Associação entre o proteassoma e o inibidor de protease BTCI : caracterização fisico-química e efeitos moleculares em células de câncer de mama (MCF-7)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2010.

Expressão de metaloproteinases de matriz (MMPS) e de seus inibidores (TIMPS e RECK) em modelo de progressão tumoral de Câncer de mama e sua correlação com dados clínicos-patológicos

O câncer de mama é o tipo de câncer mais comumente detectado em mulheres de todo o mundo. Na maioria das pacientes, a causa de morte se deve, principalmente, à doença metastática que pode se desenvolver a partir do tumor primário. O processo metastático envolve uma complexa cascata de eventos, incluindo a quebra organizada dos componentes da matriz extracelular por metaloproteinases de matriz (MMPs). A atividade das MMPs é precisamente regulada por inibidores específicos, os inibidores teciduais das MMPs (TIMPs). Dado seu papel na progressão tumoral, níveis elevados de MMPs têm sido associados com prognóstico desfavorável para pacientes com câncer. Por outro lado, sendo os TIMPs proteínas multifuncionais, níveis elevados de TlMP-1 e de TIMP-2 correlacionam com agressividade do tumor e prognóstico ruim em diferentes tipos de câncer, incluindo o câncer de mama. O gene supressor de metástase RECK codifica uma glicoproteína de membrana capaz de inibir a invasão e a metástase tumoral através da regulação negativa da atividade de MMPs envolvidas em carcinogênese: MMP-2, MMP-9 e MMP-14 (MT1-MMP). A fim de analisar o papel das MMPs e de seus inibidores (TIMPs e RECK) na progressão tumoral do câncer de mama, o perfil de expressão destes genes foi detectado, através de ensaios de Real-Time PCR, em um painel de cinco linhagens celulares de carcinoma de mama humano com diferentes potenciais invasivos e metastáticos e em 72 amostras teciduais de tumores primários de mama e 30 amostras teciduais de borda normal adjacente ao tumor. O perfil de expressão protéica de RECK foi avaliado em 236 amostras de tumores primários de mama através de ensaios de Tissue Microarray. Além disso, a atividade proteolítica das MMPs foi detectada em ensaios de Zimografia. Os resultados obtidos indicam que a progressão do câncer de mama humano está relacionada com um aumento dos níveis de expressão das MMPs e de seus inibidores específicos. O aumento dos níveis de expressão dos TIMPs parece estar relacionado ao seu papel como proteína multifuncional que pode estar funcionando de maneira a promover, mais do que suprimir, a progressão tumoral. Níveis elevados da expressão protéica de RECK estão associados com pior prognóstico. No entanto, para pacientes em estádios clínicos avançados, altos níveis de expressão de RECK podem estar correlacionados com melhor prognóstico, dependendo do balanço MMP/inibidor. Os níveis de expressão das MMPs apresentaram correlação positiva em relação aos níveis de expressão de seus inibidores específicos, sugerindo a existência de fatores e vias de sinalização comuns envolvidas na regulação coordenada destes genes. Além disso, a síntese do inibidor pode estar relacionada a uma resposta celular ao aumento da expressão e atividade de proteases. O balanço transcricional enzima/inibidor favorece a enzima nas amostras tumorais e, de modo contrário, o inibidor específico nas amostras de borda normal, sugerindo o balanço como o principal fator na determinação da degradação da MEC em processos invasivos e metastáticos. Os resultados obtidos podem contribuir para um melhor entendimento da complexidade dos mecanismos envolvidos na metástase do câncer de mama.

