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Avaliação computacional de inibidores de fosfolipase a 2 de peçonha de bothrops brazili
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-09-29) Diniz, Eduardo Augusto da Silva; Vieira, Davi Serradella; https://orcid.org/0000-0001-8353-6262; http://lattes.cnpq.br/4185159774625471; http://lattes.cnpq.br/0856200820997790; Albuquerque, Anderson dos Reis; Barbosa, Euzebio Guimarães; http://lattes.cnpq.br/3197108792266393; Freitas, Gutto Raffyson Silva de; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira
A miotoxicidade causada por picada de serpentes surge como um dos principais problemas dos acidentes ofídicos, pois não é bem neutralizada pela soroterapia atual. Uma alternativa promissora é a busca por pequenas moléculas inibidoras que possam atuar eficientemente contra múltiplos componentes do veneno. A fosfolipase A2 (PLA2) é frequentemente encontrada no veneno de serpentes e geralmente está associada à miotoxicidade. Assim, representa um excelente alvo para a busca de novos tratamentos. Inicialmente foi estudado a interação da PLA2 com modelos de membrana compostas por 1-palmitoil-2-oleoil fosfatidilglicerol (POPG) e 1-palmitoil-2-oleoil fosfatidilcolina (POPC) para identificar os resíduos da proteína mais importantes para interação com a membrana. Posteriormente, analisou-se o efeito da temperatura na inibição das propriedades catalíticas da PLA2 do veneno de Bothrops brazili pelos ácidos rosmarínico (RSM) e clorogênico (CHL) através de abordagens experimentais e computacionais. Três temperaturas foram avaliadas (25, 37 e 50°C). Na seção experimental, ensaios enzimáticos mostraram que RSM é um melhor inibidor em todas as três temperaturas. A 50°C, a eficiência de inibição diminuiu significativamente para ambos os ácidos. Estudos de docking revelaram que ambos os ligantes se ligam ao canal hidrofóbico do dímero da proteína onde o fosfolipídio se liga no processo catalítico, interagindo com vários resíduos funcionais. Neste contexto, RSM apresenta melhores energias de interação devido a interações mais fortes com a cadeia B do dímero. Simulações de dinâmica molecular mostraram que RSM pode estabelecer interações seletivas com ARG112B de PLA2, que está localizado próximo a resíduos do suposto sítio de ruptura de membrana em estruturas PLA2-like. A afinidade dos ácidos RSM e CHL para PLA2 é ditada principalmente por interações eletrostáticas, especialmente interações estabelecidas com os resíduos ARG33B (para CHL) e ARG112B (RSM) e ligações de hidrogênio com o resíduo ASP89A. A incapacidade do CHL em estabelecer uma interação estável com o ARG112B foi apontada como o motivo de sua menor eficiência de inibição. A menor estabilidade conformacional da proteína promovida pelos ligantes a 37°C para CHL e a 50°C para RSM foi apontada como a razão da menor eficiência de inibição nessas respectivas temperaturas.
Avaliação da atividade quelante, antioxidante, anticoagulante, imunomoduladora e cicatrizante do peptídeo aniônico (TanP) da peçonha do escorpião Tityus stigmurus
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-06-30) Melo, Menilla Maria Alves de; Pedrosa, Matheus de Freitas Fernandes; http://lattes.cnpq.br/2929963416385218; http://lattes.cnpq.br/8674610000531012; Assis, Cristiane Fernandes de; http://lattes.cnpq.br/0034694007210837; Pontes, Daniel de Lima; http://lattes.cnpq.br/1903229358912987; Carvalho, Eneas de; http://lattes.cnpq.br/8416275144930466; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; http://lattes.cnpq.br/8804303821523487
Peptídeos aniônicos, ou ácidos, de escorpiões correspondem a classe de peptídeos sem ligações dissulfeto, ricos em resíduos de ácido aspártico e/ou glutâmico em sua sequência primária. TanP é um peptídeo aniônico, linear, com 50 resíduos de aminoácidos e carga líquida -20, identificado na peçonha do escorpião Tityus stigmurus através de uma análise transcriptômica e com posterior confirmação por espectrometria de massas. Um estudo anterior indicou que TanP possui potencial quelante para o íon Cu2+, além de potencial imunomodulador. A aplicação terapêutica de moléculas quelantes está relacionada a casos de intoxicações agudas ou crônicas por metais, doenças neurodegenerativas, doenças hematológicas, cicatrização de feridas cutâneas, doenças cardiovasculares e câncer. Neste estudo foi realizada a avaliação da atividade quelante de TanP com relação a novos metais de importância biológica (Fe2+, Ca2+, Zn2+), através da espectroscopia UV-visível, métodos computacionais e espectroscopia de fluorescência, bem como ampliado a investigação do potencial biológico do peptídeo, como molécula antioxidante, hemostática, imunomoduladora e cicatrizante de feridas, através de ensaios in vitro. TanP (25 µM) foi capaz de formar complexos estáveis com Fe2+ numa proporção de 1:5 (TanP:Fe2+). As geometrias obtidas para os complexos Zn2+ e Fe2+ apresentaram formas tetraédricas e octaédricas, respectivamente. Resultados teóricos sugerem que TanP pode funcionar como um sensor para identificar e quantificar íons Fe2+ . A intensidade de fluorescência de TanP (1,12 µM) diminuiu significativamente após adição de Fe2+, obtendo-se que a maior relação 1:7,4 (TanP:Fe2+) levou à menor intensidade de fluorescência. TanP apresentou o máximo de 3% de atividade hemolítica quando avaliado na maior concentração (50 µM). TanP exibiu capacidade de sequestro dos radicais DPPH acima de 70% em todas as concentrações testadas (1 a 25 μM), 89,7% de atividade quelante de ferro em 25 μM e 96% de atividade de sequestro do radical hidroxila em 73,6 μM. TanP apresentou também atividade anticoagulante significativa nas concentrações de 12,5 µM e 25 µM para os ensaios de tempo de protrombina (TP) e tempo de tromboplastina parcial ativado (TTPa). Nenhum efeito fibrinogenolítico foi observado. TanP (12,5 e 25 µM) induziu liberação de TNF-α por macrófagos murinos, na ausência de lipopolissacarídeo (LPS), sendo esse aumento dose-dependente. A migração de células 3T3 foi estimulada por TanP (2 µM, 12,5 µM e 50 µM) em ensaio de cicatrização in vitro. Dessa forma, sugere-se que a avaliação do potencial quelante associado a ação antioxidante, anticoagulante, imunomodulador e cicatrizante de TanP poderá fornecer subsídios para maiores estudos que viabilizem o desenvolvimento de uma molécula protótipo para aplicação terapêutica e biotecnológica.
