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Item Caracterização físico-química e estrutural, correlações entre estrutura/função de compostos biologicamente ativos extraídos de sementes de árvores tropicais(2017-05-16) Beltramini, Leila MariaA purificação, caracterização físico-química-biológica e estrutural de substâncias bioativas ligadas às lectinas ou que apresentem atividade anticoagulante oriundas de sementes de vegetais, constituem nosso objeto de estudo. Estas substâncias estão presentes em quantidades razoáveis nas sementes o que facilita sua purificação com um rendimento que garante o sucesso dos estudos estruturais. A utilização de métodos espectroscópicos como dicroísmo circular, fluorimetria, ressonância paramagnética eletrônica, ressonância magnética nuclear, difração de raios X, aliados a metodologias modernas na área de cromatografia para separação de fragmentos e/ou cadeias das proteínas em estudo permitirão melhor compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos nos fenômenos biológicos. Estes por sua vez poderão elucidar o significado e a importância destes compostos para o próprio vegetal, bem como facilitar o desenv. de drogas que possam interferir em fenômenos fisiopatológicos em animais (aderência bacteriana, reação inflamatória, migração celular, células tumorais) e/ou nos vegetais (proteção ao ataque de fungos, bact. e protozoários).Item Estudos biofísicos e estruturais de xilose isomerases para produção de etanol de segunda geração(2012-12-10) Reis, Caio Vinicius dosA demanda por combustíveis baseados em recursos renováveis é alta nos dias de hoje e tende a aumentar bastante no futuro. No Brasil, indústrias de biocombustíveis produzem principalmente etanol a partir cana-de-açúcar. A biomassa lignocelulósica, compreendendo resíduos de culturas, resíduos florestais, sólidos urbanos, é explorada como um elevado potencial secundário na produção de biocombustíveis, mesmo na categoria de subprodutos, eliminando assim os usos competitivos. Para tornar a produção de etanol de segunda geração a partir da cana-de-açúcar economicamente sustentável, é imprescindível utilizar fração hemicelulósica da biomassa, o que corresponde de 20% a 25%, sendo a xilose seu principal componente. Saccharomyces cerevisiae não fermenta xilose, entretanto, xilulose pode ser fermentada. Portanto a busca e o estudo de enzimas que procedem com a conversão de xilose em xilulose (em condições sinérgicas às da fermentação alcoólica) se torna de extrema importância no que se refere ao aproveitamento da hemicelulose para a geração de etanol de segunda-geração. Xilose isomerases (XI) de três microorganismos diferentes (de Xanthomonas campestris pv. Campestris [Xyl_Xcc], Bifidobacterium adolescentis [Xyl_Bad] e de Lactobacillus crispatus [Xyl_LCr]) são o objeto de estudo deste projeto. A partir do conteúdo genômico desses três microorganismos, foi realizada a amplificação do gene xylA (que codifica para XI), via Clonagem Independente de Ligação/Ligase (do inglês, LIC) e clonagem em vetor de expressão pPROEX HTa adaptado para LIC, e superexpressão em Escherichia coli BL21 (DE3). As XIs foram então extraídas e purificadas por cromatografia de afinidade com metal quelado, seguida de cromatografia de exclusão molecular. Nessa etapa, as massas moleculares e raios hidrodinâmicos (RH) foram estimados, tanto por cromatografia de exclusão molecular quanto em gel nativo, revelando que Xyl_Xcc e Xyl_Bad se apresentam diméricas enquanto Xyl_LCr monomérica. Subseqüentemente, foram realizados testes de atividade em diferentes condições (pHs e temperaturas), para mapear condições ótimas de reação. A atividade ótima de ambas Xyl_Xcc e Xyl_Bad foi ao redor do pH 5,5, com temperaturas ótimas girando em torno de 60°C. Xyl_LCr se mostrou sem atividade. Além disso, o monitoramento da estabilidade térmica das XIs foi realizado através de espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e espectroscopia de dicroísmo circular (CD). As estabilidades térmicas da estrutura secundária e da estrutura terciária como um todo parecem