Extração, Purificaçao, Caract-LAP Gonçalo Figueiró

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 Página 1 | 7 Extração, Purificação e Caracterização da Leucina Aminopeptidase de Spinacia oleracea  Gonçalo Figueiró 1  1 Departamento Ciências da Vida, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade de Coimbra.   Abstract  A leucina Aminopeptidase (LAP) é uma protease serínica que pode ser encontrada em diferentes organismos, tais como o Spinacia oleracea  (espinafre) e o Solanum  tuberosum  (batata). Utilizando folhas de espinafre e com o objetivo de purificar esta proteína, procedeu-se à precipitação das proteínas presentes no extrato inicial com sulfato de amónia a 75% e à diálise. Após isto, de forma a obter a proteína purificada realizou-se uma cromatografia de troca aniónica em QAE-Sephadex. Caraterizou-se esta proteína procedendo a uma eletroforese em gel de poliacrialamida 12.5% (SDS-PAGE) , na qual obteve-se uma banda com massa molecular aparente de 60kDa, que permitiu confirmar que a proteína em estudo é homohexamérica; e a uma zimografia, em que não obteve-se qualquer degradação da gelatina, já que a proteína era muito pesada (360 kDa) e possuía uma reduzida densidade de carga. A utilização da L-leucina p-nitroanilina (Leu-pNa) como substrato da leucina Aminopeptidase, possibilitou a realização do estudo da atividade catalítica da enzima, do qual não se conseguiu obter o Km e Vmáx. Por último, a purificação desta enzima teve um rendimento de 1,5 e um grau de pureza máximo de 0,98. Palavras-chave: Leucina Aminopeptidase, Spinacia oleracea , espinafre, extração, purificação, caracterização, cromatografia de troca aniónica Introdução  As aminopeptida ses (EC 3.4.11.1-15) pertencem ao grupo das exopeptidases, e, portanto, catalisam a hidrólise da ligação peptídica no terminal amínico (N- terminal) de proteínas ou peptídeos. Estas enzimas encontram-se amplamente distribuídas pelo reino das plantas e animal, sendo importantes em diversas funções ao nível celular, como por exemplo a maturação de proteínas e degradação hormonal e não- hormonal de peptídeos. A classificação das diferentes aminopeptidases é feita de acordo com o número de aminoácidos clivados a partir do N-terminal do substrato; a sua especificidade pelo substrato; a localização da enzima; a suscetibilidade a certos inibidores (por exemplo a bestatina); a necessidade de iões metálicos como cofatores; e, por fim, com o pH a que a enzima possui maior atividade catalítica, isto é, o seu pH ótimo [1, 3, 5 e 16]. Das várias aminopeptidases, a leucina aminopeptidase (LAP; 3.4.11.1) catalisa a hidrólise de resíduos de leucina no N-terminal das proteínas e peptídeos. No entanto, a esta enzima não é específica para o aminoácido de leucina, já que também catalisa a hidrólise de outros aminoácidos hidrofóbicos, como por exemplo a arginina e a metionina. Esta enzima é considerada, estruturalmente, um homohexâmero (Figura 1) com uma massa molecular de 360 kDa, pelo que cada subunidade possui um peso molecular de 60 kDa [3 e 7]. Em diferentes organismos, a estrutura primária das subunidades é muito semelhante, nomeadamente no terminal carboxílico (C-terminal), onde o zinco se encontra ligado, desta forma esta enzima apresenta uma elevada conservação quer ao nível estrutural (especificidade do substrato) quer ao nível catalítico (mecanismo de reação catalisada). Nas plantas a caracterização da LAP, ao nível estrutural e funcional, tem sido realizada durante anos, assim sendo que ela encontra-se melhor caraterizada no tomate [7]. Esta enzima, na maioria das plantas, participa em diversas funções fisiológicas tais como na defesa, no transporte de recetores de auxina e na meiose. No entanto a sua principal função é sintetizar novas proteínas, organizando de forma diferente os aminoácidos de uma dada proteína, e degradar proteínas não-funcionais (processo conhecido como turnover  ). Devido a esta função estas enzimas são, Figura 1    Estrutura tridimensional da LAP e representação a cores das 6 s ubunidades ue a constituem.  

