Orientador: Sergio Marangoni

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: Neste trabalho descrevemos a purificação, caracterização estrutural e os efeitos locais e sistêmicos de uma nova metaloprotease de baixa massa molecular, denominada BtaHF (Bothriopsis taeniata Hemorrhagic Factor). A proteína foi purificada a partir do veneno total da serpente Bothriopsis...

Resumo: Neste trabalho descrevemos a purificação, caracterização estrutural e os efeitos locais e sistêmicos de uma nova metaloprotease de baixa massa molecular, denominada BtaHF (Bothriopsis taeniata Hemorrhagic Factor). A proteína foi purificada a partir do veneno total da serpente Bothriopsis taeniata usando cromatografía exclusão molecular convencional (Sephadex G-75), seguida de uma cromatografia de alta eficiência de troca iônica (coluna DEAE 8HR APMinicolumn). A nova metaloprotease BtaHF apresenta um alto grau de pureza e homogeneidade molecular e possui uma massa molecular de 25968,16 Da. A BtaHF apresentou atividade caseinolítica com uma temperatura e pH ótimos de 37-40 oC e 8, respectivamente. A atividade caseinolítica da BtaHF foi inibida por EGTA, EDTA e DTT, mas os inibidores PMSF e SBTI não apresentaram efeito. O íon Ca+2 é importante para a estabilidade da metaloprotease BaHF, aumentando atividade caseinolítica da enzima, entretanto, os íons Zn+2 e Mn+2 inibem a atividade enzimática desta enzima. A BtaHF é uma enzima ?-fibrinogênolítica por degradar rapidamente à cadeia A do fibrinogênio após 15 minutos de incubação, enquanto a cadeia B? é completamente degradada após 6 horas. Por outro lado, a BtaHF não possui atividade fibrinolítica ou arginine amidase. A análise de composição de aminoácidos mostrou que a BtaHF possui caráter ácido e apresenta 6 resíduos de cisteína. No estudo de homologia a BtaHF apresentou maior identidade sequencial com metaloproteases com atividade hemorrágica da classe P-I como a BaP1 (Bothrops asper). A metaloprotease BtaHF possui atividade hemorrágica fraca com uma dose hemorrágica mínima de 20,14 ?g/animal. Esta metaloprotease mostrou atividade edematogênica que mostrou ser dose-dependente e teve um efeito permaneceu após 6 horas de injeção. Ambos os efeitos estão relacionados à atividade proteolítica e ao correto enovelamento da BtaHF, una vez que foram inibidas por agentes quelantes (EDTA e EGTA) e redutor (DTT). A metaloprotease BtaHF não possui atividade miotóxica, embora tenha atividade citotóxica em fibroblastos C2C12. A análise histológica do músculo gastrocnêmio de camundongo confirmou a atividade hemorrágica e edematogênica da metaloprotease, assim como, a ausência de atividade miotoxica. A metaloprotease BtaHF produz efeitos sistêmicos específicos quando injetado via endovenosa em camundongos. A nível do tecido pulmonar, a toxina produz alteração da estrutura alveolar com hemorragia significativa, engrossamento dos septos alveolares e inflamação. A BtaHF não produz hemorragia no tecido renal, mas alterou a estrutura glomerular, além de alterações no citoplasma das células dos túbulos proximal e distal. Contrariamente, esta toxina não produz efeito nenhum a nível hepático. A BtaHF consome o fibrinogênio plasmático de modo dose e tempo-dependente, produzindo incoagulabilidade sanguínea após uma hora. Estudos in vitro revelaram atividade pro-coagulante dose-dependente, ao reduzir os índices PT e APPT. A utilização de metodologias de purificação de alta eficiência permitram a purificação da metaloprotease BtaHF. Assim, esta abordagem pode ser aplicada nos estudos bioquímicos, estrutura-função, fisiológicos e farmacológicos, podendo deduzir o papel desenvolvido pela metaloprotease purificada nos efeitos biológicos produzidos pelo veneno total de Botriopsis taeniata. As informações produzidas no presente trabalho permitiram sugerir que as principais funções das metaloproteases de veneno de serpente da classe P-I são manter a hemorragia característica dos envenenamentos botrópicos e participar da imobilização da presa promovendo rápidos efeitos próinflamatórios