Dipeptide synthesis in biphasic medium: evaluating the use of commercial porcine pancreatic lipase preparations and the involvement of contaminant proteases

Dipeptide syntheses starting from Ac-L-Tyr-OEt or Z-L-X-OMe (X: Asp, Tyr, Phe, Arg, Lys or Thr) and glycine amide in biphasic reaction media were achieved using two commercially available porcine pancreatic lipase (PPL) preparations (crude (cPPL) and purified PPL (pPPL)). Under the mild conditions employed, α-chymotrypsin, a pancreatic protease that also presents esterase activity, catalyzed Ac-L-Tyr-Gly-NH2 synthesis with high productivity. Product hydrolysis also occurred in most of the syntheses studied. Polyacrylamide gel electrophoresis, enzymatic assays employing specific chromogenic substrates and size-exclusion chromatography revealed that cPPL and pPPL contain contaminant proteases and, therefore, exhibit esterase and amidase activities. Overall, these data indicate that those contaminants may be the main catalysts of peptide bond synthesis when Nα-blocked-L-amino acid esters and the commercial PPL preparations are used. On the other hand, such data do not contest the possibility of using such enzyme preparations as an inexpensive source of catalysts for dipeptide synthesis under soft conditions.

Liquid-liquid extraction of proteases from fermented broth by PEG/citrate aqueous two-phase system

This work deals with the use of an aqueous two-phase system (ATPS) of PEG/citrate to remove proteases from a Clostridium perfringens fermentation broth. To plan the experimental tests and evaluate the corresponding results, three successive experimental designs were employed, for which the PEG molar mass (M-PEG) and concentration (C-PEG), the citrate concentration (C-C) and the pH were selected as independent variables, while the purification factor (PF), the partition coefficient (K), the activity yield (Y) and the selectivity (S) were selected as responses. PF of proteases in the top phase was shown to increase with increasing MPEG and decreasing Cc, whereas a completely opposite trend was observed for K. On the other hand, Y was favored by simultaneous decreases in both these variables, while S decreased with increasing Cc. Therefore, selecting a simultaneous increase in PF and Y as the most desirable result, the best performance of the system was obtained using M-PEG = 10-000 g/mol C-PEG = 22% (w/w) and C-c = 8.0% (w/w) at pH 8.5. Under these conditions, the activity yield was very high (131 %) but the purification factor (4.2) and the selectivity (4.3) were lower than those ensured by more selective purification methods. According to these results, the ATPS seems to be an interesting alternative primary concentration/decontamination step for vaccine preparation from C. perfringens fermented broth. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cardiac mast cell proteases do not contribute to the regulation of the rat coronary vascular responsiveness to arterial delivered angiotensin I and II

Cardiac mast cells (MC) are apposed to capillaries within the heart and release renin and proteases capable of metabolizing angiotensins (Ang). Therefore, we hypothesized that mast cell degranulation could alter the rat coronary vascular responsiveness to the arterial delivered Ang I and Ang II, taking into account carboxypeptidase and chymase-1 activities. Hearts from animals that were either pretreated or not with systemic injection of the secretagogue compound 48/80 were isolated and mounted on a Langendorff apparatus to investigate coronary reactivity. The proteolytic activity of the cardiac perfusate from isolated hearts, pretreated or not with the secretagogue, toward Ang I and tetradecapeptide renin substrate was analyzed by HPLC. Coronary vascular reactivity to peptides was not affected by compound 48/80 pretreatment, despite the extensive amount of cardiac MC degranulation. Cardiac MC activation did not modify the generation of both Ang II and Ang 5-10 from Ang I by cardiac perfusate, activities that could be ascribed to MC carboxypeptidase and chymase-1, respectively. An aliskiren-resistant Ang I-forming activity was increased in perfusates from secretagogue-treated hearts. Thus, cardiac MC proteases capable of metabolizing angiotensins do not affect rat coronary reactivity to arterial delivered Ang I and II. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Macrocycles mimic the extended peptide conformation recognized by aspartic, serine, cysteine and metallo proteases

It has been previously demonstrated that aspartic, serine, metallo and cysteine proteases bind to their inhibitors and substrate analogues in a single conformation, the saw-tooth or extended beta-strand. Consequently a generic approach to the development of protease inhibitors is the use of constraints that conformationally restrict putative inhibitor molecules to an extended form. In this way the inhibitor is pre-organized for binding to a protease and does not need to rearrange its structure. One constraining device that has proven to be effective for such pre-organization is macrocyclization. This article illustrates the general principle that macrocycles, especially those composed of 3-4 amino acids and usually 13-17 ring atoms, can effectively mimic the extended conformation of short peptide sequences. Such structure-stabilising macrocycles are stable to degradation by proteases, valuable components of potent protease inhibitors, and in many cases they are also bioavailable.

