Inhibitors of Clostridium histolyticum colagenase

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

Desenvolvimento de uma plataforma modelo para a busca de ligantes com potencial leishmanicida baseado na inibição seletiva da enzima diidroorotato desidrogenase

As doenças tropicais negligenciadas (DTNs) causam um imenso sofrimento para a pessoa acometida e em muitos casos podem levar o indivíduo a morte. Elas representam um obstáculo devastador para a saúde e continuam a ser um sério impedimento para a redução da pobreza e desenvolvimento socioeconômico. Das 17 doenças desse grupo, a leishmaniose, incluindo a leishmaniose cutânea, tem grande destaque devido sua alta incidência, os gastos para o tratamento e as complicações geradas em processos de coinfecção. Ainda mais agravante, os investimentos direcionados ao controle, combate e principalmente a inovação em novos produtos é ainda muito limitado. Atualmente, a academia tem um importante papel na luta contra essas doenças através da busca de novos alvos terapêuticos e também de novas moléculas com potencial terapêutico. É nesse contexto que esse projeto teve como meta a implantação de uma plataforma para a identificação de moléculas com atividade leishmanicida. Como alvo terapêutico, optamos pela utilização da enzima diidroorotato desidrogenase de Leishmania Viannia braziliensis (LbDHODH), enzima de extrema importância na síntese de novo de nucleotídeos de pirimidina, cuja principal função é converter o diidroorotato em orotato. Esta enzima foi clonada, expressa e purificada com sucesso em nosso laboratório. Os estudos permitiram que a enzima fosse caracterizada cineticamente e estruturalmente via cristalografia de raios- X. Os primeiros ensaios inibitórios foram realizados com o orotato, produto da catálise e inibidor natural da enzima. O potencial inibitório do orotato foi mensurado através da estimativa do IC50 e a interação proteína-ligante foi caracterizada através de estudos cristalográficos. Estratégias in silico e in vitro foram utilizadas na busca de ligantes, através das quais foram identificados inibidores para a enzima LbDHODH. Ensaios de validação cruzada, utilizando a enzima homóloga humana, permitiram identificar os ligantes com maior índice de seletividade que tiveram seu potencial leishmanicida avaliado in vitro contra as formas promastigota e amastigota de Leishmania braziliensis. A realização do presente projeto permitiu a identificação de uma classe de ligantes que apresentam atividade seletiva contra LbDHODH e que será utilizada no planejamento de futuras gerações de moléculas com atividade terapêutica para o tratamento da leishmaniose. Além disso, a plataforma de ensaios otimizada permitirá a avaliação de novos grupos de moléculas como uma importante estratégia na busca por novos tratamentos contra a leishmaniose

Desenvolvimento de filtros solares a partir de complexos metálicos de Zn2+ e/ou Ce3+ com quercetina para protetores solares

Pós-graduação em Química - IQ

Modelagem molecular voltada para a construção de um nanobiossensor para detecção do herbicida Imazaquin

In this study, our goal was develop and describe a molecular model of the enzyme-inhibiting interaction which can be used for an optimized projection of a Microscope Force Atomic nanobiosensor to detect pesticides molecules, used in agriculture, to evaluate its accordance with limit levels stipulated in valid legislation for its use. The studied herbicide (imazaquin) is a typical member of imidazolinone family and is an inhibitor of the enzymatic activity of Acetohydroxiacid Synthase (AHAS) enzyme that is responsible for the first step of pathway for the synthesis of side-chains in amino acids. The analysis of this enzyme property in the presence of its cofactors was made to obtain structural information and charge distribution of the molecular surface to evaluate its capacity of became immobilized on the Microscopy Atomic Force tip. The computational simulation of the system, using Molecular Dynamics, was possible with the force-field parameters for the cofactor and the herbicides obtained by the online tool SwissParam and it was implemented in force-field CHARMM27, used by software GROMACS; then appropriated simulations were made to validate the new parameters. The molecular orientation of the AHAS was defined based on electrostatic map and the availability of the herbicide in the active site. Steered Molecular Dynamics (SMD) Simulations, followed by quantum mechanics calculations for more representative frames, according to the sequential QM/MM methodology, in a specific direction of extraction of the herbicide from the active site. Therefore, external harmonic forces were applied with similar force constants of AFM cantilever for to simulate herbicide detection experiments by the proposed nanobiosensor. Force value of 1391 pN and binding energy of -14048.52 kJ mol-1 were calculated.

