Immobilized analogues of sunflower trypsin inhibitor-1 constitute a versatile group of affinity sorbents for selective isolation of serine proteases

Sunflower trypsin inhibitor-1 (SFI-1), a natural 14-residue cyclic peptide, and some of its synthetic acyclic variants are potent protease inhibitors displaying peculiar inhibitory profiles. Here we describe the synthesis and use of affinity sorbents prepared by coupling SFTI-1 analogues to agarose resin. Chymotrypsinand trypsin-like proteases could then be selectively isolated from pancreatin; similarly, other proteases were obtained from distinct biological sources. The binding capacity of [Lys5]-SFTI-1-agarose for trypsin was estimated at over 10 mg/mL of packed gel. SFTI-1-based resins could find application either to improve the performance of current purification protocols or as novel protease-discovery tools in different areas of biological investigation. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Quick and low cost immobilization of proteinases on polyesters: comparison of lactobacilli cell-envelope proteinase and trypsin for protein degradation

Cell-envelope proteinases (CEPs) are a class of proteolytic enzymes produced by lactic acid bacteria and have several industrially relevant applications. However, soluble CEPs are economically unfavorable for such applications due to their poor stability and lack of reusability. In a quest to prepare stable biocatalysts with improved performance, CEP from Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis 313 and trypsin (as a model enzyme) were immobilized onto nonwoven polyester fabrics in a three-step protocol including ethylenediamine activation and glutaraldehyde crosslinking. Immobilization gave protein loading yields of 21.9% (CEP) and 67.7% (trypsin) while residual activity yields were 85.6% (CEP) and 4.1% (trypsin). The activity of the immobilized enzymes was dependent on pH, but was retained at elevated temperatures (40-70°C). An increase in Km values was observed for both enzymes after immobilization. After 70 days of storage, the immobilized CEP retained ca. 62% and 96% of initial activity when the samples were stored in a lyophilized form at -20°C or in a buffer at 4°C, respectively. Both immobilized CEP and trypsin were able to hydrolyze proteins such as casein, skimmed milk proteins and bovine serum albumin. This immobilization protocol can be used to prepare immobilized biocatalyst for various protein degradation processes.

Efeitos da radiação ultravioleta b na expressão imunoistoquímica das metaloproteinases –2 e –9 em nevos melanocíticos

Introdução: a incidência dos melanomas permanece em ascensão em diversos países. Os nevos melanocíticos podem ser seus precursores ou marcadores de risco. A radiação ultravioleta é o principal fator de risco ambiental para o seu desenvolvimento. Estudos com nevos irradiados mostram que a radiação ultravioleta B (UVB) pode causar alterações morfológicas e bioquímicas semelhantes às de um melanoma in situ. As metaloproteinases da matriz (MMP) são enzimas proteolíticas e, particularmente, as MMP-2 e –9 (gelatinases A e B) parecem estar associadas à invasão tumoral, à formação de metástases e de neoangiogênese em melanomas. O objetivo do presente estudo é avaliar os efeitos da UVB nas expressões imunoistoquímicas de MMP-2 e –9 nas diferentes linhagens celulares de nevos melanocíticos. Métodos: quarenta e dois nevos melanocíticos tiveram suas metades irradiadas com dose de 2 DEM (dose eritematosa mínima) de UVB e foram excisados uma semana após. As expressões imunoistoquímicas das MMP-2 e -9 foram comparadas, quanto à sua intensidade, por três avaliadores diferentes entre os lados irradiados e não irradiados em queratinócitos, melanócitos de epiderme e derme superior, células endoteliais e fibroblastos. Os dados foram analisados pelo teste t pareado para as diferenças de expressão e pelo ICC para avaliação da homogeneidade entre as respostas dos observadores. Resultados: com relação à expressão imunoistoquímica de MMP-2, todas as linhagens celulares mostraram aumento no lado irradiado, especialmente os melanócitos epidérmicos. Quanto à MMP-9, somente nos queratinócitos, não se observou aumento de expressão do lado irradiado, ficando essa evidente nas demais linhagens celulares avaliadas. Conclusões: A UVB na dose de 2 DEM aumenta a expressão imunoistoquímica das MMP-2 e –9 em quase todas as linhagens celulares dos nevos melanocíticos avaliados até uma semana após a irradiação, com exceção feita queratinócitos, com a MMP-9.

