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In Brazil, the major vector of arboviruses is Aedes aegypti, which can transmit several alpha and flaviviruses. In this work, a pacifastin protease inhibitor library was constructed and used to select mutants for Ae. aegypti larvae digestive enzymes. The library contained a total of 3.25 × 10

This study investigates the efficacy of miltefosine, alkylphospholipid, and alkyltriazolederivative compounds against leukemia lineages. The cytotoxic effects and cellular and molecular mechanisms of the compounds were investigated. The inhibitory potential and mechanism of inhibition of cathepsins B and L, molecular docking simulation, molecular dynamics and binding free energy evaluation were performed to determine the interaction of cathepsins and compounds. Among the 21 compounds tested, C9 and C21 mainly showed cytotoxic effects in Jurkat and CCRF-CEM cells, two human acute lymphoblastic leukemia (ALL) lineages. Activation of induced cell death by C9 and C21 with apoptotic and necrosis-like characteristics was observed, including an increase in annexin-V+propidium iodide−, annexin-V+propidium iodide+, cleaved caspase 3 and PARP, cytochrome c release, and nuclear alterations. Bax inhibitor, Z-VAD-FMK, pepstatin, and necrostatin partially reduced cell death, suggesting that involvement of the caspase-dependent and -independent mechanisms is related to cell type. Compounds C9 and C21 inhibited cathepsin L by a noncompetitive mechanism, and cathepsin B by a competitive and noncompetitive mechanism, respectively. Complexes cathepsin-C9 and cathepsin-C21 exhibited significant hydrophobic interactions, water bridges, and hydrogen bonds. In conclusion, alkyltriazoles present cytotoxic activity against acute lymphoblastic lineages and represent a promising scaffold for the development of molecules for this application.

Eczema is a skin condition characterized by itchy and inflammatory patches. The accumulation of neutrophils and the imbalance between enzymes and their inhibitors appears to be related to this condition. We proposed a neutrophil elastase (NE)-based eczema model in mice in order to verify histopathological features as well as the expression and activity of proteases and inhibitors. Mice skins were topically administered with human NE (0-2 pmol/cm

Inflammation is an essential process in many pulmonary diseases in which kinins are generated by protease action on kininogen, a phenomenon that is blocked by protease inhibitors. We evaluated kinin release in an in vivo lung inflammation model in rats, in the presence or absence of CeKI (C. echinata kallikrein inhibitor), a plasma kallikrein, cathepsin G, and proteinase-3 inhibitor, and rCeEI (recombinant C. echinata elastase inhibitor), which inhibits these proteases and also neutrophil elastase. Wistar rats were intravenously treated with buffer (negative control) or inhibitors and, subsequently, lipopolysaccharide was injected into their lungs. Blood, bronchoalveolar lavage fluid (BALF), and lung tissue were collected. In plasma, kinin release was higher in the LPS-treated animals in comparison to CeKI or rCeEI groups. rCeEI-treated animals presented less kinin than CeKI-treated group. Our data suggest that kinins play a pivotal role in lung inflammation and may be generated by different enzymes; however, neutrophil elastase seems to be the most important in the lung tissue context. These results open perspectives for a better understanding of biological process where neutrophil enzymes participate and indicate these plant inhibitors and their recombinant correlates for therapeutic trials involving pulmonary diseases.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Amblyomma sculptum, carrapato da família Ixodidae, é uma espécie amplamente distribuída no Brasil e a única espécie do complexo Amblyomma cajennense descrita na região sudeste. É o mais importante vetor de Rickettsia rickettsii, causadora da febre maculosa brasileira (FMB) e também relacionado a prejuízos econômicos na produção pecuária. Proteínas salivares e do intestino médio, expressas por carrapatos, desempenham um papel importante na alimentação e digestão de sangue. As proteínas salivares secretadas no sítio alimentar estão envolvidas em vários processos, como hemostasia e modulação da resposta imune, enquanto as proteínas expressas no intestino médio estão envolvidas na digestão da dieta, bem como na proteção do epitélio. Muitos genomas e transcriptomas das glândulas salivares e intestino médio de carrapatos têm sido produzidos nos últimos anos, abrindo novas possibilidades de estudos, já que a identificação e caracterização de novas proteínas salivares e intestinais altamente expressas durante o repasto sanguíneo do carrapato poderiam indicar quais apresentam maior importância para a biologia do parasito, podendo ser utilizadas como antígenos em futuras formulações vacinais. No presente estudo, o objetivo principal foi selecionar proteínas salivares e intestinais do carrapato A. sculptum e avaliar sua eficácia como antígenos vacinais. Dessa forma, foram selecionadas sequências codificadoras de proteínas salivares altamente expressas e relacionadas ao processo alimentar. Além disso, proteínas intestinais de membrana também foram selecionadas pelo seu nível de antigenicidade e seus epitopos preditos para células B foram ranqueados a fim de se construir uma proteína quimérica. Três proteínas salivares foram selecionadas e expressas de forma recombinante em bactérias: uma proteína de 8,7 kDa com um domínio de kunitz (rAsKunitz), uma proteína de 9,8 kDa relativa à família 8,9 kDa (rAs8.9kDa), exclusiva de carrapatos e uma proteína de 16,8 kDa identificada como uma Basic tail (rAsBasicTail). Seus recombinantes foram testados para investigar propriedades anticomplemento e anticoagulantes. Os ensaios realizados revelaram que todos eles foram capazes de inibir as vias clássica e alternativa do complemento. A rAsBasicTail foi o inibidor mais eficaz contra o fXa da cascata de coagulação e a tripsina, em comparação com outros recombinantes. Por outro lado, rAsKunitz apresentou inibição da trombina, com o melhor desempenho entre os recombinantes. Além das proteínas recombinantes salivares, uma recombinante quimérica foi construída com 22 epitopos de sete proteínas intestinais de membrana. As recombinantes salivares, intestinais e a proteína quimérica foram utilizadas para imunizar camundongos e testadas como antígenos vacinais contra a infestação de A. sculptum. A maior taxa de mortalidade foi observada em fêmeas alimentadas em camundongos tratados com rAs8.9kDa e rAsKunitz (58,3% e 41,6%, respectivamente), enquanto a mortalidade de ninfas alimentadas em camundongos imunizados com rAs8.9kDa, rAsBasicTail e rAsQuimera foi de 100%. A eficácia dos antígenos salivares rAs8.9kDa e rAskunitz foi de 92,89% e 85,32%, respectivamente, enquanto a proteína quimérica foi o antígeno intestinal com maior taxa de eficácia, 80,84%. Estes dados indicam que os alvos selecionados poderiam ser utilizados como parte de uma formulação vacinal. Além disso, pudemos acrescentar algumas novas informações sobre as moléculas salivares envolvidas no processo hematofágico, aumentando a compreensão sobre a fisiologia de A. sculptum.

As espécies de insetos do gênero Dysdercus são conhecidas por causar prejuízos à agricultura. O estudo do funcionamento da fisiologia do intestino de insetos desse gênero pode levar à identificação de possíveis alvos moleculares para proposta de novos métodos de controle de insetos. Neste trabalho, foram identificados e localizados sítios de expressão das sequências de enzimas digestivas principais e também de transportadores potencialmente envolvidos na absorção de nutrientes, íons e água ao longo do intestino, a partir de dados transcriptômicos. Para isso foi feito uma identificação e anotação de proteínas por bioinformática a partir do transcriptoma de D. peruvianus e foi analisada a expressão gênica dessas proteínas ao longo do intestino médio. Foram identificados transportadores e enzimas envolvidos no processo de digestão e a expressão diferencial desses foi determinada e analisada. O ensaio com as enzimas α-galactosidase e α-N-acetil-D-galactosaminidase demonstrou que ambas enzimas estão presentes no inseto, sendo que a primeira é mais expressa no intestino e a segunda é típica de carcaça, permitindo a identificação de suas sequências. A análise das enzimas envolvidas na formação de diacilglicerol mostrou que provavelmente a via mais utilizada consiste na acilação do monoacilglicerol a diacilglicerol, para ser levado a lipoforina circulante na hemolinfa. Os dados resultaram na elaboração de modelo de organização de processo digestivo e absortivo no intestino de D. peruvianus. Insect species of the genus Dysdercus are known to cause damage to agriculture. The study of the functioning of insect midgut physiology of this genus can lead to the identification of possible molecular targets for the proposal of new methods of insect control. In this work, expression sites of the sequences of the main digestive enzymes and of transporters potentially involved in the absorption of nutrients, ions and water along the intestine were identified and located from transcriptomic data. For this, a bioinformatics identification and annotation of proteins was made from the transcriptome of D. peruvianus and the gene expression of these proteins were analyzed along the middle gut. Transporters and enzymes involved in the digestion process were identified and the differential expression of these was determined and analyzed. The enzimatic assay of α-galactosidase and α-N-acetyl-Dgalactosaminidase demonstrated that both enzymes are present in the insect, the former being more expressed in the midgut and the second is typical of carcass, allowing the identification of their sequences. Analysis of the enzymes involved in the formation of diacylglycerol showed that the most commonly used pathway is probably the acylation of monoacylglycerol to diacylglycerol, to be taken to circulating lipoforin in hemolymph. The data resulted in the elaboration of a model of the organization of digestive and absorptive process in the midgut of D. peruvianus.

Os acidentes ofídicos são considerados um grande problema de saúde pública e no Estado de São Paulo a serpente Bothrops jararaca é o agente considerado mais relevante epidemiologicamente. O antiveneno é o único medicamento oficialmente aprovado para o tratamento de picadas de serpentes e, apesar de ser eficaz em diversos aspectos, mostra-se ineficaz em relação a complicações secundárias do envenenamento, como o estresse oxidativo/nitrosativo, caracterizado por um desequilíbrio no estado redox, que pode ser extremamente deletério aos pacientes. Portanto, vê-se necessária a busca por terapias complementares que possam combater o estresse oxidativo/nitrosativo. Ademais, distúrbios da hemostasia observados em envenenamentos pela B. jararaca, tais como a plaquetopenia, a hipofibrinogenemia e o aumento da atividade do fator tissular (TF) plasmático podem ter também como causa indireta o estresse oxidativo/nitrosativo, induzido por componentes do veneno de B. jararaca (BjV). Recentemente, demonstrou-se que a regulação da atividade biológica do TF, a proteína responsável pela iniciação da cascata de coagulação in vivo, pode ser controlada pela isomerase de dissulfeto proteico (PDI) e que a atividade da PDI é inibida in vivo pela quercetina-3-rutinosídeo (rutina), um antioxidante natural encontrado em plantas e alimentos. Considerando essas premissas, o presente trabalho objetivou investigar em camundongos injetados com o veneno de B. jararaca (BjV): (a) a ocorrência de distúrbios do estado redox; (b) as alterações hematológicas e hemostáticas (em plasma e tecidos) associadas ao desequilíbrio do estado redox; (c) a atividade da rutina como agente modulador sobre essas alterações. Para isso, camundongos Swiss (30-35 g) foram divididos em 4 grupos experimentais: controle salina (salina, controle negativo), controle rutina (rutina+salina), BjV+salina (BjV+salina, controle positivo) e BjV+rutina (BjV+rutina, tratamento). Após 3, 6 e 24 h da administração dos tratamentos (via s.c.), foram coletados sangue e fragmentos de tecidos para posteriores análises. O envenenamento induziu um aumento de espécies reativas, diminuição da capacidade antioxidante total, alterações hematológicas (plaquetopenia, neutrofilia e diminuição de eritrócitos), distúrbios hemostáticos (hipofibrinogenemia, prolongamento do tempo de protrombina e aumento da atividade de TF no plasma), além de diminuir a expressão proteica de PDI no coração. A rutina não inibiu in vitro a atividade biológica de proteínas presentes no BjV (metaloproteinases, serinaproteases, fosfolipases A2 e L-aminoácido oxidases) e nem mesmo a agregação plaquetária induzida pelo veneno. No entanto, a administração do veneno incubado com rutina foi capaz de reduzir os níveis de espécies reativas, impedir a queda de eritrócitos, normalizar os níveis de fibrinogênio e o tempo de protrombina e alterar a atividade de TF e expressão proteica de TF e PDI em tecidos. Desse modo, concluímos que a rutina foi capaz de favoravelmente modular importantes alterações hemostáticas e de estado redox no envenenamento por B. jararaca, o que indica seu grande potencial como agente terapêutico complementar em envenenamentos Snakebites are a major public health issue and in São Paulo State, and Bothrops jararaca snakes are considered the most important agents epidemiologically. Antivenom is the only officially approved treatment for snakebites and although effective in many aspects, it is ineffective in combating secondary complications induced by envenomation, e.g. oxidative/nitrosative stress (ONS), which can be extremely deleterious to patients. Therefore, it is necessary to search for new complementary therapies that could attenuate ONS. Furthermore, the hemostatic disturbances in B. jararaca envenomation - characterized by the presence of thrombocytopenia, hypofibrinogenemia and increased tissue factor (TF) activity in plasma - could be indirectly evoked by ONS induced by B. jararaca venom (BjV) components. Recently, the biological activity of TF - the protein responsible for initiating the extrinsic pathway of the coagulation cascade - was demonstrated to be regulated by protein disulfide isomerase (PDI), which in turn, can be inhibited in vivo by quercetin-3-rutinose (rutin), a natural antioxidant found in plants and diet. Based on that, the present study aimed to investigate in mice injected with BjV: (a) the alterations in redox status in plasma and tissues; (b) the hematological/hemostatic disturbances (in plasma and tissues) associated with the imbalance in redox status; (c) the activity of rutin as a modulatory agent on those alterations. Swiss mice (30-35 g) were divided in four experimental groups: saline control (saline, negative control), rutin control (rutin+saline), BjV+saline (BjV+saline, positive control) and BjV+rutin (BjV+rutin, treatment) and after 3, 6 and 24 h of the injection of treatments (s.c. route), blood and tissues were collected to further analyses. Envenomation induced an increase in reactive species, a decrease in total antioxidant capacity, hematological alterations (thrombocytopenia, neutrophilia and a decrease in red blood cell counts), hemostatic disturbances (hypofibrinogenemia, prolonged prothrombin time and an increase in the TF activity in plasma), and a decrease in protein expression of PDI in the heart. In vitro, rutin failed to inhibit the biological activity of the main BjV enzymes (metalloproteinases, serine proteases, phospholipases A2 and L-amino acid oxidases) and BjV-induced platelet aggregation. However, when the venom was incubated with rutin, there were reduced reactive species levels, less intense red blood cell drops, recovery of fibrinogen levels and prothrombin time, and alteration of TF activity and protein expression of TF and PDI in tissues. Therefore, we conclude that rutin favorably modulated important hemostatic and redox status alterations in B. jararaca envenomation, indicating its great potential as a complementary therapeutic agent for snakebites