Análise estrutural e funcional da interação física entre eIF5A e suas enzimas modificadoras em Saccharomyces cerevisiae

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

Influência da ck2 no processo de interação Leishmania donovani-macrófagos

O gênero Leishmania apresenta espécies capazes de desenvolver doenças de grande importância para a saúde pública, as leishmanioses, que apresentam prevalência mundial de 12 milhões de pessoas. Quando os parasitos entram em contato com o hospedeiro humano passam por um processo de metaciclogênese adquirindo capacidade de interagir com os macrófagos. Inúmeras atividades biológicas são desencadeadas pela ativação de sistemas de transdução de sinais, onde as proteínas cinases e fosfatases desempenham papel fundamental. A proteína cinase CK2 parece estar presente em todas as células eucarióticas (núcleo, citoplasma e superfície). É caracterizada como enzima serina/treonina cinase, embora também seja capaz de fosforilar resíduos de tirosina em suas proteínas-alvo. No presente trabalho, demonstramos que o principal inibidor da CK2, TBB, foi capaz de inibir o crescimento de formas promastigotas de L. donovani e mostrou um mecanismo de ação irreversível, entretanto não foi capaz de induzir apoptose nas formas promastigotas de L. donovani. O pré-tratamento dos parasitos e macrófagos, assim como a adição do TBB durante o processo de infecção induziram uma redução significativa no número de amastigotas por macrófagos possivelmente pelo mecanismo de morte celular programada demosntrada pela técnica do TUNEL. O tratamento de macrófagos com TBB não induziram o aumento de óxido nítrico. Ensaios de imunofluorescência demonstraram a presença de CK2α em promastigotas. Macrófagos não infectados demonstraram pouca marcação para CK2α. Após a interação, a enzima mostrou-se distribuída preferencialmente na periferia dos macrófagos. Os dados do trabalho sugerem que a CK2 é uma importante enzima para a atividade biológica da Leishmania donovani, tendo seu estudo importante relevância para a descoberta de novos alvos terapêuticos.

Influência das proteínas motoras e CK2 no processo de interação Leishmania braziliensis-macrófago.

O gênero Leishmania é responsável por um grupo de parasitoses que podem variar desde lesões auto-limitadas até severa injúria de tecido. Estes protozoários são parasitos obrigatoriamente intracelulares, tendo o macrófago como célula hospedeira. Durante o processo de fagocitose os macrófagos utilizam a maquinaria presente em seu citoesqueleto, a qual compreende a participação de miosinas e actinas, para a formação do fagossoma. Estas proteínas estão envolvidas em processos como citocinese, tráfego intracelular de organelas e vesículas, podendo interferir com a penetração do parasito. Alguns trabalhos vêm sendo realizados visando analisar a expressão, localização e o papel de miosina e de actina em Leishamania. Estudos associados à participação destas proteínas motoras em processo vitais para a biologia do parasito podem auxiliar na compreensão de seu ciclo e permitir a geração de conhecimentos que apontem novos alvos para intervenções terapêuticas. Uma vez que a miosina é necessária no transporte intracelular, alguns estudos tentam analisar a expressão e a localização intracelular de miosinas na Leishmania. Estudos mostram a presença de atividades cinásicas do tipo CK2 em diversos tripanossomatídeos, ligadas ao crescimento celular, morfologia e infectividade de promastigotas para macrófagos. Desta maneira, como objetivo desta tese temos o estudo da participação das miosinas, actina e CK2 na infectividade da Leishmania braziliensis. Além disso, investigamos a influência destas proteínas na produção de citocinas pelos macrófagos e em sua atividade microbicida. Lipoxina, latrunculina, nocodazol e TBB promoveram uma inibição de, pelo menos, 50% no crescimento de L. braziliensis. A CK2 secretada pelo parasito foi purificada de seu sobrenadante através de coluna de HPLC e a fração 44 mostrou ser a fração correspondente a esta enzima. A lipoxina e o TBB promoveram a inibição da atividade desta enzima ao contrário da latrunculina que forneceu aumento dessa atividade. O pré-tratamento dos parasitos ou dos macrófagos com lipoxina, latrunculina, nocodazol e TBB promoveram uma inibição de cerca de 50% no índice de associação entre Leishmania e macrófagos não-ativados ou ativados por LPS e IFN-γ. Latrunculina e TBB aumentaram a produção de NO em macrófagos não ativados e não infectados enquanto que em macrófagos ativados à exceção do TBB, todas as drogas diminuíram a produção de NO. A liberação de IL-10 foi diminuída após tratamento com todas as drogas em macrófagos não ativados em ausência de promastigotas e ativados em presença do parasito. Para a produção de TNF-α há uma redução significativa em macrófagos ativados não infectados tratados com latrunculina, nocodazol e TBB. Quando ativados e infectados, os macrófagos tratados com lipoxina tiveram a produção dessa citocina aumentada, ao contrário do TBB em que houve redução. Quando avaliamos a integridade da actina verificamos que todos os compostos foram capazes de influenciar a distribuição dessa proteína, levando a uma redução no índice de associação. Ao transfectarmos a cauda da miosina Va fusionada a GFP nos macrófagos observamos que houve uma diminuição de 94% no índice de associação. Nossos dados confirmam a importância da CK2, actina e miosina Va no processo de interação parasito- macrófago.