Caracterização proteômica e biológica da peçonha de escorpiões do gênero Tityus
(2018-09-14) Menezes, Yamara Arruda Silva de; Pedrosa, Matheus de Freitas Fernandes; ; ; Souza, Gustavo Antonio de; ; Pena, Lindomar José; ; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; ; Moreira, Susana Margarida Gomes;
Escorpiões do gênero Tityus pertencem a família Buthidae e são responsáveis pela maioria dos acidentes por envenenamentos no Brasil. O envenenamento geralmente é caracterizado por sintomas locais como dor, parestesia, edema e eritema, ocasionados por uma variedade de moléculas (peptídeos e proteínas tóxicas) presentes na peçonha de escorpiões. O estudo da composição tóxica da peçonha de escorpiões é importante no desenvolvimento de tratamentos para casos de escorpionismo. Adicionalmente, toxinas são moléculas que podem apresentar potencial aplicação farmacológica e biotecnológica. Nesse estudo, é apresentado a caracterização proteômica e funcional da peçonha dos escorpiões brasileiros Tityus stigmurus, Tityus neglectus e Tityus pusillus, espécies amplamente distribuídas na região Nordeste do país. T. stigmurus é reconhecido como o principal responsável pelos envenenamentos com importância médica na região Nordeste. Embora já tenham sido relatados estudos para essa espécie, um grande número de componentes da peçonha ainda permanece desconhecido. Tityus neglectus e Tityus pusillus não apresentam estudos de caracterização química ou biológica da peçonha. Nesse contexto, a caracterização proteômica da peçonha desses escorpiões foi realizada por proteômica bottom-up usando cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a espectrometria de massas em tandem (LC-MS/MS) utilizando LTQ (“Linear Quadrupole Ion Trap”) Orbitrap Velos. A pesquisa de correspondência de espectro peptídico (PSM) foi realizada usando a plataforma PatternLab, e o sequenciamento de novo usando PEAKS Studio 8.0. Os bancos de dados contendo todas as entradas de proteínas para a ordem Scorpiones foram provenientes dos bancos UniProtKB (UniPro Knowledgebase) e NCBI (National Center for Biotechnology Information), e a quantificação de proteínas foi realizada utilizando o fator de abundância espectral (NSAF). Para a caracterização biológica e funcional foram realizados ensaios enzimáticos como fosfolipase A2, hialuronidase e fibrinogenolítico, testes de tempo de protrombina (TP) e tempo de tromboplastina parcial ativada (TTPa), atividade antimicrobiana, western blot, ensaios de viabilidade celular, produção de óxido nítrico (NO), determinação de letalidade e avaliação dos efeitos do envenenamento in vivo. As análises do proteoma para T. stigmurus revelaram a presença de 2 novas famílias de toxinas, serina proteases e fosfolipases A2, descritas pela primeira vez nesta peçonha. Os peptídeos moduladores de canais iônicos respondem por aproximadamente 70% dos peptídeos identificados, delineando a importância das neurotoxinas. Nas peçonhas de T. neglectus e T. pusillus foram identificadas famílias de proteínas como NaTx, KTx, CRISPs, AMPs, hipotensinas, inibidores do tipo serpina, serina proteases, metaloproteases, fosfolipases A2 e hialuronidases. As três peçonhas apresentaram atividade hialuronidásica e fibrinogenolítica, esta última com a participação proeminente de enzimas da classe metaloprotease. A atividade antimicrobiana não foi positiva, e a ação de fosfolipases foi detectada apenas na peçonha de T. neglectus. Atividade citotóxica foi verificada em células embrionárias de rim humano (Hek) para as peçonhas de T. stigmurus e T. neglectus. T. neglectus ainda demonstrou citotoxicidade para células de macrófagos (RAW 264.7) e fibroblastos (3T3) de camundongos, bem como efeito modulador da produção de NO. A peçonha de T. stigmurus mostrou alta toxicidade para camundongos BALB/c (DL50 = 0,575 mg/kg) e os efeitos do envenenamento foram descritos. Os testes biológicos associados a tecnologia de análise proteômica contribuíram para uma melhor elucidação da composição e caracterização da peçonha de T. stigmurus. A abordagem apresentada nesse estudo compreendeu a descrição mais completa do repertório molecular para o escorpião T. stigmurus que, conjuntamente a T. neglectus e T. pusillus, constituem fontes de moléculas com potencial aplicação farmacológica e/ou biotecnológica.
