Caracterização estrutural e potencial biotecnológico de duas lectinas pertencentes a família de lectinas homologas a Oscillatoria agardhii agglutinin OAAH

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Chaves, Renata Pinheiro
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35834
Resumo: CHAVES, Renata Pinheiro. Caracterização estrutural e potencial biotecnológico de duas lectinas pertencentes a família de lectinas homologas a Oscillatoria agardhii agglutinin OAAH. 2018. 139 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia de Recursos Naturais)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
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Lectins isolated from algae have unique molecular structures, as well as carbohydrate binding specificities and similar biological activities, and are especially interesting for biochemical and biological applications. The lectins isolated from red marine algae Meristiella echinocarpa (MeL) Solieria filiformis (SfL) have purification protocols established and bacteriostatic effect against gram-negative bacteria, antinociceptive, anti-inflammatory and anti-depressive activity for SfL has already been observed. The objective of this work was to determine the primary structures of MeL and SfL, to evaluate their biotechnological potential, to express of recombinant form SfL-1 in E. coli and to determine its three-dimensional structure. The primary structure of a MeL isoform and two SfL isoforms (SfL-1 and SfL- 2) were determined by combination of mass spectrometry and molecular biology techiniques. MeL, SfL-1 and -2 have four internal repeated domains in their amino acid sequences and showed high identity at the carbohydrate binding sites with lectins from the hemagglutinin family of Oscillatoria aghardii (OAAH). The analysis of circular dichroism demonstrated the predominant of β-strands structures with spectra of proteins- βI for both lectins, which presented Tm between 50º and 60 ºC. This lectins MeL and SfL did not exhibit antibacterial activity. MeL was able to agglutinate cells of multidrug resistant Salmonella and V. alginolyticus, and SfL was able to agglutinate E. coli and S. aureus. SfL showed antineoplastic effects against MCF-7 cell line inhibiting 50% cell viability at 125 μg.mL-1 and induced apoptosis via caspase in 24 hours, while the inhibition of fibroblasts was 34% with the same treatment, while MeL stimulated the cytoproliferation of MCF-7 in concentrations up to 250 μg.mL-1. The SfL-1 isoform was produced of recombinant form, exhibited hemagglutinating activity, inhibition for sugars, and secondary structure similar to native. The three-dimensional structure was determined by X-ray diffraction and the lectin is composed of two β-barrel type domains formed by five antiparallel β-strands, which are bound by a short peptide between the β-barrels. In relation to the antibacterial activity, rSfL-1 also showed no activity, but was able to cause a greater bacterial agglutination of the E. coli and S. aureus than the native one. Furtehertmore, rSfL was able to agglutinate V. alginolyticus. Thus, MeL and SfL lectins, which showed differences in bacterial cell recognition, show potential in the initial identification of bacteria in bacterial typing studies. And SfL, which presented antineoplastic effects against the MCF-7 cell line, also has an anticancer potential.Lectinas são proteínas ubíquas que possuem domínio(s) de reconhecimento e ligação a carboidratos, sendo capazes de interagir com diversas moléculas dos fluidos biológicos e receptores de superfície celular, apresentando uma variedade de efeitos biológicos. Lectinas isoladas de algas possuem estruturas moleculares únicas, além de especificidades de ligação a carboidratos e atividades biológicas similares, sendo especialmente interessantes para aplicações bioquímicas e biológicas. As lectinas das algas marinhas vermelhas Meristiella echinocarpa (MeL) e Solieria filiformis (SfL) já possuem protocolo de purificação estabelecido e já foi observado efeito bacteriostático contra bactérias gram-negativas, atividade antinociceptiva, anti-inflamatória e antidepressiva para a SfL. O objetivo desse trabalho foi determinar as estruturas primárias das lectinas MeL e SfL, avaliar seus potenciais biotecnológicos contra bactérias e a linhagem tumoral MCF-7, expressar de forma recombinante a SfL-1 em E. coli e determinar sua estrutura tridimensional. A estrutura primária de uma isoforma da MeL e duas isoformas da SfL (SfL-1 e SfL-2) foram determinadas por combinação de espectrometria de massas e técnicas em biologia molecular. MeL, SfL-1 e -2 possuem quatro domínios internos repetidos em suas sequências de aminoácidos e apresentam alta identidade nos sítios de ligação a carboidrato com as lectinas da família da hemaglutinina de Oscillatoria aghardii (OAAH). A análise de dicroísmo circular demonstrou a presença predominante de estruturas β-folhas com espectros de proteínas-βI para ambas lectinas, que apresentaram Tm entre 50 º e 60 º C. As lectinas MeL e SfL não apresentaram atividade antibacteriana. MeL foi capaz de aglutinar células de Salmonella multirresistente e V. alginolyticus e a SfL foi capaz de aglutinar E. coli e S. aureus. A SfL apresentou efeitos antineoplásicos contra a linhagem celular MCF-7 inibindo 50 % da viabilidade celular na concentração de 125 µg.mL-1 e induziu apoptose via caspase em 24 horas, enquanto que a inibição dos fibroblastos foi de 34% com o mesmo tratamento, e a MeL estimulou a citoproliferação da MCF-7 em concentrações até 250 µg.mL-1. A isoforma SfL-1 foi produzida de forma recombinante, apresentou atividade hemaglutinante, inibição e estrutura secundária semelhante a nativa. A estrutura tridimensional foi determinada por difração de raios X e a lectina é composta de dois domínios tipo β-barril formados por cinco cadeias β antiparalelas que estão ligadas por um peptídeo curto entre os β-barris. Em relação a atividade antibacteriana a rSfL-1 também não apresentou atividade, mas foi capaz de uma maior aglutinação bacteriana das células E. coli e S. aureus do que a nativa e foi capaz de aglutinar a V. alginolyticus. Assim, as lectinas MeL e SfL, que apresentaram diferenças no reconhecimento a células bacterianas, mostram um potencial na identificação inicial de bactérias em estudos de tipagem bacteriana. E a SfL ainda apresentou efeitos antineoplásicos contra a linhagem MCF-7 mostrando seu potencial anticancerígeno. E a SfL, que apresentou efeitos antineoplásicos contra a linhagem MCF-7, também possui um potencial anticancerígeno.Nagano, Celso ShinitiChaves, Renata Pinheiro2018-09-20T23:27:07Z2018-09-20T23:27:07Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCHAVES, R. P. 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