Diversas proteínas de superfície de merozoítas (MSPs) de Plasmodium têm sido consideradas candidatas a compor uma vacina contra a malária. Nos últimos anos estudamos diversos aspectos da resposta imune naturalmente adquirida contra proteínas recombinantes baseadas nas MSPs de P. vivax. Estes estudos demonstraram que estas proteínas recombinantes mantêm suas funções imunológicas, podendo servir como base para a caracterização de suas estruturas tridimensionais. Com o objetivo de obter informações estruturais sobre as MSPs de P. vivax, 10 proteínas recombinantes, correspondentes à região C-terminal da MSP-1 (MSP119), e diferentes regiões da MSP-3α e MSP-3β foram expressas em Escherichia coli. Os dados estruturais da MSP119 foram obtidos por modelagem molecular com base nas coordenadas cristalográficas da MSP19 de P. cynomolgi. Por outro lado, existem poucas informações estruturais sobre as proteínas da família MSP-3 de Plasmodium. A análise da estrutura primária dessas proteínas indica que elas apresentam um domínio central rico em alaninas que estão organizadas como motivos \"heptads\". Esse tipo de estrutura primária favorece a formação de estruturas do tipo α-hélices e \"coiled-coil\" (CC). No presente estudo, a composição da estrutura secundária de cada proteína recombinante foi caracterizada preliminarmente por ensaio de Dicroísmo Circular, realizado na região do UV distante. Com base nos resultados obtidos, selecionamos duas proteínas recombinantes baseadas na região C-terminal da MSP-3α (CC4 e CC5) para análises biofísicas mais detalhadas. Inicialmente, demonstramos por espectrometria de massa que ambas as proteínas têm massa molecular esperada. Entretanto, os dados obtidos por cromatografia em gel filtração sugeriram que essas proteínas formam oligômeros. No caso específico da proteína CC5, estes dados foram confirmados por ultracentrifugação analítica que indicou a formação de tetrâmeros elongados, corroborando com a formação de estrutura do tipo \"coiled-coil\". Como o papel biológico dessas proteínas não é conhecido, os dados estruturais obtidos neste estudo podem servir como base para o entendimento da função dessas proteínas. Na segunda parte deste projeto, selecionamos cinco proteínas recombinantes para estudos comparativos de reconhecimento por anticorpos IgG de indivíduos procedentes de áreas endêmicas de malária vivax. Tais estudos confirmaram dados prévios que as MSPs são imunogênicas em infecções naturais. Em conjunto, nossos resultados sugerem que, assim como a MSP119, proteínas recombinantes baseadas na MSP-3a e MSP-313 podem ser exploradas em futuros estudos de indução de imunidade protetora contra a malária vivax em primatas não humanos. Several merozoite surface proteins (MSPs) of Plasmodium have been considered candidates to compose a vaccine against malaria. In the last years, we have studied severaI aspects of the natural/y acquired immune response against recombinant proteins based on MSPs of P. vivax. These studies demonstrated that the recombinant proteins maintain their immunological functions and could be used for the characterization of their three-dimensional structure. To gain structural information on the MSPs of P. vivax, 10 recombinant proteins corresponding to the C-terminal region of MSP-1 (MSP119) and to different regions of the MSP-3α and MSP-3β were expressed in Escherichia coli. The structural data of the MSP119 were obtained by molecular modeling based on the crystallographic coordinates of the P. cynomolgi MSP119. On the other hand, there is limited structural information available for MSP-3 family of Plasmodium. The analysis of the primary structure of these proteins indicates that they present a central alanine-rich domain organized as heptads repeats. This type of primary structure favors the formation of α-helices and coiled-coil (CC) structures. In the present study, the composition of the secondary structure of each recombinant protein was characterized preliminarily by circular dichroism monitored in the far-UV region. On the basis of the obtained results, we selected two recombinant proteins based on C-terminal region of the MSP-3α (CC4 and CC5) for detailed biophysical analyses. Initially, we demonstrated that the monomer mass assigned for the two recombinant proteins corresponded exactly to those predicted from the primary sequence. However, during size exclusion chromatography, the proteins eluted at volumes corresponding to molecular weights that were much larger than their monomeric masses, suggesting that both proteins are oligomeric molecules. Interestingly, analytical ultracentrifugation experiments showed that the CC5 oligomers are elongated molecules. As the function of these proteins is not known, the structural data obtained in this study can be used to understand the function of these proteins. In the second part of this study, we selected five recombinant proteins for comparative recognition by IgG antibodies of the individuais from endemic areas of malaria vivax. These studies confirmed previous data that the MSPs are imunogenic in natural infections. Together, our results suggest that, as well as the MSP119, that recombinant proteins based on the MSP-3α and MSP-3β can be explored in future studies for the induction of protective immunity against malaria vivax.

Lacase 2 é um gene com função majoritária na esclerotinização e pigmentação da cutícula corporal em insetos e evidências sugerem que desenvolva função na esclerotinização do córion dos ovos de mosquitos vetores de patógenos. A literatura registra que quando a expressão do gene é silenciada em adultos de Aedes albopictus suas fêmeas produzem ovos hialinos e inviáveis. Em teoria, este seria um bom gene-candidato à manipulação em iniciativas de controle biológico baseada em organismos geneticamente modificados. No presente estudo, caracterizamos o perfil expressional e a atividade enzimática de lacase 2 durante o desenvolvimento de Aedes aegypti, bem como silenciamos transcritos do gene em fêmeas adultas para testar se havia prejuízo na formação do córion dos ovos. A técnica de RT-PCR não foi sensível suficiente para detectar amplificação do gene lacase 2 em larvas, contudo, detectamos amplificação nos outros estágios de vida. Pupas e fêmeas adultas após repasto sanguíneo apresentaram perfis de expressão similares entre si. Com a técnica de detecção de atividade enzimática por fluorescência foi possível determinar o perfil de atividade enzimática de lacase 2 e o pH ótimo em todos estágios de desenvolvimento. O maior pico de atividade foi registrado em fêmeas adultas 32 horas após repasto sanguíneo. A atividade enzimática de lacase 2 foi confirmada após separação cromatográfica na amostra de fêmeas adultas 24 horas após repasto sanguíneo. Ambas técnicas, RT-PCR e detecção de atividade enzimática, apontam para maior produção de lacase 2 após repasto sanguíneo em fêmeas adultas, denotando sua importância no desenvolvimento do ovo. Para realização dos experimentos de silenciamento de transcritos foram sintetizados RNAs dupla-fita de lacase 2 e da proteína MSP1, utilizado como controle negativo do silenciamento. Ambos RNAs dupla-fita foram microinjetados em três concentrações, 20ng, 200ng e 1700ng, isoladamente em três grupos experimentais de fêmeas de Ae. aegypti. Em todos os experimentos não houve diferença morfológica entre os ovos das fêmeas microinjetadas com RNA dupla-fita de lacase 2 e MSP1. Os ovos dos grupos experimento e controle iniciaram a pigmentação cerca de 30 minutos após a postura. Entretanto, foram observados alguns ovos com início de pigmentação tardio no grupo experimento no lote de fêmeas microinjetadas com 200ng. Este fenômeno pareceu ter sido um incipiente do silenciamento de transcritos de lacase 2. O efeito da inserção do RNA dupla-fita de lacase 2 não resultou no mesmo efeito reportado na literatura para Ae. albopictus. Ainda assim, os resultados obtidos neste trabalho corroboram a hipótese de que lacase 2 desempenhe alguma função no desenvolvimento do ovo em mosquitos. Laccase 2 is a gene with major role in body cuticle tanning in insects and evidences suggest laccase 2 may play a role in egg chorion tanning in mosquitoes vectors of pathogens. When the expression of the gene is knocked down in adults of Aedes albopictus their females produce hyaline and inviable eggs. Theoretically, this gene would be a good candidate for manipulation in the context of biological control of vectors based on genetically modified organisms. In the present study, we characterized the expressional profile and enzymatic activity of laccase 2 during the development of Aedes aegypti. We also knocked down the gene in adult females hypothesizing that this could jeopardize egg chorion formation. The RT-PCR technique was not sensitive to detect laccase 2 amplification in larvae, however, we detected amplification in other life stages. Pupae and adults females after blood meal exhibited equivalent expressional profiles. Using the technique of enzymatic activity detection by fluorescence, it was possible to determine the laccase 2 enzymatic activity profile and the optimum pH in all stages of development. The highest activity peak was registered in adult females 32 hours after blood meal. The laccase 2 enzymatic activity was confirmed by chromatographic separation in the adults females 24 hours after blood meal sample. Both techniques (RT-PCR and enzymatic activity detection) point to a higher production of laccase 2 after blood meal in adult females, suggesting the importance of laccase 2 for egg development. For the knocking down experiments we synthesized double-stranded RNA of laccase 2 and protein MSP1 (negative control). Both double-stranded RNAs were injected at three concentrations, 20ng, 200ng and 1700ng, in three experimental groups of Ae. aegypti females. No significant morphological differences between eggs from females injected with laccase 2 and MSP1 double-stranded RNA were observed. Pigmentation of the eggs started 30 minutes after they were laid (experimental and control group). However, the pigmentation started slightly later in those eggs of experiment females injected with 200ng. This apparent developmental delay may be related to the silencing of laccase 2. The effect of insertion of double-stranded RNA of laccase 2 did not result in the same effect reported in the literature for Ae. albopictus. Even so, the results obtained in this study corroborate the hypothesis that laccase 2 plays a role in egg development in mosquitoes.