Perfil de secreção de citocinas e de ativação de células endoteliais após interação com cepas selvagens e mutantes de Aspergillus fumigatus

Apesar do desenvolvimento de novas drogas antifúngicas e da sua utilização como terapia profilática visando à prevenção de infecções fúngicas invasivas, estas ainda constituem-se num problema emergente, com elevadas taxas de mortalidade. Neste contexto, destaca-se a aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete pacientes com neutropenia profunda e prolongada, principalmente os pacientes com leucemia aguda ou submetidos a transplante de medula óssea. Aspergillus fumigatus, um fungo filamentoso, é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, sendo um patógeno angioinvasivo. As hifas deste fungo são capazes de causar injúria e ativação endotelial, induzindo o endotélio a um fenótipo pró-trombótico, que por sua vez, é mediado pela secreção de citocinas pró-inflamatórias, em especial, o TNF-α. O presente trabalho teve como objetivo estudar a capacidade de cepas mutantes de A. fumigatus em ativar células endoteliais, avaliando o perfil de secreção de citocinas em meio condicionado e a expressão de fator tecidual. Resumidamente, monocamadas confluentes de células endoteliais isoladas da veia umbilical humana foram incubadas com conídios e tubos germinativos de cepas selvagens (Af293 e Ku80) e mutantes (Δugm1, ΔcalA, ΔcrzA, ΔprtT) de A. fumigatus. A taxa de adesão e endocitose destas cepas às monocamadas de HUVEC foi avaliada a partir de um ensaio quantitativo de imunofluorescência diferencial. O perfil cinético de secreção de citocinas foi determinado em meio condicionado das HUVECs, por ensaio de multiplex para IL-6, IL-8 e TNF-α. A ativação endotelial, por sua vez, foi determinada pela expressão de fator tecidual por RT-PCR em tempo real. Os resultados obtidos demonstraram que a mutante para o gene ugm1, responsável por codificar a enzima UDP-galactopiranose mutase, que converte resíduos de galactopiranose a galactofuranose, apresentou um fenótipo hiperaderente às células endoteliais e um estímulo 10 vezes maior à secreção de TNF-α e 2,5 vezes maior a secreção de IL-6, quando comparada a ativação observada para as cepas selvagens. A galactofuranose é um componente importante de glicoconjugados da parede celular de A. fumigatus. Dessa forma, a ausência desse monossacarídeo na célula fúngica leva a um mecanismo compensatório caracterizado por um aumento na expressão de moléculas de galactosaminogalactana na parede celular. De maneira contrária, mutantes para os genes calA e crzA, apresentaram um fenótipo hipoaderente às HUVECs e uma perda na capacidade de induzir a secreção de citocinas e ativar o endotélio. Essas mutantes apresentam deleções que interferem na via de cálcio/calcineurina, responsável por regular a morfogênese e virulência de A. fumigatus, além de apresentarem alterações no conteúdo de beta-1-3 glucana. Já a cepa ΔprtT, mutante para o fator de transcrição prtT que regula a secreção de múltiplas proteases, apresentou um fenótipo de adesão, estímulo e ativação endotelial semelhante ao observado para as cepas selvagens. A comparação entre a capacidade de conídios e tubos germinativos em ativar células endoteliais, corroborou achados anteriores da literatura que reportam que só hifas são capazes de ativar células endoteliais, independentemente da sua viabilidade. Os dados deste estudo permitiram concluir que dentre os componentes de superfície celular de A. fumigatus, os polímeros de galactose, em especial a galactosaminogalactana, parecem ser responsáveis, pelo menos em parte, pelos mecanismos de interação e ativação endotelial.

