Synthèse et caractérisation physicochimique de peptides de polyglutamines

Neuf maladies neurodégénératives sont le produit de l’expression de gènes mutés, dans lesquels le codon CAG est répété au-delà d’un seuil pathologique. Ceci produit des protéines mutantes dans lesquelles sont insérés des segments de polyglutamines (polyGln), qui perdent leur activité et acquièrent une nouvelle fonction, ce qui est toxique pour le neurone. Ces altérations sont attribuables aux propriétés particulières de la polyGln. En effet, ces dernières possèdent la capacité de s’assembler pour former des corps d’inclusion intracellulaires. Cette propension à l’agrégation de la polyGln rend difficile l’étude de ces pathologies. C’est ainsi que l’utilisation de peptides peut s’avérer une approche avantageuse. Toutefois, la synthèse de polyGln est associée à de nombreuses délétions et nécessite l’ajout de groupements chargés afin de permettre leur purification. Cependant, ce prérequis donne lieu à des interactions électrostatiques qui biaisent la structure et la cinétique d’agrégation de ces peptides, en plus d’interférer avec l’évaluation d’éventuels agents thérapeutiques. L’objectif du projet est de développer un système permettant l’étude de la polyGln en s’affranchissant des effets de charges. Pour ce faire, deux approches ont été explorées, la première utilise la polyGln non chargée et la seconde utilise une structure polyGln-morpholine ayant des charges labiles en fonction du pH. Ces peptides ont été produits en utilisant une approche linéaire de synthèse peptidique sur support solide avec protection maximale des chaînes latérales. La purification a été effectuée par chromatographie de haute performance en phase inverse en milieu acide. Ces stratégies ont permis de produire des peptides de polyGln de grande pureté avec des rendements acceptables. Une procédure de solubilisation des peptides alliant sonication et lyophilisation a été développée afin d’étudier chacun de ces peptides à l’aide de diverses techniques physicochimiques, telles que la diffusion de la lumière, la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, Raman et UV-visible, le dichroïsme circulaire et la microscopie optique polarisée. La polyGln non chargée solubilisée dans le trifluoroéthanol-eau a montré que la taille des particules et la vitesse d’agrégation sont proportionnelles à la fraction volumique en eau. De plus, la structure secondaire en solution est à prédominance alpha et semble être peu sensible à la fraction d’eau jusqu’à un certain seuil (25%) après lequel la structure aléatoire prédomine. L’analyse des agrégats à l’état solide montre des structures hélicoïdales > aléatoires et ont les caractéristiques des fibrilles amyloïdes. Le peptide de polyGln-morpholines a un pKa de 7,3 en milieu aqueux. Il demeure en solution lorsque le pH < pKa et à faible force ionique, alors qu’il s’autoassemble lorsque ces conditions ne sont pas respectées. Ceci suggère que la répulsion électrostatique est responsable de la stabilisation du peptide en solution. La dimension fractale nous indique que le peptide forme des agrégats compacts dont les constituants ont une taille de 2,5 nm, compatibles avec une conformation aléatoire compacte, en coude bêta ou hélicoïdale. Ceci est en accord avec l’étude structurale des peptides en solution qui a montré des espèces aléatoires > bêta > alpha. De plus, en RMN, l’élargissement des signaux du 1Hγ en cours d’agrégation suggère une interaction via les chaînes latérales. Les analyses en phase solide ont plutôt montré une prédominance de structures bêta et alpha. L’inhibition de l’agrégation à pH 8 varie selon rouge de Congo > tréhalose, alors que le peptide liant la polyGln 1 et la thioflavine T ne semble pas avoir d’effet. Ces approches ont donc permis pour la première fois de s’affranchir des effets de charges auparavant inhérents à l’étude de la polyGln en solution et par conséquent d’obtenir des informations inédites quant à la solubilité, la structure et la cinétique d’agrégation. Enfin, le dispositif à charges labiles permet d’évaluer l’efficacité d’éventuels agents thérapeutiques à pH quasi physiologique.

Membranas biológicas homólogas preservadas em solução alcalina seguida de liofilização, glicerina a 98% e por liofilização para implantação em eqüinos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Jambolão (Syzygium cumini) desidratado por liofilização e secagem em leito de jorro: avaliação do impacto do processo de secagem e caracterização do potencial funcional do produto final