O carrapato do boi, Rhipicephalus microplus, é o principal empecilho para o avanço da produção pecuária, causando enormes prejuízos econômicos. Durante a infestação, o carrapato acaba ingerindo uma grande quantidade de imunoglobulinas presentes no soro do hospedeiro. Desse modo, como mecanismo de defesa e com o objetivo de auxiliar o repasto sanguíneo realizado pelas fêmeas, carrapatos machos Ixodidae, secretam proteínas ligantes de IgG (IGBPs) contidas em sua saliva, teoricamente interferindo na ligação específica de anticorpos com antígenos do carrapato, bem como nas funções efetoras da IgG. Raças bovinas taurinas e zebuínas possuem uma peculiar distribuição de alótipos de IgG e, ao mesmo tempo, frente às infestações por carrapatos, tais raças se comportam de maneira distinta, sendo taurinas susceptíveis e zebuínas resistentes a esse ectoparasita. Uma vez que já é relatado na literatura existir diferença na ligação entre as IGBPs de diversos patógenos e os diferentes alótipos de IgG, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a natureza das interações entre a IGBP-C de R. microplus e os alótipos de IgG bovina de animais suscetíveis ou resistentes a carrapatos. Para isso, foi feita a genotipagem por sequenciamento da região CH1-CH3 de IgG1 e IgG2, de 40 bovinos da raça taurina Holandesa (Holandês preto e branco - HPB) e 40 bovinos zebuínos da raça Nelore, com posterior purificação do alótipo de IgG1 e IgG2 mais comum em cada raça a partir do soro dos animais homozigotos. Curiosamente, verificou-se que havia uma associação entre os genótipos da região constante da cadeia pesada de IgG1 e IgG2 com os fenótipos de infestação por carrapato observados nos animais estudados. Em seguida, foram realizados ensaios em sistema de Ressonância Plasmônica de Superfície (Biacore T200 - GE Healthcare) para avaliar a afinidade de ligação entre a proteína recombinante IGBP-C e os alótipos de IgG1 e IgG2 bovinas, de uma forma não cognata. Por meio do ensaio em Biacore, observou-se uma maior afinidade de ligação da IGBP-C com alótipos de IgG2 de ambas as raças estudadas em relação aos alótipos de IgG1 e apesar de ligar em mais moléculas do alótipo de IgG2 mais frequente em bovinos Nelore (resistente a carrapato), apresentou uma afinidade maior para o alótipo de IgG2 mais frequente na raça HPB (suscetível a carrapato). Além disso, foi possível confirmar a porção Fc como o sítio de ligação preferencial da IGBP-C na IgG. Por fim, para um maior entendimento da sua função, foi feita a modelagem por homologia da IGBP-C e em ensaios adicionais, visto que essa proteína também interfere no processo de angiogênese, bem como na ativação da via clássica do complemento. Em suma, no presente trabalho foi possível descrever algumas funções promovidas pela IGBP-C, demonstrando assim, a sua importância em compor mecanismos de escape do carrapato R. microplus em relação a resposta imune do hospedeiro The cattle tick, Rhipicephalus microplus, is the main impediment to the advance of livestock production, causing enormous economic losses. During infestation, the tick ingests a large amount of immunoglobulins present in the host\'s serum. Consequently as a defense mechanism and for assisting the blood meal performed by females, male Ixodidae ticks secrete IgG binding proteins (IGBPs) contained in their saliva, theoretically interfering in the specific binding of antibodies with tick antigens and in the effector functions of IgG. The taurine and zebu bovine breeds have a peculiar distribution of IgG allotypes and also present different phenotypes of tick infestation, being susceptible taurines and zebuines resistant to this ectoparasite. Since it is reported in the literature that there is a difference in the binding between the IGBPs of different pathogens and the different IgG allotypes, the present work aimed to evaluate the nature of the interactions between the IGBP-C of R. microplus and the IgG from susceptible or tick resistant animals. For this, was done genotyping by sequencing of the CH1-CH3 region of IgG1 and IgG2 from forty Holstein taurine and forty Nelore zebu cattle, with subsequent purification of the more common IgG allotypes in each breed, from the serum of homozygous animals. Interestingly, there was an association between IgG1 and IgG2 heavy chain constant region genotypes with tick infestation phenotypes. Subsequently, assays were performed in Surface Plasmon Resonance System (Biacore T200) to evaluate the binding affinity between the recombinant IGBP-C protein and the bovine IgG1 and IgG2 allotypes in a non-cognate manner. Through the Biacore assay, was observed that IGBP-C binding more affinity with IgG2 than IgG1 allotypes of both breeds, and although IGBP-C binds more molecules of the most frequent IgG2 allotype in Nelore tick resistant cattle, showed a higher affinity for the most frequent IgG2 allotype in the HPB, tick susceptible cattle. In addition, it was possible to confirm the Fc portion as the preferred binding site of IGBP-C in IgG. The homology modeling of this protein was done for a better understanding of its function and finally, IGBP-C has also been shown to interfere with the angiogenesis process, as well as in the activation of the classical complement pathway. In short, in the present work it was possible to describe some of the functions promoted by the IGBP-C, thus demonstrating its importance in composing escape mechanisms of the R. microplus tick to the host immune response

O carrapato Rhipicephalus microplus é o vetor da bactéria Anaplasma marginale, agente etiológico da anaplasmose bovina. Este trabalho teve como objetivo a caracterização molecular e funcional das vias de sinalização Toll, Imd, Jnk e Jak/Stat do R. microplus. Através de análises in silico, a maioria dos genes que compõe as vias de sinalização de R. microplus foi identificada. Além disso, verificou-se uma modulação negativa da expressão dos genes dessas vias, nas células BME26, pela infecção por A. marginale. Após o silenciamento dos genes codificadores dos fatores de transcrição das vias de sinalização, através da técnica de RNAi, em carrapatos R. microplus, observou-se que o fator de transcrição Relish (Imd) está envolvido no controle da A. marginale, possivelmente através do peptídeo antimicrobiano microplusina. Com este trabalho, ampliamos o conhecimento sobre o sistema imune de carrapatos para compreender melhor a interface vetor-patógeno. The cattle tick Rhipicephalus microplus is the vector of the bacteria Anaplasma marginale, the etiological agent of bovine anaplasmosis. This study aimed to evaluate the molecular and functional role of the signaling pathways Toll, Imd, Jnk, and Jak/Stat in R. microplus. An in silico analysis allowed the identification of several genes of these signaling pathways. In addition, there was a negative modulation of expression of genes of these pathways in the tick cell line BME26 upon infection with A. marginale. The silencing of some transcription factor genes via RNA interference in ticks indicated that the transcription factor Relish (from the Imd pathway) was involved in the control of bacterial infection, possibly via regulation of the expression of the antimicrobial peptide microplusin. This study helped elucidate the role of the immune system of ticks in the vector-pathogen interface.

O carrapato do boi Rhipicephalus microplus é um ectoparasita de bovinos de grande importância sanitária e econômica, que produz grandes prejuízos na bovinocultura do Brasil. O uso de ivermectina como meio de controle químico, ao longo dos anos, levou à seleção de linhagens de R. microplus resistentes a ivermectina. A consequência desse processo é a perda da eficácia do acaricida. Este trabalho teve por objetivo determinar as bases moleculares da resistência a ivermectina. Para o estudo dos mecanismos envolvidos na resistência a ivermectina de R. microplus foram utilizadas duas cepas de referência: a cepa Mozo, suscetível a ivermectina, e a cepa Juarez, resistente, e duas abordagens experimentais complementares: ensaios enzimáticos com sinergistas e estudos de expressão gênica por meio de sequenciamento massivo em paralelo do RNA ou RNA-Seq. Os resultados deste trabalho permitem afirmar que o mecanismo de desintoxicação metabólica de maior importância é mediado por transportadores ABC, seguido de esterases, glutation-S-transferases e citocromo-oxidases. As diferenças de expressão gênica observadas entre as cepas, e dentro das cepas a diferentes concentrações de ivermectina, confirmam os resultados e permitem concluir que R. microplus apresenta uma resposta poligênica à ivermectina The cattle tick Rhipicephalus microplus is one of the most important ectoparasites with great sanitary and economic importance for cattle rearing in Brazil. Ivermectin is a drug used in the chemical control of R. microplus. The utilization of ivermectin in the last 30 years has led to the selction of resistant populations of R. microplus, and thus, the loss of efficacy in the cattle tick control. To study the molecular basis of ivermectin resistance in R. microplus, two strains of ticks were used: the susceptible strain Mozo, and the resistant strain Juarez. Two complementary approaches were carried out: enzimatic assays using sinergists and gene expression studies using massive parallel sequencing of RNA or RNA-Seq. The results of this work indicate the involvement of various mechanisms of metabolic resistance. Detoxification mechanisms mediated by ABC transporters are probably the most important. Esterases, gluthathion-S-transferases and citochrome-oxidases play a less important role in detoxification. Differences in gene expression were observed between strains and among samples of the same strain exposed to different concentrations of ivermectin, confirming the result with the assays. Hence, the response of R. microplus to ivermectin is, probably, complex and poligenic

As espécies reativas de oxigênio (ERO) e de nitrogênio (ERN) são essenciais na resposta imune dos artrópodes aos microrganismos. Este estudo teve como objetivo a caracterização do estresse oxidativo das células embrionárias BME26 do carrapato R. microplus em resposta à infecção por A. marginale. Mostrou-se que A. marginale invade as células BME26 durante a primeira hora. No perfil de expressão de diversos genes codificadores de proteínas que estão envolvidas na produção e destoxificação de ERO e ERN após desafios com A. marginale e R. rickettsii, foi observado que A. marginale inibiu os transcritos das enzimas oxidantes 72 horas após a infecção. Em contrapartida os genes codificadores das enzimas antioxidantes foram todos induzidos. O perfil de expressão gênica pela infecção por R. rickettsii foi diferente do obtido com A. marginale uma vez que se detectou uma maior indução dos genes oxidantes e repressão dos antioxidantes. O silenciamento de quatro genes antioxidantes por RNAi indicaram o envolvimento da resposta redox no controle da infecção por A. marginale. Com isto se demonstra que o estresse oxidativo é importante no controle da infecção pela bactéria nas células BME26 podendo afetar a capacidade vetorial do carrapato na transmissão desse patógeno. The production of reactive oxygen species (ROS) and nitrogen (ERN) is essential in the immune response of the arthropods. The aim of this study was the characterization of the oxidative stress of the embryonic cell line BME26 from the cattle tick R. microplus in response to A. marginale infection. It was shown that A. marginale invade BME26 cells during the first 1 hour. The expression profile of sixteen genes encoding proteins involved in either production or detoxification of ROS and RNS in response to A. marginale e R. rickettsii, was shown A. marginale caused a down-regulation of the genes encoding the oxidant enzymes in 72 hours after infection. In contrast the genes encoding the antioxidant were induced. The gene expression pattern in response to R. rickettsii was different from that triggered by A. marginale challenge, with induction of oxidant genes and down-regulation of antioxidant genes. The knockdown of four genes encoding the antioxidant enzymes by RNAi suggests that redox response play a role in the control of infection by A. marginale. Our dataset have shown the importance of the oxidative stress to control A. marginale infection by BME26 cells and might have implications on the vectorial capacity of R. microplus in transmission of this pathogen.

Os insetos da ordem Hemiptera apresentam membranas lipoproteicas que revestem as microvilosidades das células intestinais, como se fossem dedos de luva, e formam expansões para o lúmen do intestino que parecem terminar em fundo cego. A presença das duas membranas no ápice dos enterócitos gera questões intrigantes de como se dá a formação da membrana perimicrovilar, como ocorre a absorção de nutrientes e como se dá o encaminhamento de enzimas digestivas para o lúmen intestinal. A digestão de proteínas baseada em enzimas originalmente lisossômicas é uma característica marcante nos Hemiptera, em especial os Heteroptera que evolutivamente voltaram a uma alimentação de polímeros. O presente estudo indica que os genes das proteinases tipicamente lisossômicas sofrem uma série de duplicações, havendo a manutenção de um gene para função puramente lisossômica e a divergência funcional dos demais genes para a função de digestão extracelular. O gene que mantém a função lisossômica não é modulado pela alimentação, além de ser expresso nos mais diversos tecidos. Já os genes que se especializaram na digestão extracelular têm a expressão aumentada com a ingestão de alimento, indicando sua função. Parece não haver diferença nas características relacionadas ao encaminhamento celular das proteínas produzidas por esses genes, indicando que o direcionamento para a rota secretória é devido à superexpressão dos genes relacionados à digestão. Enzimas como alfa-glicosidases, alfa-manosidases e aminopeptidases que participam da digestão extracelular seguem a rota secretória que envolve a formação de vesículas de dupla membrana. Foi possível ampliar o modelo de digestão incluindo a participação das catepsinas D, de uma alfa-glicosidase solúvel e a possível participação de uma tiolredutase além do definir o local de atuação das lipases. Temos agora uma visão global da participação das enzimas digestivas que atuam na digestão em D. peruvianus. The insects of the order Hemiptera have lipoprotein membranes lining the microvilli of midgut cells, like glove fingers, and form expansions into the lumen of the intestine. The presence of two membranes on the apex of enterocytes thus generates intriguing questions about the formation of perimicrovillar membrane, the absorption of nutrients, and the targeting of digestive enzymes into the intestinal lumen. The digestion of proteins based on originally lysosomal enzymes is an important feature in Hemiptera, especially in Heteroptera that evolutionary returned to feed on polymers. The genes of typical lysosomal proteinases undergo a series of duplications followed by the maintenance of a gene for purely lysosomal function and functional divergence of other genes for extracellular digestion function. The gene that maintains the lysosomal function is not modulated by feeding, in addition to being expressed in diverse tissues. By the other hand, genes specialized in extracellular digestion are up regulated by food intake, indicating its function. No difference was found in the targeting in the proteins produced by these genes, which indicates that targeting to the secretory route is due to overexpression of digestion-related genes. Enzymes involved in extracellular digestion as alpha-glucosidase, alpha-mannosidase and aminopeptidase follow the secretory route that includes the formation of double membrane vesicles. In this study we increased the digestion model adding the participation of cathepsin D, a soluble alpha-glucosidase, and the possible participation of a tiolredutase, and also to defining the place of lipases operation. We now have a global view of the participation of digestive enzymes involved in digestion D. peruvianus.

