Isolation and characterization of a serine proteinase with thrombin-like activity from the venom of the snake Bothrops asper

A serine proteinase with thrombin-like activity was isolated from the venom of the Central American pit viper Bothrops asper. Isolation was performed by a combination of affinity chromatography on aminobenzamidine-Sepharose and ion-exchange chromatography on DEAE-Sepharose. The enzyme accounts for approximately 0.13% of the venom dry weight and has a molecular mass of 32 kDa as determined by SDS-PAGE, and of 27 kDa as determined by MALDI-TOF mass spectrometry. Its partial amino acid sequence shows high identity with snake venom serine proteinases and a complete identity with a cDNA clone previously sequenced from this species. The N-terminal sequence of the enzyme is VIGGDECNINEHRSLVVLFXSSGFL CAGTLVQDEWVLTAANCDSKNFQ. The enzyme induces clotting of plasma (minimum coagulant dose = 4.1 µg) and fibrinogen (minimum coagulant dose = 4.2 µg) in vitro, and promotes defibrin(ogen)ation in vivo (minimum defibrin(ogen)ating dose = 1.0 µg). In addition, when injected intravenously in mice at doses of 5 and 10 µg, it induces a series of behavioral changes, i.e., loss of the righting reflex, opisthotonus, and intermittent rotations over the long axis of the body, which closely resemble the `gyroxin-like' effect induced by other thrombin-like enzymes from snake venoms.

Characterization of the interdependency between residues that bind the substrate in a β-glycosidase

The manner by which effects of simultaneous mutations combine to change enzymatic activity is not easily predictable because these effects are not always additive in a linear manner. Hence, the characterization of the effects of simultaneous mutations of amino acid residues that bind the substrate can make a significant contribution to the understanding of the substrate specificity of enzymes. In the β-glycosidase from Spodoptera frugiperda (Sfβgly), both residues Q39 and E451 interact with the substrate and this is essential for defining substrate specificity. Double mutants of Sfβgly (A451E39, S451E39 and S451N39) were prepared by site-directed mutagenesis, expressed in bacteria and purified using affinity chromatography. These enzymes were characterized using p-nitrophenyl β-galactoside and p-nitrophenyl β-fucoside as substrates. The k cat/Km ratio for single and double mutants of Sfβgly containing site-directed mutations at positions Q39 and E451 was used to demonstrate that the effect on the free energy of ES‡ (enzyme-transition state complex) of the double mutations (∆∆G‡xy) is not the sum of the effects resulting from the single mutations (∆∆G‡x and ∆∆G‡y). This difference in ∆∆G‡ indicates that the effects of the single mutations partially overlap. Hence, this common effect counts only once in ∆∆G‡xy. Crystallographic data on β-glycosidases reveal the presence of a bidentate hydrogen bond involving residues Q39 and E451 and the same hydroxyl group of the substrate. Therefore, both thermodynamic and crystallographic data suggest that residues Q39 and E451 exert a mutual influence on their respective interactions with the substrate.

Expression and purification of the immunogenically active fragment B of the Park Williams 8 Corynebacterium diphtheriae strain toxin

The construction of a hexahistidine-tagged version of the B fragment of diphtheria toxin (DTB) represents an important step in the study of the biological properties of DTB because it will permit the production of pure recombinant DTB (rDTB) in less time and with higher yields than currently available. In the present study, the genomic DNA of the Corynebacterium diphtheriae Park Williams 8 (PW8) vaccine strain was used as a template for PCR amplification of the dtb gene. After amplification, the dtb gene was cloned and expressed in competent Escherichia coli M15™ cells using the expression vector pQE-30™. The lysate obtained from transformed E. coli cells containing the rDTB PW8 was clarified by centrifugation and purified by affinity chromatography. The homogeneity of the purified rDTB PW8 was confirmed by immunoblotting using mouse polyclonal anti-diphtheria toxoid antibodies and the immune response induced in animals with rDTB PW8 was evaluated by ELISA and dermonecrotic neutralization assays. The main result of the present study was an alternative and accessible method for the expression and purification of immunogenically reactive rDTB PW8 using commercially available systems. Data also provided preliminary evidence that rabbits immunized with rDTB PW8 are able to mount a neutralizing response against the challenge with toxigenic C. diphtheriae.

