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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.60.2022.tde-18082022-155939
Document
Author
Full name
Gabriel Neves Cezarette
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2022
Supervisor
Committee
Vilela, Suely (President)
Crotti, Antonio Eduardo Miller
Russo, Elisa Maria de Sousa
Title in Portuguese
Isolamento e caracterização funcional e estrutural de compostos antitumorais de baixo peso molecular da peçonha da serpente Bothrops jararacussu
Keywords in Portuguese
Atividade antitumoral
Bothrops
Citotoxicidade
Peptídeos
Abstract in Portuguese
As peçonhas de serpentes são misturas complexas de compostos biologicamente ativos, dentre esses, ainda pouco explorados, estão os compostos de baixo peso molecular, como os peptídeos, componentes orgânicos e lipídeos. Estas moléculas possuem atividade farmacológica diversificada, e vêm apresentando crescente interesse científico acerca do seu potencial como agente anticâncer. Embora haja diversos relatos de peptídeos de classes que possuem conhecida atividade antitumoral nesta peçonha, estes nunca foram efetivamente isolados. Desta forma, o presente estudo teve como objetivo isolar compostos de baixo peso molecular da peçonha da serpente Bothrops jararacussu, que apresentem ação antitumoral, em uma abordagem que considera efeitos farmacológicos diretos ou mediados por vias biológicas, e se incluem nos aspectos mais atuais de compreensão da tumorigenese e sua terapêutica. A estratégia de bioprospecção destes compostos se utilizou de diferentes linhagens tumorais, a saber: hepatocarcinoma celular (HepG2), carcinoma de próstata (DU-145), carcinoma de pulmão (A549) e adenocarcinoma de mama (MDA-MB-231), para a identificação das atividades citotóxicas, e mecanismos de inibição da tumorigenese in vitro não citotóxicos, como a modulação da migração e proliferação celular. A peçonha bruta foi ultrafiltrada em membranas específicas, isolando os compostos de baixa massa molecular, e este pool fracionado por cromatografia de exclusão molecular. As moléculas bioativas destas frações foram identificadas através de ensaios biológicos in vitro, e purificadas por cromatografia em fase reversa. Os resultados deste trabalho identificaram quatro compostos com atividade citotóxica, nomeados Js II-I; Js III-I; Js IV-II e Js VI-I, sendo capazes de induzir um aumento nas taxas de apoptose e/ou autofagia, além de reduzir a sobrevivência das células expostas ao seu tratamento. Js III-I, o composto que apresentou maior potencial citotóxico, teve seus mecanismos de ação investigados, onde se mostrou capaz de induzir o processo de apoptose por meio da ativação das vias gênicas BAX, BCL-2 e FAS, e ativação das enzimas da via intrínseca de apoptose (Caspase-3 e -9). Os compostos bioativos foram caracterizados estruturalmente por espectrometria de massas e ressonância magnética nuclear, e sua toxicidade às células normais humanas foi investigada pelo ensaio de MTT em células mononucleares de sangue periférico e pela atividade hemolítica, tendo todos os compostos bioativos se apresentado livres de ação tóxica. Os resultados descritos neste trabalho são inéditos, pois se tratam dos primeiros relatos do isolamento e caracterização funcional de compostos de baixo peso molecular com ação antitumoral na peçonha da serpente B. jararacussu, e contribuem com a identificação de quatro novos compostos com potencial para serem utilizados em estudos de desenvolvimento de novos fármacos.
Title in English
Isolation and functional and structural characterization of antitumoral compounds with low molecular mass of Bothrops jararacussu snake venom
Keywords in English
Antitumoral activity
Bothrops
Cytotoxicity
Peptides
Abstract in English
Snake venoms are complex mixtures of biological active compounds, among them, still little explored, the low molecular weight compounds such as peptides, organic components and lipids. These molecules have diversified pharmacological activity, and are showing increasing scientific interest about their potential to be an anticancer agent. Although there are several reports of peptides from classes with a well-known antitumor activity in this venom, these have never been effectively isolated. In this way, the present study aimed to isolate the low molecular weight of the Bothrops jararacussu snake venom, which presents an antitumor action, in an approach that considers direct pharmacological or mediated by biological pathways, and are included in the most current aspects of understanding tumorigenesis and its therapy. The bioprospecting strategy for these compounds used different tumor cell lines, such as cellular hepatocarcinoma (HepG2), prostate carcinoma (DU-145), lung carcinoma (A549), and breast adenocarcinoma (MDA-MB-231), for the identification of cytotoxic activities, and non-cytotoxic in vitro tumorigenesis inhibition mechanisms, such as the modulation of cell migration and proliferation. The crude venom was ultrafiltered in specific membranes, isolating the low molecular weight compounds, and this pool was fractionated by molecular exclusion chromatography. The bioactive molecules of these fractions were identified through in vitro biological assays, and purified by reversed-phase chromatography. The results of this project identified four compounds with cytotoxic activity, named Js II-I; Js III-I; Js IV-II; and Js VI-I, being able to induce an increase in apoptosis and/or autophagy rates, in addition to reducing the survival of cells exposed to its treatment. Js III-I, the compound that presented the highest cytotoxic potential, had its mechanisms of action investigated, where it was shown to be able to induce the apoptosis process through the activation of the BAX, BCL-2 and FAS gene pathways, and activation of the enzymes of the intrinsic pathway. of apoptosis (Caspase-3 and -9). The bioactive compounds were structurally characterized by mass spectrometry and nuclear magnetic ressonance, and their toxicity to normal human cells was investigated by MTT assay in peripheral blood mononuclear cells and by hemolytic activity, being observed no toxic action for any of these compounds. The results described in this work have an unprecedented character, as they are the first reports of the isolation and functional characterization of low molecular weight compounds with antitumor action in the venom of the snake B. jararacussu, and contribute to the identification of four new compounds with potential for be used in studies of the development of new drugs.
 
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Release Date
2024-06-23
Publishing Date
2022-08-26
 
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