Foi realizado o pirossequenciamento de duas bibliotecas de cDNA do intestino médio de Tenebrio molitor e as sequências foram submetidos à montagem através do programa Newbler. Visando sanar alguns questionamentos a respeito de muitos tipos de transportadores que pudessem estar envolvidos com funções presumíveis em tamponamento luminal, absorção de nutrientes, envolvimento em mecanismos de secreção de enzimas como a α-manosidases e secreção e absorção de água, foram analisadas sequências de interesse que pudessem esclarecer os fenômenos fisiológicos em questão. O pirossequenciamento revelou 19 sequencias de α-manosidases. Após alinhamentos múltiplos, desconfiou-se que o contig 12 era a continuação da sequência original da α-manosidase. Utilizando-se de iniciadores apropriados, a suspeita foi confirmada e uma sequência completa foi obtida e denominada de TmMan1. Através de cladogramas gerados com as sequências de todos os contigs obtidos, assim como de sequências representativas das famílias 38 e 47 das glicosídeos hidrolases, mostrou que todas a nossas sequências, exceto o contig 6 e 7, pertencem à família 38. Todas as sequências com mais de 100 reads (exceto o contig 9) tiveram a sua expressão tecidual avaliada por RT-PCR. Os resultados mostraram que só são expressos no intestino ou intestino e túbulo de Malpighi, implicando na possibilidade de serem digestivas. Dessas sequências, as únicas com peptídeo sinal são a TmMan1 (contig 12) e o contig 14 e, portanto, devem corresponder às atividades Man1 e Man2. Levando em conta o número de reads, TmMan1 deveria corresponder a Man2 e o contig 14 à Man1. É possível, embora necessite de confirmação, que os contigs 8 e 15 sejam de expressão lisossômica. Um peptídeo sintetizado que correspondia a sequencia única da TmMan1 foi usado para gerar anticorpos, que reconheceram a Man2, mas não a Man1, confirmando a identificação de TmMan1 com a Man2. Esse anticorpo foi também utilizado para imunolocalizar a TmMan1 nas células intestinais de T. molitor. Os resultados mostraram que a TmMan1 é secretada de forma apócrina pela região anterior de intestino de T. molitor. Esse trabalho é o primeiro que mostra a ocorrência de α-manosidases com especificidade similar àquelas lissossômicas, mas que são secretadas apócrinamente para fora da célula, devendo agir no lúmen intestinal, removendo resíduos de manoses de oligossacarídeos manosilados. Foram identificados 10 tipos diferentes de transportadores e na elaboração dos modelos fisiológicos só foram levados em conta aqueles expressos exclusivamente no intestino médio ou no intestino médio e túbulos de Malpighi. A V-ATPase em T.molitor parece ser uma bomba usada para energizar muitos dos transportes ao longo do intestino médio como, por exemplo, o de oligopeptídeos. Já as bombas de Na+ e K+ são responsáveis pelo equilíbrio de cargas e, portanto estão presentes na maioria dos tipos celulares. Duas sequências de cotransportadores de oligopeptídeos/H+ foram encontradas no pirossequenciamento e sua expressão é maior na região posterior, uma vez que ali é a última possibilidade de absorção dos oligopeptídeos que ainda estiverem no lúmen, remanescentes da digestão final de proteínas. Foi demonstrado que T.Molitor absorve aminoácidos e açúcares ao longo de todo o intestino médio, pois estes tipos de transportadores possuem uma expressão uniforme ao longo do intestino médio. Já a expressão dos transportadores de NH3/NH4+ em T.molitor, encontra-se confinada ás regiões onde o pH do intestino médio do inseto é mais ácida. Também há uma expressão de transportadores de cloreto que se manifesta mais intensamente na região anterior. Podemos visualizar que a distribuição dos contigs dos transportadores de bicarbonato encontra-se mais expressiva na região posterior do intestino médio. Os resultados sugerem que a acidificação na região anterior do intestino de T.molitor pode resultar da secreção de NH4+ acompanhado do íon cloreto e a alcalinização na região posterior do lançamento no lúmen de bicarbonato. A importância dos canais de cloreto é que o mesmo balanceia as cargas e desta forma pode ser útil juntamente com o transporte de NH4+, que gera uma carga no lado onde é transportado. Há absorvição de água (junto com glicose) ao longo de todo o intestino médio, enquanto que a secreção de água ocorreria apenas nos dois terços finais do intestino médio com o auxílio de aquaporinas complementado por transportadores de íons, teria como consequência a abosorção líquida de água na região anterior e uma secreção líquida no final do intestino médio. Isso esclarece qual a base molecular para a ocorrência do contrafluxo intestinal evidenciado por experimentos fisiológicos. Pyrosequencing was performed with two cDNA libraries in the midgut of Tenebrio molitor and the sequences were subjected to assembly with the Newbler program. In order to tackle questions concerning proteins which may be involved in midgut buffering, nutrient absorption, in the secretion of enzymes such as α-mannosidases , and water absorption and secretion, sequences of interest were analyzed in order to clarify those physiological phenomena. The pyrosequencing revealed 19 sequences of α- mannosidases . After multiple alignments, it was suspected that the contig 12 was the continuation of the original sequence of the α-mannosidase. Using appropriate primers, the hypothesis was confirmed and a complete sequence was obtained and named TmMan . Through cladograms generated from the sequences of the contigs obtained, as well as of sequences representing families 38 and 47 of glycoside hydrolases, it was showed that all sequences except the contig 6 and 7 belong to family 38. All sequences with over 100 reads (except contig 9) had their tissue expression assessed by RT-PCR. The results showed that they are expressed only in the midgut or midgut and Malpighian tubules, implying the possibility of having a digestive function. Among these sequences, the only ones with a signal peptide are TmMan1 (contig 12) and contig 14 and therefore they should correspond to the activities Man1 and Man2. Taking into account the number of reads, TmMan1 should correspond to Man2 and contig 14 to Man1. It is possible, though it requires confirmation, that the contigs 8 and 15 are lysosomal. A peptide corresponding to the unique sequence TmMan1 was synthesized and used to generate antibodies that recognized Man2 , but not Man1, confirming the identification of TmMan1 with Man2. This antibody was also used to immunolocalyze TmMan1 in the midgut cells of T. molitor. The results showed that TmMan1 is secreted in an apocrine way by the anterior region of T. molitor midgut. This is the first study that shows the occurrence of α-mannosidases with similar specificity to those lysosomal, but that are secreted in an apocrine way, acting in the midgut lumen, removing mannoses from mannosylated oligosaccharides. We identified 10 different types of carriers and in the development of physiological models it was only taken into account those expressed exclusively in the midgut or midgut and Malpighian tubules . The V- ATPase in T.molitor appears to be a pump used for powering many transports along the midgut, as of oligopeptides. The Na+ and K+ pumps are responsible for charge load balancing and therefore are present in most cell types. Two sequences of oligopeptide / H+ cotransporters were found in the transcriptome and their expression is higher in the posterior region. This agrees with the fact that there is the last possibility of oligopeptides remaining in the lumen to be absorbed. It is highly probable that T.molitor absorbs amino acids and sugars throughout the midgut, once these types of carriers have a uniform expression throughout the midgut . The expression of NH3/NH4+ transporters in T.molitor is confined to the regions where the pH of the insect midgut is more acidic. There is also chloride transporter expression there. The expression of bicarbonate transporters is more significant in the posterior midgut. The results suggest that acidification in the anterior T.molitor midgut may result from the secretion of NH4+ and chloride ions together, whereas the alkalization in the posterior midgut results from bicarbonate release. There is water absortion (along with glucose) throughout the midgut , while the water secretion occurs only in the final two-thirds of the midgut with the aid of aquaporins, complemented by ion transporters. It would result in the net absorption and net secretion of water in the anterior and postertior midgut, respectively. This clarifies the molecular basis of the midgut countercurrent fluxes evidenced by physiological experiments.

A digestão nos insetos ocorre no intestino médio de forma compartimentada. A digestão inicial dos polímeros ocorre no interior da membrana peritrófica. Os oligômeros resultantes difundem-se para o espaço luminal exterior à membrana peritrófica onde são atacados por outras enzimas. Na digestão final os dímeros resultantes são hidrolisados por enzimas imobilizadas na superfície do epitélio do intestino médio. Após o processo de digestão final os monômeros são absorvidos pelas células do epitélio intestinal. Os Díptera ditos superiores, incluindo a mosca doméstica, apresentam peculiaridades digestivas que aparentemente resultam de adaptações para digerir uma dieta que consiste principalmente de bactérias. No ventrículo anterior ocorre uma diminuição no conteúdo de amido do bolo alimentar. Na porção seguinte, o bolo alimentar passa para o ventrículo médio onde as bactérias são mortas pela ação combinada de baixo pH, uma lisozima digestiva e uma proteinase tipo catepsina D. O material liberado das bactérias é digerido no ventrículo posterior, como ocorre no ventrículo inteiro da maioria dos insetos de outros grupos taxonômicos. Com o objetivo de compreender a peculiar digestão em Musca domestica, foram utilizadas suas larvas para identificar funcionalmente as regiões absortivas de nutrientes, identificar as moléculas envolvidas na absorção de nutrientes, identificar as moléculas envolvidas com tamponamento e fluxos de fluidos intestinais, sequenciar as enzimas digestivas principais e identificar os seus sítios de secreção. Experimentos fisiológicos de absorção de glicose e análises de atividade enzimática permitiram acessar de maneira direta os aspectos da digestão. Contudo, experimentos de sequenciamento de bibliotecas de cDNA, análise de sequências transcritas e verificação de expressão de genes em diferentes tecidos foram abordagens fundamentais na identificação das moléculas subjacentes aos processos fisiológicos intestinas de Musca domestica. Os indícios de que absorção de glicose no intestino de Musca domestica se dê por transportadores do tipo SGLT, com a possível participação de facilitadores do tipo GLUT, permitem estabelecer um foco para futuros estudos. A descrição de sequências relacionadas ao tamponamento intestinal permitiu ampliar a discussão sobre tal processo. Ao detalhar os sítios de expressão da subunidade a da V-ATPase, do canal de cloreto e do transportador de amônia foi possível testar o modelo de tamponamento proposto anteriormente e propor a participação de outras moléculas no processo. Sequências correspondentes as atividades de carboxipeptidase, maltase e aminopeptidase descritas na literatura foram pesquisadas, gerando sequências candidatas a codificarem as referidas enzimas. Com isso, é possível descrever a digestão de oligômeros e dímeros com base nos genes transcritos e nas sequências de aminoácidos que formam as enzimas digestivas. A descoberta da sequência que transcreve uma metaloproteinase, por sua vez, abre caminhos para a descrição e caracterização de sua atividade proteolítica nos tecidos digestivos da larva de Musca domestica. Essa análise permitiu também elucidar a localização dos sítios de expressão e, portanto, as zonas de secreção de enzimas. De maneira geral, este estudo contribuiu para a compreensão de diversos aspectos da digestão de Musca domestica, elucidando questões da particular fisiologia digestiva desse inseto. Digestion in insects occurs in the midgut in a compartmentalized way. Initial digestion takes place inside the peritrophic membrane. The resulting oligomers diffuse into the luminal space outside the peritrophic membrane where they are hydrolyzed by other enzymes. In the final digestion, the resulting dimers are hydrolyzed by enzymes immobilized on the midgut epithelium. After the final digestion, the monomers are absorbed by intestinal epithelial cells. The so-called higher Diptera, including the house fly, have digestive peculiarities apparently resulting of adaptations to digest a diet consisting mainly of bacteria. In the anterior midgut there is a decrease in the starch content of the food bolus. The bolus now passes into the middle midgut, where bacteria are killed by the combined action of low pH, a special lysozyme and a cathepsin D-like proteinase. Finally, the material released by bacteria is digested in the posterior midgut, as is observed in the whole midgut of insects of other taxa. In order to understand the peculiar digestion in Musca domestica, the larvae were used to identify (a) the functionally the nutrient absorptive regions, (b) the molecules involved in the absorption of nutrients, (c) the molecules involved in buffering and fluid flows, (d) the cDNA sequences corresponding to intestinal digestive enzymes, (e) the main sites of secretion. Physiological experiments of glucose absorption and enzyme activity analysis allowed a direct access to aspects of digestion. Otherwise, cDNA library sequencing followed by sequence annotation and tissue-specific expression analysis were fundamental approaches in the understanding of intestinal physiology of Musca domestica. Evidence that glucose absorption in the gut of Musca domestica occurs through SGLT-like transporters, with the possible participation of facilitators GLUT-like, allowed us to establish a focus for future studies. The description of cDNA sequences corresponding to proteins putatively responsible for intestinal buffering widened the discussion of this process. The finding of the expression sites of V-ATPase subunits, chloride channel, and ammonia transporter led to revising the present buffering model and the inclusion of other molecules in the process. The cDNA sequences corresponding to the activities of carboxypeptidase, aminopeptidase and maltase described in the literature were searched for as candidate sequences to encode those enzymes. This made it possible to describe the digestion of oligomers and dimers based on transcribed genes and enzyme amino acid sequences. The discovery of the metalloproteinase transcribing sequence opened a new research line: the description and characterization of its proteolytic activity in the midgut of the Musca domestica larvae. This study also allowed elucidating the location of digestive enzyme expression sites and, therefore, the putative zones of enzyme secretion. Overall, this study contributed to understanding many aspects of digestion of Musca domestica, clarifying aspects of the peculiar digestive physiology of this insect.