Avaliação da relevância da gp63 de Leishmania braziliensis e Leishmania infantum na interação com o hospedeiro invertebrado

A gp63, metalopeptidase altamente abundante na superfície de Leishmania, contribui para uma infinidade de funções bem estabelecidas na interação deste parasito com o hospedeiro mamífero. No entanto, apesar desta molécula ser abundantemente expressa na superfície das formas promastigotas, encontradas no inseto vetor, pouco é conhecido sobre as funções desempenhadas por essa metalopeptidase no flebotomíneo. Nosso grupo de pesquisa, utilizando abordagens bioquímicas, tem demonstrado que moléculas de gp63 de vários tripanosomatídeos não patogênicos ao homem estão implicadas na adesão ao intestino de insetos hospedeiros. Aqui, nós analisamos o papel da gp63 na interação de Leishmania braziliensis e Leishmania infantum, com os seus respectivos insetos hospedeiros, Lutzomyia intermedia e Lu. longipalpis e com a linhagem celular derivada de Lu. longipalpis (LL5). Os intestinos dissecados de insetos foram prétratados ou não com o fosfoglicano (PG) puro derivado do lipofosfoglicano e colocados para interagir com os parasitos. Em paralelo, promastigotas de L. braziliensis e L. infantum foram pré-tratados com anticorpo anti-gp63 ou com inibidores da metalopeptidase. Depois disso, os parasitos foram colocados para interagir com os intestinos dissecados de insetos ou com as células LL5 Como esperado, o PG praticamente elimina a capacidade dos parasitos de se ligarem ao intestino dos insetos. Todos os tratamentos relacionados com a gp63 também provocaram uma diminuição acentuada nestes ensaios de ligação. Além disso, o sobrenadante de cultura de L. braziliensis foi concentrado por precipitação com sulfato de amônio e analisado por SDS-PAGE e SDS-PAGE-gelatina. Observamos uma degradação proteolítica, por volta de 63 kDa, que corresponde à enzima gp63 já identificada e caracterizada em várias espécies de Leishmania. Esses resultados em conjunto demonstram uma possível participação da gp63 na interação com o inseto vetor e nos estimulam a continuar estudando o papel dessa metalopeptidase no ciclo de vida de Leishmania

Isolamento de bactérias resistentes a cromo hexavalente e purificação parcial da enzima redutora de cromo do Bacillus sp. ES29

A redução do Cr(VI) para Cr(III) diminui a toxidade deste metal no ambiente uma vez que, o Cr(III) é insolúvel às membranas biológicas. Assim a redução microbiana do Cr(VI) é uma alternativa para reduzir os impactos ambientais causados por este metal, utilizado em diversos processos industriais. O objetivo deste trabalho foi selecionar microrganismos a partir de solo contaminado com cromo, caracterizar sua capacidade de redução do Cr(VI) durante o crescimento celular e purificar parcialmente a enzima cromo redutase do Bacillus sp. ES29, através da precipitação com sulfato de amônio (45-75%), cromatografia de gel filtração (Sephadex G-25) e cromatografia de interação hidrofóbica (Octyl Sepharose). A atividade de redução do Cr(VI) pelos isolados foi quantificada com o reagente de s-difenilcarbazida. No isolamento, foram obtidas 20 bactérias resistentes a cromo(VI). Seis destas foram capazes de reduzir 100 mg L-1 Cr(VI) em 24 horas. Um dos isolados foi identificado, através de testes bioquímicos, como pertencete ao gênero Bacillus, sendo tolerante a 750 mg L-1 Cr(VI) e reduzindo mais de 40% do Cr(VI) durante o crescimento celular. Na purificação parcial da enzima foi obtido um fator de purificação de 11,2, aumentando a atividade específica da enzima acima de 11 vezes, porém se faz necessário mais passos de purificações para obtenção desta enzima pura. As bactérias selecionadas e a enzima parcialmente purificada, foram eficientes na redução do Cr(VI) e apresentam potencial para outros estudos, visando a aplicação em processos de biorremediação.