A conjugate of an anti-midkine single-chain variable fragment to doxorubicin inhibits tumor growth

Doxorubicin (DOX) was conjugated to a single-chain variable fragment (scFv) against human midkine (MK), and the conjugate (scFv-DOX) was used to target the chemotherapeutic agent to a mouse solid tumor model in which the tumor cells expressed high levels of human MK. The His-tagged recombinant scFv was expressed in bacteria, purified by metal affinity chromatography, and then conjugated to DOX using oxidative dextran (Dex) as a linker. The molecular formula of this immunoconjugate was scFv(Dex)1.3(DOX)20. In vitro apoptosis assays showed that the scFv-DOX conjugate was more cytotoxic against MK-transfected human adenocarcinoma cells (BGC823-MK) than untransfected cells (55.3 ± 2.4 vs 22.4 ± 3.8%) for three independent experiments. Nude mice bearing BGC823-MK solid tumors received scFv-DOX or equivalent doses of scFv + DOX for 2 weeks and tumor growth was more effectively inhibited by the scFv-DOX conjugate than by scFv + DOX (51.83% inhibition vs 40.81%). Histological analysis of the tumor tissues revealed that the highest levels of DOX accumulated in tumors from mice treated with scFv-DOX and this resulted in more extensive tumor cell death than in animals treated with the equivalent dose of scFv + DOX. These results show that the scFv-DOX conjugate effectively inhibited tumor growth in vivo and suggest that antigen-specific scFv may be competent drug-carriers.

Secretory TAT-peptide-mediated protein transduction of LIF receptor α-chain distal cytoplasmic motifs into human myeloid HL-60 cells

The distal cytoplasmic motifs of leukemia inhibitory factor receptor α-chain (LIFRα-CT3) can independently induce intracellular myeloid differentiation in acute myeloid leukemia (AML) cells by gene transfection; however, there are significant limitations in the potential clinical use of these motifs due to liposome-derived genetic modifications. To produce a potentially therapeutic LIFRα-CT3 with cell-permeable activity, we constructed a eukaryotic expression pcDNA3.0-TAT-CT3-cMyc plasmid with a signal peptide (ss) inserted into the N-terminal that codes for an ss-TAT-CT3-cMyc fusion protein. The stable transfection of Chinese hamster ovary (CHO) cells via this vector and subsequent selection by Geneticin resulted in cell lines that express and secrete TAT-CT3-cMyc. The spent medium of pcDNA3.0-TAT-CT3-cMyc-transfected CHO cells could be purified using a cMyc-epitope-tag agarose affinity chromatography column and could be detected via SDS-PAGE, with antibodies against cMyc-tag. The direct administration of TAT-CT3-cMyc to HL-60 cell culture media caused the enrichment of CT3-cMyc in the cytoplasm and nucleus within 30 min and led to a significant reduction of viable cells (P < 0.05) 8 h after exposure. The advantages of using this mammalian expression system include the ease of generating TAT fusion proteins that are adequately transcripted and the potential for a sustained production of such proteins in vitro for future AML therapy.

Aspects of the hemes and modulation of hydrogen donors in catalases from bovine liver, yeast, and escherichia coli