Compreender a fisiologia reprodutiva de Aedes aegypti, vetor primário do vírus dengue, é uma etapa básica para o desenvolvimento de novos métodos de controle. Baseado nesta premissa, estudos de expressão gênica durante o ciclo gonotrófico de Aedes aegypti foram realizados neste trabalho e foram identificados 3 genes com expressão elevada nos ovários na fase de término do período vitelogênico, 48 horas após o repasto. Interessantemente, foi mostrado que o gene AAEL01714, anotado in silico como codificante para uma proteína ligadora de odor atípica OBP45 (ZHOU et al., 2008), é transcrito nas células foliculares que envolvem os oócitos. A caracterização da sequência completa do cDNA de AAEL010714 levou a identificação de uma fase aberta de leitura (ORF) codificante para uma proteína putativa, que foi nomeada como OBP45B atípica. Experimentos de Western blot evidenciaram que esta proteína é sintetizada nos ovários. Este estudo descreve a primeira caracterização molecular de um gene de Aedes aegypti que codifica para uma OBP atípica, expressa em ovários. Understanding the reproductive physiology of Aedes aegypti, the primary vector of dengue virus, is a basic step to develop new control methods. Based on this premise, studies on gene expression during Aedes aegypti gonotrophic cycle were performed and we found 3 genes with high expression in ovaries at the end phase of the vitellogenic period, 48 hours after blood meal. Interestingly, it was shown that the gene AAEL01714, in silico annotated as encoding for atypical odorant binding protein OBP45 (ZHOU et al., 2008), is transcribed in the follicle cells surrounding the oocyte. Characterization of AAEL010714 full length cDNA led us to identify an open reading frame (ORF) which encodes for a protein named as atypical OBP45B. Western blot experiments showed that this protein is synthesized in the ovaries. This study describes the first molecular characterization of an Aedes aegypti gene encoding for an atypical OBP that is expressed in ovaries.

A catepsina L é uma cisteína proteinase da família da papaína (clã CA, família C1), sendo esta família a mais conhecida entre as cisteína proteinase. A catepsina L, como outras proteinases da família C1, é sintetizada como uma pró-enzima inativa que é ativada através da remoção do pró-peptídeo. Os pró-peptídeos das catepsinas da subfamília catepsina L apresentam um motivo consenso, denominado motivo ERFNIN. A catepsina L corresponde a principal proteinase digestiva em Tenebrio molitor. No nosso laboratório 3 pró-catepsinas L (pCALs) foram clonadas e seqüenciadas a partir de uma biblioteca de cDNA de intestino médio de larvas de T. molitor: pCAL1 (CAL lisossomal), pCAL2 e pCAL3 (enzimas digestivas). Estas proteinases apresentam o motivo ERFNIN e os resíduos envolvidos na catálise: Cys25, His169, e Asn175 com Gln19 (numeração da papaína). Neste trabalho descrevemos a clonagem em vetores de expressão e a expressão em bactérias das sequências codificadoras de pCAL1, pCAL2 e pCAL3. As pró-catepsinas L recombinantes foram purificadas por cromatografia de afinidade e a incubação em pH ácido resultou na formação das enzimas maduras CAL1, CAL2 e CAL3 com atividade sobre o substrato Z-FR-MCA. O anticorpo policlonal anti-pCAL2 foi produzido em coelho e reconheceu pCAL2 e CAL2 em immunoblots. Experimentos de immunoblots com diferentes tecidos de T. molitor mostraram que o anticorpo policlonal anti-pCAL3 reconheceu pCAL3 e CAL3 nos dois terços anteriores do intestino médio de larvas de T. molitor. Estudos de imunocitolocalização indicam que a catepsina L 3 ocorre em vesículas no intestino médio anterior e em microvilosidades no intestino médio posterior. Para os experimentos de cristalização, nós expressamos pCAL1, pCAL2 e pCAL3 como mutantes Cys25→Ser inativos. pCAL3Cys26Ser foi cristalizada por difusão de vapor (gota sentada) contra 0,1-1,6M de dihidrogênio fosfato de amônio. Os cristais são monoclínicos com grupo espacial C2 e parâmetros de célula: a=57,634 Å, b=89,322 Å, c=70,076 Å, α=γ=90°, β=92,502° e uma molécula na unidade assimétrica. A e strutura foi determinada por substituição molecular usando a estrutura de Fasciola hepatica (42% de identidade) como modelo. O modelo foi refinado a 2,1 Å com fator R final de 16,19% (Rfree=20,5%). pCAL2Cys25Ser foi cristalizada por difusão de vapor (gota sentada) contra acetato de sódio 0,2M, cacodilato de sódio 0,1M pH6,6-6,7 e 20% de PEG 8000. Os cristais são triclínicos com grupo espacial P1 e parâmetros de célula: a=51,669 Å, b=52,37 Å, c=59,716 Å, α= 91,278°, γ=109,586°, β=91,547° e duas moléculas na unidade assimétrica. A estrutura foi determinada por substituição molecular usando a estrutura da pCAL3 (44% de identidade) como modelo. O modelo foi refinado a 2,0 Å com fator R final de 17,61% (Rfree=22,48%). A estrutura terciária da pró-catepsinas L digestivas é muito similar as estruturas de cisteína proteinases da família da papaína Cathepsin L is a cysteine proteinase of the papain family (clan CA, family C1), which is the most known among the cysteine proteinases. Cathepsin L, like other proteinases of family C1, is synthesized as an inactive proenzyme that is activated by propeptide removal. The propeptide of cathepsin L-like subfamily contain a highly conserved motif, the so called ERFNIN motif. Cathepsin L corresponds to the major digestive proteinase in Tenebrio molitor. In our laboratory, 3 procathepsins L (pCALs) were cloned and sequenced from a cDNA library prepared from T. molitor larval midguts: pCAL1 (lysosomal CAL), pCAL2 and pCAL3 (digestive enzymes). These proteinases have ERFNIN motif and 3 residues directly involved in catalysis: Cys25, His169, Asn175 with Gln19 (papain numbering). In this work we report the cloning into the expression vector and bacterial expression of the sequences coding pCAL1, pCAL2 and pCAL3. The recombinant procathepsins L were purified by affinity chromatography and activation of these enzymes occurs under acidic conditions. The cathepsins L (CAL1, CAL2 and CAL3) were able to hydrolyse Z-FR-MCA. The polyclonal antibody anti-pCAL2 was produced in rabbit and recognized pCAL2 and CAL2 on immunoblots. Immunoblot analyses of different T. molitor larval tissues demonstrated that the polyclonal antibody anti-pCAL3 recognised pCAL3 and CAL3 in the anterior two-thirds of midgut tissue of T. molitor larvae. Immunolocalization studies indicate that cathepsin L 3 occurs in vesicles in the anterior midgut and microvilli in posterior midgut. To crystallographic studies we expressed pCAL1, pCAL2 and pCAL3 as inactive Cys25→Ser mutants. pCAL3Cys26Ser was crystallized by vapor diffusion in sitting drops against 0.1-1.6 M mono-ammonium dihydrogen phosphate. The crystals are monoclinic, belonging to space group C2, with cell parameters: a = 57.634 Å, b = 89.322 Å, c = 70.076 Å, α = γ =90°, β = 92.502° and contain one molecule in the asymmetric unit. The structure was determined by molecular replacement using the structure of Fasciola hepatica procathepsin L (42.5% identity) as a model. The model was refined at 2.1 Å resolution with an R factor of 16.19% (Rfree = 20.5%). pCAL2Cys25Ser was crystallized by vapor diffusion in sitting drops against 0.2M sodium acetate, 0.1M sodium cacodylate pH 6.6-6.7 and 20% polyethylene glycol 8,000. The crystals are triclinic, belonging to space group P1, with cell parameters: a = 51.669 Å, b = 52.37 Å, c = 59.716 Å, α = 91.278° γ = 109.586°, β = 91.547° and contain two molecules in the asymmetric unit. The structure was determined by molecular replacement using the structure of procathepsin L 3 (44 % identity) as a model. The model was refined at 2.0 Å resolution with an R factor of 17.61% (Rfree = 22.48%). The tertiary structure ofdigestive procathepsins L is very similar to papain-like cysteine proteinases structures

Lisozimas são enzimas que fazem parte do mecanismo de defesa contra bactérias, no entanto lisozimas com função digestiva também são encontradas no trato digestivo de vertebrados e no intestino médio de insetos. As lisozimas digestivas de insetos são do tipo c e assim compartilham semelhanças estruturais e mecanísticas com a lisozima da clara de ovo de galinha (HEWL). Entretanto, para desempenhar sua função digestiva, as lisozimas de insetos apresentam algumas propriedades particulares entre as quais se destaca um pH ótimo mais ácido em relação às lisozimas não-digestivas. Para elucidar as bases moleculares dessa diferença no pH ótimo, duas lisozimas digestivas (lisozima 1 AAQ20048 e lisozima 2 AAQ20047) da larva de Musca domestica (mosca Diptera Cyclorrhapha), clonadas em Pichia pastoris e purificadas, foram caracterizadas estruturalmente e cineticamente com o substrato sintético (MUQ3) e natural (cápsulas de Micrococcus lysodeikticus). Foi observado que o efeito do pH na atividade das lisozimas 1 e 2 sobre o MUQ3 é uma curva com formato de sino e pH ótimo mais ácido que o da HEWL. Essas curvas foram reflexos da diminuição simultânea dos valores de pKas do nucleófilo e do doador de prótons. Estruturas cristalográficas das lisozimas digestivas de Musca domestica foram obtidas a 1,9 Å e análise comparativa com a estrutura terciária da HEWL revelou resíduos de aminoácidos no ambiente do nucleófilo (N46) e do doador de prótons (S106 e T107) que podem estar envolvidos na modulação das constantes de ionização dos resíduos essenciais à catálise. Esses resíduos foram substituídos via mutagênese sítio-dirigida por D, V e A respectivamente e três mutantes simples (N46D, S106V e T107A) e um triplo (N46DS106V- T107A) foram produzidos e purificados. Caracterização revelou que as contribuições individuais da N46, S106 e T107 foram pequenas e próximas do limite de detecção da técnica utilizada. Por outro lado, o conjunto dos 3 aminoácidos foi responsável pelo pH ótimo ácido frente ao substrato sintético, elevando os valores de pKas do nucleófilo e doador de prótons para valores muito semelhantes ao da HEWL. Diferentemente, essa tripla mutação não foi suficiente para elevar o pH ótimo da lisozima 2 sobre cápsulas de Micrococcus lysodeikticus para valores próximos àqueles de HEWL, sugerindo que as bases moleculares do pH ótimo frente ao substrato natural e sintético são diferentes. Uma comparação estrutural entre lisozima 1 e HEWL sugere que os resíduos de aminoácidos carregados na superfície dessas lisozimas sejam importantes para determinação do pH ótimo. A investigação dessa hipótese foi feita substituindo 5 aminoácidos neutros e 1 ácido, via mutagênese sítio-dirigida, por resíduos básicos. A caracterização do mutante sêxtuplo revelou um aumento significativo nos valores de pH ótimo da lisozima 1, indicando que a redução da basicidade da superfície das lisozimas digestivas é determinante para seus pHs ótimos ácidos. Lysozymes are enzymes that are part of the defence mechanism against bacteria, however lysozymes with digestive function are also found in the digestive tract of vertebrates and in the insect midgut. The digestive lysozymes from insects are c type, so they share similar structural and mechanistic characteristics with hen egg-white lysozyme (HEWL). However, to perform their digestive function, insect lysozymes present some particular properties among them a more acidic pH optimum than that of non-digestive lysozymes. To elucidate the molecular basis of this pH optimum difference, two digestive lysozymes (lysozyme 1 AAQ20048 and lysozyme 2 AAQ20047) from Musca domestica larvae (housefly Diptera Cyclorrhapha), cloned in Pichia pastoris and purified, were structurally and kinecticly characterized with synthetic (MUQ3) and natural (lyophilized cells of Micrococcus lysodeikticus) substrates. It was observed that the pH effect on the activity of lysozymes 1 and 2 upon MUQ3 is a bell shaped curve exhibiting a more acidic pH optimum than that of HEWL. These curves result from simultaneous decrease of pKas values of the nucleophile and proton donor. Crystallographic structures of these digestive lysozymes from Musca domestica were obtained at 1.9 Å and comparative analysis with the terciary structure of HEWL revealed amino acid residues in the catalytic nucleophile (N46) and proton donor environment (S106 and T107) that may be involved in the modulation of ionization constants of those catalytic residues. N46, S106, and T107 were replaced via site-directed mutagenesis by D, V and A respectively and three simple (N46D, S106V and T107A) and one triple (N46D-S106V-T107A) mutants were produced and purified. Their characterization revealed that the individual contributions of N46, S106 and T107 were small and close to the detection borderline of the technique utilized. On the other hand, a set of these 3 amino acids was responsible by acidic pH optimum upon synthetic substrate, increasing the pKas values of nucleophile and proton donor to similar values to that of the HEWL. Differently, this triple mutation was not enough to increase the pH optimum of lysozyme 2 upon lyophilized cells of Micrococcus lysodeikticus to values close to those of HEWL, suggesting that the molecular bases of pH optimum upon natural and synthetic substrates are different. A structural comparison between lysozyme 1 and HEWL suggests that the charged amino acid residues on the surface of these lysozymes are important for pH optimum determination. The investigation of this hypothesis was done replacing 5 neutral and 1 acidic amino acids, via site-directed mutagenesis, by basic residues. The characterization of this mutant revealed a significant increase in the pH optimum values of lysozyme 1, suggesting that the reduction of basicity on the surface of the digestive lysozymes is a important factor in the determination of their acidic pH optimum.