Hemoglobin-degrading, aspartic proteases of blood-feeding parasites - Substrate specificity revealed by homology models

Blood-feeding parasites, including schistosomes, hookworms, and malaria parasites, employ aspartic proteases to make initial or early cleavages in ingested host hemoglobin. To better understand the substrate affinity of these aspartic proteases, sequences were aligned with and/or three-dimensional, molecular models were constructed of the cathepsin D-like aspartic proteases of schistosomes and hookworms and of plasmepsins of Plasmodium falciparum and Plasmodium vivax, using the structure of human cathepsin D bound to the inhibitor pepstatin as the template. The catalytic subsites S5 through S4' were determined for the modeled parasite proteases. Subsequently, the crystal structure of mouse renin complexed with the nonapeptidyl inhibitor t-butyl-CO-His-Pro-Phe-His-Leu [CHOHCH2]Leu-Tyr-Tyr-Ser-NH2 (CH-66) was used to build homology models of the hemoglobin-degrading peptidases docked with a series of octapeptide substrates. The modeled octapeptides included representative sites in hemoglobin known to be cleaved by both Schistosoma japonicum cathepsin D and human cathepsin D, as well as sites cleaved by one but not the other of these enzymes. The peptidase-octapeptide substrate models revealed that differences in cleavage sites were generally attributable to the influence of a single amino acid change among the P5 to P4' residues that would either enhance or diminish the enzymatic affinity. The difference in cleavage sites appeared to be more profound than might be expected from sequence differences in the enzymes and hemoglobins. The findings support the notion that selective inhibitors of the hemoglobin-degrading peptidases of blood-feeding parasites at large could be developed as novel anti-parasitic agents.

Cleavage of hemoglobin by hookworm cathespin D aspartic proteases and its potential contribution to host specificity

Hookworms routinely reach the gut of nonpermissive hosts but fail to successfully feed, develop, and reproduce. To investigate the effects of host-parasite coevolution on the ability of hookworms to feed in nonpermissive hosts, we cloned and expressed aspartic proteases from canine and human hookworms. We show here that a cathepsin D-like protease from the canine hookworm Ancylosotoma caninum (Ac-APR-1) and the orthologous protease from the human hookworm Necator americanus (Na-APR-1) are expressed in the gut and probably exert their proteolytic activity extracellularly. Both proteases were detected immunologically and enzymatically in somatic extracts of adult worms. The two proteases were expressed in baculovirus, and both cleaved human and dog hemoglobin (Hb) in vitro. Each protease digested Hb from its permissive host between twofold (whole molecule) and sixfold (synthetic peptides) more efficiently than Hb from the nonpermissive host, despite the two proteases' having identical residues lining their active site clefts. Furthermore, both proteases cleaved Hb at numerous distinct sites and showed different substrate preferences. The findings suggest that the paradigm of matching the molecular structure of the food source within a host to the molecular structure of the catabolic proteases of the parasite is an important contributing factor for host-parasite compatibility and host species range.

Herbicidas alternativos para o controle de Conyza sumatrensis (Retz.) E. H. Walker resistentes aos inibidores da ALS e EPSPs

RESUMO A buva (Conyza sumatrensis), uma das principais plantas daninhas já identificadas no sul do Brasil, vem apresentando controle insatisfatório, em resposta à aplicação dos herbicidas chlorimuron-ethyl e glyphosate. Por esta razão, o objetivo deste estudo foi avaliar herbicidas alternativos, visando ao controle de biótipos de C. sumatrensis, com resistência de nível baixo ao herbicida chlorimuron-ethyl e resistentes ao herbicida glyphosate. O experimento foi realizado em casa de vegetação, entre abril e agosto de 2012, no município de Passo Fundo, RS. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições, sendo avaliados 15 tratamentos com herbicidas, além de uma testemunha sem aplicação. As variáveis consideradas foram controle percentual, aos 14, 21 e 28 dias após a aplicação dos tratamentos (DAT) e a matéria seca da parte aérea, aos 28 DAT. Como resultados, observou-se que os biótipos foram 100% controlados, aos 28 DAT, pelos tratamentos alternativos de paraquat + diuron; ammonium glufosinate; glyphosate + 2,4-D; glyphosate + ammonium glufosinate; 2,4-D; tembotrione e tembotrione + atrazine. O biótipo 17 evidenciou menor sensibilidade aos herbicidas inibidores da ALS e os biótipos 05, 17 e 20 não foram controlados pelo herbicida glyphosate.