Catalase is the enzyme which decomposes hydrogen peroxide to water and oxygen. Escherichia coli contains two catalases. Hydroperoxidase I (HPI) is a bifunctional catalase-peroxidase. Hydroperoxidase II (HPII) is only catalytically active toward H202. Expression of the genes encoding these proteins is controlled by different regimes. HPJI is thought to be a hexamer, having one heme d cis group per enzymatic subunit. HPII wild type protein and heme containing mutant proteins were obtained from the laboratory of P. Loewen (Univ. of Manitoba). Mutants constructed by oligonucleotidedirected mutagenesis were targeted for replacement of either the His128 residue or the Asn201 residue in the vicinity of the HPII heme crevice. His128 is the residue thought to be analogous to the His74 distal axial ligand of the heme in the bovine liver enzyme, and Asn201 is believed to be a residue critical to the function of the enzyme because of its role in orienting and interacting with the substrate molecule. Investigation of the nature of the hemes via absorption spectroscopy of the unmodified catalase proteins and their derived pyridine hemochromes showed that while the bovine and Saccharomyces cerevisiae catalase enzymes are protoheme-containing, the HPII wild type protein contains heme d, and the mutant proteins contain either solely protoheme, or heme d-protoheme mixtures. Cyanide binding studies supported this, as ligand binding was monophasic for the bovine, Saccharomyces cerevisiae, and wild type HPII enzymes, but biphasic for several of the HPII mutant proteins. Several mammalian catalases, and at least two prokaryotic catalases, are known to be NADPH binding. The function of this cofactor appears to be the prevention of inactivation of the enzyme, which occurs via formation of the inactive secondary catalase peroxide compound (compound II). No physiologically plausible scheme has yet been proposed for the NADPH mediation of catalase activity. This study has shown, via fluorescence and affinity chromatography techniques, that NADPH binds to the T (Typical) and A (Atypical) catalases of Saccharomyces cerevisiae, and that wild type HPII apparently does not bind NADPH. This study has also shown that NADPH is unlike any other hydrogen donor to catalase, and addresses its features as a unique donor by proposing a mechanism whereby NADPH is oxidized and catalase is protected from inactivation via the formation of protein radical species. Migration of this radical to a position close to the NADPH is also proposed as an adjunct hypothesis, based on similar electron migrations that are known to occur within metmyoglobin and cytochrome c peroxidase when reacted with H202. Validation of these hypotheses may be obtained in appropriate future experiments.

Les gènes et protéines BSP chez la souris et l’humain : clonage, caractérisation, expression sous forme recombinante et étude des fonctions biologiques