Estudo da dinâmica e caracterização estrutural da interface proteica em Quimeras Xilanase-XBP por simulação molecular
(2019-07-17) Diniz, Eduardo Augusto da Silva; Vieira, Davi Serradella; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; ; ; Albuquerque, Anderson dos Reis; ; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira;
No campo de biologia molecular e biotecnologia, proteínas possuindo duas ou mais atividades combinadas, aliada a uma estabilidade estrutural apropriada, vem apresentando uma ampla aplicação. Foram produzidas, há alguns anos, três enzimas híbridas/quimeras por uma estratégia semi-racional de fusão de proteínas, resultando na inserção de uma proteína ligadora de xilose (Xylose Binding Protein - XBP) a uma xilanase GH11, cuja função é degradar a xilana, principal componente da parede celular de vegetais. As enzimas produzidas apresentaram como característica uma eficiência catalítica na degradação da xilana de duas a três vezes maior do que a xilanase isolada além de aumentarem ainda mais sua atividade em presença de xilose, substância que naturalmente inibiria a xilanase isolada. A ativação por xilose ocorre via mecanismo alostérico. Atualmente, técnicas de simulação tais como a dinâmica molecular (DM) são as mais capazes de trazer informações detalhadas em nível atômico a respeito do comportamento estrutural de proteínas, porém estão limitadas em geral à escala de nanossegundos e estão sujeitas ao risco de as estruturas estarem presas em mínimos de energia locais. Nessa dissertação foram tratadas formas de contornar essas limitações com o uso de uma técnica computacionalmente menos exigente, o CONCOORD, para o caso de proteínas quiméricas com efeito alostérico. Técnicas estatísticas mais robustas (Análise do Componente Principal e Análise do Modo Funcional) foram usadas para os conjuntos conformacionais gerados, a fim de trazer maior esclarecimento sobre os movimentos funcionais em tais proteínas. Além disso, uma caracterização estrutural detalhada das interfaces proteicas formadas entre os domínios enzimáticos foi realizada visto que tal interface exerce papel fundamental no efeito alostérico. A análise FMA indicou que a estabilidade da interface está bem relacionada com um movimento específico, a rotação dos domínios xilanase e XBP em sentidos contrários, que mostrou correlação razoável com a energia interfacial para as quimeras 209, 262 e 271. Foi identificada a presença de resíduos interfaciais intermitentes, em especial nas quimeras 209 e 262. Observou-se que a ocorrência de uma variação conformacional alta ao longo das simulações realizadas está associada a uma alteração da energia interfacial, principalmente para as quimeras 209 e 262, ou seja, quando a proteína sofre alguma transição conformacional considerável a energia interfacial responde, aumentando ou diminuindo, o que está de acordo com a existência de resíduos interfaciais intermitentes. A detecção de tais resíduos é de grande importância para entender o mecanismo estrutural de estabilização e alosterismo determinado pela posição de inserção da XBP na xilanase. Os resultados obtidos aqui podem guiar uma proposição racional de mutações pontuais nas quimeras com o intuito de melhorar a estabilidade da interface protéica e, consequentemente, o efeito alostérico, como a inserção de pontes dissulfeto na interface priorizando os resíduos identificados na interface protéica. As enzimas híbridas mutantes produzidas in silico podem ser testadas experimentalmente pelos grupos colaboradores.
Estudo preparativo e computacional da reação de 2,3 dicloroquinoxalina com o éster metílico da cisteín
(2018-02-08) Lima, Djalan França de; Menezes, Fabricio Gava; Souza, Miguel Ângelo Fonseca de; ; ; ; Cavalcanti, Livia Nunes; ; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira;
Tradicionalmente, os livros textos de química orgânica propõem que a maioria das reações de substituição nucleofílica em substratos aromáticos e heteroaromáticos (SNAr) ocorrem via mecanismo com formação de intermediário de Meisenheimer. As quinoxalinas compreendem uma classe de compostos heterociclos com importantes aplicações em diversas áreas, e dentro deste contexto, as metodologias sintéticas envolvendo o composto 2,3-dicloroquinoxalina (DCQX) em reações de SNAr são frequentemente relatadas na literatura. O DCQX é um substrato adequadamente ativado para tais reações uma vez que possui dois átomos de cloro ativados por conta da deficiência eletrônica das posições 2 e 3 do anel quinoxalínico. O presente trabalho apresenta um estudo experimental e teórico voltado para a reação entre DCQX e o éster metílico da cisteína (CysMe). A escolha da CysMe se deu basicamente por conta da natureza nucleofílica distinta do referido éster de aminoácido, e devido à possibilidade de aplicação dos possíveis produtos gerados em diferentes áreas. O interesse em estudar os mecanismos das possíveis reações se dá, especialmente, por falta de dados disponíveis na literatura para sistemas heteroaromáticos em reações de SNAr. A reação de DCQX com CysMe, em DMF, e na presença de bicarbonato de sódio, forneceu três produtos distintos cuja a caraterização espectroscópica (RMN, IV e Massas de alta resolução) apontou para os inéditos na literatura ésteres metílicos derivados da quinoxalina. Cálculos computacionais (M06-2X/6-311+g(3df,2p), e B3LYP 6-31+g (d,p)) foram realizados no intuito de varrer todas as possibilidades associadas à reatividade da CysMe frente ao DCQX. Para este trabalho foram avaliados as diferenças energéticas entre reagentes e os possíveis produtos de reação para o sistema, a monossubstituição pelo enxofre (CysQX1) ou pelo átomo de nitrogênio (CysQX2), dissubstituição via dupla ataque do enxofre (CysQX3), duplo ataque do nitrogênio (CysQx4), ou um ataque do enxofre e outro do nitrogênio (CysQX6) e a formação do produto ciclizado CysQX5. Para os ataques nucleofílico pelo átomo de enxofre, foram consideradas tanto a hipótese do grupo nucleofílico ser neutro ou aniônico. Os estudos computacionais sugerem que o produto mais estável termicamente é o ciclizado, CysQX5, com valor da variação de energia livre de Gibbs de – 26,78 kcal.mol-1. Os cálculos indicaram que a formação deste produto pode seguir duas rotas distintas para ciclização: i) a partir do produto monossubstituído CysQX1; ii) a partir do produto dissubstituido por CysQX3. Os estados de transição para a formação de todos os produtos formados foram avaliados e apontam uma barreira energética para formação do produto CysQX5 +37.62 Kcal.mol-1 a maior entre as demais. Não foram encontradas até o momento a possibilidade de rearranjo do tipo Smiles.