Anticorpos fixadores de complemento para o vírus respiratório sincicial e adenovírus e inibidores da hemaglutinação para os vírus parainfluenza 1, 2 e 3 numa população infantil brasileira

Apresentaram-se os resultados obtidos na pesquisa de anticorpos fixadores de complemento para o vírus respiratório sincicial e adenovírus, assim como de anticorpos inibidores da hemaglutinação para os vírus parainfluenza dos tipos 1, 2 e 3, num grupo de 972 crianças de idade compreendida entre 3 meses e 14 anos. A técnica de colheita de sangue foi a de embebição em papel de filtro. Do total de crianças examinadas, considerando o conjunto de todas as idades, 34,6% apresentavam anticorpos para o vírus respiratório sincicial; as porcentagens com anticorpos para adenovírus, parainfluenza 1, parainfluenza 2 e parainfluenza 3, foram respectivamente 47,7%, 46,8%, 54,1% e 66,6%. Foram estudadas as distribuições dos anticorpos em função da idade, do sexo e da localização do domicílio. Em relação aos dois últimos atributos obtiveram-se os seguintes resultados: dos indivíduos do sexo masculino, 32,3% apresentavam anticorpos contra o vírus respiratório sincicial, 49,2% contra adenovírus, 60,1%, 65,1% e 78,3%, respectivamente, contra os vírus parainfluenza 1, 2 e 3; nas crianças do sexo feminino as porcentagens de positividade encontradas foram, respectivamente, 37,4%, 45,9%, 31,1%, 41,2% e 52,9%; em relação à localização do domicílio, 44,8% do total de crianças da zona rural mostraram possuir anticorpos contra o vírus respiratório sincicial, 70,1% contra adenovírus, 43,8% contra vírus parainfluenza 1 e 46,8% e 65,4% contra os vírus parainfluenza dos tipos 2 e 3; as porcentagens de positividade na zona urbana foram, respectivamente, 30,5%, 38,7%, 47,9%, 57,1% e 67,1%.

Anticorpos inibidores da hemaglutinação para o vírus parainfluenza 3 (Ha-1), em gado bovino

Um inquérito sorológico feito em gado bovino proveniente de 19 Municípios do Estado de São Paulo, mostrou que 36,71% dos animais observados tinham anticorpos inibidores da hemaglutinação para o vírus parainfluenza 3 (HA-1), resultado que sugere a disseminação da infecção por êste vírus no grupo de animais estudados, mesmo levando em consideração que a cêpa utilizada, como antígeno, era uma cêpa heteróloga.

Inibidores bacterianos no leite tipo ''B" comercializado no município de São Paulo, SP (Brasil)

No leite tipo "B", comercializado no município de São Paulo, SP (Brasil), foram pesquisadas a presença de inibidores bacterianos (penicilina, água oxigenada, formol e cloro). As amostras de leite utilizadas foram provenientes das quatro marcas de maior consumo pela população, coletadas no período de 14 de julho de 1982 a 20 de março de 1983. Foi constatada alta prevalência de inibidores bacterianos (4,70%). A incidência de resíduos de penicilina e de inibidores não identificados foi de 0,7% e de 3,40%, respectivamente. Houve uma baixa proporção de amostras com água oxigenada e formol e ausência de cloro.

Role on serine protease inhibitors in the pathogenisis of Steinernema carpocapsae

Tese de Doutoramento, Biologia (Biologia Celular e Molecular), 18 de Novembro de 2013, Universidade dos Açores.

Patofisiologia de osteonecrose induzida por bisfosfonatos e inibidores de RANK-L

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