aumentadas com a elevação do pH. Entretanto, isso não condiz com perfil de atividade dessas enzimas, visto que a atividade ótima se apresentou deslocada para valores de pHs ácidos. Modelos de baixa resolução obtidos por SAXS foram alinhados e sobrepostos às estruturas de alta resolução de proteínas homólogas, revelando um bom ajuste da forma tetramérica para Xyl_Bad e Xyl_Xcc e monomérica para Xyl_LCr. Portanto, levanta-se a hipótese da dissociação do tetrâmero em dímeros, possivelmente causado pela interação (mecânica) com o sistema de emaranhados do gel nativo e com os poros da coluna de exclusão molecular. Foram obtidos cristais de Xyl_Bad e Xyl_Xcc, e esses foram submetidos à difração de raios-X, revelando a presença de um domínio conservado na maioria das XIs reportadas, formado por um barril α⁄β (N-terminal). As estruturas estão em fase avançada de refinamento. Ao final, são propostos estudos futuros que complementem os resultados apresentados, e que poderão comprovar as hipóteses criadas a partir deste trabalho.Item Estudos físico-químicos e bioquímicos de uma proteína de 21 kDa do Trypanosoma cruzi(2012-05-07) Moreira, Heline Hellen TeixeiraA proteína P21 do Trypanosoma cruzi participa no processo de infecção da célula hospedeira, desse modo é de grande importância: elucidar as vias de sinalização induzidas pela proteína, bem como caracterizar a nível molecular e estrutural a P21. O que vai auxiliar no entendimento da função biológica da P21 e sua participação no processo de infecção. A P21 recombinante é expressa Escherichia coli em sua maioria na fração insolúvel. Visando aumento de proteína na fração solúvel, foi realizada a clonagem do gene da P21 em vetor pSMT3, bem como testes de expressão subsequentes em diferentes cepas de expressão de E. coli, em vetor pET-28 e pSMT3 e variadas condições de expressão e lise celular. Desse modo obtiveram-se as condições que permitissem uma maior concentração da P21 na fração solúvel. A expressão foi realizada no vetor pET-28, cepa BL21, a 37°C com meio 2xYT a 0.5 mM de IPTG, utilizando a técnica de sonicação como lise. A P21 foi purificada em cromatografia de afinidade e posteriormente em coluna de exclusão molecular. Foram realizados estudos de modelagem por homologia levaram a elaborar a hipótese de que a P21 tem a função de inibidor de serinoprotease do tipo kunitz. Posteriormente essa hipótese foi confirmada com ensaios de avaliação da atividade inibitória da P21 frente à tripsina, quimiotripsina e elastase neutrofílica, o qual a P21 mostrou capaz de inibir a elastase neutrofílica. Estudos com espalhamento dinâmico da luz (DLS) revelaram que as amostras testadas de P21 contém diferentes concentrações de agregados de alto peso molecular em todos os pHs avaliados. Outras medidas foram realizadas para avaliar o estado de agregação da P21 de acordo com a temperatura e verificou-se que entre 32-52 °C, a proteína apresenta menor raio hidrodinâmico, indicando menor agregação nesse intervalo. Estudos de dicroísmo circular revelaram que a P21 apresenta por volta de 20% de α hélice, 32% de folha-β, 22% de volta e 23 % estrutura randômica. De acordo com a curva de desnaturação referente ao espectro de CD obtido, a P21 se mostra desnaturada a partir de 64°C.Item Thi1, uma proteína envolvida na síntese de tiamina em Arabidopsis thaliana: análises estruturais do mutante Thi1 (A140V)(2011-10-05) Garcia, Assuero FariaA forma ativa da vitamina B1, tiamina pirofosfato (TPP), é um cofator indispensável para certas enzimas que atuam no metabolismo de carboidratos e aminoácidos. Sua biossíntese se dá pela formação independente de suas partes componentes pirimidina e tiazol. Em procariotos a via de síntese para vitamina B1 já foi esclarecida, entretanto em eucariotos ainda existem ainda algumas lacunas a serem preenchidas. Em Arabidopsis thaliana a proteína Thi1 é possivelmente a responsável pela síntese do motivo tiazólico, uma vez que um composto relacionado a TPP foi encontrado em sua estrutura. Neste trabalho, Thi1 e seu mutante natural Thi1(A140V), o qual é responsável pela auxotrofia