A partir da identificação de catepsinas L em ensaios in vitro e em zimogramas partimos para purificação desta enzima no inseto. A região V2 foi selecionada como fonte de obtenção da cisteína proteinase já que dentre os três ventrículos o segundo apresentou maior atividade específica. Após diversas tentativas de isolar esta proteinase, foi estabelecida uma marcha de purificação que envolvia em todas as etapas a participação de metil metanosulfonato (MMTS), o que inativa a proteinase evitando assim autólise ao longo do processo de purificação. A marcha consistiu de três passos cromatográficos (troca-iônica, filtração em gel e afinidade, nesta ordem) onde foi observada a presença de duas cisteína proteinases, cada uma apresentando respectivamente as seguintes massas moleculares 32 e 45 kDa (SDSPAGE). As duas cisteína proteinases possuem o mesmo pH ótimo igual a 6,3. Além disso, estas enzimas foram termicamente inativadas a 40 ºC segundo uma cinética de primeira ordem aparente, sugerindo a existência de apenas uma espécie molecular de cada enzima na preparação com meia vida de 5 minutos para cis 1 e 4,8 minutos para cis 2. Foi determinada a constante de dissociação entre enzimainibidor, onde foi observado os valores de 17,3 nM para cis 1 e 7,11 nM para cis 2 através da titulação por E-64. A eficiência de catálise cis 1 e cis 2 é maior para o substrato sintético Z-FR-MCA do que para Z-RR-MCA, indicando que tratava-se de catepsinas L. Com o intuito de descrever os mecanismos moleculares por trás dos fenômenos fisiológicos no intestino médio do Hemiptera Dysdercus peruvianus foi construída uma biblioteca de cDNA a partir de mRNA deste tecido. Utilizamos ESTs provenientes desta biblioteca com o objetivo de identificar genes transcritos relacionados com proteínas de transporte de glicose além de enzimas digestivas. Após o processamento das leituras, surgiram 1053 ESTs úteis. Montando estes ESTs por alinhamento de bases, foram produzidos 62 contíguos e 841 singletos, o que totaliza 903 seqüências únicas. Entre as seqüências homólogas encontradas as mais relevantes para o nosso estudo foram: β-glicosidase (marcadora de membranas microvilares), α-glicosidase (marcadora de membranas 8 perimicrovilares), aminopeptidase (espaço perimicrovilar), catepsina L (conteúdo de vesículas secretoras) e proteína transportadora de açúcar do tipo GLUT. Estas seqüências encontradas tiveram a sua transcrição específica (ou preferencial) averiguada por RT-PCR semiquantitativo nos diferentes tecidos do inseto estudado (intestino médio, túbulo de Malpighi, corpo gorduroso, glândula salivar, ventrículo 1, ventrículo 2 e ventrículo 3 do intestino médio). O transporte de glicose e água in vivo foi estudado. Para isso, os insetos foram alimentados com uma solução contendo glicose e corante não absorvível seguido de dissecação e análise do conteúdo luminal. O transporte de água e glicose foi inibido por floretina 0,2 mM (inibidor do uniportador GLUT) e por florizina 0,1 mM (inibidor do simportador SGLT) e ativado por K2SO4 50 mM. Isto sugere a presença do transportador do tipo uniportador (GLUT), e do simportador K+-glicose (SGLT), ambos co-transportando água. O transcriptoma revelou proteína homóloga a transportador GLUT cuja seqüência está parcialmente completa e foi analisada com ferramentas de bioinformática After identification of cathepsins L in vitro assays and in zimograms we began to purify this enzyme in insect midgut. The region V2 was selected as a source of material for purifying a cysteine proteinase because it contains most of the activity of that proteinase. After several attempts to purify this proteinase, an effective process was developed that avoid autolysis with methyl methanethiosulfonate (MMTS), a sulfhydryl-reactive and reversible sulfonating reagent for thiol-containing molecules. The purify process was made by three chromatographic steps (anion-exchange column, gel filtration column and affinity column in this order), where two cysteine proteinase were purified, cys 1 and cys 2 with 32 and 45 kDa (SDS-PAGE). The two cysteine proteinases have the same pH optimum of 6.3. Besides that, these enzymes were thermicaly inactivated following apparent first-order kinetics with a half-life of 5 min (cys1) and 4.8 min (cys2) at 40 ºC. Both Cys are inhibited by E-64 with a KD of 17.3 nM (Cys 1) and 7.11 nM (Cys2). Both Cys are more active on Z-FR-MCA than on Z-RR-MCA, suggesting they are cathepsins-L. With purpose of describe the molecular mechanisms underlying physiological phenomena in midgut of the Hemiptera Dysdercus peruvianus a cDNA library was prepared from midgut mRNA. We used ESTs from this library to identify transcripts genes related with glucose transport proteins besides digestive enzymes. Analysis of 1053 high-quality expressed sequence tags (ESTs) yielded 903 unique sequences comprised of 62 contigs and 841 singlets. Among the homologous sequences found the following are more relevant to our aim: β-glucosidase (microvillar membrane marker), α-glucosidase (perimicrovillar membrane marker), aminopeptidase (perimicrovillar space marker), cathepsin L (vesicles content) and sugar transporter protein, GLUT. These sequences had its specific transcription (or preferential) verified by semi-quantitative RT-PCR on different insect tissues (malpighian tubules, salivary gland, fat body, midgut, midgut first ventriculus, second ventriculus and third ventriculus). The glucose and water absorption across the first ventriculus of the midgut of the Hemiptera Dysdercus peruvianus were determined. The insects were fed with a 10 glucose-non-absorbable dye solution, followed by periodical dissection of insects and analysis of ventriculus contents. The transport of water and glucose can be inhibited by 0.2 mM phloretin (GLUT inhibitor) and by 0.1 mM phlorizin (SGLT inhibitor) and is activated by 50 mM K2SO4 The results suggest that D. peruvianus has a transporter uniporter like (GLUT) and K+-glucose symporter like SGLT, both co-transporting water. The transcriptome showed a GLUT homologous protein which sequence is almost complete and was analyzed by bioinformatics tools

A beta-glicosidase digestiva (Mr 50.000) de Spodoptera frugiperda (Sfgli50) possui em seu sítio ativo resíduos de aminoácido que interagem de forma não-covalente com o substrato. Essas interações não-covalentes garantem a especificidade da enzima em relação a seus substratos. Esse trabalho visa estudar o papel desses aminoácidos e suas interações com o substrato na especificidade da Sfgli50. Para isso, um modelo de previsão de especificidade baseado nas energias de interação entre diferentes resíduos de aminoácidos das posições 451 e 39 da Sfgli50 e as hidroxilas 4 e 6 do glicone do substrato foi elaborado e testado através da produção e caracterização de três duplos-mutantes (S451N39, S451E39 e A451E39) da Sfgli50. O modelo mostrou-se apropriado qualitativamente para previsão do comportamento da especificidade frente a glucosídeos e galactosídeos, mas totalmente inadequado para previsões de preferência frente a fucosídeos e galactosídeos. Estas conclusões indicaram que pressupostos iniciais do modelo, como independência das interações com o substrato e conservação estrutural do sítio ativo nos mutantes, estavam errados. Analisou-se também a contribuição de outros dois resíduos do subsítio do glicone para a especificidade da Sfgli50: H142 e N186, cujas energias de interação ainda não haviam sido determinadas. Experimentos de mutação sítio-dirigida foram realizados para introduzir resíduos de Alanina nas posições 142 e 186. Os mutantes H142A e N186A foram expressos em bactéria e em seguida parcialmente purificados. O mutante N186A apresentou baixa atividade catalítica, o que limitou sua caracterização. Por outro lado, a determinação de parâmetros cinéticos (Vmáx e Vmáx/Km) mostrou que, em contraste com a Sfgli50 selvagem, o mutante H142A é menos específico, principalmente no que diz respeito a fucosídeos. The Mr 50,000 Spodoptera frugiperda beta-glycosidase (Sfgli50) has active site amino acid residues that interact non-covalently with the substrate. These non-covalent interactions determine the enzyme’s specificity towards its substrates. This work aims to study the role of these amino acids and its interactions with the substrate in the specificity of Sfgli50. A specificity prediction model was created for such purpose. This model is based on interaction energies between different amino acid residues in positions 451 and 39 of the enzyme and hydroxyls 4 and 6 of the substrate\'s glycone. The production and characterization of three double-mutants (S451N39, S451E39 and A451E39) were used to test the model, which proved to be qualitatively appropriate to predict the Sfgli50 specificity when comparing glucosides to galactosides. However, the model failed to predict the differences in specificity between fucosides and galactosides. These results indicate that the model\'s assumptions of independent interactions with the substrate and structural conservation of the active site in the mutants were wrong. Sfgli50 glycone residues H142 and N186, whose interaction energies had not been previously determined, were also investigated. Site-directed mutagenesis replaced the former residues in positions 142 and 186 for Alanine. The mutant proteins H142A and N186A were synthesized in bacteria and partially purified. Mutant N186A presented low catalytic activity, hindering its characterization. In contrast, mutant H142A is less specific than the wild-type Sfgli50. Kinetic parameters indicated that it is specially less specific to fucosides.

Serina endopeptidases de insetos, principalmente tripsinas e quimotripsinas, estão envolvidas na digestão inicial de proteínas. Genes codificadores para estas enzimas estão organizados em famílias multigênicas tendo expressão diferencial de acordo com a dieta do inseto, estando envolvidos no desenvolvimento de resistência a diferentes metabólitos secundários vegetais. Para uma melhor compreensão desta interação, fez-se necessário o isolamento destas enzimas para insetos de diferentes ordens, bem como a caracterização de suas especificidades por duas abordagens: (a) caracterização cinética dos subsítios componentes do sítio de ligação de tripsinas e quimotripsinas, utilizando diferentes substratos, modificadores químicos e inibidores e (b) estudos estruturais por modelagem molecular, clonagem, expressão e cristalização destas enzimas de insetos. Além disso, estudos evolutivos por análise de distância possibilitaram uma caracterização inicial da interação insetoplanta. Estas determinações permitiram verificar que tripsinas de insetos apresentam diferenças de especificidade tanto dentre as diferentes ordens de insetos quanto em relação às tripsinas de vertebrados, sendo que as tripsinas da ordem Lepidóptera apresentam troca de especificidade primária hidrolisando preferencialmente substratos P1 Lys. Foram também observadas diferenças de hidrofobicidade para os subsítios caracterizados sendo que estes apresentam hidrofobicidades crescentes segundo o grau de complexidade dos insetos na sua escala evolutiva. A troca de especificidade e o aumento da hidrofobicidade podem permitir a hidrólise dos inibidores vegetais protéicos. A análise das sequências de tripsinas de insetos por Neighbor Joining (NJ) compõe uma árvore de distâncias topologicamente semelhante à árvore de relações filogenéticas determinadas por morfologia. A sobreposição de estruturas pré -determinadas de tripsina complexada a diferentes inibidores permite a identificação de posições de interação enzima-inibidor que justificam a classificação em grupos distintos de enzimas sensíveis ou resistentes a presença de inibidores na dieta de insetos. Da mesma forma: a caracterização da especificidade das quimotripsinas de insetos permitiu a separação de grupos distintos de quimotripsinas. Estes grupos são sustentados pela substituição do resíduo 59 em insetos polífagos que alimentam-se de plantas que contêm cetonas naturais reativas. Estas caracterizações demonstram a importância de um estudo detalhado da especificidade de serina endopeptidases possibilitando o desenho de moléculas apropriadas para inibição destas e desenvolvimento de estratégias de controle de insetos. Insect serine endopeptidases, mairily trypsin and chymotrypsin are involved in initial protein digestion. Genes that encode these proteins are members of complex multigene families and are differentially expressed according to insects diet , thus being involved with resistance to plant metabolites. Purification of trypsins from different insect orders and chymotrypsins, as well as, characterization of their specificity are essential to a better understanding of this interaction. Characterization relied on two approaches: (a) kinetic characterization of the binding subsities of trypsins and chymotrypsins using different substrates, chemical modification and inhibition assays and (b) study of protein structure by molecular modelling and cloning, expression and crystallization of these enzymes. Besides that, evolutionary studies performed through distance analysis, permitted the investigation of plantinsect interaction. These characterizations showed that insect trypsins, in terms of specificity, are quite different from vertebrate trypsins and among insect orders. Lepidopterans trypsins have a distinct primary specificity, since they hydrolyses preferentially P1 Lys substrates, and present a crescent subsite hydrophobicity, which is directly correlated with the evolutionary scale. Both, the specificity exchange and the crescent hydrophobicity can allow the hydrolysis of vegetal proteic inhibitors. The analysis of trypsin sequences in Neighbor-Joining (NJ) algorithm yield a distance tree that is coherent with morphological phylogenetic relationships. The superposition of predicted structures of trypsins-inhibitors complexes permits to observe amino acid residues of interaction between enzyme-inhibitor, which support the distinction of different groups between sensitive and insensitive trypsins to the presence of inhibitors on insect diet. Similarly, characterization of insect chymotrypsins according to their specificity allowed us to classify these enzymes into different groups. These groups are supported by residue 59 replacements in polyphagous insects, which feed on plants bearing natural reactive ketones. These studies show the irnportance of a detailed study of serine endopeptidases, which may help in the development of better insect control strategies.