L’infertilité affecte environ 15% des couples en âge de se reproduire. Dans près de la moitié des cas, des facteurs masculins sont à la base de l’infertilité, quoique les causes exactes demeurent souvent inconnues. Les spermatozoïdes de mammifères subissent une série d’étapes de maturation avant d’acquérir la capacité de féconder un ovocyte. Les premiers changements ont lieu à l’intérieur de l’épididyme, où les spermatozoïdes gagnent la capacité de se mouvoir ainsi que de reconnaître et d’interagir avec l’ovocyte. Suite à l’éjaculation, ils doivent subir une seconde série de modifications à l’intérieur du tractus génital femelle, nommée capacitation. Nous avons préalablement démontré que chez le bovin, la famille de protéines BSP (Binder of SPerm) est essentielle à la capacitation. Des homologues des BSP ont aussi été isolés du fluide séminal de porc, de bouc, de bélier, de bison et d’étalon. Malgré la détection d’antigènes apparentés aux BSP dans le fluide séminal de souris et d’humain, les homologues des BSP n’ont jamais été caractérisés chez ces espèces. Nous avons émis l’hypothèse que des homologues des BSP seraient exprimés chez la souris et l’humain et joueraient un rôle dans la maturation des spermatozoïdes. Nous avons démontré que des séquences homologues aux BSP sont présentes dans les génomes murin et humain. Le génome murin contient trois séquences; Bsph1, Bsph2a et Bsph2b, tandis qu’une seule séquence (BSPH1) a été identifée chez l’humain. Les séquences d’ADNc de Bsph1, Bsph2a et BSPH1 ont été clonées, tandis que Bsph2b serait probablement un pseudogène. Les trois gènes sont exprimés uniquement dans l’épididyme et font partie d’une sous-famille distincte à l’intérieur de la famille des BSP. Chez les ongulés, les BSP sont exprimées par les vésicules séminales, sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de l’éjaculation et représentent une proportion significative des protéines du plasma séminal. Au contraire, les BSP épididymaires ne sont retrouvées qu’en faibles quantités dans le fluide séminal. L’étude de leur rôle dans les fonctions spermatiques était donc plus difficile que chez les ongulés, où l’isolement des protéines natives du plasma séminal à l’aide de techniques de chromatographie était possible. Afin d’étudier sa fonction, nous avons exprimé BSPH1 recombinante dans E. coli. Les ponts disulfure des domaines de type-II caractéristiques de ces protéines ont fait en sorte que l’expression de BSPH1 fusionnée à une étiquette hexahistidine ou glutathion-S-transférase a donné lieu à des protéines insolubles dans les corps d’inclusion. La production de BSPH1 soluble a été possible grâce à l’ajout d’une étiquette thiorédoxine et l’expression dans une souche au cytoplasme oxidatif. BSPH1 a été purifiée par affinité et sa liaison aux partenaires connus des BSP, la phosphatidylcholine, les lipoprotéines de faible densité et la membrane des spermatozoïdes, suggérait que la protéine recombinante possédait sa conformation native et pouvait être utilisée pour des essais fonctionnels. La forme native de BSPH1 a été détectée dans le plasma séminal humain suite au fractionnement par gel filtration. La liaison de BSPH1 native à une colonne d’affinité à l’héparine a indiqué qu’elle partage aussi cette propriété de liaison avec la famille des BSP, et pourrait lier les GAGs semblables à l’héparine du tractus génital féminin. Une colonne d’immunoaffinité anti-BSPH1 a été préparée à l’aide d’anticorps générés contre des protéines recombinantes, et a permis d’isoler BSPH1 native à partir d’extraits de spermatozoïdes humains. Nos résultats montrent que BSPH1 native serait localisée dans les microdomaines « rafts » de la membrane. Sa masse moléculaire apparente était de 32 kDa, ce qui est supérieur à la masse prédite selon sa séquence en acides aminés, indiquant la présence probable de modifications post-traductionnelles, ou d’une migration anormale. L’effet de BSPH1 recombinante et des anticorps anti-BSPH1 sur la motilité, la viabilité et la capacitation a aussi été étudié. Les deux dernières variables ont été mesurées par un essai de cytométrie en flux, optimisé dans cette étude. Aucun effet des protéines recombinantes ou des anticorps sur la motilité et la viabilité des spermatozoïdes n’a été noté. Quoiqu’une stimulation modeste, quoique significative, de la capacitation ait été observée à la plus faible concentration de BSPH1, les concentrations plus élevées n’ont pas montré d’effet. De la même manière, les anticorps anti-BSPH1 n’ont pas eu d’effet significatif sur la capacitation. Ces résultats suggèrent que BSPH1 produite dans E. coli n’affecte pas la capacitation de façon marquée. Cependant, puisque BSPH1 native possède probablement des modifications post-traductionnelles, une protéine recombinante produite dans des cellules de mammifères pourrait affecter les fonctions spermatiques. De manière alternative, les BSP épididymaires remplissent peut-être un rôle différent dans les fonctions spermatiques que celles sécrétées par les vésicules séminales des ongulés. Les résultats décrits dans cette thèse pourraient contribuer à améliorer le diagnostic de l’infertilité masculine, ainsi que les techniques de reproduction assistée et éventuellement, pourraient mener au développement de contraceptifs masculins.

Rôle de protéines épididymaires humaines et murines dans les fonctions spermatiques

