| Summary: | BARROSO NETO, I. L. Aspectos estruturais do efeito vasorelaxante de lectinas de leguminosas. 2014. 116 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. === Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-22T18:18:04Z
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Previous issue date: 2014 === Lectins are multiactive proteins that have at least one domain capable of recognizing specific carbohydrates reversibly without changing them. The legume lectin family is a group of this protein class further studied, in particular highlighted the subtribe Diocleinae. These lectins have a high degree of structural similarity, but it does not follow the biological activities. This variability must reside in details, small differences that can be analyzed in studies based in structures. The primary sequence of C. grandiflora lectin (ConGF) shows great similarity with lectins of the same genus, but it has the largest number of mutations representative of the genus Dioclea, characterizing it as the Canavalia subgenus closest to Dioclea, and it is the most primitive among the canavalias. ConGF presented relaxing effect on smooth muscles of endothelial aortas of rats; however, the effects are weak against other Diocleinae lectins. The justification for this does not lie in a low structural similarity but in small changes in the orientation of key amino acids residues, which become responsible for biological diversity in action presented here, as required in other phenomena elicited by lectins. For Cymbosema roseum lectin (CRLI), the relaxing effect was also evaluated and the role of extracellular calcium was observed for this activity. Surprisingly, the calcium was not definitive for determining CRLI mechanism as dependent or independent of calcium ions. Our research has led to the construction of a theory which this lectin has dual mechanism of nitric oxide synthase (eNOS) activation. The first path is based on a specific membrane endothelial receptor able to activate eNOS by calmodulin. The second path relies on the ability of CRLI binding to the glycocalyx heparano sulfate at a domain different from the CRD demonstrated by molecular docking, which explain mechanical activation of eNOS. This proteoglycan is the main mechanoreceptor candidate of shear stress and this phenomenon is the major agent of maintenance of vascular tone by NO production. A lectin from gender Dioclea was also evaluated to increase the range of legume proteins tested. As other lectins of this work, D. sclerocarpa presented the ability to relax smooth muscle of the aorta dependent on the endothelium nitric oxide production. Both its effect and its structure have a high degree of similarity with lectins of the same genus. A feature set corroborates with its low relaxant effect. DSL has a CRD design less favorable for this activity. In addition, the presence of a glutamate at position 205 proved to be a decisive factor in the activity regulation and it negatively modulates Dioclea lectins relaxant effect. === As lectinas são proteínas multiativas que apresentam pelo menos um sítio capaz de reconhecer de maneira reversível carboidratos específicos sem modificá-los. A família das lectinas de leguminosas representa o grupo desta classe proteica mais bem estudada, em especial destaque a subtribo Diocleinae. As lectinas de Diocleinae apresentam um alto grau de similaridade estrutural, porém o mesmo não se observa quanto às atividades biológicas. Esta variabilidade reside em detalhes que podem ser analisados em estudos baseados em estruturas. A sequência primária da lectina de C. grandiflora (ConGF) apresenta grande similaridade com lectinas do mesmo gênero, porém concentra o maior número de mutações representativas do gênero Dioclea, caracterizando-o como o subgênero de Canavalia mais próximo de Dioclea, e dentre as canavalias é a mais primitiva. A ConGF apresentou efeito relaxante em músculo liso de aortas de ratos endotelizadas, no entanto, os efeitos mostram-se fracos frente a outras lectinas de Diocleinae. A justificativa para este fato não reside em uma baixa similaridade estrutural, mas em pequenas mudanças na orientação de aminoácidos-chave, que se tornam responsáveis pela diversidade na ação biológica apresentada aqui, como deve ocorrer em outros fenômenos elicitados por lectinas. Para a lectina de Cymbosema roseum (CRLI), além de avaliado o efeito relaxante, foi observado o papel do cálcio extracelular nesta atividade. Surpreendentemente, o cálcio não foi definitivo para determinar o mecanismo de CRLI como dependente ou independente deste íon. Nossa investigação permitiu a formulação de uma hipótese em que esta lectina apresenta um duplo mecanismo de ativação da óxido nítrico sintetase endotelial (eNOS). A primeira via é baseada em um receptor específico na membrana do endotélio capaz de ativar a eNOS através da calmodulina. A segunda via é baseada na habilidade de ligação de CRLI ao heparano sulfato do glicocálice em um sítio diferente do CRD demonstrada por docking molecular, o que justifica a ativação mecânica da eNOS. Este proteoglicano é o principal candidato a mecanoreceptor da tensão de cisalhamento, principal fenômeno da manutenção do tônus vascular pela produção de NO. Dentre as proteínas de Diocleinae, foi ainda avaliada uma lectina do gênero Dioclea. D. sclerocarpa apresentou, como as outras lectinas deste trabalho, a habilidade de relaxar músculos lisos de aortas. Fenômeno que ocorreu com a dependência do endotélio via produção de óxido nítrico e com a participação do CRD de DSL. Tanto seu efeito como sua estrutura apresentam alto grau de semelhança com lectinas do mesmo gênero e um conjuntos de características corrobora para seu baixo efeito relaxante. DSL apresenta um desenho de CRD pouco favorável para esta atividade e, além disso, a presença de um glutamato na posição 205 demonstrou ser um fator determinante na regulação desta atividade. Este resíduo modula negativamente a capacidade relaxante frente a lectinas que do mesmo gênero que possuem um resíduo de aspartato nesta mesma posição.
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