para tiamina numa linhagem mutante de A. thaliana, foram estudados com intuito de verificar a influência da mutação pontual na estrutura e na atividade de Thi1. As proteínas foram produzidas em E. coli e análises biofísicas usando anisotropia de fluorescência e Dicroísmo Circular (CD) mostraram diferenças consideráveis na estabilidade protéica. Estudos de desnaturação mostraram diferenças na temperatura de transição (Tm), de cerca de 4 ºC maior para Thi1, e na concentração de guanidina na qual metade das proteínas estavam desnaturadas, de 0,42 M para Thi1 e 0,24 M para Thi1(A140V). Os dados de anisotropia de fluorescência obtidos a partir da desnaturação térmica também confirmaram a maior instabilidade de Thi1(A140V) frente a Thi1. Para avaliar a presença e caracterizar o provável precursor de TPP em Thi1(A140V), foram também realizados ensaios de absorção, CD e infra-vermelho dos ligantes intrínsecos. Os resultados destas análises mostraram que as moléculas poderiam apresentar diferenças em seus grupos constituintes. Entretanto, os experimentos complementares de Ressonância Magnética Nuclear (RMN 1D 1H e 2D TOCSY) revelaram que as diferenças observadas nas amostras dos ligantes, provenientes de Thi1 e de Thi1(A140V), tratavam-se na verdade de diferenças nas proporções de quatro populações distintas de compostos, compondo um pool de ligantes. Na amostra proveniente de Thi1(A140V), a população dominante correspondeu à molécula de adenosina difosfato, ADP. Ainda, embora em ambas as amostras o ADT tenha sido encontrado, aquela derivada de Thi1(A140V) apresentou uma população significativamente menor deste composto. Concluindo, os resultados demonstraram que a mutação A140V levou a uma maior instabilidade conformacional em Thi1 e, além disso, a presença de quantidades reduzidas de ADT em Thi1(A140V) sugerem que esta alteração tenha contribuído de alguma forma para a redução de sua atividade.Item Estudos bioquímicos e biofísicos de metaloproteinases/desintegrinas de venenos de serpentes(2010-05-18) Lusa, Ana Letícia GoriMetaloproteases/desintegrinas (MD) isoladas de venenos de serpentes são potentes inibidores de agregação plaquetária e de adesão celular, processos envolvidos em doenças como trombose e câncer. As MD pertencem a classe PIII das SVMPs (´snake venom metalloproteinases´) que são constituídas por três domínios: metaloprotease (M), tipo-desintegrina (D) e rico em cisteína (C). A função dos três domínios nas atividades das moléculas ainda não é totalmente conhecida, e estudos com o objetivo de esclarecer suas funções são importantes para o desenvolvimento de novos fármacos. Algumas proteínas da classe PIII apresentam elevada atividade auto-proteolítica (liberando peptídeo constituído dos domínios D e C) enquanto que em outras PIII esta atividade não é menos evidente. Neste trabalho nós estudamos MD isoladas de veneno de Bothrops jararaca (bothropasina) e Bothrops alternatus (alternagina) em relação aos seus processos de autólise. Alternagina e bothropasina apresentaram diferentes comportamentos em relação à auto-proteólise, apesar do elevado grau de identidade entre as duas moléculas. Nesse trabalho, caracterizamos a estabilidade química e o comportamento de desenovelamento da proteína alternagina nativa pela guanídina HCl usando emissão de fluorescência intrínseca em combinação com espectroscopia de dicroísmo circular ´far´-UV. As amostras de alternagina, purificadas do veneno liofilizado, foram monitoradas por dicroísmo em comprimento de onda de 220nm e os resultados mostraram estruturas intermediárias no processo de desnaturação da proteína. Estudos semelhantes foram feitos com a bothropasina, com o objetivo de relacionar seus diferentes comportamentos auto-proteolíticos com os processos de desnaturação. Nas duas proteínas ocorreu uma alta correlação entre os estudos de auto-proteolise e de desnaturação. As MD isoladas de B. jararaca, jararagina e bothropasina, são isoformas descritas na literatura como isoláveis através de diferentes cromatografias. Neste trabalho, utilizamos os diferentes protocolos descritos