Estudos eletroquímicos e teóricos sobre a oxidação de compostos orgânicos modelo no eletrodo de diamante dopado com boro: comportamento eletroquímico, mecanismos de oxidação e DFT
(2016-07-20) Silva, Ámison Rick Lopes da; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; ; Vieira, Davi Serradella; ; Cavalcante, Maria Gorette; ; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira;
A oxidação eletroquímica é um tipo de processo que pode ocorrer diretamente no ânodo, a partir de uma transferência direta com a superfície, ou também através de uma oxidação indireta mediante a geração de espécies ativas de oxigênio as quais podem ser fisicamente adsorvidas (na forma de radicais hidroxila (●OH), ou quimicamente adsorvidas (oxigênio se apresenta em estrutura de óxido), na superfície do eletrodo. Esse processo está relacionado ao tipo do material anódico utilizado e a sua atividade eletrocatalítica. Porém, essa atividade pode ser também, prejudicada devido à formação de filmes poliméricos, reações paralelas de produção de oxidantes bem como, a reação de evolução de oxigênio. Dentre os materiais eletrocatalíticos mais estudados encontra-se os filmes de diamante dopado com boro (DDB). O eletrodo de DDB possui excelentes propriedades tais como estabilidade eletroquímica a elevadas densidades de correntes, estabilidade a corrosão, superfície inerte com baixas propriedades de adsorção e dureza. A alta eficiência do DDB para remoção dos compostos orgânicos é atribuída à capacidade de produzir uma grande quantidade de radicais hidroxilas mediante a eletrólise da água. Estes radicais apresentam alta reatividade com os compostos orgânicos, devido à sua fraca interação (fracamente adsorvido) com o filme de DDB são também, não seletivos e mineralizam completamente poluentes orgânicos com uma alta eficiência de corrente. Entretanto, alguns compostos orgânicos são de fácil degradação em relação a outros, bem como, alguns compostos orgânicos também interagem com a superfície do DDB. Assim, devido à necessidade de entender o processo químico em escala molecular, a inclusão de estudos teóricos computacionais esta sendo de maior interesse, na qual são desenvolvidos cálculos físico-químicos advindos da química quântica, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT). A DFT trata sistemas com muitos elétrons usando funções que representam a densidade eletrônica das moléculas a fim de se obter: propriedades eletrônicas, cargas atômicas e energias dos intermediários que compõe a superfície de energia potencial de uma reação química, avaliar a estabilidade de modo comparativo entre compostos e entender os mecanismos de reação seguidos e propostos. Assim, o objetivo deste trabalho foi o uso de DDB para o estudo do comportamento eletroquímico de compostos orgânicos (hidroquinona, catecol, resorcinol, ácido acético, ácido fórmico e ácido oxálico) bem como o entendimento do processo de degradação, dos mesmos quando eletrolisados. Além disso, estudos computacionais referentes ao comportamento das espécies químicas frente ao eletrodo de DDB com a intenção de obter as configurações de interação do composto orgânico na superfície do eletrodo ou no entendimento de desvendar as interações entre as espécies oxidantes fortes em solução com os compostos orgânicos durante sua degradação.