Tropical fruits have been extensively studied due to their functional potential attributed to the presence of natural bioactive compounds. The exotic fruit jambolan (Syzygium cumini) has been reported for its appreciable amount of phenolic compounds, especially anthocyanins and antioxidant capacity. Nevertheless, there are hardly any derived jambolan products in the Brazilian market. In addition to that, considerable volumes of fruit are lost due to their high perishability. Dried fruits have become an important fruit market segment due to its weight and volume reduction and decreased transportation and storage costs. Thus, this study evaluated the jambolan pulp submitted to spouted bed drying (JLJ) and lyophilization (JLI), besides assessing the drying impact on the final product. In order to achieve this, the process performance was calculated and compared, as well the physicochemical and bioactive characteristics (moisture, water activity (aw), solubility, hygroscopicity, density, color, structure through images obtained by scanning electron microscopy (SEM), concentration of bioactive (total phenolic compounds (TPC), anthocyanins, proanthocyanidins and ascorbic acid) and antioxidant activity. The results showed drying efficiency higher than 60% for both products and that JLJ group showed higher moisture and water activity when compared to the JLI group (p<0.05). The two types of drying were able to produce stable final product in the microbiological point of view, given that both showed aw < 0.6. The final products exhibited high solubility (73.7 to 81.6%) and low hygroscopicity (9.8 to 11.6%), desirable characteristics for dehydrated foods. Despite the losses caused by drying, the dried jambolan pulp by both methods showed high TPC (468.6 to 534.0 mg GAE/100g dm), anthocyanins (from 491.9 to 673.4 mg. eq. cyanidin-3-glicoside/100g dm), proanthocyanidins (66.9 to 76.6 mg QTE/g dm) and ascorbic acid (156.4 to 186.8 mg/100 g dm). Taken together, the results of this study reveal spouted dried and freeze dried jambolan pulp as bioactive-rich natural products with suitable physicochemical and functional characteristics to be used as food ingredients. The data also demonstrate the drying techniques as rational strategies for the exploitation of the exotic fruit jambolan

Cyclodextrin glycosyltransferase production by new Bacillus sp. strains isolated from brazilian soil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A rapid procedure for the isolation of the Lys-49 myotoxin II from Bothrops moojeni (caissaca) venom: Biochemical characterization, crystallization, myotoxic and edematogenic activity

A, M. Soares, V, M, Rodrigues, M. I. Homsi-Brandeburgo, M. H. Toyama, F, R, Lombardi, K. Arni and J. R, Giglio. A rapid procedure for the isolation of the Lys-49 myotoxin II from Bothrops moojeni (caissaca) venom: Biochemical characterization, crystallization, myotoxic and edematogenic activity. Toxicon 36, 503-514, 1998.-Bothrops moojeni snake venom was fractionated on a CM-Sepharose column which was previously equilibrated with 0.05 M ammonium bicarbonate buffer at pH 8.0 and subsequently eluted with an ammonium bicarbonate concentration gradient from 0.05 to 0.5 M at constant pH (8.0) and temperature (25 degrees C). The fraction which eluted last (M-VI) showed, after direct lyophilization, a single band by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and SDS-PAGE, indicating an approximate M,. of 14 000 and 77 000, in the presence and absence of dithiothreitol, respectively. Its amino acid composition revealed a high level of hydrophobic and basic amino acids as well as 13 half-cystine residues. Its isoelectric point and extinction coefficient (E-1.0cm(1.0mg/ml) at 278 nm and pH 7.0) were 8.2 and 1.170, respectively. M-VI was devoid of phospholipase A(2) (PLA(2)) activity on egg yolk, as well as of hemorrhagic, anticoagulant and coagulant activities, but could induce drastic necrosis on skeletal muscle fibres as well as rapid and transient edema on the rat paw. Its N-terminal sequence: SLFELGKMILQETGKNPAKSYGVYGCNCGVGGRGKPKDATDRCCYVHKCCYK.... revealed high homology with other Lys 49 PLA(2)-like myotoxins from other bothropic venoms. Orthorhombic crystals of M-VI? which diffracted to a maximal resolution of 1.6 Angstrom. were obtained and indicated the presence of a dimer in the asymmetrical unit. (C) 1998 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

Carbamide Peroxide Determination in Tooth Whitening Using a Reagentless HRP-Biosensor

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of drying technique on some physical properties of cross-linked high amylose/pectin mixtures

Polymers mixtures as well as cross-linking reactions are approaches that have been used successfully to modulate the polymers characteristics in order to improve the control over drug release rate. High amylose and pectin are polysaccharides frequently used to prepare drug delivery systems. Since the drying technique can strongly influence the properties of such systems, the aim of this work was to characterize high amylose/pectin mixtures cross-linked with sodium trimetaphosphate and dried by different techniques-oven and lyophilization. The results showed that samples dried by lyophilization presented reduced particle size, higher porosity and higher swelling ability than the samples dried in oven. Besides, lower thermal stability and different diffraction patterns showed by the former particles should reflect the structural changes as a function of drying technique. © 2013 Informa Healthcare USA, Inc.

Desempenho e estabilidade de parâmetros bioquímicos em materiais de controle líquidos congelados e sólidos liofilizados

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Efeito das condições de congelamento sobre atributos de qualidade de fatias de abacaxi liofilizado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Comparação entre técnicas de secagem para a obtenção de biomassa de rubrivivax gelatinosus

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Prospecção de moléculas químicas com propriedades alelopáticas em Acacia mangium (Willd.)