L’infertilité affecte jusqu’à 15-20% des couples en âge de se reproduire. C’est pourquoi, mieux comprendre les mécanismes à la base de la fécondation est essentiel pour l’identification de nouvelles causes d’infertilité et l’optimisation des techniques de reproduction assistée. La capacitation est une étape de la maturation des spermatozoïdes qui se déroule dans le tractus génital femelle. Elle est requise pour la fécondation d’un ovocyte. Notre laboratoire a démontré que des protéines du plasma séminal bovin, appelées protéines Binder of SPerm (BSP), se lient aux phospholipides portant des groupements choline à la surface de la membrane des spermatozoïdes lors de l’éjaculation et promeuvent la capacitation. Ces protéines exprimées par les vésicules séminales sont ubiquitaires chez les mammifères et ont été étudiées chez plusieurs espèces dont l’étalon, le porc, le bouc et le bélier. Récemment, l’expression de gènes homologues aux BSP a été découverte dans les épididymes d’humains (BSPH1) et de souris (Bsph1 et Bsph2). Notre hypothèse est que les BSP chez ces deux espèces sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de la maturation épididymaire et ont des rôles dans les fonctions spermatiques, similaires à ceux des protéines BSP bovines. Les protéines BSP humaines et murines représentent une faible fraction des protéines totales du plasma séminal. Pour cette raison, afin d’étudier leurs caractéristiques biochimiques et fonctionnelles, des protéines recombinantes ont été produites. Les protéines recombinantes ont été exprimées dans des cellules Escherichia coli origami B(DE3)pLysS en utilisant un vecteur d’expression pET32a. Suivant la lyse cellulaire, les protéines ont été dénaturées avec de l’urée et purifiées par chromatographie d’affinité sur ions métalliques immobilisés. Une fois liées à la colonne, les protéines ont été repliées à l’aide d’un gradient d’urée décroissant avant d’être éluées. Cette méthode a mené à la production de trois protéines recombinantes (rec-BSPH1 humaine, rec-BSPH1 murine et rec-BSPH2 murine) pures et fonctionnelles. Des expériences de chromatographie d’affinité et de co-sédimentation nous ont permis de démontrer que les trois protéines peuvent se lier à des ligands connus des protéines BSP comme la gélatine et l’héparine en plus de pouvoir se lier aux spermatozoïdes. Nos études ont également révélées que les deux protéines rec-BSPH1 peuvent se lier aux liposomes de phosphatidylcholine (PC) et sont capable de promouvoir la capacitation des spermatozoïdes. À l’opposé, rec-BSPH2 ne peut ni se lier aux liposomes de PC, ni stimuler la capacitation. Finalement, les protéines recombinantes n’ont aucun effet sur la réaction acrosomique ou sur la motilité des spermatozoïdes. Chez les bovins, les protéines BSP induisent la capacitation grâce des interactions avec les lipoprotéines de haute densité (HDL) et les glycosaminoglycanes. Puisque le HDL est également un joueur important de la capacitation chez la souris, le rôle de la protéine native BSPH1 murine au niveau de la capacitation induite par le HDL a été étudié. Les résultats obtenus suggèrent que, in vivo, la protéine BSPH1 de souris serait impliquée dans la capacitation via une interaction directe avec le HDL. Comme les protéines BSPH1 humaines et murines sont orthologues, ces résultats pourraient aussi s’appliquer à la fertilité humaine. Les résultats présentés dans cette thèse pourraient mener à une meilleure compréhension de la fertilité masculine et aider à améliorer les techniques de reproduction assistée. Ils pourraient également mener au développement de nouveaux tests diagnostiques ou de contraceptifs masculins.

Desenvolupament de mètodes de preconcentració emprant membranes líquides suportades i extracció en fase sòlida per a la determinació de l'herbicida glifosat i el seu metabòlit AMPA en aigües naturals

