Isolamento de uma quitinase extraída do cefalotórax do camarão marinho Litopenaeus schmitti (BURKENROAD, 1936) : avaliação de suas atividades antimicrobiana e larvicida

Chitinases are enzymes involved in degradation of chitin and are present in a range of organisms, including those that do not contain chitin, such as bacteria, viruses, plants and animals, and play important physiological and ecological roles. Chitin is hydrolyzed by a chitinolytic system classified as: endo-chitinases, exo-chitinases and N-acetyl-b-D-glucosaminidases. In this study a Litochitinase1 extracted from the cephalotorax of the shrimp Litopenaeus Schmitt was purified 987.32 times using ionexchange chromatography DEAE-Biogel and molecular exclusion Sephacryl S-200. These enzyme presented a molecular mass of about 28.5 kDa. The results, after kinetic assay with the Litochitinase1 using as substrate p-nitrophenyl-N-acetyl-b-Dglucosaminideo, showed apparent Km of 0.51 mM, optimal activity at pH ranging from 5.0 to 6.0, optimum temperature at 55°C and stability when pre-incubated at temperatures of 25, 37, 45, 50 and 55°C. The enzyme showed a range of stability at pH 4.0 to 5.5. HgCl2 inhibited Litochitinase1 while MgCl2 enhances its activity. Antimicrobial tests showed that Litochitinase1 present activity against gram-negative bacterium Escherichia coli in the 800 μg/mL concentration. The larvicidal activity against Aedes aegypti was investigated using crude extracts, F-III (50-80%) and Litochitinase1 at 24 and 48 hours. The results showed larvicidal activity in all these samples with EC50 values of 6.59 mg/mL for crude extract, 5.36 mg/mL for F-III and 0.71 mg/mL for Litochitinase1 at 24 hours and 3.22 and 0.49 mg/mL for the F-III and Litochitinase1 at 48 hours, respectively. Other experiments confirmed the presence of chitin in the midgut of Aedes aegypti larvae, which may be suffering the action of Litochitinase1 killing the larvae, but also the absence of contaminating proteins as serine proteinase inhibitors and lectins in the crude extract, F-III and Litochitinase1, indicating that the death of the larvae is by action of the Litochitinase1. We also observed that the enzymes extracted from intestinal homogenate of the larvae no have activity on Litochitinase1. These results indicate that the enzyme can be used as an alternative to control of infections caused by Escherichia coli and reducing the infestation of the mosquito vector of dengue.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

As quitinases são enzimas envolvidas na degradação da quitina e estão presentes em uma gama de organismos, inclusive os que não contêm quitina, tais como bactérias, vírus, plantas e animais desempenhando importantes papeis fisiológicos e ecológicos. A quitina é hidrolisada por um sistema quitinolítico classificado como: Endo-quitinases, Exo-quitinases e N-acetil-b-D-glucosaminidases. Neste trabalho, a Litochitinase1 foi extraída do cefalotórax do camarão marinho Litopenaeus schmitti e purificada 987,32 vezes utilizando-se cromatografia de troca iônica DEAE-Biogel e de exclusão molecular Sephacryl S-200. Esta apresentou massa molecular em torno de 28,5 kDa. Os resultados obtidos, após os testes cinéticos com a Litochitinase1 utilizando-se como substrato o p-nitrofenil-N-acetil-b-D-glucosaminideo, mostraram Km aparente de 0,51 mM, atividade ótima em pH variando de 5,0 a 6,0, temperatura ótima a 55°C e estabilidade de atividade quando pré-incubada nas temperaturas de 25, 37, 45, 50 e 55°C. A enzima apresentou uma faixa de estabilidade nos pHs de 4,0 a 5,5. O HgCl2, inibiu significativamente a Litochitinase1 enquanto que o MgCl2 potencializa levemente sua atividade. Os testes antimicrobianos realizados mostraram que a Litochitinase1 apresenta atividade contra a bactéria gram-negativa Escherichia coli numa concentração que varia 800 a 500 μg/mL. A atividade larvicida contra Aedes aegypti foi investigada com os extratos brutos, F-III (50-80%) e na Litochitinase1 com tempo de 24 e 48 horas. Os resultados obtidos mostraram atividade larvicida em todas estas amostras com valores de EC50 de 6,59 mg/mL para o extrato bruto, 5,36 mg/mL para F-III e 0,71 mg/mL para Litochitinase1 com 24 horas de ensaio e 3,22 e 0,49 mg/mL, para F-III e Litochitinase1 no tempo de 48 horas. Outros experimentos realizados confirmaram a presença de quitina no intestino médio das larvas de Aedes aegypti, as quais podem estar sofrendo a ação da Litochitinase1 provocando suas mortes, como ainda a ausência de proteínas bioativas como inibidores de proteases serínicas e lectinas no extrato bruto, F-III e Litochitinase1, indicando que a morte das larvas é mesmo por ação da Litochitinase1. Observou-se ainda que, as enzimas extraídas do homogenato intestinal das larvas não interferiram na atividade da Litochitinase1. Estes resultados indicam que esta enzima pode ser usada como alternativa para controlar infecções causadas por Escherichia coli, como também na redução da infestação do mosquito vetor da dengue.