Muito se tem estudado sobre o potencial que algumas plantas têm de inibir o desenvolvimento de outras plantas. Em busca de alternativas para reduzir a dependência de herbicidas sintéticos, diminuindo os danos ambientais e prejuízos à saúde humana e procurando alternativas à resistência aos herbicidas do mercado, os compostos naturais oferecem excelentes perspectivas. Este trabalho isola, identifica as estruturas e caracteriza a atividade alelopática de duas substâncias químicas produzidas pela espécie Acacia mangium. Para isso, procede-se com solução hidroalcoólica (7:3) extração exaustiva das folhas secas caídas, folhas verdes, raízes e sementes dessa espécie, passando-se pela recuperação do etanol (evaporador rotativo) e liofilização dos extratos para a desidratação e obtenção do extrato bruto hidroalcoólico (EBHA). Para identificar qual parte da planta possui maior potencial alelopático, é preparado um bioensaio com a utilização de solução hidroalcoólica (7:1) de cada EBHA em concentração de 1%. É determinado o potencial inibitório sobre a germinação, desenvolvimento do hipocótilo e desenvolvimento da radícula das sementes das plantas daninhas malícia (Mimosa pudica), mata-pasto (Senna alata) e puerária (Pueraria phaseoloides). 10 g do EBHA das folhas caídas são submetidas à CCVU para separação das substâncias, a partir do qual são obtidas quatro reuniões de substâncias semelhantes. Três delas são refracionadas em colunas menores (R1’, R2- R3’, R4’) e da coluna R1’ são isoladas as substâncias Lupenona e Lupeol. Nos bioensaios com os extratos, o das folhas secas apresenta as inibições mais acentuadas, notadamente sobre a germinação (99%). Nesta característica, mata-pasto é a espécie de menor sensibilidade, com inibições abaixo de 12%. São realizados bioensaios com as substâncias isoladas e em par (solubilizadas em clorofórmio), na concentração de 140 ppm, sobre as sementes de Mimosa pudica e Senna obtusifolia. Para a germinação das sementes, as substâncias em todos os tratamentos não evidenciam qualquer efeito. Para o desenvolvimento da radícula, ambas as substâncias, isoladamente, promovem inibições em torno de 40% sobre duas espécies de plantas daninhas, enquanto que em par, observa-se que há antagonismo entre as substâncias, já que os resultados são inferiores, ficando ao redor de 30%. Com relação ao crescimento do hipocótilo a inibição em todos os tratamentos fica em torno de 15% e não há diferença significativa entre os resultados. É testado também o efeito do pH (3,0 e 9,0) na atividade alelopática das substâncias, isoladas e em par, sobre a germinação das sementes de malícia e observa-se que há interação para os fatores pH e germinação, havendo maior atividade inibitória da lupenona em condições ácidas e do lupeol em condições alcalinas. Não há efeito aditivo ou negativo quando da associação das substâncias. É realizada também análise por HPLC nos extratos brutos hidroalcoólicos de três partes da planta Acacia mangium para a detecção dos flavonóides catequina e epicatequina (substâncias com comprovado efeito alelopático), sendo que a epicatequina é a substância com absorção para os espetros selecionados, mostrando que esta substância pode ter contribuído para os resultados expressivos observados nos primeiros bioensaios com os extratos brutos das partes das plantas.

Estudo fitoquímico e atividade antiplasmódica em Plasmodium falciparum (W2) de Himatanthus articulatus (Vahl) Woodson (Apocynaceae)