El glifosat, N-(fosfonometil) glicina, és un dels herbicides més utilitzats arreu del món a causa de la seva baixa toxicitat i al seu ampli espectre d'aplicació. A conseqüència del gran ús que se'n fa, és necessari monitoritzar aquest compost i el seu principal metabòlit, l'àcid aminometilfosfònic (AMPA), en el medi ambient. S'han descrit diversos mètodes instrumentals basats en cromatografia de gasos (GC) i de líquids (HPLC), sent aquesta darrera l'opció més favorable a causa del caràcter polar dels anàlits. Per assolir nivells de concentració baixos cal, però, la preconcentració dels anàlits. En aquest treball s'estudien diferents alternatives amb aquest objectiu. S'ha avaluat la tècnica de membrana líquida suportada (SLM) on la membrana consisteix en una dissolució orgànica, que conté un transportador (en el nostre cas, un bescanviador d'anions comercial, Aliquat 336), que impregna un suport polimèric microporós que se situa entre dues solucions aquoses: la de càrrega, que conté els anàlits inicialment, i la receptora, on es retenen els anàlits després del seu transport a través de la membrana. Les condicions d'extracció més adequades s'obtenen treballant en medi bàsic amb NaOH on els anàlits estan en forma aniònica i les majors recuperacions s'obtenen amb HCl 0,1 M o NaCl 0,5 M, la qual cosa indica que l'ió clorur és la força impulsora del transport. Un cop dissenyat el sistema, es duen a terme experiments de preconcentració amb dues geometries diferents: un sistema de membrana laminar (LSLM) on recircula la fase receptora i un sistema de fibra buida (HFSLM). Els millors resultats s'obtenen amb el mòdul de fibra buida, amb factors de concentració de 25 i 3 per a glifosat i AMPA, respectivament, fent recircular durant 24 hores 100 ml de solució de càrrega i 4 ml de solució receptora. També s'aplica una tècnica més selectiva, la cromatografia d'afinitat amb ió metàl·lic immobilitzat (IMAC), basada en la interacció entre els anàlits i un metall immobilitzat en una resina a través d'un grup funcional d'aquesta. En aquest estudi s'immobilitza pal·ladi al grup funcional 8-hidroxiquinoleïna de la resina amb matriu acrílica Spheron Oxine 1000 i s'avalua per a l'extracció i preconcentració de glifosat i AMPA. Per a ambdós anàlits l'adsorció és del 100 % i les recuperacions són superiors al 80 % i al 60 % per a glifosat i AMPA, respectivament, utilitzant HCl 0,1 M + NaCl 1 M com a eluent. Aquests resultats es comparen amb els obtinguts amb dues resines més, també carregades amb pal·ladi: Iontosorb Oxin 100, que té el mateix grup funcional però matriu de cel·lulosa, i Spheron Thiol 1000, on el grup funcional és un tiol i la matriu també és acrílica. Per al glifosat els resultats són similars amb totes les resines, però per a l'AMPA la resina Spheron Thiol és la única que proporciona recuperacions superiors al 93 %. Finalment, una altra opció estudiada és l'acoblament de dues columnes de cromatografia líquida (LC-LC). En l'estudi l'objectiu és millorar el mètode existent per a glifosat i AMPA en aigües naturals on el LOD era de 0,25 ug/l. El mètode consisteix en la derivatització precolumna amb el reactiu fluorescent FMOC i l'anàlisi amb l'acoblament LC-LC-fluorescència. Variant lleugerament les condicions de derivatització s'aconsegueix quantificar 0,1 ug/l de glifosat i AMPA. Es fortifiquen aigües naturals amb 0,1, 1 i 10 ug/l dels anàlits per validar el mètode. S'obtenen recuperacions d'entre el 85 % i el 100 %, amb desviacions estàndard relatives inferiors al 8 %. Aplicant una tècnica de preconcentració prèvia a la derivatització i anàlisi utilitzant una resina de bescanvi aniònic, Amberlite IRA-900, es millora la sensibilitat del mètode i s'assoleix un LOD per al glifosat de 0,02 ug/l.

Proteomic analysis of resting and thrombin-stimulated platelets reveals the translocation and functional relevance of HIP-55 in platelets

The platelet surface is a dynamic interface that changes rapidly in response to stimuli to coordinate the formation of thrombi at sites of vascular injury. Tight control is essential as loss of organisation may result in the inappropriate formation of thrombi (thrombosis) or excessive bleeding. In this paper we describe the comparative analysis of resting and thrombin-stimulated platelet membrane proteomes and associated proteins to identify proteins important to platelet function. Surface proteins were labelled using a biotin tag and isolated by NeurtrAvidin affinity chromatography. Liquid phase IEF and SDS-PAGE were used to separate proteins, and bands of increased intensity in the stimulated platelet fractions were digested and identified by FT-ICR mass spectrometry. Novel proteins were identified along with proteins known to be translocated to the platelet surface. Furthermore, many platelet proteins revealed changes in location associated with function, including G6B and Hip-55. HIP-55 is an SH3-binding protein important in T-cell receptor signalling. Further analysis of HIP-55 revealed that this adaptor protein becomes increasingly associated with both Syk and integrin beta 3 upon platelet activation. Analysis of HIP-55 deficient platelets revealed reduced fibrinogen binding upon thrombin stimulation, suggesting HIP-55 to be an important regulator of platelet function.