Caracterização de um peptídeo antimicrobiano produzido por linhagem de Bacillus amyloliquefaciens isolada de solo

Em anos recentes, surgiram numerosos casos de intoxicação alimentar envolvendo patógenos emergentes. Estes casos levaram a um aumento da preocupação com a preservação dos alimentos minimamente processados e com a segurança alimentar. Este fato está induzindo a pesquisa por inibidores para estes patógenos e fatores para prolongar a vida de prateleira de produtos alimentícios. Entre as novas alternativas na preservação está a utilização de peptídeos antimicrobianos produzidos por bactérias. No presente trabalho uma bactéria identificada como Bacillus amyloliquefaciens LBM 5006 isolada de solos de mata Atlântica de Santa Catarina foi selecionada dentre outros microrganismos e sua capacidade de produzir antimicrobianos foi avaliada. O extrato bruto da cultura do isolado LBM 5006 foi caracterizado, sendo ativo contra importantes bactérias patogênicas e deteriorantes como Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, Erwinia carotovora, Escherichia coli, dentre outras. Houve maior produção do antimicrobiano quando a bactéria foi propagada em caldo infusão de cérebro e coração (BHI) a 37o C durante 48 h. Após concentração, a atividade antimicrobiana resistiu ao tratamento com enzimas proteolíticas. A atividade antimicrobiana foi verificada em pHs ácidos, sendo inibida em pH 9 e 10. O extrato foi purificado por meio de cromatografia de gel filtração e extração com butanol. O teste qualitativo de ninidrina, juntamente com a espectroscopia de infravermelho e ultravioleta, feitos com a substância purificada revelou que o antimicrobiano possui natureza protéica. O antimicrobiano apresentou um efeito bacteriostático contra 106 UFC/mL de Listeria monocytogenes na concentração de 25 AU/ml.

Biochemical and functional properties of a thrombin-like enzyme isolated from Bothrops pauloensis snake venom

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

Ceratomicose em equinos

O cavalo, dado o seu meio ambiente, está sujeito a afecções frequentes da córnea e da conjuntiva, tecidos oculares bastante expostos a bactérias e fungos, principalmente Aspergillus spp. e Fusarium spp. As ceratites ulcerativas bacterianas e fúngicas, bem como as ceratites fúngicas não ulcerativas, caracterizadas principalmente pelo abscesso estromal, são frequentes nessa espécie. Ocorrida a lesão inicial, perpetua-se um ciclo vicioso, com liberação de citocinas inflamatórias, que desencadeiam uma rápida e severa infiltração corneal por células polimorfonucleares. A córnea torna-se sujeita à destruição por enzimas proteolíticas liberadas pelos micro-organismos e por células inflamatórias, capazes de desencadear a dissolução estromal e a perfuração do bulbo ocular. O tratamento clínico para a resolução da doença corneal e o controle da uveíte reflexa deve ser agressivo e associado, muitas das vezes, à terapia cirúrgica. Este artigo discorre sobre a fisiopatologia e o tratamento da ceratomicose em equinos.

Identification and characterization of excretory/secretory products of Giardia duodenalis trophozoites

One of the major questions concerning Giardia is the understanding of pathophysiological processes associated with small intestine abnormalities. There are evidences that Giardia trophozoites contain and/or release proteolytic enzymes that may be implicated in the host intestinal epithelium. The present investigation was undertaken to examine the protease activity in excretory/secretory (E/S) products of Giardia duodenalis trophozoites of an axenic Brazilian strain (BTU-11) and the reference strain Portland 1 (P1). E/S products from trophozoites of each strain in conditioned medium were tested with sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) for the protein profiles, and the protease activity was analyzed using substrate-impregnated SDS-PAGE (gelatin and collagen) and hemoglobin assay. The proteases characterization was based on inhibition assays including synthetic inhibitors. Electrophoresis analysis of E/S products revealed a banding pattern composed by few bands (4 to 6 bands) in the migration region of 123 to 28 kDa. Proteolytic products were detected in the conditioned medium by trophozoites of both assayed strains. In the gels containing copolymerized gelatin and collagen, E/S products promoted substrate degradation and the most evident proteolysis zones were distributed in the migration regions of 77 to 18 kDa and 145 to 18 kDa, respectively, in the patterns of gelatinolytic and collagenolytic activities. Degradation of hemoglobin was also observed, and the pattern of hydrolysis was similar in both E/S products assayed. Inhibitor assays showed that the main proteolytic activity in both E/S products is due to cysteine proteases, although the presence of serine proteases was also indicated. Degradation of substrates including collagen and hemoglobin could lead us to speculate different functions of Giardia excreted/secreted proteases in vivo, but to confirm this possibility and to elucidate its implication on host-parasite interactions, further experiments applying protocols for the purification of proteases are necessary. Even so, our observations are relevant and hold the perspective for the understanding about protease activity in Giardia trophozoites of axenic strain isolated in an endemic area.

