CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DA LECTINA DA ESPONJA MARINHA Chondrilla caribensis

RESUMO

Os organismos marinhos possuem uma grande diversidade química, sendo capazes de produzir inúmeros compostos diferentes. Dentre esses compostos estão as lectinas, proteínas ou glicoproteínas que apresentam ligação específica e reversível a carboidratos, porém não alteram as propriedades e nem estão envolvidas necessariamente ao metabolismo dos mesmos. O estudo das lectinas e de suas interações proteína-carboidrato são de grande importância, já que o padrão de glicosilação dos componentes celulares é influenciado por alterações fisiológicas, como a ocorrência de doenças. Já os estudos estruturais são relevantes para solucionar e entender o papel fisiológico dentro do organismo e avaliar seu potencial biotecnológico. Apesar dos estudos estruturais de lectinas terem sido impulsionados há muito tempo, poucas lectinas de esponjas possuem sua estrutura primária determinada e apenas uma tem sua estrutura tridimensional resolvida. O objetivo deste trabalho foi caracterizar estruturalmente uma lectina presente na esponja marinha Chondrilla caribensis e avaliar o potencial da mesma em diferentes atividades biológicas. A estrutura primária de CCL foi determinada por sobreposição de peptídeos sequenciados por espectrometria de massas. A sequência de aminoácidos da proteína consiste de 142 aminoácidos com massa molecular calculada de 15.443 Da. A lectina possui uma arquitetura de domínio do tipo galectina, família de lectinas ligantes a -galactosídeos, sendo esta família bastante difundida no reino animal. A sequência assinatura de domínio altamente conservado em galectinas foi identificada em CCL com algumas modificações observadas também em outras galectinas de esponjas. A estrutura tridimensional foi prevista e o local de ligação a carboidratos analisado por meio do docking molecular, onde CCL exibe uma estrutura típica das galectinas que consiste em um -sanduíche com duas -folhas antiparalelas. Os aminoácidos que fazem interações com os ligantes de CCL no sítio de ligação ao monossacarídeo são, na maioria, os mesmos conservados nesta família de lectinas. A função molecular, o processo biológico e a localização da proteína prevista, mostram que CCL é uma típica galectina podendo desempenhar várias funções diferentes tanto intracelular como extracelular. CCL é uma molécula com potencial antitumoral contra células de carcinoma de próstata e adenocarcinoma de mama, com baixa citotoxicidade contra células saudavéis, além de mostrar atividade leishmanicida com resultados bastante promissores.

ABSTRACT

The organisms have a great chemical diversity, being able to produce countless diferente compounds. Among these compounds are lectins, proteins or glycoproteins that have specific and reversible binding to carbohydrates, however they do not alter their properties and are not necessarily involved in their metabolismo. The study of lectins and their protein-carbohydrate interactions are of great importance, since the pattern of glycosylation of cellular components is influenced by physiological changes, such as the occurrence of diseases. Structural studies are relevant to solve and understand the physiological role within the organismo and to evaluate its biotechnological potential. Although structural studies of lectins have been promoted for a long time, few sponges lectins have their primary strucuture determined and only one of them has its three-dimensional structure resolved. The objective of this work was to structurally characterize the lectin presente in the marine sponge Chondrilla caribensis and to evaluate its potential in diferente biological activities. The primary structure of CCL was determined by mass spectrometry. The amino acid sequence of the protein consists of 142 amino acids with a calculated molecular mass of 15.443 Da. Lectin has a galectin-like domain architecture, a Family of -galactoside-binding lectins, and is very widespread in the animal kingdom. The signature sequence of highly conserved domain in galectins was identified in CCL with some modifications observed also in other sponge galectins. The three-dimensional structure was predicted and the carbohydrate binding site was analyzed using molecular docking, where CCL exhibits a typical galectin structure consisting of a -sandwich with two antiparallel -sheets. The amino acids that interact with the CCL ligands at the monosaccharide binding site are mostly the same conserved in this Family of lectins. The molecular function, the biological process and the location of the predicted protein, show that CCL is a typical galectin and can perform several diferente functions, both intracelular and extracelular. CCL is a molecule with antitumor potential against prostate carcinoma cells and breast adenocarcinoma, with low cytotoxicity against healthy cells, in addition to showing leishmanicidal activity with very promising results.