masterThesis
Purificação e caracterização de enzimas fibrinolíticas obtidas de Arthrospira platensis
Autor
BARROS, Priscila Danielly Santos de
Institución
Resumen
Uma das principais causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo são as doenças cardiovasculares (DCV) que estão intimamente associadas com a formação desordenada de coágulos sanguíneos. A terapia fibrinolítica é um tratamento padrão para estas desordens, entretanto as enzimas fibrinolíticas atualmente utilizadas possuem efeitos colaterais indesejáveis. Neste sentido, a busca por novas enzimas fibrinolíticas mais seguras e com menos efeitos colaterais têm recebido atenção. Estudos demonstraram a utilização de microrganismos fotossintetizantes para produção de enzimas fibrinolíticas. Estes microrganismos são importantes fontes de substâncias ativas para o tratamento de várias doenças, incluindo Arthrospira platensis que têm sido amplamente utilizada na aplicação de cosméticos e produtos farmacêuticos. À vista disso, este trabalho teve como finalidade purificar e caracterizar proteases fibrinolíticas produzidas pela cianobactéria, Arthrospira platensis. O microrganismo foi cultivado em meio Schlösser sem nitrato de sódio (NaNO3) e suplementado com 0,2% de milhocina com uma concentração celular inicial de 50 mg/L, 30 ± 2 ºC e 45 ± 5 μmol de fótons m⁻²s⁻¹. A extração da enzima fibrinolítica foi realizada por homogeneização de 50 mg/mL da biomassa liofilizada em tampão Tris-HCl 20 mM, pH 8,0, durante 30 minutos à temperatura ambiente (30 ± 2 °C). A proteína foi precipitada utilizando 70% (m/v) de sulfato de amônio e purificada utilizando dois passos cromatográficos, cromatografia de troca iônica (DEAE-Shephadex) e gel filtração (Superdex 75). A enzima purificada foi então utilizada para avaliação da sua massa molecular por métodos eletroforéticos, caracterização bioquímica quanto a temperatura e ao pH ótimos, estabilidade enzimática à temperatura e ao pH, avaliação do efeito de íons e surfactantes na atividade fibrinolítca e classificação quanto ao tipo de enzima proteolítica. A enzima fibrinolítica purificada apresentou aumento de 32,72 vezes no fator de purificação e recuperação de 28,85% em relação às proteínas do extrato bruto inicial, além de massa molar equivalente a 72,6 kDa e atividade fibrinolítica específica de 7988,34 U/mg. Esta exibiu uma temperatura ótima de 40 ºC e foi estável nesta temperatura por 150 minutos e pH ótimo de 6,0, e maior estabilidade no pH 7,0, no qual manteve sua atividade por 24 horas. A enzima mostrou aumento da atividade específica na presença de íons (Fe²⁺, Zn²⁺ K⁺) e surfactantes (Triton X-100), tendo a atividade enzimática completamente inibida na presença de PMSF, indicando ser uma serino protease. O zimograma utilizando fibrina como substrato específico evidenciou que a enzima fibrinolítica estudada atua de forma semelhante a plasmina, apresentando especificidade pela fibrina. Portanto, esta enzima fibrinolítica (72,6 kDa) representa um possível agente terapêutico para utilização no tratamento de doenças trombolíticas como infarto do miocárdio, doenças cardíacas isquêmicas, trombose venosa profunda e tromboembolismo venoso. FACEPE One of leading causes of morbidity and mortality worldwide is cardiovascular disease (CVD), which is closely associated with disordered blood clot formation. Fibrinolytic therapy is a standard approach for the treatment of these disorders, however the fibrinolytic enzymes currently used have undesirable side effects. In this sense, the search for new fibrinolytic fibrinolytic enzymes safer and with fewer side effects have received attention. Studies have demonstrated the use of photosynthetic microorganisms for the production of fibrinolytic enzymes. These microorganisms are important sources of active substances for the treatment of various diseases, including Arthrospira platensis which have been widely used in the application of cosmetics and pharmaceuticals. Therefore, this work aimed to purify and characterize fibrinolytic proteases produced by a cyanobacteria species, Arthrospira platensis. The microorganism was grown in Schlösser medium without sodium nitrate (NaNO3) and supplemented with 0.2% corn steep liquor at an initial cell concentration of 50mg/L, 30 ± 2 ºC and 45 ± 5 μmol photons m⁻²s⁻¹. Extraction of the fibrinolytic enzyme was carried by homogenization of 50 mg/mL lyophilized biomass in 20 mM Tris-HCl buffer pH 8.0, during 30 minutes at room temperature (30 ± 2 °C). The protein was precipitated using 70% (w/v) ammonium sulfate and purified using two chromatographic steps, ion exchange chromatography (DEAE-Shephadex) and gel filtration (Superdex 75). The purified enzyme was then used for evaluation of the molecular weight by electrophoretic methods, biochemical characterization of optimum temperature and pH, enzymatic stability at temperature and pH, evaluation of the effect of ions and surfactants on fibrinolytic activity and classification as to the type of proteolytic enzyme. Purified fibrinolytic enzyme presented a 32.72 fold increase in the purification factor and 28.85% recovery in relation to the proteins of the crude extract, in addition to a molecular weight equivalent to 72.6 kDa and specific fibrinolytic activity of 7988.34 U/mg. It exhibited an optimum temperature of 40 ° C and was stable at this temperature for 150 minutes and optimum pH of 6.0, and greater stability at pH 7.0, in which it maintained its activity for 24 hours. Enzyme showed increased activity in the presence of ions (Fe²⁺, Zn²⁺ K⁺) and surfactants (Triton X-100), and the enzymatic activity was completely inhibited in the presence of PMSF, indicating to be a serine protease. The zymogram using fibrin as a specific substrate showed that the fibrinolytic enzyme studied acts plasmin-like protein, presenting fibrin specificity. Therefore,
this fibrinolytic enzyme (72.6 kDa) represent a possible therapeutic agent for use in the treatment of thrombolytic diseases such as myocardial infarction, ischemic heart disease, deep vein thrombosis and venous thromboembolism.