Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
Estrutura e Atividade de Bromelaína Associada a Nanopartículas De Ouro
ADRIANNE MARLISE MENDES BRITO
TESE
26/09/2018

Bromelaína (Bro) representa um complexo de diferentes formas de cisteíno protease vegetal não específicas e de componentes não protease. Usos terapêutico têm sido relatado desde os tempos antigos por possuir atividade proteolítica, propriedades anti-inflamatórias, anti-edema, anti-trombótica, anti-tumoral, anti-metastática e de reforço da imunidade. Assim, tem sido usada na indústria de alimentos, farmacêutica e cosmética, com previsão de crescimento do mercado consumidor mundial. Entretanto, por ser uma enzima, é susceptível à perda de atividade por desnaturação e autólise o que pode limitar suas aplicações. As nanoestruturas de ouro (GNPs, do inglês, gold nanoparticles) têm sido usadas nas mais diferentes áreas devido a sua biocompatibilidade, propriedades ópticas, eletrônicas e catalíticas singulares, as quais são dependentes de forma e tamanho. O presente estudo apresenta a caracterização da síntese in situ de nanopartículas de ouro com uso de bromelaína (BroGNP) e seus efeitos sobre a estrutura e atividade da enzima. Quanto ao protocolo de síntese foi constatado que a bromelaína pode ser usada como agente redutor e estabilizante para a síntese de GNPs, porém a capacidade de estabilização é mais eficiente quando o HEPES está presente. As BroGNPs foram caracterizadas quanto à forma, tamanho e recobrimento por proteína e constatou-se que essas características e o rendimento das GNPs dependem das proporções de ouro, tampão e de Bro. A associação da Bro com GNPs traz efeitos sobre a estrutura e estabilidade da enzima quanto ao aumento de temperatura e ao envelhecimento. Consistente com as alterações estruturais observadas, a associação traz efeitos sobre a atividade da enzima. Os ensaios de atividade foram feitos sobre membrana de colágeno do tipo I e sobre o substrato sintético FALGPA e caracterizados por espectroscopia UV-Vis, espectroscopia de fluorescência após reação com OPA (O-phthaldialdehyde), microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal de varredura por laser e cromatografia líquida de alta eficiência. Nos ensaios com membranas de colágeno verificou-se que a interação da BroGNP com essas membranas promoveu sua digestão parcial, porém de forma diferenciada em relação à enzima livre e à papaína. Outro diferencial observado para a BroGNP foi o aumento significativo de sensibilidade à inibição por E64 (inibidor de protease), ou seja, ganho de atividade específica de cisteíno protease. A Bro possui largo uso industrial e terapêutico, porém até o presente momento não havia nenhum estudo com o objetivo de buscar melhoria de atividade, especificidade e durabilidade da enzima com uso de nanotecnologia. No presente estudo, constatamos que a associação com nanopartículas de ouro confere maior estabilidade e durabilidade à enzima e permite uma ação mais específica e controlada sobre membranas de colágeno. Portanto, essa tese pode trazer contribuições para ampliar e aperfeiçoar o uso da bromelaína para fins industriais e terapêuticos.

bromelaína;nanopartículas de ouro;biossíntese;estrutura;atividade
Bromelain (Bro) represents a complex of different non-specific plant cysteine protease forms and non-protease components. Therapeutic uses have been reported since ancient times by possessing proteolytic activity, anti-inflammatory, anti-edema, anti-thrombotic, anti-tumor, anti-metastatic and immunity enhancing properties. Thus, it has been used in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries, with growth in the global consumer market. However, because it is an enzyme, it is susceptible to loss of activity by denaturation and autolysis, which may limit its applications. Gold nanoparticles (GNPs) have been used in the most diverse areas due to their biocompatibility, optical, electronic and unique catalytic properties, which are dependent on shape and size. The present study presents the characterization of the in situ synthesis of gold nanoparticles using bromelain (BroGNP) and its effects on the structure and activity of the enzyme. As for the synthesis protocol, it was observed that bromelain can be used as a reducing and stabilizing agent for the synthesis of GNPs, but the stabilizing capacity is more efficient when HEPES is present. BroGNPs were characterized for shape, size, and coating by protein and it was found that these characteristics and the yield of the GNPs depend on the proportions of gold, buffer, and Bro. The association of Bro and GNPs has effects on the structure and stability of the enzyme regarding temperature increase and aging. Consistent with the structural changes observed, the association has effects on enzyme activity. The activity assays were done on type I collagen membrane and synthetic substrate FALGPA and characterized by UV-Vis spectroscopy, fluorescence spectroscopy after reaction with OPA (O-phthaldialdehyde), scanning electron microscopy, scanning confocal microscopy by laser and high-performance liquid chromatography. In the tests with collagen membranes it was verified that the interaction of BroGNP with these membranes promoted their partial digestion, but in a differentiated way concerning the free enzyme and papain. Another differential observed for BroGNP was the significant increase in sensitivity to inhibition by E64 (protease inhibitor), that is, gain of the specific activity of cysteine protease. Bro has an extensive industrial and therapeutic use, but until the present moment, there was no study aiming to improve the activity, specificity, and durability of the enzyme with the use of nanotechnology. In the present study, we found that the association with gold nanoparticles confers greater stability and durability to the enzyme and allows a more specific and controlled action on collagen membranes. Therefore, this thesis may bring contributions to broaden and improve the use of bromelain for industrial and therapeutic purposes.
bromelain;gold nanoparticles;biosynthesis;structure;activity
1
121
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA
-

Banca Examinadora

ISELI LOURENCO NANTES CARDOSO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
WANIUS JOSE GARCIA DA SILVA Docente - PERMANENTE
DERVAL DOS SANTOS ROSA Docente - PERMANENTE
VITOR MARCELO SILVEIRA BUENO BRANDAO DE OLIVEIRA Participante Externo
TIAGO RODRIGUES Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 36
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 12

Vínculo

-
-
-
Não