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Título: Caracterização estrutural e cinética e ação antimicrobiana de uma albumina 2s com atividade inibitória de tripsina purificada da torta de Jatropha curcas L.
Título em inglês: Structural and Kinetics charaterization, and antimicrobial activity of a 2S albumin with trypsin inhibitory activity from Jatropha curcas L. seeds cake
Autor(es): Costa, Helen Paula Silva da
Orientador(es): Vasconcelos, Ilka Maria
Coorientador(es): Sousa, Daniele de Oliveira Bezerra de
Palavras-chave: Torta de pinhão manso
JcTI-I
Proteína de reserva
Inibidor de tripsina
Staphylococcus aureus
Toxoplasma gondii
Data do documento: 2016
Citação: COSTA, H. P. S. (2016)
Resumo: O número de doenças causadas por bactérias resistentes a antibióticos tem aumentado, dentre elas aquelas ocasionadas por Staphylococcus aureus. Além das infecções bacterianas, há aquelas oriundas da ação de protozoários, como a toxoplasmose, causada pelo Toxoplasma gondii. Tais fatos justificam a busca de novos agentes ativos contra patógenos causadores de infecções. Da torta de Jatropha curcas (Pinhão-manso), uma glicoproteína com atividade inibitória de tripsina e ação contra bactérias patogênicas ao homem, denominada JcTI-I, foi previamente isolada por nosso grupo de pesquisa. Os objetivos desse trabalho foram prosseguir com a caracterização estrutural e cinética do JcTI-I e avaliar sua atividade contra patógenos causadores de infecção no homem, com ênfase no modo de ação antibacteriana e atividade contra T. gondii. Espectrometria de massas revelou que JcTI-I é uma proteína de 10,252 kDa, formada por duas cadeias polipeptídicas de 7,133 e 3,124 kDa, unidas por ligações dissulfeto. Dados da sequência primária gerados por degradação de Edman e espectrometria de massas permitiram a classificação do JcTI-I como uma albumina 2S. Análises in silico possibilitaram a identificação de genes codificadores do precursor (Jcr4S00619.70) do JcTI-I no genoma de J. curcas. O precursor (pró-albumina) contém um peptídeo sinal de 39 resíduos de aminoácidos na extremidade N-terminal, oito cisteínas conservadas, vários sítios de glicosilação e um sítio de fosforilação. JcTI-I é composto principalmente por α-hélices (70%), estabilizadas por quatro ligações dissulfeto, e estruturas não ordenadas. Modelagem in silico e análise por SAXS sugerem uma estrutura estendida, com longa cauda e região globular, para o JcTI-I. Essa proteína possui alta afinidade pela tripsina (Ki = 2 x 10-11M), inibindo sua ação proteolítica por mecanismo do tipo não competitivo, o qual é mantida, parcialmente, mesmo na presença do ditiotreitol (0,1 M, 60 minutos). Além disso, JcTI-I inibiu o crescimento das bactérias S. aureus e Salmonella enterica (MIC de 5 µg proteína/mL), provavelmente em decorrência de sua ligação à célula bacteriana, causando aumento da permeabilidade da superfície celular. Isso deve ter possibilitado o acesso do JcTI-I para o meio intracelular e a consequente inativação das proteases e ligação ao DNA bacterianos. É possível que JcTI-I tenha acarretado degradação do DNA bacteriano, dada à sua atividade desoxirribonucleásica detectada in vitro. JcTI-I também teve ação deletéria sobre T. gondii, causando redução nos números de células Vero infectadas com o parasita e de taquizoítos intracelulares. Adicionalmente, JcTI-I promoveu alterações nas membranas pelicular interna e plasmática do protozoário, além da formação de vesículas no seu citoplasma. Digno de nota nesse contexto, é que o JcTI-I não causou citotoxicidade para célula Vero, lise de hemácias humanas e toxicidade aguda (letalidade) em camundongos. Os dados demonstram o potencial de uso do JcTI-I como um novo agente antimicrobiano, agregando valor à torta de J. curcas.
Abstract: The number of diseases caused by antibiotic-resistant bacteria has increased, amongst them those occasioned by Staphylococcus aureus. In addition to bacterial infections, there are parasitic diseases, such as toxoplasmosis, caused by Toxoplasma gondii. Such scenarios support the search for new agents that are active against most pathogens. Recently a glycoprotein with trypsin inhibitory activity and action against human bacterial pathogens, named JcTI-I, was previously purified to homogeneity by our research group from Jatropha curcas cake. The goals of this present study were to proceed with the structural and kinetic characterization of JcTI-I and to assess its potential activity against human pathogenic bacteria, with emphasis on the mode of antibacterial action and activity against T. gondii. Mass spectrometry analysis showed that JcTI-I is a protein of 10,252 kDa composed of two polypeptide chains of 7,133 and 3,124 kDa, linked by disulfide bonds. Primary sequence data obtained by Edman degradation and mass spectrometry allowed to classify JcTI-I as a 2S albumin. In silico analysis permitted to identify the JcTI-I precursor-coding genes (Jcr4S00619.70) in the genome of J. curcas. The precursor (pro-albumin) contains a signal peptide of 39 amino acid residues at the N-terminus, eight conserved cysteine residues, multiple sites of glycosylation and one phosphorylation site. JcTI-I is mainly composed of α-helices (70%) stabilized by four disulfide bonds and disordered structures. In silico modelling and SAXS analysis suggest an extended structure with long tail and globular region for JcTI-I. Moreover, JcTI-I has high affinity for trypsin (Ki = 2 x 10-11 M), which is inhibited by a non-competitive mechanism, and maintained, at least partially, in the presence of dithiothreitol (0.1 M, 60 minutes). JcTI-I inhibited S. aureus and S. choleraesuis growth (MIC of 5 µg protein/mL), probably due to its physical interaction with the bacteria, which might have increased the cell surface permeability to this protein that, after internalization to intracellular environment, inactivated proteases and bound to DNA. It is possible that JcTI-I has caused bacterial DNA degradation due to its desoxirribonucleasica activity detected in vitro. Furthermore, JcTI-I was also toxic to T. gondii decreasing the numbers of infected Vero cells and intracellular tachyzoites. In addition, T. gondii treated with JcTI-I presented changes in their internal pelicular and cellular membranes and increased formation of cytoplasm vesicles. Importantly, JcTI-I did not show cytotoxicity to Vero cells, lysis of human red blood cells, and acute toxicity (lethality) to mice. The data demonstrate that JcTI-I has potential to be used as a new antimicrobial agent, adding value to J. curcas cake.
Descrição: COSTA, Helen Paula Silva da. Caracterização estrutural e cinética e ação antimicrobiana de uma albumina 2s com atividade inibitória de tripsina purificada da torta de Jatropha curcas L. 2016. 144 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22458
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