Purification and characterization of a trypsin inhibitor from Cassia fistula Linn flowers whit antimicrobial activity

Plants synthesize proteins that have antimicrobial properties, which can be used to substitute chemical pesticides in agriculture and as new drugs for the control of bacterial infections in humans. Among the various plant structures, the flowers seem to be a promising source of active molecules against pathogens, particularly if considered its important physiological role, which should be preserved. Therefore, this experimental research aimed at the prospection of novel proteins with antimicrobial activity in wild flowers and to subsequent purification, biochemical characterization and evaluation of antimicrobial activity of a trypsin inhibitor present in flowers of Cassia fistula Linn (the golden shower tree). The total extract of C. fistula flowers was prepared in 50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.5. This extract presented trypsin inhibitory activity (42.41 ± 0.35 IU/mgP) and papain (27.10 ± 0.23 IU/mgP), besides to the presence of peroxidase (20.0 ± 0.18 UAP/mgP) and chitinase (1.70 ± 0.21 ηkatal/mgP). On the other hand, the hemagglutinating, β-1,3-glucanase, protease and urease activities were not detected. The trypsin inhibitor of C. fistula, named CfTI, was purified by fractionating the crude extract with trichloroacetic acid (2.5%) followed by affinity (anidrotripsina-Sepharose-4B) and reverse phase (Vydac C-18TP 522) chromatographies. CfTI is a glycoprotein with an apparent molecular mass of 22.2 kDa, pI 5.0 and NH2-terminal sequence showing high similarity with Kunitz soybean trypsin inhibitor (SBTI). The inhibitor was not stable to heat, and loss 23.4% when incubated at 60 °C for 15 minutes. However, it proved to be stable to changes of pH. CfTI (100 µg/mL) slowed the growth of pathogenic fungi of agricultural importance, Colletotrichum lindemuthianum and Fusarium solani, and also presented antibacterial activity against the human pathogenic bacteria, Staphylococcus aureus and Enterobacter aerogenes. The results demonstrate the potential of the flowers as a source of diverse bioactive proteins, as the trypsin inhibitor present in C. fistula flowers, promoting its biotechnological potential application against fungi and bacteria of relevance to Agriculture and human health.As plantas sintetizam proteínas que possuem propriedades antimicrobianas, podendo ser utilizadas em substituição aos defensivos químicos no campo e como fonte de novas drogas para o controle de infecções bacterianas em humanos. Dentre as diversas estruturas vegetais, órgãos reprodutivos como as flores parecem ser uma fonte promissora de tais moléculas ativas contra patógenos, particularmente se considerado o seu relevante papel fisiológico, o qual deve ser preservado. Nesse contexto, a presente pesquisa experimental teve como objetivos a prospecção de proteínas com ação antimicrobiana em flores silvestres e posterior purificação, caracterização bioquímica e avaliação da atividade antimicrobiana de um inibidor de tripsina presente em flores de Cassia fistula Linn. (Chuva-de-ouro). O extrato total das flores de C. fistula foi preparado em tampão fosfato de sódio 50 mM, pH 7,5. Esse extrato apresentou atividade inibitória de tripsina (42,41 ± 0,35 UI/mgP) e de papaína (27,10 ± 0,23 UI/mgP), além de mostrar a presença de peroxidase (20,0 ± 0,18 UAP/mgP) e quitinase (1,70 ± 0,21 ηkatal/mgP), estando ausentes as atividades hemaglutinante, β-1,3-glucanásica, ureásica e proteásica. O inibidor de tripsina de C. fistula, denominado CfTI, foi purificado do extrato total por fracionamento com ácido tricloroacético (2,5%), seguido de cromatografias de afinidade (anidrotripsina-Sepharose-4B) e fase reversa (Vydac C-18TP 522). CfTI é uma glicoproteína com massa molecular aparente de 22,2 kDa, pI 5,0 e sequência NH2-terminal exibindo alta similaridade com o inibidor de tripsina da soja do tipo Kunitz (SBTI). O inibidor mostrou-se pouco estável ao calor, reduzindo sua atividade inibitória para 23,4% quando incubado a 60 °C, durante 15 minutos. No entanto, ele se mostrou bastante estável a variações no pH. CfTI (100 µg/mL) retardou o crescimento dos fungos fitopatogênicos de importância agrícola, Colletotrichum lindemuthianum e Fusarium solani, além de apresentar atividade antibacteriana frente às bactérias patogênicas ao homem, Staphylococcus aureus e Enterobacter aerogenes. Os resultados obtidos demonstram o potencial das flores como fonte diversificada de proteínas bioativas, evidenciando o inibidor de tripsina presente em flores de C. fistula, fomentando sua aplicação biotecnológica frente a fungos e bactérias de relevância para a Agricultura e Saúde