Modelos experimentais que simulam a digestão proteolítica humana e prospecção in sílico de peptídeos derivados do inibidor de tripsina purificado de sementes de tamarindo com potencial anti-SARS-CoV-2
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-01-23) Luz, Anna Beatriz Santana; Morais, Ana Heloneida de Araújo; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; https://orcid.org/0000-0002-6460-911X; http://lattes.cnpq.br/1233944493334651; https://orcid.org/0000-0002-5565-7101; http://lattes.cnpq.br/4235075328735028; Uchoa, Adriana Ferreira; https://orcid.org/0000-0002-3822-6502; http://lattes.cnpq.br/6644671747055211; Serquiz, Alexandre Coelho; Vieira, Davi Serradella; Machado, Richele Janaina Araújo
A pandemia da doença coronavírus (COVID-19), causada pelo SARS-CoV-2, é uma séria ameaça aos sistemas de saúde em todo o mundo. Nesse contexto, diversos estudos têm sido desenvolvidos com inibidores de proteases e seus derivados para investigação de efeitos bioativos, como função antiviral, antinflamatória, sacietogênica, dentre outras. Desse modo, considerando que as proteínas são fontes de produtos biológicos que podem ser empregados para o controle e tratamento de diversas doenças humanas, como a COVID-19, buscou-se investigar modelos experimentais que mimetizam a digestão humana e prospectar peptídeos provenientes do inibidor de tripsina purificado de sementes de tamarindo (ITTp). Os dois primeiros capítulos desse estudo são referentes a uma revisão sistemática (RS), e estão organizados da seguinte forma: o primeiro apresenta o protocolo de RS com registro no International Prospective Register of Systematic Reviews (sob o número CRD42020198709); e o segundo, a RS, que reuniu estudos in vitro, nos quais contaram com a utilizaração de procedimentos metodológicos capazes de mimetizar a digestão gastrointestinal de proteínas. Para a RS, os artigos foram selecionados de acordo com a estratégia: população do estudo, intervenções, controle, resultados e tipo de estudo. As buscas foram realizadas nas bases de dados Pubmed, Web of Science, Science direct, Embase, Biblioteca Virtual em Saúde e Scopus. A avaliação da qualidade metodológica foi executada por meio da ferramenta Office of Health Assessment and Translation. Foram selecionados 1.986 artigos, resultando em 20 estudos elegíveis. Os resultados procuraram descrever os procedimentos metodológicos empregados in vitro para simular a digestão de proteínas animais ou vegetais. O terceiro capítulo refere-se a um estudo in sílico de prospecção de peptídeos nativos e análogos com potencial anti-SARS-CoV-2, derivados do ITTp. Os peptídeos nativos foram obtidos a partir de clivagens enzimáticas do ITTp in sílico e os análogos foram gerados por meio da substituição de aminoácidos nas sequências primárias dos peptídeos nativos. O potencial anti-SARS-CoV-2 foi investigado por meio da simulação por dinâmica molecular entre os peptídeos e a serino protease transmembranar 2 (TMPRSS2), necessária para a entrada do SARS-CoV-2 na célula do hospedeiro, gerando o pedido de patente: BR 10 2022 020330 0. A melhor energia potencial de interação ocorreu entre a TMPRSS2 e um dos peptídeos nativos obtido pela clivagem com a tripsina (EPI = -287.48 kJ.mol-1 . DP=199,67) e seu peptídeo análogo (EPI = -293.49 kJ.mol-1 . DP=171,95). Assim, ambos os peptídeos apresentaram muitos resíduos hidrofóbicos, propriedade físico-química comum entre os peptídeos que inibem a entrada de vírus envelopados, como o SARS-CoV-2, presentes em medicamentos para o tratamento de doenças relacionadas a esses vírus. Diante disso, essa pesquisa apresenta uma expressiva contribuição científica, visto que a RS agrupou dados importantes que propiciarão subsídios para o desenvolvimento de estudos in vitro, in vivo e in sílico relacionados à aplicação clínica de peptídeos bioativos. Sendo, portanto, norteadora para a realização da clivagem teórica do ITTp 56/287, que desencadeou potenciais candidatos a agentes inibidores da infecção por SARS-CoV-2, a partir da interação com a TMPRSS2, encorajando futuras investigações in vitro e in vivo para que os peptídeos aqui prospectados sejam utilizados como medicamentos específicos no tratamento da COVID-19 e de outras enfermidades, a fim de auxiliar a comunidade científica na promoção da saúde e no desenvolvimento de estudos similares com outras fontes vegetais.
Obtenção e avaliação do potencial imunoadjuvante de nanopartículas de quitosana na produção de antissonoros contra venenos de serpentes e escorpiões
(2016-05-31) Soares, Karla Samara Rocha; Pedrosa, Matheus de Freitas Fernandes; Silva Júnior, Arnobio Antonio da; ; http://lattes.cnpq.br/2593509584288129; ; http://lattes.cnpq.br/2929963416385218; ; http://lattes.cnpq.br/5082737295031509; Uchoa, Adriana Ferreira; ; http://lattes.cnpq.br/6644671747055211; Lima, Adley Antonini Neves de; ; http://lattes.cnpq.br/4061809277935577; Salvador, Daniela Priscila Marchi; ; http://lattes.cnpq.br/2247233142415132; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; ; http://lattes.cnpq.br/8804303821523487
Acidentes com animais peçonhentos representam um sério problema de saúde pública em diversos países, destacando-se os acidentes ofídicos e escorpiônicos. No Brasil, as serpentes do gênero Bothrops e os escorpiões pertencentes ao gênero Tityus, são as de maior relevância clínica. O tratamento para o envenenamento consiste em administração de soros antiofídico e antiescorpiônico. Vacinas que utilizam antígenos puros e vias de administração alternativa requerem o uso de adjuvantes potentes e um sistema de entrega de antígeno eficaz. Nanossistemas vêm sendo investigados como sistemas de liberação para macromoléculas terapêuticas. A quitosana, devido as suas propriedades, tem sido extensivamente investigada na formulação de nanocarreadores, particularmente de genes e proteínas. Este estudo teve como objetivo a obtenção de nanopartículas de quitosana (CNP) com base na gelificação iônica para carrear proteínas/peptídeos terapêuticos utilizados na imunoterapia e avaliação do potencial imunoadjuvante dessas nanopartículas na produção de soros antivenenos. CNP foram obtidas por gelificação iônica, com tamanho médio de 160 nm, caracterizadas físico-quimicamente e o perfil de liberação avaliado, demonstrando se tratar de um sistema de liberação modificado. A estabilidade dos sistemas foi avaliada por 7 semanas, observando-se uma maior estabilidade dos sistemas associados aos venenos. Animais experimentais foram imunizados durante 6 semanas com 100 μL de veneno das serpentes através injeções subcutâneas, em diferentes concentrações (5,0 ou 10,0%), encapsuladas em CNP ou associados ao hidróxido de alumínio (HA). Os resultados demonstram que os títulos de anticorpos obtidos para os animais vacinados com os nanossistemas foram equivalentes ou maiores aos obtidos para os animais vacinados com o HA, com a vantagem desses serem menos inflamatórios que o HA, exigindo uma menor quantidade de antígeno a ser administrada, por se tratar de um sistema de libertação modificada, revelando a obtenção de um novo sistema nanoparticulado com potencial aplicação na soroterapia.