Characterization of the excretory/secretory products of Dermatobia hominis larvae, the human bot fly

Proteolytic activity in excretory/secretory products (ESP) of first- (L1), second- (L2) and third-instar (L3) larvae of Dermatobia hominis was analyzed through gelatin-gel and colorimetric enzyme assays with the chromogenic substrates azocasein and BApNA. The functional characterization of proteases was based on inhibition assays including synthetic inhibitors. ESP were obtained from new-hatched larvae reared in the laboratory and from second- and third-instar larvae removed from naturally infested cattle. Gelatin-gel analysis evidenced few bands of proteolysis, predominantly of high apparent molecular masses, in ESP of L1, whereas in the gel of L2 and U ESP there was a wide range of proteolytic activity most of them not resolved in a single species. Azocasein assays revealed a progressive increase of protease activity from first- to third-instar larvae. Protease inhibitor assays revealed a predominance of metalloproteases in L1 ESP that could be related to a skin penetration process and to a diversion of host immune response. The predominance of serine proteases in L2 and L3 and the great tryptic activity presented by L3 ESP were attributed to an increasing trophic activity by the growing larvae, since the viability of adult flies strictly depends on larval abilities to assimilate nutrients from the host. Taking together, these results suggest that Dematobia larvae secrete/excrete different proteases that may be related to diverse functions during host penetration and infestation, which reinforces the relevance of the study of such proteolytic enzymes. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Proteomic Characterization of the Hyaluronidase (EC 3.2.1.35) from the Venom of the Social Wasp Polybia paulista

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

Purification of papain from fresh latex of Carica papaya

No presente trabalho apresenta-se um método de cristalização da papaína oriunda do látex fresco de mamão, o qual apresenta uma alta produtividade em relação aos métodos previamente descritos. A metodologia aqui descrita não envolve o uso de reagentes sulfidrílicos, a papaína foi obtida de forma praticamente pura, apresentando uma simples banda quando submetida a eletroforese, e com propriedades idênticas àquelas obtidas por outros métodos. A atividade específica foi determinada utilizando Z-gly-pNP e BAEE como substrato. A papaína obtida por essa metodologia, sem uso de substâncias tais como cisteína e ditiotreitol, apresenta-se na forma de um complexo com inibidores naturais, os quais podem ser removidos por diálise.

Efeito da injeção de diferentes concentrações de cloreto de cálcio na textura e aceitabilidade de carne bovina maturada

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

Efeito da idade dos frangos de corte sobre a atividade enzimática e digestibilidade dos nutrientes do farelo de soja e da soja integral

Esse trabalho visou investigar o efeito da idade de aves sobre a digestibilidade dos nutrientes da soja integral extrusada (SIE), soja integral tostada à vapor (SITV) e farelo de soja com óleo (FSO) na produção de enzimas digestivas do pâncreas. Cinco ensaios de digestibilidade foram conduzidos com frangos de corte de uma, duas, três, quatro e seis semanas de idade. Foi utilizada a metodologia de coleta total de excretas. A atividade das enzimas amilase e tripsina pancreática aumentou linearmente com a idade das aves, assim como o crescimento alométrico do pâncreas. A maior taxa de crescimento ocorreu na segunda semana, coincidindo com a fase de maior aumento da atividade das enzimas digestivas. Entretanto, para a atividade da lipase, o efeito da idade foi diferente para cada alimento. Para aves alimentadas com SITV, a atividade dessa enzima cresceu linearmente com a idade, enquanto nas alimentadas com SIE, FSO e ração, o efeito foi quadrático. Os coeficientes de digestibilidade da matéria seca e extrato etéreo e os valores de energia metabolizável dos tipos de sojas variaram em proporções diferentes em função da idade. Também, observou-se correlação positiva entre a digestibilidade do extrato etéreo e a atividade de lipase. Os valores de energia metabolizável aparente corrigida (EMAn) e verdadeira corrigida (EMVn) determinados para a SIE apresentaram comportamento quadrático em função da idade, ocorrendo aumento da energia metabolizável (EM) até a 3ª semana de idade e diminuindo a partir da 4ª semana. Entretanto, a em da SITV, FSO e da ração não foi afetada pela idade da ave. O aproveitamento da energia dos alimentos varia com a idade das aves, em função de sua dependência da atividade enzimática.

