientific field of venom Mestrado Bioquímica Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Marcos Hikari Toyama Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Mionecrose e edema são dois dos efeitos de fosfolipases A2 secretórias (sPLA2s) de serpents do genero Bothrops, BjVIII é uma nova Lys49 PLA2 miotóxica isolada do veneno de Bothrops jararacussu que exibe efeitos atípicos na agregação plaquetária humana e aumenta a secreção de insulina. Nestes estudos, demonstramos que BjVIII aumenta a liberação de insulina das células beta do pâncreas e induz a agregação plaquetária. Utilizando degradação de Edman e seqüenciamento de aminoácidos de novo por massa, nós determinamos a seqüência primária completa de BjVIII. Esta análise revelou uma mudança do aminoácido G35K na BjVIII, que difere da seqüência de BthTX-I, PrTX-I e PrTX-II e podem estar relacionados com as diferenças observadas na atividade biológica entre BjVIII e outras Lys49 sPLA2. Estes resultados indicam que além da região C-terminal e B-wing de PLA2, o laço de ligação do cálcio na BjVIII deve ser considerada uma importante região envolvida nos efeitos farmacológicos das isoformas Lys49 sPLA2 do gênero Bothrops. Para entender melhor o modo de ação da BjVIII, estudos cristalográficos foram iniciados. Duas formas de cristais foram obtidos, ambos contendo duas moléculas na unidade assimétrica (ASU). Dados de difração de radiação síncrotron foram coletados a 2,0 °A e 1,9 °A de resolução para os cristais que pertencem ao grupo espacial P212121 (a = 48:4 ° A, b = 65:3 ° A, c = 84:3 ° A) e grupo espacial P3121 (a = b = 55:7 º A, c = 127:9 ° A), respectivamente. Nós apresentamos uma caracterização cristalográfica detalhada de BjVIII. A estrutura foi resolvida em dois grupos de espaço diferentes, onde uma densidade de elétrons inesperada foi supostamente modelada no sítio ativo como uma molécula de ácido lisofosfatidico ao qual foi atribuído o efeito atípico de agregação plaquetária. Além disso, os estudos de bioinformática e comparações moleculares com outras PLA2s mostraram a conservação evolutiva dos mecanismos catalíticos e possibilitou a identificação do mesmo sitio miotóxico recentemente propostos para Lys49-PLA2s. Estrutura cristalográfica de BjVIII e análises do modelo realizadas em nossos estudos têm contribuído para uma melhor compreensão da ação farmacológica de fosfolipases A2. As cumarinas, são compostos químicos encontrados em muitas plantas e sintetizados em laboratórios, tem valor clínico, como precursor de vários fármacos anticoagulantes e antiinflamatórios. Nós caracterizamos os efeitos de duas cumarinas sintéticas, etil 2-oxo-2Hcromeno- 3-carboxilato (EHCC) e ácido 7-hidroxi-2-oxo-2H-cromeno-3-carboxílico (HHCC), sobre a estrutura, e as propriedades biológica e farmacológicas de BjVIII. Os resultados de espectroscopia de fluorescência intrínseca e estudos de dicroísmo circular indicaram que ambos os compostos induzem uma desestruturação parcial da proteína. A análise de aminoácidos revelou que o tratamento com EHCC (BjVIII-EHCC) e HHCC (BjVIII- HHCC) induzem a modificação de aminoácidos da BjVIII. Além disso, observamos uma redução do edema, mionecrose, agregação plaquetária, estimulação da secreção de insulina e atividade antibacteriana induzida por BjVIII após o tratamento com essas cumarinas. Tomados em conjunto, nossos resultados indicam que EHCC e HHCC induzem uma modificação estrutural irreversível na BjVIII que leva a uma diminuição nas atividades farmacológicas e biológicas induzidas por BjVIII nativa. Abstract: Myonecrosis and edema are two of the effects of the secretory phospholipases A2 (sPLA2s) of Bothrops jararacussu snake venom, BjVIII is a new myotoxic Lys49-PLA2 isolated from Bothrops jararacussu venom that exhibits atypical effects on human platelet aggregation and increases insulin secretion. In these studies, we demonstrate BjVIII also enhances insulin release from pancreatic beta cells and induces platelet aggregation. Using both Edman degradation and de novo amino acid sequencing by mass, we determined the complete primary sequence of BjVIII. This analysis showed a G35K amino acid change in BjVIII, which differs from the sequences of BthTx-I, PrTx-I, and Prtx-II and may relate to the observed differences in biological activities among BjVIII and other Lys49 sPLA2. These results indicate that besides the C-terminal region and B-wing of PLA2, the calcium binding loop in BjVIII should be considered an important region involved in the pharmacological effects of Lys49 sPLA2 isoforms from the Bothrops genus. To better understand the mode of action of BjVIII, crystallographic studies were initiated. Two crystal forms were obtained, both containing two molecules in the asymmetric unit (ASU). Synchrotron radiation diffraction data were collected to 2.0 °A resolution and 1.9 °A resolution for crystals belonging to the space group P212121 (a = 48:4 ° A, b = 65:3 ° A, c = 84:3 ° A) and space group P3121 (a = b = 55:7 ° A, c = 127:9 ° A), respectively. We present a detailed crystallographic characterization of BjVIII. Structure was solved in two different space groups where an unexpected electron density in the active site was putatively modeled as a lysophosphatidic acid molecule to which has been attributed the atypical platelet aggregation effect. In addition, bioinformatics studies and molecular comparisons with other PLA2s have shown the evolutionary conservation of the catalytic machinery and enabled the identification of the same myotoxic site recently proposed for Lys49-PLA2S. BjVIII crystallographic structures and model analyses performed in our studies have contributed to a better understanding of the pharmacological action of phospholipases A2. Coumarin, a chemical compound found in many plants and synthesized in chemical laboratories, has clinical value as the precursor for several experimental anticoagulants and anti-inflammatory drugs. We characterized the effects of two synthetic coumarins, ethyl 2-oxo- 2H-chromene-3-carboxylate (EHCC) and 7-hydroxy-2-oxo-2H-chromene-3-carboxylic acid (HHCC), on the structural, biological, and pharmacological properties of BjVIII. The spectroscopic results from intrinsic fluorescence and circular dichroism studies indicated that both compounds induced partial protein unfolding. Amino acid analysis revealed that treatment with EHCC (BjVIII-EHCC) and HHCC (BjVIII-HHCC) induced amino acid modification of BjVIII. Furthermore, we observed a reduction of BjVIII-induced edema, myonecrosis, platelet aggregation, stimulation of insulin secretion, and antibacterial activity following treatment with these coumarins. Taken together, our results indicate that EHCC and HHCC induce an irreversible structural modification in the folding that leads to a decrease in pharmacological and biological activities induced by native BjVIII. Doutorado Bioquímica Doutor em Biologia Funcional e Molecular