Purification and Characterization of CiL-2, a new lectin from green marine alga Codium isthmocladum Vickers

Lectins are ubiquitous proteins or glycoproteins with at least one non-catalytic domain binding reversibly to a specific mono- or oligosaccharide. Lectins are ubiquitously distributed in plants, animals and microorganisms. Marine algal lectins have been isolated and characterized from only a few species and at a much slower pace since the first report, more than 40 years ago, of the haemagglutinating activity in these organisms. This paucity is mainly due to difficulties in obtaining sufficient material for study. However, among characterized lectins, proteins observed with different biochemical characteristics. Lectins from genus Codium have been isolated and characterized in some detail. In general, have specificity for GalNAc and/or GlcNAc and glycoproteins mucin, fetuin and thyroglobulin, have no requirement for metal ions and were composed by low molecular subunits and may present oligomerization. The present work deals with the purification and characterization of two lectins (CiL-1 and CiL-2) from green marine alga Codium isthmocladum, compare their characteristics and evaluate the ability in agglutinate bacterial cells and toxicity against Artemia. The lectins was purified by a combination of ammonium sulphate precipitation and ion-exchange chromatography on a DEAE-Sephacel column. The main differences observed were the metal dependence, oligomerization state and thermostability. The amino acid sequence of CiL-2 showed no similarity with CiL-1 or other lectins from protein data bank. Only CiL-1 was able to agglutinate bacterial cells whereas CiL-2 showed toxicity against Artemia after 48 hours. In the evaluation of lectin interaction, the data suggest that the CiL-2 recognizes the glycoproteins present in the microcrustacean digest tract. The work has shown that the marine green alga has at least two different lectins with differences in amino acid sequences, biochemical characteristics and biological response.Lectinas são (glico) proteínas com pelo menos um domínio não catalítico que podem se ligar específica e reversivelmente a carboidratos aglutinando células e/ou glicoconjugados. São ubíquas na natureza, presentes em todos os organismos. Comparando com lectinas de plantas terrestres, poucas lectinas de algas marinhas têm sido isoladas e caracterizadas, principalmente devido à dificuldade de obtenção de material suficiente para estudo. Entretanto, entre as lectinas de algas caracterizadas, observam-se proteínas com características bioquímicas diferentes. Várias lectinas do gênero Codium já foram isoladas e caracterizadas em algum detalhe. Em geral, possuem especificidade para GalNAc e/ou GlcNAc e glicoproteínas, mucina, fetuína e tiroglobulina, não dependem de cátions divalentes para exibir sua atividade e são compostas de subunidades de baixo peso molecular podendo apresentar formas oligoméricas. Neste trabalho objetivou-se isolar e caracterizar bioquimicamente duas lectinas isoladas da alga marinha verde Codium isthmocladum (CiL-1 e CiL-2), comparar suas características e avaliar a capacidade das duas lectinas de aglutinar células bacterianas e a toxicidade contra Artemia sp. As lectinas foram purificadas através da combinação de precipitação com sulfato de amônio e cromatografia de troca iônica. Entre as principais diferenças bioquímicas observadas foram: dependência de metais, oligomerização e estabilidade térmica. No entanto, ambas foram inibidas por Mucina e não por carboidratos simples. Quando comparada a sequência de aminoácidos de CiL-2, não houve similaridade com a sequência parcial da CiL-1 ou de qualquer outra sequência de lectinas de algas disponíveis nos bancos de dados. Somente CiL-1 foi capaz de aglutinar células bacterianas enquanto que a CiL-2 apresentou toxicidade contra Artemia sp. após 48 horas de contato. Na avaliação da interação da lectina, os dados sugerem que a proteína reconhece as glicoproteínas presentes no trato digestório do microcrustáceo. O trabalho evidenciou que alga marinha verde C. isthmocladum Vickers possui pelo menos duas lectinas com sequência de aminoácidos distinta, mostrando respostas biológicas diferentes, onde a CiL-1 teve capacidade de aglutinar células bacterianas e a foi CiL-2 tóxica contra Artemia sp