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Tipo: Tese
Título: Caracterização, estudos estruturais e potencial antibacteriano de lectinas isoladas das esponjas marinhas Haliclona (Reniera) implexiformis e Aplysina fistularis
Autor(es): Andrade, Francisco Regivânio Nascimento
Orientador: Sampaio, Alexandre Holanda
Coorientador: Carneiro, Rômulo Farias
Palavras-chave: Poríferos;Proteínas;Purificação
Data do documento: 2022
Citação: ANDRADE, Francisco Regivânio Nascimento. Caracterização, estudos estruturais e potencial antibacteriano de lectinas isoladas das esponjas marinhas Haliclona (Reniera) implexiformis e Aplysina fistularis. 2022. 76 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia de Recursos Naturais) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Resumo: As esponjas são os animais aquáticos mais primitivos do planeta e nas últimas décadas têm se destacado na área biotecnológica por produzirem uma variedade de moléculas com características estruturais únicas e apresentarem potencial para fornecer futuros medicamentos contra doenças humanas, dentre as moléculas produzidas estão as lectinas, que são proteínas ou glicoproteínas de origem não imune capazes de ligar-se reversivelmente a carboidratos sem alterar sua estrutura. O objetivo desse trabalho foi purificar, caracterizar bioquimicamente e estruturalmente lectinas presentes em duas esponjas encontradas no litoral cearense, Haliclona (Reniera) implexiformis e Aplysina fistularis, e a partir do isolamento avaliar seu potencial antibacteriano contra cepas patogênicas. Ambas lectinas foram purificadas em matriz de Sepharose™ e denominadas HiL (Haliclona implexiformis lectin) e AfiL (Aplysina fistulares lectin). HiL apresentou atividade hemaglutinante e foi inibida principalmente por galactosídeos e PSM (mucina de estômago suíno), sendo mais ativa em pH alcalino com resistência em pH ácido e não sofreu total desnaturação em temperaturas de até 60°C. Os resultados predizem que a lectina é um dímero ligado por ligações dissulfeto com massa molecular média de 35.876 ± 2Da e com predominância de conformação β. A estrutura primária de HiL foi parcialmente determinada e não apresentou semelhança com qualquer proteína. HiL mostrou redução significativa no número de células viáveis de biofilmes de Staphylococcus e foi capaz de causar aglutinação de S. aureus. Já em relação a AfiL, houve inibição da atividade hemaglutinante por derivados de galactose com ligação do tipo Galβ1→4 e PSM. A lectina mostrou-se ativa em pH alcalino, resistente a temperaturas de até 80°C, massa estimada de 224 kDa na conformação nativa, e apresentou estrutura secundária predominante de conformação β e estruturas desordenadas. A estrutura primária de AfiL foi parcialmente determinada, não apresentou semelhança com nenhum membro das famílias de lectina animal, no entanto, mostrou 33,33% de identidade e 69,26% de similaridade com uma proteína putativa codificada no genoma da esponja marinha Amphimedon queenslandica. AfiL inibiu a formação do biofilme de cepas de bactérias gramnegativas e gram-positivas, causou também efeito bacteriostático em cepas de S. aureus resistentes à meticilina e tetraciclina. Assim, duas novas lectinas de esponjas marinhas foram descobertas, caracterizadas e constatado seu potencial antibacteriano, fazendo-se importante para o avanço biotecnológico dos recursos naturais marinhos com potencial biomédico.
Abstract: Sponges are the most primitive aquatic animals on the planet and in recent decades they have stood out in the biotechnological area for producing a variety of molecules with unique structural characteristics and presenting the potential to provide future medicines against human diseases, among the molecules produced are lectins, which are proteins or glycoproteins of non-immune origin capable of reversibly binding carbohydrates without altering their structure. The objective of this work was to purify, biochemically and structurally characterize lectins present in two sponges found in the coast of Ceará, Haliclona (Reniera) implexiformis and Aplysina fistularis, and from the isolation evaluate their antibacterial potential against pathogenic strains. Both lectins were purified on a Sepharose™ matrix and named HiL (Haliclona implexiformis lectin) and AfiL (Aplysina fistulares lectin). HiL showed hemagglutinating activity and was inhibited mainly by galactosides and PSM (porcine stomach mucin), being more active at alkaline pH with resistance at acidic pH and did not undergo total denaturation at temperatures up to 60°C. The results predict that the lectin is a disulfide-linked dimer with an average molecular mass of 35,876 ± 2Da and with a predominance of β conformation. The primary structure of HiL was partially determined and showed no similarity to any protein. HiL showed a significant reduction in the number of viable Staphylococcus biofilm cells and was able to cause S. aureus agglutination. In relation to AfiL, there was inhibition of the hemagglutinating activity by galactose derivatives with Galβ1→4 and PSM binding. The lectin was active at alkaline pH, resistant to temperatures up to 80°C, estimated mass of 224 kDa in the native conformation, and presented a predominant secondary structure of β conformation and disordered structures. The primary structure of AfiL was partially determined, it showed no similarity with any member of the animal lectin families, however, it showed 33.33% identity and 69.26% similarity with a putative protein encoded in the genome of the marine sponge Amphimedon queenslandica. AfiL inhibited the biofilm formation of strains of gram-negative and gram-positive bacteria, and also caused a bacteriostatic effect on methicillin- and tetracycline-resistant S. aureus strains. Thus, two new lectins from marine sponges were discovered, characterized and verified their antibacterial potential, making it important for the biotechnological advance of marine natural resources with biomedical potential.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/65043
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