Caracterização estrutural da BpirSP-39 e isolamento e caracterização da primeira serinoprotease do veneno da serpente Bothrops brazili

• Main Authors: Zaqueo, Kayena Delaix, 69-99249-6615
• Other Authors: [e-mail]
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal do Amazonas - Universidade Federal de Rondônia 2017
• Subjects: Serpente peçonhenta; Biotecnologia; Trombina-símile; CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
• Online Access: http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/5927

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One SVSPs class is described as thrombin-like (SVTLEs) by mimicking some thrombin activities and displays coagulant ability in vitro through the degradation of fibrinogen chains α and/or β. The objectives were (i) to characterize structurally BpirSP-39 previously isolated from Bothrops pirajai venom and (ii) to isolate and characterize the first serine protease (SP) of B. brazili. Studies of this magnitude are justified because they can provide important information on the involvement of proteins during envenoming, which can contribute to a better understanding of the mechanisms of action of these enzymes. Primary and tertiary structures model of both isolated SPs were elucidated. BpirSP-39 presented 224 amino acids and has high identity when compared to other SVSPs. BbrzSP-32 was obtained from B. brazili venom after two chromatographic steps (affinity and reverse phase) and its primary structure showed 240 amino acid residues. Both SPs characterized are enzymes which may take the SP’s structure of Agkistrodon halys (PDB ID: 4E7N), an enzyme used as a model for molecular modeling. The enzymes are glycoproteins globular and monomeric with two α-helices and two barrels formed by sheet-β. BbrzSP- 32 showed 36 kDa of relative molecular mass and its absolute mass was confirmed by mass spectrometry as 32,520 Da. It present 79.48% identity when compared to other SVSPs and was able to degrade the α-chain of fibrinogen, in vitro models, and is considered a SVTLE-A. It showed a dose-dependent activity in the process of degradation of fibrin networks demonstrating greater specificity for this activity when compared to its thrombolytic action. BbrzSP-32 demonstrated proteolysis activity on gelatin and chromogenic substrates for serine proteases and thrombin-like enzymes (S- 2288 and S-2238 respectively), besides having coagulant activity on human plasma. 13 After pre-incubation with PMSF and benzamidine the coagulants and proteolytic activities on S-2288 and S-2238 substrate were reduced. BbrzSP-32 shows stability against pH and temperature variations, demonstrating optimum activity between 30 and 40 °C and in the pH range 7.5 to 8.5. The enzyme does not induce or interferes with the clotting washed platelets. When incubated with parasites Trypanosoma cruzi or Leishmania infantum, promastigotes and the epimastigote forms, respectively, and S. epidermidis (gram positive-bacteria), the enzyme presented to cytotoxic on microorganisms, furthermore, was able to reduce the biofilm formation by the bacteria species. Both SPs present potential biotechnological. === Os venenos de serpentes são constituídos por compostos orgânicos e inorgânicos, resultando em um produto biológico eficiente e de natureza complexa, que tem como principais objetivos a imobilização, morte e a promoção da digestão inicial das presas. Além disso, apresentam um enorme potencial para prospecção de moléculas com aplicação farmacológica. Dentre os compostos orgânicos destacam-se as proteínas, principalmente as proteases, pois apresentam capacidade em alterar o sistema hemostático. As serinoproteases dos venenos de serpentes (SVSPs) pertencem à classe de proteases que agem sobre diferentes fatores da cascata de coagulação. Uma das classes de SVSPs é descrita como trombina-símile (SVTLEs) por mimetizar algumas atividades da trombina, exibindo capacidade coagulante in vitro por intermédio da degradação das cadeias α e/ou β do fibrinogênio. Os objetivos do trabalho foram (i) caracterizar estruturalmente a BpirSP-39 isolada previamente do veneno de Bothrops pirajai e (ii) isolar e caracterizar a primeira serinoprotease (SP) do veneno de B. brazili. Estudos dessa magnitude justificam-se, pois podem trazer importantes informações sobre a participação das proteínas durante o envenenamento, podendo auxiliar no melhor conhecimento sobre os mecanismos de ações destas enzimas. As estruturas primárias, bem como, os modelos tridimensionais de ambas SPs isoladas foram elucidados. A BpirSP-39 possui 224 aminoácidos e apresenta elevada identidade com outras SVSPs. A BbrzSP-32 foi obtida do veneno de B. brazili após duas etapas cromatográficas (afinidade e fase reversa) e sua estrutura primária apresentou 240 resíduos de aminoácidos. Ambas as enzimas caracterizadas podem assumir a estrutura da SP de Agkistrodon halys (PDB ID: 4E7N), proteína utilizada como modelo para a modelagem molecular, sendo glicoproteínas monoméricas globulares com duas α- hélices e dois barris formados por folhas-β. Com relação à BbrzSP-32, por intermédio de eletroforese foi obtida a massa molecular relativa (36 kDa), sendo sua massa absoluta confirmada por espectrometria de massa como 32.520 Da. A BbrzSP-32 possui identidade de até 79,48% quando comparada a outras SVSPs e foi capaz de, em modelos in vitro, degradar a cadeia α do fibrinogênio, sendo considerada uma SVTLE11 A. Possui atividade dose dependente no processo de degradação de redes de fibrina, demonstrando maior especificidade por essa atividade quando comparada à sua ação trombolítica. Apresenta atividade de proteólise sobre gelatina e substratos cromogênicos, para serinoproteases e enzimas trombina-símile (S-2288 e S-2238, respectivamente), além de possuir atividade coagulante sobre o plasma humano. As atividades de proteólise sobre os substratos S-2288 e S-2238, bem como, coagulantes, foram reduzidas por PMSF e benzamidina e, em menor proporção por EDTA. A BbrzSP-32 apresenta relativa estabilidade frente a variações de pH e temperatura, demonstrando maiores atividades entre 30 e 40 ºC e, em intervalo de pH 7,5 à 8,5. A enzima não induz ou interfere na coagulação de plaquetas lavadas. Quando incubada com os parasitos Trypanosoma cruzi e Leishmania infantum, nas formas epimastigota e promastigota, respectivamente, e bactérias gram-positiva da espécie Staphylococcus epidermidis, apresentou-se citotóxica sobre os microrganismos, além disso, foi capaz de reduzir o biofilme formado pela espécie de bactéria. Ambas SPs apresentam potenciais biotecnológicos.