Isolation of a lectin and a galactoxyloglucan from Mucuna sloanei seeds

A lectin and a galactoxyloglucan were characterized from Mucuna sloanei seed cotyledons. The galactoxyloglucan, isolated by water extraction and ethanol precipitation, had Glc:Xyl:Gal proportions in a molar ratio of 1.8:1.7:1.0 and a molar mass (M(w)) of 1.6 x 10(6) g mol(-1). The lectin (sloanin), isolated from the same seed by affinity chromatography on cross-linked Adenanthera pavonina galactomannan, gave two protein bands by SDS-PAGE (36 and 34 kDa) and one peak by gel filtration (63.6 kDa). Its N-terminal sequence indicated similar to 69% identity with soybean agglutinin to leguminous lectins. Circular dichroism (CD) spectra established that sloanin predominantly contains beta-sheet structures. Sloanin has similar to 5.5% carbohydrate and displayed hemagglutinating activity against rabbit and enzyme treated human erythrocytes, inhibited only by D-Gal containing sugars. The interaction between sloanin and storage cell-wall galactoxyloglucan was tested by affinity chromatography and fluorescence spectroscopy. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cloning, expression, purification and characterization of recombinant glutathione-S-transferase from Xylella fastidiosa

Xylella fastidiosa is an important pathogen bacterium transmitted by xylem-feedings leafhoppers that colonizes the xylem of plants and causes diseases on several important crops including citrus variegated chlorosis (CVC) in orange and lime trees. Glutathione-S-transferases (GST) form a group of multifunctional isoenzymes that catalyzes both glutathione (GSH)-dependent conjugation and reduction reactions involved in the cellular detoxification of xenobiotic and endobiotic compounds. GSTs are the major detoxification enzymes found in the intracellular space and mainly in the cytosol from prokaryotes to mammals, and may be involved in the regulation of stress-activated signals by suppressing apoptosis signal-regulating kinase 1. In this study, we describe the cloning of the glutathione-S-transferase from X. fastidiosa into pET-28a(+) vector, its expression in Escherichia coli, purification and initial structural characterization. The purification of recombinant xfGST (rxfGST) to near homogeneity was achieved using affinity chromatography and size-exclusion chromatography (SEC). SEC demonstrated that rxfGST is a homodimer in solution. The secondary and tertiary structures of recombinant protein were analyzed by circular dichroism and fluorescence spectroscopy, respectively. The enzyme was assayed for activity and the results taken together indicated that rxfGST is a stable molecule, correctly folded, and highly active. Several members of the GST family have been extensively studied. However, xfGST is part of a less-studied subfamily which yet has not been structurally and biochemically characterized. In addition, these studies should provide a useful basis for future studies and biotechnological approaches of rxfGST. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Argininosuccinate Synthetase Is a Functional Target for a Snake Venom Anti-hypertensive Peptide ROLE IN ARGININE AND NITRIC OXIDE PRODUCTION