Os inibidores inibidores de serino proteinases do tipo Bowman-Birk (BBI) possuem dois sítios ativos e são encontrados em plantas das famílias Fabaceae e Poaceae. Neste trabalho foi apresentada a estrutura primária e o padrão de expressão de 14 seqüências expressas (EST, expressed sequence tags) de BBI putativos encontradas no banco de dados do "Projeto Transcriptoma da Cana-de-açúcar" (SUCEST). Estas quatorze seqüências foram utilizadas em conjunto com outras 87 seqüências de BBI previamente descritas e depositadas no banco de dados "GenBank" para a construção de árvores filogenéticas da família BBI. A análise filogenética mostrou que os BBI de monocotiledôneas e dicotiledôneas podem ser claramente separados em diferentes grupos e a topologia das árvores filogenéticas sugere um padrão evolutivo diferente das famílias de BBI em plantas. Os inibidores de dicotiledôneas são bem conservados e acumularam diferenças sutis durante a evolução. Em contrapartida, os inibidores de monocotiledôneas são altamente variáveis, indicando a ocorrência de um processo evolutivo interessante, baseado em eventos de duplicação intragênica e mutação. Dois inibidores de serino proteinases, um de tripsina e outro de quimotripsina, derivados do gene que codifica o inibidor Bowman-Birk de soja, foram expressos na superfície do fago filamentoso M13 e utilizados para a construção de bibliotecas de variantes. Para tal foram feitas mutações em quatro aminoácidos do sítio ativo destes inibidores e duas bibliotecas de expressão na superfície de fagos filamentosos foram construídas. Posteriormente, estas bibliotecas foram utilizadas para a seleção de variantes que melhor interagiam com a tripsina bovina e de Diatraea saccharalis e com as enzimas digestivas presentes no extrato intestinal desta praga. Os variantes selecionados foram seqüenciados, analisados e caracterizados. Os resultados mostraram que a técnica de expressão na superfície de fagos filamentosos foi eficiente para selecionar novos inibidores. Além disto, com as mutações realizadas, foi possível transformar a alça de inibição de quimotripsina em uma alça de inibição de tripsina. The Bowman-Birk inhibitors (BBIs) are double headed inhibitors of serine proteinase found in plants from Fabaceae and Poaceae families. We describe the primary structure and the gene expression profile of 14 putative BBIs from the sugarcane expressed sequence tag (SUCEST) database and show how we used these newly discovered sequences together with 87 previously described BBI sequences from the "GenBank" database to construct phylogenetic trees for the BBI family. Phylogenetic analysis revealed that BBI-type inhibitors from monocotyledonous and dicotyledonous plants could be clearly separated into different groups, while the overall topology of the BBI tree suggests a different pattern of evolution for BBI families in flowering plants. We also found that BBI proteinase inhibitors from dicotyledonous plants were well conserved, accumulating only slight differences during their evolution. In addition, we found that BBIs from monocotyledonous plants were highly variable, indicating an interesting process of evolution based on internal gene duplications and mutation events. Two serine-type proteinase inhibitors, a trypsin and a chymotrypsin, both derived from the soybean Bowman-Birk inhibitor, were expressed on the surface of a filamentous phage. Site mutations were made in four positions of the reactive sites of these inhibitors and two phage-display libraries were constructed. Later, these libraries were used to select better ligands to the bovine and Diatraea saccharalis trypsin and to the midgut enzymes of this insect pest. The selected variants were sequenced, analyzed and characterized. The results showed that the phage-display technique is efficient to select new proteinase inhibitors. Furthermore, it was possible to modify the chymotrypsin loop into a trypsin loop using the library constructed by the insertion of a degenerated primer.

A imunidade inata que o mosquito apresenta tenta combater os patógenos dentro do organismo do mosquito impedindo que este seja transmitido para outros hospedeiros. A resposta celular apresenta três diferentes processos: fagocitose, encapsulamento e formação nodular, todos estes processos buscam eliminar os patógenos. Peptídeos antimicrobianos fazem parte da resposta humoral do mosquito, sendo codificados por genes e secretados por diversos tipos celulares. Um peptídeo novo pouco conhecido descoberto em Anopheles gambiae, a gambicina, demonstrou bons resultados no combate de parasitas. Na infecção por Plasmodium galleceum, não há diferença significativa na expressão deste peptídeo entre o grupo controle e infectado nos intervalos analisados. Na infecção por vírus dengue, sorotipo 2, a gambicina não apresenta diferença significativa no intervalo de 24 horas após a infecção, quando comparamos grupo controle e infectado, nos intervalos de 7 dias e 14 dias após a infecção, a expressão da gambicina é maior no grupo controle quando comparemos com o grupo infectado. Innate immunity presents a mosquito tries to combat the pathogens inside the body of the mosquito preventing it from being transmitted to other hosts. The cellular response has three different processes: phagocytosis, encapsulation and nodule formation, all these processes seek to eliminate pathogens. Antimicrobial peptides are part of the humoral response mosquito being encoded by genes and secreted by several cell types. A little known new peptide discovered in Anopheles gambiae, the gambicina showed good results in controlling pests. In Plasmodium infection galleceum, there is no significant difference in the expression of this peptide between the control group and infected in the analyzed intervals. In infection with dengue virus serotype 2, the gambicina no significant difference within 24 hours after infection when comparing the control group and infected at intervals of 7 days and 14 days after infection, the expression is higher in gambicina control group when compare to the infected group.

O sistema do complemento desempenha um importante papel na imunidade inata e adaptativa, principalmente através da opsonização de organismos invasores, produção de anafilotoxinas e formação de poros na superfície de patógenos. A saliva de Lutzomyia longipalpis, o principal vetor de Leishmania infantum nas Américas, é capaz de inibir tanto a via clássica como a via alternativa do sistema do complemento humano. Este estudo teve o objetivo de ampliar o conhecimento sobre a inibição do complemento por L. longipalpis. Em relação à via clássica, a saliva de L. longipalpis não inibiu a deposição do primeiro componente do complemento, o C1q. Porém, uma expressiva inibição dos componentes seguintes C4b, C3b, C5b e C9 ocorreu quando a saliva estava presente. A formação do complexo de ataque à membrana não foi influenciada pela presença da saliva, indicando um ponto de inibição nas etapas iniciais da cascata. O extrato de glândula salivar foi capaz de inibir a clivagem do C4, mas não atuou inibindo a atividade enzimática do C1s. O modo de atuação da saliva de L. longipalpis parece estar relacionado com o fato do extrato de glândula salivar ser capaz de se ligar ao C1q humano. A proteína salivar responsável pela inibição da via clássica foi identificada como sendo a LJM19, uma proteína recombinante de aproximadamente 11 kDa que é encontrada na saliva como um dímero de 22,3 kDa. A inibição da via alternativa também foi relacionada às etapas iniciais da cascata do complemento. O extrato de glândula salivar foi capaz de inibir a deposição de C3b, fator Bb, C5b e C9. A inibição da deposição do fator Bb, e provavelmente de todos os outros componentes da via alternativa, foi relacionada à capacidade da saliva em impedir a clivagem do fator B. Porém, a saliva de L. longipalpis não foi capaz de inibir diretamente a atividade enzimática do fator D. Além da inibição do complemento pela saliva de L. longipalpis, o conteúdo intestinal também foi testado. Nesse caso, os ensaios de deposição não constataram inibição do C5b para a via alternativa. Para a via clássica, o conteúdo intestinal de L. longipalpis inibiu a deposição de C3b e C5b, sem inibir a deposição de C4b. A presença de inibidores do complemento na saliva e intestino de flebotomíneos deve estar relacionada com a proteção do epitélio intestinal contra os efeitos líticos presentes no sangue ingerido. Além disso, considerando que a opsonização de moléculas (mesmo moléculas solúveis como as proteínas salivares) por C3b aumenta consideravelmente sua imunogenicidade, a inibição do complemento acabaria por proteger essas moléculas salivares de uma resposta imunológica dirigida contra elas The complement system plays an important role in both innate and adaptive immunity, mainly by the opsonization of invading organisms, anaphylatoxin production and pore formation in the surface of pathogens. The saliva of Lutzomyia longipalpis, the main vector of Leishmania infantum in Americas, is able to inhibit both the classical and alternative pathways of the human complement system. This study aimed to increase knowledge concerning complement inhibition by L. longipalpis. In relation to the classical pathway, L. longipalpis saliva did not inhibit the deposition of the first complement component, C1q. However, a strong inhibition on C4b, C3b, C5b and C9 deposition occurred in the presence of saliva. Membrane attack complex formation was not directly affected by saliva, indicating inhibition in the early steps of the cascade. Salivary gland extract was able to inhibit C4 cleavage, but not to inhibit the enzymatic activity of C1s. The mechanism of action of the Lutzomyia longipalpis saliva seems to be related to the presence of a salivary protein capable of binding human C1q. This salivary protein responsible for classical pathway inhibition was identified as being LJM19, a 11 kDa protein that is found in sandfly saliva as a 22.3 kDa dimer. Alternative pathway inhibition was also related to the early steps of the complement cascade. Salivary gland extract was able to inhibit C3b, factor Bb, C5b and C9 deposition. Inhibition of the alternative pathway was related to the capacity of saliva to avoid factor B cleavage. Nevertheless, the saliva of L. longipalpis was not able to directly inhibit factor D activity. The activity of intestinal contents was also tested in deposition assays. In this case, no inhibition of the alternative pathway was found for C5b. For the classical pathway, the intestinal contents of L. longipalpis inhibited the deposition of C3b and C5b, without inhibiting C4b deposition. The presence of complement inhibitors in the saliva and midgut of sandflies should be related to the protection of the intestinal epithelium against the lytic effects of the ingested blood. In addition, complement inhibition might protect the salivary proteins from an immunologic response directed against the salivary antigens. It is well documented that C3b opsonization increases considerably the immunogenicity of antigens, even though the soluble ones such as the salivary proteins

Sabe-se que a hemoglobina é uma rica fonte de peptídeos antimicrobianos (hemocidinas). A primeira hemocidina derivada da hemoglobina bovina caracterizada em carrapatos foi o peptídeo Hb33-61, que é ativo contra bactérias gram-positivas e fungos. Acredita-se que tais hemocidinas sejam geradas proteoliticamente no intestino do carrapato. Neste trabalho nós caracterizamos bioquimicamente uma catepsina D, designada BmAP. A análise da expressão gênica por qPCR mostrou que ela é expressa predominantemente no intestino. Através de LC-MS/MS, determinamos a especificidade de clivagem da BmAP utilizando Hb bovina, e verificamos que resíduos hidrofóbicos foram preferencialmente clivados nos subsítios P1 e P1. Também investigamos a especificidade de clivagem da catepsina L intestinal BmCL1, utilizando uma biblioteca combinatória de tetrapeptídeos e através de hemoglobinólise in vitro. A BmCL1 preferiu resíduos alifáticos no P2 e polares no P1 e P1. Além disso, hidrolisou a cadeia da Hb bovina entre A63/A64, gerando peptídeos com estrutura primária similar ao Hb 33-61. A hemoglobinólise com a BmAP e/ou BmCL1 resultou na formação de algumas hemocidinas, corroborando a hipótese do seu envolvimento na geração endógena de peptídeos antimicrobianos. It is known that hemoglobin is a rich source of antimicrobial peptides (hemocidins). The first hemoglobin-derived hemocidin characterized in ticks was the peptide Hb33-61, which is active against Gram-positive bacteria and fungi. It is believed that hemocidins are endogenously generated in the tick gut. In this work we biochemically characterized a cathepsin D, designated BmAP. Expression analysis by qRT-PCR showed that it is expressed predominantly in the gut. Through LC-MS/MS, we determined the cleavage specificity of BmAP using bovine hemoglobin, and we verified that hydrophobic residues were preferentially cleaved at the subsites P1 and P1. We also investigated the cleavage specificity of the intestinal cathepsin L BmCL1, using a positional scanning synthetic combinatorial library and through in vitro hemoglobinolysis. BmCL1 preferred aliphatic residues at P2 and polar residues at P1 and P1. Also, it hydrolysed the subunit of bovine hemoglobin at A63/A64, generating peptides with a primary structure similar to Hb 33-61. Hemoglobinolysis with BmAP and/or BmCL1 resulted in the formation of some hemocidins, corroborating the hypothesis that these proteinases are involved in the endogenous generation of antimicrobial peptides

