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Tipo: Tese
Título: Proteína humana Cofilina-1: estudo plasmônico e eletroquímico do estado redox e da agregação induzida por oxidação
Título em inglês: Human Cofilin-1 protein: Plasmonic and electrochemical study of redox state and oxidation-induced aggregation
Autor(es): Souza, Luiz Henrique da Costa
Orientador: Diógenes, Izaura Cirino Nogueira
Palavras-chave em português: Cofilina-1;Agregação proteica;Estresse Oxidativo;Eletroquímica direta
Palavras-chave em inglês: Cofilin-1;Protein aggregation;Oxidative stress;Direct electrochemistry
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Data do documento: 2025
Citação: SOUZA, Luiz Henrique da Costa. Proteína humana Cofilina-1: estudo plasmônico e eletroquímico do estado redox e da agregação induzida por oxidação. 2026. 120 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: A desregulação da proteína humana cofilina-1 (CFL-1) tem sido cada vez mais associada à fisiopatologia de doenças neurodegenerativas. Essa patogenicidade liga-se a mecanismos de oxidação de cisteínas, que induzem a formação de ligações dissulfeto e ganho de função tóxica, e à sua capacidade intrínseca de agregação. Embora oxidantes fisiológicos, como a clorotaurina (TauCl), sejam conhecidos por promoverem estresse celular, seu impacto específico na indução de oligômeros ou agregados de CFL-1 permanece inexplorado. Para preencher essas lacunas, esta tese teve como objetivo monitorar, em tempo real, o estado redox e a cinética de agregação interfacial dessa proteína. Inicialmente, elaborou-se uma plataforma em substrato de ouro modificado com ácido 3-mercaptopropiônico (MPA), ativado por meio de EDC/NHS, para a imobilização da CFL-1. A caracterização foi realizada por ressonância de plámons de superfície (SPR, do inglês surface plasmon resonance), voltametria cíclica (VC) e impedância eletroquímica (EIE). Esta plataforma permitiu a adaptação inédita do ensaio de Ellman a um meio heterogêneo, com monitoramento por SPR. Os resultados demonstraram que a proteína imobilizada manteve predominantemente sua conformação nativa (reduzida), apresentando uma relação estequiométrica consistente com 4 tióis livres por molécula de proteína na interface. Em uma segunda etapa, a cinética de agregação da CFL-1 induzida por TauCl foi monitorada, de forma inédita, por meio de eletroquímica direta (ED) em eletrodos de carbono impressos (SPCE). Utilizando a oxidação intrínseca de resíduos de tirosina (Tyr) como marcador molecular, evidenciou-se um processo de agregação dependente do tempo, caracterizado por uma redução expressiva da corrente anódica. A formação de agregados foi corroborada por técnicas complementares, nas quais DLS e AFM confirmaram o aumento do diâmetro hidrodinâmico e alterações morfológicas na superfície, respectivamente. Conclui-se que as plataformas desenvolvidas oferecem ferramentas analíticas robustas para a investigação da CFL-1. A metodologia baseada em SPR abre perspectivas para a triagem de fármacos seletivos para as formas redox da proteína, enquanto a abordagem eletroquímica elucidou mecanismos de agregação dependentes do estado redox, fornecendo subsídios essenciais para compreender as bases moleculares de neurodegenerações associadas à CFL-1.
Abstract: The dysregulation of human cofilin-1 (CFL-1) protein is increasingly associated with the pathophysiology of neurodegenerative diseases. This pathogenicity is linked to cysteine oxidation mechanisms, which induce disulfide bond formation and confer toxic function, as well as to its intrinsic propensity for aggregation. Although physiological oxidants such as chlorotaurine (TauCl) are known to promote cellular stress, their specific role in inducing CFL-1 oligomers or aggregates remains unexplored. To address these gaps, this thesis aimed to monitor the redox state and interfacial aggregation kinetics of this protein in real-time. Initially, a platform on a gold substrate modified with 3-mercaptopropionic acid (MPA) and activated via EDC/NHS was developed for CFL-1 immobilization. Characterization was performed using surface plasmon resonance (SPR), cyclic voltammetry (CV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). This platform enabled the novel adaptation of the Ellman assay (DTNB) for a heterogeneous environment, with SPR monitoring. Results demonstrated that the immobilized protein predominantly maintained its native (reduced) conformation, presenting a stoichiometric ratio consistent with 4 free thiols per protein molecule at the interface. In the second phase, TauCl-induced CFL-1 aggregation kinetics were monitored in a novel manner via direct electrochemistry on screen-printed carbon electrodes (SPCEs). Using the intrinsic oxidation of tyrosine (Tyr) residues as a molecular marker, a time-dependent aggregation process was evidenced, manifested by a significant reduction in the anodic current. Aggregate formation was corroborated by complementary techniques, with DLS and AFM confirming increased hydrodynamic diameter and surface morphological changes, respectively. In conclusion, the developed platforms offer robust analytical tools for CFL-1 investigation. The SPR-based methodology offers perspectives for drug screening targeting specific redox forms of the protein, while the electrochemical approach elucidates redox state-dependent aggregation mechanisms, providing essential insights into the molecular bases of CFL-1-associated neurodegeneration.
Descrição: O presente trabalho foi realizado com apoio da Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FUNCAP).
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86798
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0003-3665-4885
Currículo Lattes do(s) Autor(es): https://lattes.cnpq.br/6462298758018974
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-2765-4982
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/5519498977042235
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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