Oxidação da parede celular da microalga Chlamydomonas sp. para extração de lipídios e avaliação da sua qualidade para síntese de biodiesel
(2017-03-09) Kramer, Carlos Augusto Cabral; Pontes, Ana Cristina Facundo de Brito; Costa, Marta; ; http://lattes.cnpq.br/7623147392470166; ; ; http://lattes.cnpq.br/7591795264528020; Braga, Tiago Pinheiro; ; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; ; http://lattes.cnpq.br/8804303821523487
A produção de microalgas para fins energéticos tem se tornado um caminho alternativo à industria do petróleo por oferecer biocombustíveis renováveis como o bioálcool, bio-óleo e o biodiesel. Este último é produzido através da reação de transesterificação do material lipídico que em geral as microalgas produzem naturalmente. Contudo, uma das grandes dificuldades na produção do biodiesel de microalgas em grande escala é a ausência de métodos eficientes e pouco onerosos para extração de lipídios. Assim, o presente trabalho estudou a eficiência da oxidação da parede celular da microalga do gênero chlamydomonas sp. com peróxido de hidrogênio (H2O2) na extração de lipídios, avaliando também os impactos na qualidade dos lipídios extraídos. Percebendo que aumento da concentração de H2O2 promove um aumento de 60% no rendimento lipídico, um indicativo da facilitação do rompimento da parede celular, que foi comprovado pelo perfil termogravimétrico da biomassa residual e pela mudança do formato da célula por microscopia óptica. Porém, percebeu-se que os parâmetros de qualidade diminuíram após aplicação do método, provocando um aumento dos índices de acidez e de peróxidos orgânicos, além de uma queda no índice de iodo. Contudo, o perfil espectroscópico na região de infravermelho do material lipídico extraído com e sem ação oxidante praticamente são idênticos, indicando que a diminuição dos parâmetros de qualidade não afeta significantemente os principais grupos funcionais que compõe os extratos. O material lipídico obtido após uso do método oxidativo foi transesterificado, ou seja, convertido em biodiesel, atingindo conversões a cima de 96% comprovadas via análise de cromatografia gasosa.
Peptídeos aniônicos presentes na peçonha do escorpião Tityus stigmurus: avaliação estrutural e atividade biológica
(2016-07-29) Melo, Menilla Maria Alves de; Pedrosa, Matheus de Freitas Fernandes; ; ; Uchoa, Adriana Ferreira; ; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira;
Venenos de escorpiões constituem uma rica fonte de peptídeos, que podem ser classificados como peptídeos com ligações dissulfeto e peptídeos sem ligações dissulfeto. Peptídeos aniônicos correspondem aos componentes sem ligações dissulfeto mais abundante na peçonha do escorpião Tityus stigmurus (espécie prevalente no nordeste brasileiro), sendo ricos em resíduos de ácidos aspártico e glutâmico. Esta abordagem apresenta, pela primeira vez, a caracterização estrutural e a avaliação da atividade biológica de um peptídeo aniônico presente na peçonha do escorpião Tityus stigmurus, denominado TanP. A estrutura tridimensional do TanP foi predita por modelagem computacional e refinada por simulações de dinâmica molecular, sendo a estrutura secundária obtida por dicroísmo circular, e estabilidade estrutural avaliada em diferentes meios, pH, temperatura e presença de íons cobre. Além disso, utilizou-se a espectroscopia UV-visível para avaliar a atividade quelante de TanP na presença de cobre. As atividades antimicrobiana, citotóxica, imunomoduladora e antioxidante também foram avaliadas. As análises de CD indicaram uma predominância de conformação randômica em meio aquoso, bem como mudanças estruturais dependentes de pH e temperatura. Os íons cobre, ao se ligarem ao peptídeo, modificaram a estrutura do mesmo. Tais dados corroboraram com o que foi demonstrado na dinâmica molecular. A razão molar de ligação (TanP:cobre) na dinâmica molecular foi 1:5, enquanto no ensaio de reatividade observou-se razões de 1:7 e 1:3, a depender da concentração de TanP na solução. TanP não induziu citotoxicidade para as células normais e cancerígenas testadas, e apresentou capacidade de inibir, in vitro, a liberação de óxido nítrico por macrófagos estimulados por LPS. Desta forma, os resultados sugerem que TanP é um peptídeo promissor para aplicação terapêutica como um agente quelante, bem como agente imunomodulador e antioxidante.