Nesse projeto trabalhamos com uma β-glicosidase digestiva da larva da lagarta Spodoptera frugiperda (Sfβgli50, 50 kD - AF052729), expressa na forma de proteína recombinante em E.colli. O nosso objetivo foi estudar o papel de dois resíduos de aminoácidos envolvidos na atividade catalítica da Sfβgli50. O primeiro resíduo estudado foi o Y456, envolvido na afinidade pela porção redutora do substrato (aglicone), o segundo resíduo foi o N329 envolvido na modulação do pH ótimo. Estudo do papel do resíduo Y456 na afinidade pelo aglicone do substrato. O sítio-ativo da Sfβgli50 é formado por quatros subsítios (-1, +1, +2, e +3). O subsítio que acomoda a porção não-redutora do substrato (glicone) recebe numeração negativa (-1), já os subsítios que acomodam a porção redutora do substrato (aglicone) recebem números positivos (+1, +2 e +3). Trabalhando com duas β-glicosidases de plantas (milho e sorgo), Cicek et al. (2000) demonstraram que uma pequena porção da extremidade C-terminal destas β-glicosidases (462SSGYTERF469 - numeração da enzima do sorgo) está envolvida na especificidade pelo aglicone do substrato, sendo que muitos desses aminoácidos são conservados em outras β-glicosidases da família 1. O alinhamento das sequências destas duas enzimas com a Sfβgli50 sugere que Y456 pode fazer parte do sítio de ligação do aglicone nesta β-glicosidase de inseto. Utilizando experimentos de mutação sítio-dirigida, o Y456 foi substituído por uma alanina (mutante Y456A) sendo que este foi expresso na forma de proteína recombinante em bactérias BL21 DE3 utilizando o vetor pT7-7. O mutante Y456A foi parcialmente purificado através de uma cromatografia hidrofóbica em sistema de FPLC, e caracterizado utilizando diversos inibidores competitivos (glucono δ-lactona, celobiose, celotriose, pentilbglicosídeo e octilbtioglicosídeo). Comparando os Kis obtidos para a Sfβgli50 selvagem e mutante Y456A com os inibidores glucono δ-lactona, celobiose e celotriose, foi proposto que Y456 encontra-se no subsítio +1 do sítio ativo da Sfβgli50. Já através da comparação entre os inibidores octilβtioglicosídeo e pentilβglicosídeos constatou-se que Y456 interage com uma porção polar do aglicone do substrato, talvez através de uma ligação de hidrogênio. Baseando-se nestes Kis foi calculada a energia de associação de resíduos de glicose e grupos alquila nos subsítios +1 e +2, indicando que o subsítio +1 do mutante Y456A tem uma especificidade mais ampla frente à ligantes polares (glicose) e apolares (grupos butil) do que a enzima selvagem. Sabendo que este resultado foi obtido removendo-se um resíduo com um grupo polar na cadeia lateral (Y456), estes dados estão de acordo com a hipótese de que a especificidade dos subsítios da região de ligação do aglicone é determinada por um balanço entre resíduos polares e apolares (Marana et al., 2001). Estudo do papel do resíduo N329 na modulação do pH ótimo. O mecanismo de catálise da Sfβgli50 é dependente de dois resíduos de ácido glutâmico: um doador de prótons (E187 - pKa= 7,5) e um nucleófilo (E399 - pKa = 5,0). Sendo o pH ótimo da Sfβgli50 (6,2) uma média aritmética dos pKas destes dois resíduos catalíticos. Uma análise estrutural do sítio ativo da Sfβgli50 mostra que o resíduo N329 forma ligações de hidrogênio com o resíduo E187 (doador de prótons), talvez atuando na modulação do seu pKa. Para estudar o papel do resíduo N329 na atividade da Sfβgli50 foram construídos 3 mutantes, nos quais tal resíduo foi substituído por alanina (N329A), ácido aspártico (N329D) e uma glutamina (N329Q). Os mutantes foram expressos na forma de proteína recombinante em bactérias BL21 DE3 utilizando os vetores pT7-7 e pCal-n-Flag. Entretanto, tentativas de purificação das SfΒgli50 mutantes através de cromatografia hidrofóbica foram infrutíferas, sugerindo uma possível inativação destas enzimas. Esta hipótese foi reforçada pela purificação das Sfβgli50 mutantes e selvagem contendo o peptídeo de fusão CBP (calmodulin binding peptide) através de cromatografia de afinidade. Este experimento demonstrou que as enzimas mutantes eram de fato inativas. Frente à estes resultados não foi possível concluir a caracterização do efeito do pH na atividade catalítica das Sfβgli50 mutantes N329A, N329D e N329Q. Por fim, foi proposto que a inativação da Sfβgli50 devido à mutações na posição N329 pode resultar de uma desnaturação das enzimas mutantes ou do reposicionamento do ácido catalítico devido à perda ou alteração da interação com o resíduo 329. In this project it was studied the role of two residues (N329 and Y456) in the catalytic activity of a digestive β-glycosidase from Spodoptera frugiperda (SfΒgli50 - AF052729). N329 is believed to modulate the enzyme pH optimum, whereas Y456 may participate in the binding of the substrate aglycone. Role of Y456 The peptide 462SSGYTERF469 of the sorghum β-glycosidase is proposed to be part of the aglycone binding site in that enzyme. Some of those residues are conserved in Sfβgli50, among them Y456. Using site-directed mutagenesis Y456 was replaced by A and this mutant (Y456A) expressed in bacteria. Following that, this mutant enzyme was partially purified using hydrophobic chromatography. Inhibition experiments showed that binding of δ-gluconolactone, which occupies subsite -1, is not affected by that mutation. In contrast, Ki values for cellobiose (that binds to subsites -1 and +1) and cellotriose (that binds to subsites -1, +1 and +2) are two-fold higher than those of wild-type enzyme, indicating that mutation Y456A decrease the interaction with these oligocellodextrins. Moreover, binding of pentyl and octylβglucosides is not affected by mutation Y456A, suggesting that Y456 interacts with aglycone polar groups. Finally, evaluation of glucose and butyl binding energies in subsite +1 revealed that mutant Y456A specificity is broader than that of wild-type enzyme. Role of N329 A structural model of Sfβgli50 active site revealed that catalytic proton donor (E187) may interact with N329. In order to study the role of this interaction in the activity of Sfβgli50, N329 was replaced by A, D and Q (mutants N329A, N329D and N329Q, respectively). These mutants were expressed as recombinant proteins in bacteria and purified through affinity chromatography, revealing that Sfβgli50 was inactivated by those mutations. It was proposed that this inactivation may be due to protein desnaturation or a wrong positioning of the catalytic proton donor.

Que o envenenamento pela serpente Bothrops jararaca causa distúrbios hemorrágicos sistêmicos, com alteração da coagulação e fibrinólise sangüíneas, é notório. Contudo, pouco se sabe sobre a ação in vivo desse veneno sobre as plaquetas. Em estudos recentes, demonstrou-se que esse veneno causa trombocitopenia, distúrbios da agregação e diminuição do número de corpos densos plaquetários, que, dessarte, sugeriam a ativação das plaquetas circulantes. Com o escopo de comprovar esta hipótese e melhor caracterizar as ações in vivo desse veneno sobre as plaquetas, serviu-se de um modelo experimental que empregava coelhos para o envenenamento pela B. jararaca. No grupo experimental, os animais foram injetados i.v. com o veneno da B. jararaca (60 µg/kg) e no grupo controle com salina. Previamente à administração de salina ou veneno, os coelhos tiveram suas plaquetas marcadas ex vivo com NHS-biotina. Para a avaliação das alterações plaquetárias, amostras de sangue foram coletadas seqüencialmente, em intervalos de tempo que variaram de 1 a 144 horas após a administração do veneno ou salina. Durante o envenenamento, houve trombocitopenia, hipofibrinogenemia, elevação dos níveis plasmáticos do fator de von Willebrand, diminuição da função plaquetária no sangue total induzida pela botrocetina e pelo colágeno e diminuição da secreção de ATP. Não obstante, os níveis plasmáticos de fator plaquetário 4, um marcador específico da ativação plaquetária in vivo, e os níveis intraplaquetários de serotonina se mantiveram constantes. Pela citometria de fluxo, observou-se um decréscimo significativo da expressão do epítopo da GPIIb-IIIa reconhecido pelo anticorpo monoclonal P2, porém isso não foi observado ao utilizar-se anticorpos policlonais. A expressão de fibrinogênio ou dos produtos de degradação do fibrinogênio/fibrina (PDF) na membrana plaquetária também não sofreu alteração significativa ao longo do tempo. Houve, todavia, elevações significativas da P-selectina plaquetária, um receptor cuja expressão é indicativa de ativação plaquetária, e do epítopo induzido por ligantes (LIBS1) da GPIIIa. A porcentagem de plaquetas reticuladas na circulação, assim como os tempos de sobrevivência plaquetária, não foram estatisticamente diferentes entre os dois grupos. As análises histológicas e imuno-histoquímicas dos órgãos dos coelhos mostraram que as plaquetas circulantes são retidas entre redes de fibrina nos capilares pulmonares. Os resultados obtidos sugerem que a trombina engendrada pelos componentes pró-coagulantes deste veneno desempenha uma função essencial na patogenia dos distúrbios da coagulação e plaquetários observados neste modelo de envenenamento. O aumento da expressão de P-selectina no grupo experimental comprovou a hipótese inicial de que as plaquetas dos coelhos envenenados são verdadeiramente ativadas na circulação. Os dados ora apresentados demonstram definitivamente que a diminuição do fibrinogênio ou o aumento dos PDF não são a causa fundamental da disfunção plaquetária observada no envenenamento botrópico e que outro(s) composto(s) parece(m) estar envolvido(s) com estes distúrbios plaquetários. In spite of being well established that Bothrops jararaca snake venom causes blood coagulation and fibrinolysis disturbances in patients, scant information about blood platelet disorders during envenomation is available. In recent investigations, thrombocytopenia, platelet aggregation disturbances and decreased numbers of platelet dense bodies were observed following venom administration, suggesting that circulating platelets had been activated. In order to prove this hypothesis and to gain a better characterization of the in vivo role of this venom on platelets, an experimental model of B. jararaca envenomation was utilized. Rabbits were injected i.v. either with B. jararaca venom (60 µg/kg) (experimental group) or saline (control group). Previously to saline or venom administration, rabbit platelets were labeled ex vivo with NHS-biotin. To evaluate platelet disturbances, blood samples were collected consecutively, at time intervals that varied from 1 to 144 hours after venom or saline administration. During envenomation, there were thrombocytopenia, hypofibrinogenemia, elevation of von Willebrand factor plasma levels, reduced botrocetin- and collagen-induced platelet aggregation in whole blood, and decreased ATP secretion. However, plasma levels of platelet factor 4, a specific marker of in vivo platelet activation, and intraplatelet serotonin levels remained constant. By flow cytometry, a significant decrease on the expression of GPIIb-IIIa epitope recognized by P2 monoclonal antibody was observed; however, this was not observed when polyclonal antibodies were employed. Fibrinogen or fibrin(ogen) degradation product (FDP) expression on platelet surface showed no significant alteration. Nonetheless, significant elevations of platelet P-selectin, a receptor whose expression is indicative of platelet activation, and of ligand-induced binding sites (LIBS1) of GPIIIa were noted. The percentage of circulating reticulated platelets, as well as platelet survival times, were not statistically different between the two groups. Histopathological and immunohistochemical analyses of rabbit organs demonstrated that circulating platelets were sequestered among fibrin deposits in pulmonary capillaries. These results suggest that thrombin generated by procoagulating components of B. jararaca venom has an essential role in the pathogenesis of platelet and coagulation disorders in this experimental model. Increased expression of P-selectin in the experimental group proves the initial hypothesis that platelets of envenomed rabbits are indeed activated in the circulation. The data presented herein demonstrate definitively that decreased fibrinogen or increased FDP levels are not the primary cause of the platelet dysfunction observed in bothropic envenomation, but other substances seem to be responsible for it.

As aminoacil-tRNA sintetases catalisam fielmente a ligação do aminoácido ao seu tRNA cognato. A triptofanil-tRNA sintetase (TrpRS) catalisa a ligação de triptofano e alguns análogos de triptofano ao tRNATrp. 1-metiltriptofano (1MW) e 1-metil-7-azatriptofano (1M7NW) não são reconhecidos pela TrpRS, mas possuem características espectroscópicas convenientes para estudos de fluorescência em complexos multiprotéicos. O objetivo deste trabalho é modificar o sítio ativo da TrpRS de E.coli, visando promover a catálise da ligação de 1MW e 1M7NW ao tRNATrp in vivo e permitir a incorporação destes em proteínas recombinantes. Com base numa análise da estrutura da TrpRS:Trp-AMP de B. Stearothermophilus, foram produzidos quatro mutantes de TrpRS de E. coli, com substituição do Asp 135 por Ala (D135A), Cys (D135C), Ser (D135S) e Thr (D135T). Estas proteínas foram superexpressas nas condições utilizadas para a incorporação de análogos de Trp. Através de ensaio de fluorescência do 1MW, pôde-se observar uma pequena incorporação deste nas TrpRS mutantes. Construiu-se um novo vetor de expressão no qual os TrpRS mutantes seriam expressos de forma constitutiva e uma segunda proteína, troponina C F29W, seria expressa de forma induzível. No entanto, não se observou incorporação do 1MW nestas proteínas. Ensaios de atividade in vitro, de formação de triptofano-hidroxamato e de intercâmbio de pirofosfato da TrpRS e mutantes indicaram uma baixa atividade dos mutantes utilizando triptofano como substrato. Os mutantes D135C e D135S apresentaram um considerável aumento (aproximadamente 24 vezes) na especificidade para 1MW em comparação ao Trp. A anotação do genoma da Xanthomonas indicou que a TrpRS deste organismo possui 88 aminoácidos extras na região C-terminal, o que é incomum para procariotos (somente observado em Xyllela e Pseudomonas). Clonou-se, expressou-se e purificou-se a TrpRS da Xanthomonas, com e sem os 88 aminoácidos extras. Observou-se atividade enzimática em ensaios de formação de triptofano-hidroxamato e intercâmbio de pirofosfato nas quais a TrpRS sem os 88 resíduos C-terminais apresentou uma atividade um pouco menor que a enzima tipo selvagem. Abstract not available.