para verificar a porção da isoforma majoritária no veneno. As amostras de proteína serão analisadas por espectrometria de massas, uma vez que a região N-terminal das proteínas está bloqueada.Item Desnaturação e reenovelamento da frutalina, uma lectina ligante de D galactose(2008-09-05) Campana, Patricia TargonOs estudos sobre o mecanismo de enovelamento das proteínas é o resultado de um estudo intenso utilizando métodos bioquímicos, biofísicos e teóricos. \"In vitro\", o estado inicial deste estudo é a proteína desnaturada. Neste trabalho, temos estudado o reenovelamento, após desnaturação térmica, de uma glicoproteína denominada frutalina; da família das lectinas. A característica principal desta classe de proteínas é sua habilidade para interagir com carboidratos e, portanto, combinar-se com glicocomponentes da superfície da célula, induzindo suas propriedades biológicas. A frutalina é uma lectina tetramérica extraída das sementes de Artocarpus incisa. Ela é ligante de D-galactose e o espectro de CD (dicroísmo circular) de sua estrutura nativa foi identificado como sendo dominado por folhas ?. A desnaturação térmica e as etapas do reenovelamento foram monitoradas por espectroscopia de CD, fluorescência e também pela perda da atividade hemaglutinante. As condições de desnaturação utilizadas foram aquecimento à 60°C por 30 a 60 minutos, dependendo do tempo de estocagem (a -18°C) da proteína na forma nativa. Os resultados indicaram que o reenovelamento é promovido por um processo de congelamento na presença de PBS contendo 0,l M de D-galactose seguida por centrífugoconcentração em Centriprep 3. A hemaglutinação positiva ocorreu tanto para a fração nativa quanto para a fração reenovelada. O reenovelamento da frutalina desnaturada também ocorreu com PBS contendo 0,1 M de solução de D-glicose. Quando a forma desnaturada foi concentrada antes do congelamento em PBS sem D-galactose ou em PBS contendo xilose, o reenovelamento não ocorreu. Estes resultados mostraram que o reenovelamento da frutalina foi dependente da ligação com a D-galactose ou D-glicose, bem como a importância do congelamento para obter a forma biologicamente ativa. A análise da estrutura secundária utilizando o programa CCA forneceu um resultado importante: para a forma nativa da frutalina obtivemos 85% de folhas ? paralelas e antiparalelas, incluindo voltas ?, enquanto que para a forma reenovelada obtivemos 73%, mostrando que a estrutura reenovelada, a nível secundário, se aproximou satisfatoriamente da nativa, concordando com os resultados obtidos nos testes de hemaglutinação.Item Desnaturação e renovelamento de lectinas oligoméricas ligantes de D-galactose: estudos no equilíbrio termodinâmico(2008-06-11) Campana, Patricia TargonO estudo de enovelamento de proteínas tem sido um problema de fundamental importância em biofísica e biologia molecular. Neste trabalho, estudamos os processos de desnaturação e renovelamento das lectinas jacalina e frutalina. Estas lectinas são tetraméricas, apresentam alta homologia estrutural, porém diferem em atividade biológica, sendo a frutalina mais potente. Apesar desta homologia, estas lectinas diferem também nos processos de desnaturação e renovelamento como função da temperatura e o comportamento frente ao desnaturante químico hidrocloreto de guanidina (GndHCl). Ambas proteídas foram desnaturadas pela ação de GndHCl e suas curvas de desnaturação medidas por espectroscopia de fluorescência e CD. As medidas de fluorescência da frutalina deram valores de estabilidade conformacional de 17,12 kJ/mol e 12,34 kJ/mol, na presença e na ausência de D-Galactose, enquanto a jacalina forneceu valores de 8,12 kJ/mol para a transição NI e 5,61 kJ/mol para a transição IU em PBS. Os valores na presença de açúcar foram similares. NOs estudos da frutalina foram separadas as formas nativa, desnaturada, renovelada e uma forma molecularmente distinta chamada mal-enovelada, por cromatografia de exclusão molecular. Estas formas foram analisadas por atividades hemaglutinante e espectroscopias de CD e fluorescência. Todos os resultados obtidos confirmaram a ocorrência do renovelamento de ambas lectinas e que os monômeros renovelados, depois de alcançarem sua estrutura tridimensional, se associam espontaneamente para a formação dos tetrâmeros.Item Purificação e investigação de propriedades físico-químicas de inibidores de proteases extraídos das sementes de aácia plumosa Lowe.