Prospecção in silico de compostos bioativos contra malária utilizando modelos de previsão de atividade biológica
(2016-02-26) Braz, Carolina Arruda; Barbosa, Euzébio Guimarães; ; http://lattes.cnpq.br/3197108792266393; ; http://lattes.cnpq.br/7851447425014017; Vieira, Davi Serradella; ; http://lattes.cnpq.br/4185159774625471; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; ; http://lattes.cnpq.br/8804303821523487
Estratégias de planejamento de fármacos auxiliadas por computador utiliza-se de técnicas computacionais para auxiliar o descobrimento de novos fármacos. Economizando custos e agilizando o processo de pesquisa e desenvolvimento, além de poder processar uma quantidade grande de dados. A utilização da técnica do LQTA-QSAR permite a criação de modelos de previsão de atividade biológica capazes de sugerir estruturas inéditas sem a real necessidade de execução de teste de atividade biológica in vitro ou in vivo. A malária é uma doença causada pelo parasito do gênero Plasmodium e afeta principalmente as regiões da África e América Latina. Estima-se que em 2014 ocorreram 214 milhões de caso de malária e 438 mil de mortes de acordo com a Organização Mundial de Saúde. A enzima Plasmepsina II é responsável pela clivagem inicial da hemoglobina e é um alvo validado para o planejamento de novos agentes antimaláricos. O objetivo geral desse trabalho foi desenvolver um modelo de previsão de atividade biológica baseado na relação estrutura atividade de compostos inibidores da Plasmepsina II que possuem um núcleo derivado de alofenilnostatinas. Foi criado um modelo de previsão com 37 amostras. O modelo PLS apresentou um Q² = 0,92 e R² = 0,95 com 10 variáveis e 2 variáveis latentes. O modelo apresentou bons parâmetros estatísticos e boa capacidade preditiva (Q² ext = 0,79) Os descritores também estão corroboram com a interação dos inibidores com sítio receptor da Plm II. Os dados obtidos servem como guia para o planejamento de novos antimaláricos com maior potência.
Prospecting native and analogous peptides with anti-SARS-CoV-2 potential derived from the trypsin inhibitor purified from tamarind seeds
(Elsevier, 2023) Morais, Ana Heloneida de Araújo; Luz, Anna Beatriz Santana; Medeiros, Amanda Fernandes de; Bezerra, Lucas Lima; Lima, Mayara Santa Rosa; Pereira, Annemberg Salvino; Silva, Emilly Guedes Oliveira e; Passos, Thais Souza; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; https://orcid.org/0000-0002-6460-911X
The study aimed to prospect in silico native and analogous peptides with anti-SARS CoV-2 potential derived from the trypsin inhibitor purified from tamarind seeds (TTIp). From the most stable theoretical model of TTIp (TTIp 56/287), in silico cleavage was performed for the theoretical identification of native peptides and generation of analogous peptides. The anti SARS-CoV-2 potential was investigated through molecular dynamics (MD) simulation between the peptides and binding sites of transmembrane serine protease 2 (TMPRSS2), responsible for the entry of SARS-CoV-2 into the host cell. Five native and analogous peptides were obtained and validated through chemical and physical parameters. The best interaction potential energy (IPE) occurred between TMPRSS2 and one of the native peptides obtained by cleavage with trypsin and its analogous peptide. Thus, both peptides showed many hydrophobic residues, a common physical–chemical property among the peptides that inhibit the entry of enveloped viruses, such as SARS-CoV-2, present in specific drugs to treat COVID-19
Proteínas e peptídeos bioativos de vegetais e seus mecanismos envolvidos no controle glicêmico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-24) Costa, Izael de Sousa; Morais, Ana Heloneida de Araújo; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira; 05011738469; http://lattes.cnpq.br/8804303821523487; http://lattes.cnpq.br/1233944493334651; http://lattes.cnpq.br/2516503036471108; Rezende, Adriana Augusto de; http://lattes.cnpq.br/4245215108740331; Marinho, Emmanuel Silva; http://lattes.cnpq.br/3617101885685308; Aquino, Jailane de Souza; http://lattes.cnpq.br/8153908179932184; Evangelista, Karine Cavalcanti Mauricio de Sena; http://lattes.cnpq.br/2628723272728505
O diabetes mellitus tipo 2 (DM2) é uma doença caracterizada pelo estado de hiperglicemia crônico, que pode desencadear alterações das propriedades funcionais e estruturais do organismo. Sendo assim, objetivou-se analisar o mecanismo de ação e o efeito de proteínas bioativas de origem vegetal no controle da glicemia no contexto do DM2, e com isso, buscar novos alvos terapêuticos para essa doença. Esta tese foi dividida em três capítulos, no primeiro e segundo tem-se o protocolo e a revisão sistemática (RS), respectivamente, visando responder à pergunta: como as proteínas e peptídeos isolados (pool) e purificados extraídos de vegetais atuam na redução da glicose sanguínea em modelos experimentais de DM2? O protocolo foi registrado no registro prospectivo internacional de revisões sistemáticas (PROSPERO) sob o número: CRD42019110956. Para a RS, foram selecionados estudos experimentais com proteínas e peptídeos bioativos de origem vegetal com efeito sobre o controle glicêmico de animais com DM2 induzido experimentalmente. Os artigos foram selecionados de acordo com a estratégia PICOS (população, intervenções, controle e desfecho) nas bases de dados: PubMed, ScienceDirect, Scopus, Web of Science, EMBASE e Biblioteca Virtual em Saúde. A busca inicial recuperou 916 artigos e, após a leitura de título, resumo e palavras-chave, 24 artigos foram elegíveis para leitura completa. Após esse processo, cinco artigos foram