O presente trabalho descreve a análise fitoquímica e avaliação da atividade antiplasmódica em Plasmodium falciparum (W2) de Himatanthus articulatus (Vahl) Woodson. O extrato etanólico (EEHS) obtido por percolação do pó das cascas, após concentração, forneceu um precipitado (EEHSP) e um resíduo pastoso que foi submetido a liofilização (EEHS). Fracionou-se este por: re-extração sob refluxo, partição ácido-base e coluna cromatográfica de sílica gel. Além disso, submeteu-se o pó das cascas a extração com ácido clorídrico 1 N para separação de alcalóides. A prospecção fitoquímica, em CCD, foi realizada com EEHS e EEHSP, enquanto que EEHS, frações (FrDCM EEHS, FrAcOET EEHS e FrMeOH EEHS) e FAHS2 DCM foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a DAD (arranjo de diiodo-CLAE-DAD). FrAcOET EEHS foi fracioanda por coluna cromatográfica fornecendo uma substância isolada (S1). Analisou-se o EEHS, a fração majoritária obtida na coluna cromatográfica (F71), FAHS2 DCM e S1 por cromatografia liquida acoplada a espectrometria de massas (CL-EM). O espectro no infravermelho foi obtido para F71 e S1. A estrutura química de S1 foi definida como sendo o plumierídeo por ressonância magnética nuclear. A avaliação de atividade antiplasmódica foi realizada com EEHS, EEHSP, FrDCM EEHS, FrAcOET EEHS, FrMeOH EEHS, FAHS1 DCM, FAHS2 DCM, FAEEHS, FNEEHS, FNHS DCM e S1 pelo método da lactato desidrogenase parasitária (pLDH). Na prospecção fitoquímica, EEHS e EEHSP apresentaram resultados positivos para polifenóis e taninos, saponinas, triterpenos e esteroides, alcaloides e geninas flavônicas. EEHS e frações analisadas por CLAE-DAD mostraram os picos mais intensos sugestivos de iridoides, comprovados por CL-EM de EEHS que mostrou como substância majoritária o iridóide plumierídeo, coerente com o espectro no IV de F71 e S1 que revelou absorções de grupos funcionais presentes em iridóides. Nas análises destas por CL-EM, observou-se um pico a m/z 471 (M+H), atribuído ao íon pseudomolecular do plumierídeo e/ou isoplumierídeo. S1 foi identificada como plumierídeo. Até o presente momento não foi relatada a presença de alcaloides para a espécie, porém nas frações alcaloídicas (FAHS1 DCM, FAHS2 DCM, FAEEHS) e de neutros (FNEEHS e FNHS DCM) em análise por CCD revelada com reagente Dragendorff observaram-se manchas sugestivas de alcalóides, coerente com análise por CLAE-DAD de FAHS2 DCM, a qual mostrou pico majoritário com cromóforo sugestivo de alcaloide β-carbolínico. Em análises por CL-EM de FAHS2 DCM observou-se pico majoritário sugestivo do alcalóide 10-hidroxi-antirina-N-óxido com massa molecular 328 u. Os ensaios de atividade antiplasmódica foram negativos para EEHS, EEHSP, FrDCM EEHS, FrAcOET EEHS, FrMeOH EEHS, S1, FAEEHS, FAHS1 DCM, FNEEHS, FNHS DCM e moderadamente ativo (CI₅₀ 22,89 μg/mL) para FAHS2 DCM. Estes resultados indicam que a atividade antiplasmódica da planta pode se atribuída aos alcaloides, cuja presença em H. articulatus é descrita pela primeira vez.

Stability of curcumin microencapsulated by spray and freeze drying in binary and ternary matrices of maltodextrin, gum arabic and modified starch

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Microencapsulação por gelificação iônica e interação eletrostática do corante de buriti (Mauritia flexuosa L. f.)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Peptidomics of Three Bothrops Snake Venoms: Insights Into the Molecular Diversification of Proteomes and Peptidomes

Snake venom proteomes/peptidomes are highly complex and maintenance of their integrity within the gland lumen is crucial for the expression of toxin activities. There has been considerable progress in the field of venom proteomics, however, peptidomics does not progress as fast, because of the lack of comprehensive venom sequence databases for analysis of MS data. Therefore, in many cases venom peptides have to be sequenced manually by MS/MS analysis or Edman degradation. This is critical for rare snake species, as is the case of Bothrops cotiara (BC) and B. fonsecai (BF), which are regarded as near threatened with extinction. In this study we conducted a comprehensive analysis of the venom peptidomes of BC, BF, and B. jararaca (BJ) using a combination of solid-phase extraction and reversed-phase HPLC to fractionate the peptides, followed by nano-liquid chromatography-tandem MS (LC-MS/MS) or direct infusion electrospray ionization-(ESI)-MS/MS or MALDI-MS/MS analyses. We detected marked differences in the venom peptidomes and identified peptides ranging from 7 to 39 residues in length by de novo sequencing. Forty-four unique sequences were manually identified, out of which 30 are new peptides, including 17 bradykinin-potentiating peptides, three poly-histidine-poly-glycine peptides and interestingly, 10 L-amino acid oxidase fragments. Some of the new bradykinin-potentiating peptides display significant bradykinin potentiating activity. Automated database search revealed fragments from several toxins in the peptidomes, mainly from L-amino acid oxidase, and allowed the determination of the peptide bond specificity of proteinases and amino acid occurrences for the P4-P4' sites. We also demonstrate that the venom lyophilization/resolubilization process greatly increases the complexity of the peptidome because of the imbalance caused to the venom proteome and the consequent activity of proteinases on venom components. The use of proteinase inhibitors clearly showed different outcomes in the peptidome characterization and suggested that degradomic-peptidomic analysis of snake venoms is highly sensitive to the conditions of sampling procedures. Molecular & Cellular Proteomics 11: 10.1074/mcp.M112.019331, 1245-1262, 2012.