Abstract: In this work we described the purification, structural characterization and the local and systemic effects of a new low molecular weight snake venom metalloproteinase, named BtaHF. This protein was purified from the Bothriopsis taeniata crude venom combining conventional molecular...

Abstract: In this work we described the purification, structural characterization and the local and systemic effects of a new low molecular weight snake venom metalloproteinase, named BtaHF. This protein was purified from the Bothriopsis taeniata crude venom combining conventional molecular exclusion (Sephadex G-75 column) followed by an ion exchange (DEAE 8HR APMinicolumn) chromatography on a HPLC system. The new metalloproteinase BtaHF showed a high degree of purity and molecular homogeneity with a molecular mass of 25968.16 Da. BtaHF showed caseinolytic activity with an optimum temperature and pH of 37-40 °C and 8, respectively. The caseinolytic activity was inhibited by EGTA, EDTA and DTT, but PMSF and SBT-I did not show inhibitory effect. The Ca+2 ion shown to be important for protein stability enhancing its caseinolytic activity, on the contrary, Z+2 and Mn+2 showed inhibitory effects upon the enzymatic activity of this protein. The metalloproteinase BtaHF is an ?-fibrigenolytic enzyme, rapidly degraded fibrinogen A? chain within 15 minutes, while fibrinogen B? chain is degraded after 6 hours. This enzyme did not show fibrinolytic or arginine amidase activities BtaHF is an acidic protein due the mayor proportion of acidic amino acid in its amino acid composition with 6 cysteinyl residues. By the homology study BtaHF share a high sequence identity other weakly hemorrhagic P-I class SVMP such BaP1 isolated from Bothrops asper snake venom This new metalloproteinase, BtaHF, have a weak hemorrhagic with a minimum hemorrhagic dose of 20.14 ?g. Also, this metalloproteinase showed dose-dependent paw edemaforming activity, this effect remain six hours after inoculation. Both hemorrhage and edemaforming activities were related to the enzymatic activity and correct fold of BtaHF, since chelating (EDTA and EGTA) and reducing (DTT) agents inhibited these activities. On the other hand, this enzyme did not show miotoxic activity, although, showed citotoxic activity on C2C12 fibroblast. Histological analysis of mice gastrocnemius muscle confirmed that the metalloproteinase produce local hemorrhage and pro-inflammatory effects, as well as, the absence of miotoxic activity. This metalloproteinase, BtaHF, produce specific systemic effects when injected endovenously in mice. On lung tissue level these toxin produce alteration of alveolus structure with significant hemorrhage, thickness of alveolus septum and inflammation. On renal tissue BtaHF did not produce hemorrhage, but, was observe alteration of glomerulus structure, along with cytoplasmatic alterations of distal and proximal tubulus cells. On the other hand, were not observed any alterations on hepatic tissue. BtaHF deplete completely plasma fibrinogen levels in a time and dose-depended manner, reaching blood incoagulability after one hour. BtaHF shown dose-dependent pro-coagulant activity "ex vivo" reducing PT and APPT index. The metalloproteinase BtaHF was purified using a high efficient system. Thus, this approach can be applied to biochemical, structure-function, physiologic and pharmacologyc studies which allow infer the role of this enzyme in the biological effects produce by Bothriopsis taeniata crude venom. The information here presented suggest that the mainly functions of P-I class snake venom metalloproteinases are the maintenance of the characteristic hemorrhagic effect of the botropic venoms and participate of prey immobilization by promoting rapid inflammatory effects