incluídos na RS. A avaliação das evidências e do risco de viés dos estudos foi realizada, utilizando o protocolo Systematic Review Center for Laboratory animal Experimentation (SYRCLE). Como resultados da RS foi constatado que, todas as vias estimuladas pelas cinco moléculas de origem proteica de vegetais, mediaram estímulos secundários na cascata de sinalização da insulina até a captação da glicose. No terceiro capítulo, foi apresentado um estudo pré-clínico com o inibidor de tripsina isolado de semente de tamarindo (ITT), e análises in sílico com o ITTp modelo número 56, e conformação número 287 (ITTp 56/287). No estudo pré-clínico foi avaliado o efeito do ITT sobre o estado hiperglicêmico em ratos Wistar com DM2 induzido por dieta de alto índice glicêmico e alta carga glicêmica (HGLI) por 17 semanas. A partir do diagnóstico do DM2 os animais (n = 15) foram divididos em três grupos (n = 5): 1. DM2 sem tratamento; 2. DM2 tratado com dieta padrão (nutricionalmente adequada); e 3. DM2 tratado com ITT (25 mg/kg), administrados por gavagem oral (1 mL) por 10 dias. Após esse período, foi analisada a insulinemia e glicemia de jejum, além dos modelos de Homeostasis model assessment for insulin resistance (HOMA-IR) e do for β-cell function (HOMA-β). Ao final das análises foi observado que o grupo de animais que receberam o tratamento com o ITT, apresentaram menor concentração de glicose de jejum (p = 0,0031) e do índice HOMA-IR (p = 0,0432), além de maior índice HOMA-β (p = 0,0052) quando comparado aos animais dos demais grupos avaliados. No estudo por simulação de dinâmica molecular foi possível observar interação entre o ITTp 56/287 e o receptor de insulina (RI) (PDB ID 4OGA), o ITTp 56/287-RI (-1591,54 kJ mol-1 ± 234,90) apresentou menor energia potencial de interação (EPI) comparado a Insulina-RI (Ins-RI) (-894,98 kJ mol-1 ± 32,16), com resíduos de aminoácidos distintos envolvidos nessa interação. Sendo assim, foi possível identificar que o ITT atuou como agente hipoglicemiante em estudo préclínico, e estsa ação pode ser desencadeada pela sua ligação ao RI em estudo de simulação computacional. Com esta tese, pode-se constatar que proteínas vegetais, como o ITT, tem potencial antidiabético como adjuvante no controle glicêmico por meio de atuação em vias metabólicas comuns ao RI.
Química computacional aplicada ao estudo de estrutura e reatividade de quinoxalinas biologicamente relevantes
(2017-08-18) Freitas, Gutto Raffyson Silva de; Menezes, Fabricio Gava; Souza, Miguel Angelo Fonseca de; ; ; ; Vieira, Davi Serradella; ; Rocha, Gerd Bruno da; ; Cavalcanti, Livia Nunes; ; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira;
As quinoxalinas compõem uma classe de compostos heterocíclicos de nitrogênio com um amplo espectro de aplicações, em diversas áreas. Neste contexto, destacam-se as atividades biológicas para diversos fins. Atualmente, os métodos de química computacional tem se mostrado uma ferramenta de grande relevância para realizar investigações de propriedades estruturais, eletrônicas e termodinâmicas de diversos compostos heterocíclicos, incluindo derivados quinoxalínicos. No presente trabalho, estas propriedades foram investigadas em três abordagens distintas, tendo como base Teoria do Funcional de Densidade (DFT). Na primeira parte, foi realizada uma investigação acerca dos aspectos estruturais, eletrônicos e energéticos do composto 6,7-dinitroquinoxalina-2,3-diona (DNQX), um importante antagonista do neuroreceptor glutamato iGluR2, o qual possui papel importante em processos relacionados ao aprendizado e memória. Mais especificamente, foram avaliados os possíveis tautômeros do DNQX, constatando que a forma dicarbonilada é a de menor energia. Foi realizado um estudo dos valores de pKa associados às formações das espécies mono e dianiônicas, em fase gasosa e aquosa, a partir de diferentes metodologias. No capítulo seguinte, foram estudadas reações de substituição nucleofílica aromática envolvendo 6,7-dicloroquinoxalina-2,3-diona (DCQX) e os aminoálcoois: etanolamina e dietanolamina, em DMF. Foram calculadas as variações de energia livre associadas à formação dos possíveis produtos de mono e dissubstituição, assim como os estados de transição para formação dos mesmos. Os resultados foram discutidos em termos de aspectos estruturais, como base em trabalhos previamente relatados na literatura, de onde foi possível sugerir que estas reações ocorrem via mecanismos concertados para dupla substituição do cloro tanto por etanolamina, ambas por ataque nucleofílico do nitrogênio, quanto por dietanolamina, por ataque nucleofílico do nitrogênio e do oxigênio. Ademais, as análises dos valores de ΔG de reação e de ativação sugerem que a formação dos produtos ciclizados é mais favorecida, para ambos os casos. Por fim, foram avaliadas as propriedades estruturais e termodinâmicas de diversos complexos de cobre (II) com o quimiossensor N-(2-aminofenil)-3-[(1S,2S)-1,2,3-trihidroxi-propil]quinoxalina-2-carboxamida (AAQX), no intuito de entender a interação desta quinoxalina com o referido metal, via formação de um complexo metal-ligante 2:1. Devido ao tamanho dos complexos, os cálculos foram realizados com a combinação de métodos DFT e semi-empírico, a fim de reduzir o custo computacional. Os resultados sugerem que complexos com estrutura tetraédrica são mais favoráveis e a substituição do ligante cloreto por água não forma complexos estáveis. Com o desenvolvimento do trabalho, foram obtidos resultados satisfatórios associados ao uso da DFT para o estudo de diferentes propriedades destes derivados quinoxalínicos.

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