Estudo in silico da interação da albumina de soro humano com o ibuprofeno

Currently, computational methods have been increasingly used to aid in the characterization of molecular biological systems, especially when they relevant to human health. Ibuprofen is a nonsteroidal antiinflammatory or broadband use in the clinic. Once in the bloodstream, most of ibuprofen is linked to human serum albumin, the major protein of blood plasma, decreasing its bioavailability and requiring larger doses to produce its antiinflamatory action. This study aimes to characterize, through the interaction energy, how is the binding of ibuprofen to albumin and to establish what are the main amino acids and molecular interactions involved in the process. For this purpouse, it was conducted an in silico study, by using quantum mechanical calculations based on Density Functional Theory (DFT), with Generalized Gradient approximation (GGA) to describe the effects of exchange and correlation. The interaction energy of each amino acid belonging to the binding site to the ligand was calculated the using the method of molecular fragmentation with conjugated caps (MFCC). Besides energy, we calculated the distances, types of molecular interactions and atomic groups involved. The theoretical models used were satisfactory and show a more accurate description when the dielectric constant ε = 40 was used. The findings corroborate the literature in which the Sudlow site I (I-FA3) is the primary binding site and the site I-FA6 as secondary site. However, it differs in identifying the most important amino acids, which by interaction energy, in order of decreasing energy, are: Arg410, Lys414, Ser 489, Leu453 and Tyr411 to the I-Site FA3 and Leu481, Ser480, Lys351, Val482 and Arg209 to the site I-FA6. The quantification of interaction energy and description of the most important amino acids opens new avenues for studies aiming at manipulating the structure of ibuprofen, in order to decrease its interaction with albumin, and consequently increase its distribution

Análise do perfil de expressão dos genes da cana-de-açúcar envolvidos na interação com Leifsonia xyli subsp: xyli

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

Influência da interação fósforo disponível × fitase da dieta sobre o desempenho, os níveis plasmáticos de fósforo e os parâmetros ósseos de poedeiras comerciais

Dois experimentos foram realizados para avaliar a interação fósforo disponível (Pd) × fitase (UF) da dieta sobre o desempenho, os níveis plasmáticos de fósforo e os parâmetros ósseos de poedeiras. No experimento 1, utilizaram-se 240 aves com 40 semanas de idade distribuídas em esquema fatorial 5 × 2, composto de cinco níveis de fósforo disponível (0,094; 0,194; 0,294; 0,394 e 0,494%) e dois de fitase (0 e 300 unidades de fitase - UF). No experimento 2, utilizaram-se 288 aves com 44 semanas de idade, distribuídas também em esquema fatorial 3 × 4, composto de três níveis de fósforo disponível (0,094; 0,294 e 0,494%) e quatro de fitase (0; 300; 600 e 1.200 UF). No experimento 1, não houve interação fósforo disponível × fitase, mas o nível de fósforo disponível influenciou, de forma quadrática, a produção (PR) e a massa (MO) de ovos, os níveis plasmáticos de fósforo e a conversão por massa de ovos (CMO) e, de forma linear, o teor de cinzas na tíbia (CT) e a resistência óssea (RO). A adição de 300 UF elevou a disponibilidade do fósforo (de 4,034 para 4,784 mg/dL), o teor de CT (de 41,55 para 42,90%) e a resistência óssea (de 9,678 para 11,135 kgf/mm). No experimento 2, a produção aumentou de forma linear com os níveis de fósforo disponível da ração, que aumentaram linearmente com o aumento do nível de fitase. Os teores de cinzas na tíbia aumentaram até o nível de 567 UF. O aumento do fósforo disponível no nível de 600 UF melhorou de forma linear a massa de ovos, a conversão por massa de ovos e a conversão por dúzia de ovos. A suplementação da ração com menor teor de fósforo disponível (0,094%) com 300 a 1.200 UF melhorou a resistência óssea das aves. Poedeiras exigem em média 0,31 a 0,34% Pd. A adição de 300 UF ou o aumento do fósforo disponível em rações com 600 UF melhora a conversão por massa de ovos. A suplementação de rações deficientes em fósforo disponível com pelo menos 300 UF aumenta os níveis plasmáticos de fósforo, os teores de cinzas na tíbia e a resistência óssea de poedeiras comerciais.

Interação do complexo luminescente [Eu(tta)3] com sílica mesoporosa

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Isolamento e caracterização parcial de adesina de Paracoccidioides brasiliensis ligante de fibronectina

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