(2007-09-21) Lopes, José Luiz de SouzaSementes das plantas pertencentes à família Leguminosae são excelentes fontes de inibidores de proteases. O gênero Acacia é um dos membros mais importantes deste grupo. Neste trabalho, foram descritos novos inibidores de proteases das sementes de Acacia plumosa Lowe. A partir do extrato salino das sementes maduras, os inibidores foram purificados por cromatografia de exclusão molecular em coluna Superdex-75 (equilibrada e eluída com PBS) e cromatografia de troca iônica em coluna Mono-S, equilibrada e eluída com o tampão Acetato de Sódio 50 mM (pH 5.0) num gradiente linear de \'NA\'\'CL\' 0-0.5 M. Quatro frações (eluídas por volta de 0.1 8, 0.22, 0.33 e 0.37 M de \'NA\'\'CL\') apresentaram atividade anticoagulante e ação inibitória sobre serinoproteases, estas frações foram denominadas ApTIA, ApTIB, ApTIC e ApTID, respectivamente. Em condições nativas, a espectrometria de massas mostrou as massas moleculares de três deles (A, B e C): 19.709; 19.869 e 20.378 Dáltons, enquanto que em SDS-PAGE na presença de \'beta\'-mercaptoethanol, foram observadas duas cadeias para cada um dos inibidores. A análise dos primeiros 10 resíduos de aminoácidos da região N-Terminal das duas cadeias das formas A, B, C revelou identidade com inibidores do tipo Kunitz, e também mostrou dois resíduos diferentes na ApTIC, em relação as formas A e B. Estes dados levam a interpretação de que estes inibidores são diferentes isoformas encontradas nesta semente. O espectro de dicroísmo circular foram compatíveis com proteínas que majoritariamente apresentam elementos- β e não-ordenados em sua estrutura, apresentando máximos positivos por volta de 230 nm e mínimos em 202 nm. Os três isoinibidores foram muito estáveis em pHs ácidos e alcalinos, e suas estruturas foram afetadas somente acima de 75oC. As constantes de associação (KA) e de dissociação(KD) determinadas por SPR (num sistema BIACORE) com enzimas proteolíticas indicaram que a afinidade destes inibidores por tripsina foi até 20 vezes maior que para quimotripsina (tripsina: KA2.57x109 M-1 e quimotripsina: KA 1.34x108M-1), e o complexo tripsina-inibidor mostrou maior estabilidade (tripsina: KD por volta de 0,5 nM e quimotripsina: 6 nM). Estes inibidores também apresentaram ação inibitória sobre o crescimento dos fungos Aspergillus niger, Thielaviopsis paradoxa, Colletotrichum sp P10 e Fusarium moniliforme, mostrando que provavelmente a inibição de suas serinoproteases possa ser um mecanismo de controle das suas proliferações.Item Estudos das propriedades magneto-ópticas do centro F2+ em KCl:SH-.(2008-11-06) Donatti, Dario AntonioUtilizando cristais de KCl:SH- dopados com centros F2+ na ausência de centros F e F2, permitiu-nos estudar o Dicroísmo Circular Magnético (DCM) em absorção das transições 1s ?g(493?m) e 1s ?g - 2py?w (509 ?m) como função do campo magnético de 0 < H < 48 KG e temperatura entre 1.5 < T < 77K. A transição 1s ?g, 2p? (1.4 ?m) em absorção não apresentou DCM dentro do limite de detecção de nosso equipamento (1.2 X 10-4); o mesmo aconteceu com a transição (2p?w- 1s ?g) em emissão (1.2 X 10-4). Irradiando com luz polarizada na banda ?, os centros F2+ se .reorienta ao longo da direção [110] em até 1.5 K, apresentando uma forte birrefringência. Medidas em absorção com centros F2+ alinhados em várias geometrias, permitiu estudar a contribuição ao DCM de cada orientação do defeito. Apresentamos um modelo teórico em bom acordo com os resultados experimentais. Utilizando uma técnica de Detecção óptica de EPR, determinamos o fator de Landé para o estado fundamental (g =1.965 ± 0.007) e o tempo de relaxação spin-rede do estado fundamental a H = 3.2 KG, que é típico do processo direto T1-1 = 4.3 X 10-2cotgh(g?H/2kT).