Evaluation in vitro of the antagonistic substances produced by Lactobacillus spp. isolated from chickens

To determine the inhibitory capacity of lactic acid bacteria due to the action of antagonistic substances, we tested 474 isolates of Lactobacillus from the crop and cecum of chickens against gram-positive and gram-negative indicator microorganisms by the spot-on-the-lawn and well-diffusion antagonism methods. of the 474 isolates, 265 demonstrated antimicrobial activity against the indicator microorganisms. Isolates identified as L. reuteri, L. salivarius, or Lactobacillus spp. inhibited Enterococcus faecalis, E. faecium, Listeria monocytogenes, and Salmonella spp. but not L. casei, L. delbrueckii, L. fermentum, or L. helveticus by the well-diffusion simultaneous antagonism method under anaerobic incubation conditions. The antagonistic substances produced by some of the Lactobacillus isolates were inactivated after treatment by proteolytic enzymes, which suggested that the substances could be antimicrobial peptides or bacteriocins.

Purification and biological activity of the thrombin-like substance isolated from Bothrops insularis venom

The venom of Bothrops insidaris snake, known in Brazil as jararaca ilhoa, contains a variety of proteolytic enzymes such as a thrombin-like substance that is responsible for various pharmacological effects. B. insularis venom chromatography profile showed an elution of seven main fractions. The thrombin-like activity was detected in fractions I and 111, the latter being subjected to two other chromatographic procedures, so to say DEAE and Hi Trap Benzamidine. The purity degree of this fraction was confirmed by analytical reverse phase HPLC, which displayed only one main fraction confirmed by SDS-PAGE constituting fraction III. About 5 mu g of fraction III protein potentiated the secretion of insulin induced by 2.8mM of glucose in rats isolated pancreatic beta-cells treated; the increase being around 3-fold higher than its respective control. B. insidaris lectin (BiLec; 10 mu g/mL) was also studied as to its effect on the renal function of isolated perfused rat kidneys with the use of six Wistar rats. BiLec increased perfusion pressure (PP), renal vascular resistence (RVR), urinary flow (UF) and glomerular filtration rate (GFR). Sodium (%TNa+) and chloride tubular reabsorption (%TCl-) decreased at 120 min, without alteration in potassium transport. In conclusion, the thrombin-like substance isolated from B. insularis venom induced an increase in insulin secretion, in vitro, and transiently altered vascular, glomerular and tubular parameters in the isolated rat kidney. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Protease activity in extracellular products secreted in vitro by trophozoites of Giardia duodenalis

There are evidences that Giardia trophozoites contain and/or release proteolytic enzymes that may be implicated in pathogenesis of giardiasis. This report describes a preliminary characterization of the proteolytic activity in excretory/secretory (E/S) products of Giardia duodenalis trophozoites of an axenic Brazilian strain (BTU-11) and the reference strain Portland 1 (P1). The protease activity of E/S products in conditioned medium by trophozoites of each strain was analyzed using substrate (gelatin and collagen) impregnated SDS-PAGE and hemoglobin assay. The protease characterization was based on inhibition assays including synthetic inhibitors. Proteolytic products were detected in the conditioned medium by trophozoites of both assayed strains. In the gels containing copolymerized gelatin and collagen, E/S products promoted degradation of the substrates and the most evident proteolysis zones were distributed in the migration regions of 77 to 18 kDa and 145 to 18 kDa, respectively, in the patterns of gelatinolytic and collagenolytic activities. Degradation of hemoglobin was also observed, and the pattern of hydrolysis was similar in both E/S products assayed. Inhibition assays showed that the main proteolytic activity in both E/S products is due to cysteine proteases although the presence of serine proteases was also indicated, mainly in the hydrolysis of hemoglobin.