Isolamento, caracterização e avaliação de atividades citotóxica e imunomoduladora de lectina de fronde de Microgramma vacciniifolia

CNPqMicrogramma vacciniifolia (Polypodiaceae, Pteridophyta) é uma planta epífita que possui propriedades medicinais, por exemplo, no tratamento de infecções respiratórias. Lectinas de origem vegetal são capazes de exercer ação imunomoduladora sobre células do sistema imune de mamíferos, através da interação com receptores de superfície celular. Esta dissertação descreve a purificação e caracterização de uma lectina a partir das frondes de M. vacciniifolia (MvFL), assim como a avaliação da sua toxicidade e efeito imunomodulador sobre células mononucleares de sangue periférico (PBMCs) humano. Extrato proteico foi obtido por homogeneização do pó das frondes secas em NaCl 0,15 M (10%, p/v) por 16 h a 25ºC. MvFL foi isolada a partir do extrato através de cromatografia de gel filtração em coluna de Sephadex G-75 seguida de cromatografia de troca iônica utilizando a matriz DEAE-Sephadex A25. A homogeneidade de MvFL foi avaliada por eletroforese em gel de poliacrilamida (PAGE) em condições nativas para proteínas básicas ou ácidas. MvFL foi caracterizada quanto a especificidade de ligação a carboidratos, massa molecular nativa, ponto isoelétrico (pI), composição em subunidades, presença de glicosilação e similaridades na sua estrutura primária com outras proteínas vegetais. A estabilidade da lectina em diferentes valores de pH (3,0–9,0) e após aquecimento a diferentes temperaturas (30–100°C) foi avaliada por ensaio de hemaglutinação e espectrometria de fluorescência. Adicionalmente, MvFL foi avaliada quanto à atividade inibitória de tripsina. Citotoxicidade foi investigada através da avaliação da indução de apoptose/necrose em PBMCs tratados com MvFL (6,25–50μg/mL). A atividade imunomoduladora de MvFL (12,5 μg/mL) sobre PBMCs foi avaliada através da determinação dos níveis de citocinas, quimiocinas e óxido nítrico (NO). Diferenciação e ativação de células T também foram investigadas. MvFL foi isolada com elevada atividade hemaglutinante específica (10.240) e elevado fator de purificação (3.413). Ela foi revelada como uma glicoproteína de pI 4,51 e massa molecular nativa de 54 kDa, sendo composta por 3 subunidades distintas. Espectrometria de massas de peptídeos derivados da hidrólise de MvFL por tripsina revelou similaridades (cobertura de sequência de 32%) com a estrutura primária de uma proteína vegetal ligadora de RNA de Theobroma cacao. A atividade hemaglutinante da lectina foi inibida apenas por glicoproteínas (fetuína e ovoalbumina). O aquecimento de MvFL não afetou a atividade hemaglutinante nem promoveu desenovelamento da lectina. Tanto a atividade hemaglutinante quanto a conformação da lectina variaram dependendo do pH do meio, sendo MvFL menos ativa em pH alcalino. A lectina apresentou atividade inibidora de tripsina (3360,1 U/mg) e não apresentou toxicidade para PBMCs nas concentrações de 6,25 a 25 μg/mL. A lectina promoveu um aumento na produção de TNF-α, IFN-γ, IL-6, IL-10 e NO, bem como estimulou a diferenciação e ativação de linfócitos T CD8+. MvFL não alterou a produção das quimiocinas testadas. Em conclusão, as frondes de M. vacciniifolia contêm uma proteína termoestável e multifuncional, com atividades lectínicas e inibidora de tripsina, baixa toxicidade para linfócitos, ação imunomoduladora sobre PBMCs, induzindo predominantemente uma resposta Th1, e capaz de promover ativação e diferenciação de linfócitos humanos.Microgramma vacciniifolia (Polypodiaceae, Pteridophyta) is an epiphytic plant that has medicinal properties, for example, in the treatment of respiratory infections. Lectins of plant origin are able to exert immunomodulatory action on cells from mammalian immune system by interacting with cell surface receptors. This work describes the purification and characterization of a lectin from the M. vacciniifolia fronds (MvFL), as well as the evaluation of its toxicity and immunomodulatory effect on human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). Protein extract was obtained by homogenizing the powder of dried fronds in 0.15 M NaCl (10%, w/v) for 16 h at 25°C. MvFL was isolated from the extract by gel filtration chromatography on Sephadex G-75 column followed by ion exchange chromatography using the DEAE-Sephadex A25 matrix. The homogeneity of MvFL was evaluated by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) under native conditions for basic or acidic proteins. MvFL was characterized in terms of carbohydrate specificity, native molecular mass, isoelectric point (pI), subunit composition, presence of glycosylation and similarities in its primary structure with plant proteins. The stability of the lectin at different pH values (3.0-9.0) and after heating at different temperatures (30-100°C) was evaluated by hemagglutination assay and fluorescence spectrometry. Additionally, MvFL was evaluated for trypsin inhibitory activity. Cytotoxicity was investigated by evaluating the induction of apoptosis/necrosis in PBMCs treated with MvFL (6.25–50 μg/mL). Immunomodulatory activity of MvFL (12.5 μg/mL) on PBMCs was assessed by determining the levels of cytokines, chemokines and nitric oxide (NO). Differentiation and activation of T cells were also investigated. MvFL was isolated with high specific hemagglutinating activity (10,240) and purification factor (3,413). It was revealed as a glycoprotein with pI 4.51 and native molecular weight of 54 kDa, being composed of three distinct subunits. Mass spectrometry of peptides derived from the hydrolysis of MvFL by trypsin revealed similarities (32% sequence coverage) with the primary structure of a RNA-binding protein from Theobroma cacao. The hemagglutinating activity of MvFL was inhibited only by glycoproteins (fetuin and ovalbumin). Heating of MvFL did not affect hemagglutinating activity or promote lectin unfolding. Both the hemagglutinating activity and the conformation of the lectin varied depending on the pH of the medium, with MvFL being less active at alkaline pH. The lectin showed trypsin inhibitory activity (3,360.1 U/mg) and no toxicity to PBMCs at concentrations of 6.25 to 25 μg/mL. The lectin promoted an increase in the production of TNF-α, IFN-γ, IL-6, IL-10 and NO, as well as stimulated the differentiation and activation of T CD8+ lymphocytes. MvFL did not alter the production of the chemokines tested. In conclusion, the fronds of M. vacciniifolia contain a thermostable and multifunctional protein with lectin and trypsin inhibitor activities, low toxicity to lymphocytes, immunomodulatory action on PBMCs, inducing predominantly a Th1 response, as well as able to promote differentiation and activation of human lymphocytes