Bj-BPP-10c is a bioactive proline-rich decapeptide, part of the C-type natriuretic peptide precursor, expressed in the brain and in the venom gland of Bothrops jararaca. We recently showed that Bj-BPP-10c displays a strong, sustained anti-hypertensive effect in spontaneous hypertensive rats (SHR), without causing any effect in normotensive rats, by a pharmacological effect independent of angiotensin-converting enzyme inhibition. Therefore, we hypothesized that another mechanism should be involved in the peptide activity. Here we used affinity chromatography to search for kidney cytosolic proteins with affinity for Bj-BPP-10c and demonstrate that argininosuccinate synthetase (AsS) is the major protein binding to the peptide. More importantly, this interaction activates the catalytic activity of AsS in a dose-dependent manner. AsS is recognized as an important player of the citrulline-NO cycle that represents a potential limiting step in NO synthesis. Accordingly, the functional interaction of Bj-BPP-10c and AsS was evidenced by the following effects promoted by the peptide: (i) increase of NO metabolite production in human umbilical vein endothelial cell culture and of arginine in human embryonic kidney cells and (ii) increase of arginine plasma concentration in SHR. Moreover, alpha-methyl-DL-aspartic acid, a specific AsS inhibitor, significantly reduced the anti-hypertensive activity of Bj-BPP-10c in SHR. Taken together, these results suggest that AsS plays a role in the anti-hypertensive action of Bj-BPP-10c. Therefore, we propose the activation of AsS as a new mechanism for the anti-hypertensive effect of Bj-BPP-10c in SHR and AsS as a novel target for the therapy of hypertension-related diseases.

Heterologous expression in Escherichia coli of Neurospora crassa neutral trehalase as an active enzyme

Neutral trehalase from Neurospora crassa was expressed in Escherichia coli as a polypeptide of similar to 84 kDa in agreement with the theoretical size calculated from the corresponding cDNA. The recombinant neutral trehalase, purified by affinity chromatography exhibited a specific activity of 80-150 mU/mg protein. Optima of pH and temperature were 7.0 and 30 degrees C, respectively. The enzyme was absolutely specific for trehalose, and was quite sensitive to incubation at 40 degrees C. The recombinant enzyme was totally dependent on calcium, and was inhibited by ATP, copper, silver, aluminium and cobalt. K(M) was 42 mM, and V(max) was 30.6 nmol of glucose/min. The recombinant protein was phosphorylated by cAMP-dependent protein kinase, but not significantly activated. Immunoblotting with polyclonal antiserum prepared against the recombinant protein showed that neutral trehalase protein levels increased during exponential phase of N. crassa growth and dropped at the stationary phase. This is the first report of a neutral trehalase produced in E. coli with similar biochemical properties described for fungi native neutral trehalases, including calcium-dependence. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

INSECT CHYMOTRYPSINS: CHLOROMETHYL KETONE INACTIVATION AND SUBSTRATE SPECIFICITY RELATIVE TO POSSIBLE COEVOLUTIONAL ADAPTATION OF INSECTS AND PLANTS

Insect digestive chymotrypsins are present in a large variety of insect orders but their substrate specificity still remains unclear. Ewer insect chymotrypsins from 3 different insect orders (Dictyoptera, Coleoptera and two Lepidoptera) were isolated using affinity chromatography. Enzymes presented molecular masses in the range of 20 to 31 kDa and pH optima in the range of 7.5 to 10.0. Kinetic characterization. using different, colorimetric and fluorescent substrates indicated that insect chymotrypsins differ from, bovine chymotrypsin in their primary specificity toward small substrates (like N-benzoyl-L-Tyr p-nitroanilide) rather than on their preference for large substrates (exemplified by Succynil-Ala-Ala-Pro-Phe P-nitroanilide). Chloromethyl ketones (TPCK, N-alpha-tosyl-L-Phe chloromethyl ketone and Z-GGF-CK, N-carbobenzoxy-Gly-Gly-phe-CK) inactivated all chymotrypsins legated. Inactivation rates follow apparent first-order kinetics with variable second order rates (TPCK, 42 to 130 M(-1)s(-1); Z-GGF-CK, 150 to 450 M(-1)s(-1) that may be remarkably low for S. frugiperda chymotrypsin (TPCK, 6 M(-1)s(-1); Z-GGF-CK, 6.1 M(-1) s(-1)). Homology modelling and sequence alignment showed that. in lepidopteran chymotrypsins, differences in the amino acid residues in the neighborhood of the catalytic His 57 may affect its pKa, value. This is Proposed as the cause of the decrease in His 57 reactivity toward chloromethyl ketones. Such amino acid replacement in the active site is proposed. to be an adaptation to the presence of dietary ketones. (C) 2009 Wiley Periodicals, Inc.