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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/62764
Tipo: | Tese |
Título: | Purificação, caracterização bioquímica e potencial antibacteriano de um inibidor de tripsina de sementes de chia (Salvia hispanica L.) |
Título em inglês: | Purification, biochemical characterization and antibacterial potential of a trypsin inhibitor from chia seeds (Salvia hispanica L.) |
Autor(es): | Souza, Adson Ávila de |
Orientador: | Oliveira, Hermógenes David de |
Palavras-chave: | Proteína bioativa de planta;Inibidor de protease;MRSA;Sinergismo |
Data do documento: | 2021 |
Citação: | SOUZA, Adson Ávila de. Purificação, caracterização bioquímica e potencial antibacteriano de um inibidor de tripsina de sementes de chia (Salvia hispanica L.). 2021.101 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021. |
Resumo: | A crise de resistência aos antibióticos provocada pelo surgimento crescente de bactérias multirresistentes tem gerado profundos impactos globais. A presença de cepas resistentes em ambiente hospitalar tem aumentado os custos com assistência médica, bem como as chances de falhas no tratamento, levando a complicações clínicas ou mortalidade. Assim, é imperativa a busca por terapias alternativas aos antibióticos que estão se tornando ineficazes. Os inibidores de protease de plantas (IPPs) aparecem como moléculas promissoras com atividade antimicrobiana, que têm sido considerados excelentes candidatos para o desenvolvimento de novos agentes terapêuticos. Este trabalho teve como objetivo purificar, investigar aspectos bioquímicos e avaliar a atividade antibacteriana in vitro de um inibidor de tripsina de sementes de chia (ShTI, do inglês Salvia hispanica L. Trypsin Inhibitor). ShTI foi purificado a partir de sementes de chia por meio de tratamento térmico do extrato bruto, seguido de cromatografia de afinidade e fase reversa. Análise eletroforética em condições não redutoras (Tricina-SDS-PAGE 15%) de ShTI revelou uma única banda glicoproteica de massa aparente de ~11 kDa, que foi confirmada em análise por espectrometria de massa (11,558 kDa). ShTI foi notavelmente estável sob temperaturas extremas (100 °C; 120 min.), mantendo 100% de sua atividade inibitória de tripsina. Além disso, o inibidor purificado foi estável em uma ampla faixa de pH (2 -10), retendo 80-100% da atividade inibitória em pH ácidos e básicos. Após exposição ao agente redutor DTT (0,1 M; 120 min.), a atividade antitríptica de ShTI foi parcialmente perdida (~38%), indicando a participação de pontes dissulfeto em sua estrutura nativa. Estudos cinéticos mostraram que ShTI é um inibidor competitivo (Ki = 1,79 x 10-8 M; CI50 = 1,74 x 10-8 M) com razão estequiométrica 1:1 para o complexo ShTI:tripsina. Ensaios de sensibilidade antimicrobiana in vitro demonstraram que ShTI exibiu atividade antibacteriana contra todas as três cepas de Staphylococcus aureus testadas (S. aureus ATCC® 6538P, S. aureus resistente à meticilina ATCC® 4996 e um isolado clínico - MRSA), apresentando concentrações inibitórias mínimas (CIMs) variando de 15,83 a 19,03 µM. Nenhum efeito significativo foi observado contra as bactérias Gram-negativas testadas (Escherichia coli ATCC® 8739 e Pseudomonas aeruginosa ATCC® 9027). ShTI também exibiu efeito sinérgico no cotratamento com oxacilina com Índices de Concentração Inibitória Fracionada (ICIF) variando de 0,20 a 0,33 contra as cepas de S. aureus ATCC® 6538P e S. aureus resistente à meticilina ATCC® 4996. Análises por microscopia de fluorescência e eletrônica de varredura revelaram que ShTI ocasionou aumento da permeabilidade celular, com a formação de poros na membrana plasmática, e indução de superprodução de espécies reativas de oxigênio em S. aureus. Portanto, ShTI representa um novo candidato a ser explorado como agente terapêutico para o manejo bacteriano de infecções por S. aureus |
Abstract: | The burgeoning emergence of multiresistant bacteria has been generated the socalled antibiotic resistance crisis with profound global impacts. The presence of resistant strains in the hospital environment has raised healthcare costs and the chances of treatment failures, leading to clinical complications or mortality. Thus, it is imperative to search for alternative therapies to antibiotics that are becoming obsolete. Plant protease inhibitors (PPIs) appear as promising molecules with antimicrobial activity, considered excellent candidates for novel therapeutic agents’ development. This work aimed to purify, biochemically characterize and evaluate the antibacterial activity in vitro of a trypsin inhibitor from chia (Salvia hispanica L.) seeds. The trypsin inhibitor, named ShTI, was purified from chia seeds through crude extract heat treatment, affinity and reversed-phase chromatographies. Tricine-SDS-PAGE analysis of ShTI revealed a single glycoprotein band of ~11 kDa under non-reducing conditions, confirmed by mass spectrometry analysis (11.558 kDa). ShTI was remarkably stable under high-temperature incubation (100 °C; 120 min.), maintaining 100% of its trypsin inhibitory activity. Moreover, the purified trypsin inhibitor was stable at a broad pH range (2 -10), retaining 80 – 100% of inhibitory activity in acidic and basic pHs. Upon exposure to DTT (0.1 M; 120 min.), ShTI antitrypsin activity was partially lost (~38%), indicating the participation of disulfide bridges in the protein native structure. Kinetic studies showed that ShTI is a competitive inhibitor (Ki = 1.79 x 10-8 M; IC50 = 1.74 x 10-8 M) that forms a 1:1 stoichiometry ratio for the ShTI:trypsin complex. In vitro antimicrobial susceptibility, assays demonstrated ShTI antibacterial activity against all three Staphylococcus aureus strains tested (S. aureus ATCC® 6538P, Methicillinresistant S. aureus ATCC® 4996, and a clinical strain of MRSA), showing MIC ranging from 15.83 to 19.03 µM. No significant effect was observed toward the Gram-negative bacteria tested (Escherichia coli ATCC® 8739, Pseudomonas aeruginosa ATCC® 9027). ShTI also displayed antibacterial activity in drug combination therapy with oxacillin Fractional Inhibitory Concentration Index (FICI) ranges from 0.20 to 0.33 showing synergistic effects against S. aureus ATCC® 6538P and MRSA ATCC® 4996. Fluorescence and scanning electron microscopy analysis revealed that ShTI increased cell permeability, leading to plasma membrane pore formation and inducing overproduction of reactive oxygen species in S. aureus. Therefore, ShTI represents a novel candidate to be used as a therapeutic agent for bacterial management of S. aureus infections. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/62764 |
Aparece nas coleções: | DBBM - Teses defendidas na UFC |
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