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A leucina Aminopeptidase (LAP) é uma protease serínica que pode ser encontrada em diferentes organismos, tais como o Spinacia oleracea (espinafre) e o Solanum tuberosum (batata). Utilizando folhas de espinafre e com o objetivo de purificar esta proteína, procedeu-se à precipitação das proteínas presentes no extrato inicial com sulfato de amónia a 75% e à diálise. Após isto, de forma a obter a proteína purificada realizou-se uma cromatografia de troca aniónica em QAE-Sephadex. Caraterizou-se esta proteína procedendo a uma eletroforese em gel de poliacrialamida 12.5% (SDS-PAGE), na qual obteve-se uma banda com massa molecular aparente de 60kDa, que permitiu confirmar que a proteína em estudo é homohexamérica; e a uma zimografia, em que não obteve-se qualquer degradação da gelatina, já que a proteína era muito pesada (360 kDa) e possuía uma reduzida densidade de carga. A utilização da L-leucina p-nitroanilina (Leu-pNa) como substrato da leucina Aminopeptidase, possibilitou a realização do estudo da atividade catalítica da enzima, do qual não se conseguiu obter o Km e Vmáx. Por último, a purificação desta enzima teve um rendimento de 1,5 e um grau de pureza máximo de 0,98.

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    Extrao, Purificao e Caracterizao da Leucina Aminopeptidase de

    Spinacia oleracea

    Gonalo Figueir1

    1Departamento Cincias da Vida, Faculdade de Cincias e Tecnologia, Universidade de Coimbra.

    Abstract A leucina Aminopeptidase (LAP) uma protease sernica que pode ser encontrada em diferentes organismos, tais

    como o Spinacia oleracea (espinafre) e o Solanum tuberosum (batata). Utilizando folhas de espinafre e com o objetivo

    de purificar esta protena, procedeu-se precipitao das protenas presentes no extrato inicial com sulfato de

    amnia a 75% e dilise. Aps isto, de forma a obter a protena purificada realizou-se uma cromatografia de troca

    aninica em QAE-Sephadex. Caraterizou-se esta protena procedendo a uma eletroforese em gel de

    poliacrialamida 12.5% (SDS-PAGE), na qual obteve-se uma banda com massa molecular aparente de 60kDa, que

    permitiu confirmar que a protena em estudo homohexamrica; e a uma zimografia, em que no obteve-se

    qualquer degradao da gelatina, j que a protena era muito pesada (360 kDa) e possua uma reduzida densidade

    de carga. A utilizao da L-leucina p-nitroanilina (Leu-pNa) como substrato da leucina Aminopeptidase,

    possibilitou a realizao do estudo da atividade cataltica da enzima, do qual no se conseguiu obter o Km e Vmx.

    Por ltimo, a purificao desta enzima teve um rendimento de 1,5 e um grau de pureza mximo de 0,98.

    Palavras-chave: Leucina Aminopeptidase, Spinacia oleracea, espinafre, extrao, purificao, caracterizao, cromatografia de troca aninica

    Introduo As aminopeptidases (EC 3.4.11.1-15) pertencem

    ao grupo das exopeptidases, e, portanto, catalisam a

    hidrlise da ligao peptdica no terminal amnico (N-

    terminal) de protenas ou peptdeos. Estas enzimas

    encontram-se amplamente distribudas pelo reino das

    plantas e animal, sendo importantes em diversas

    funes ao nvel celular, como por exemplo a

    maturao de protenas e degradao hormonal e no-

    hormonal de peptdeos. A classificao das diferentes

    aminopeptidases feita de acordo com o nmero de

    aminocidos clivados a partir do N-terminal do

    substrato; a sua especificidade pelo substrato; a

    localizao da enzima; a suscetibilidade a certos

    inibidores (por exemplo a bestatina); a necessidade de

    ies metlicos como cofatores; e, por fim, com o pH a

    que a enzima possui maior atividade cataltica, isto , o

    seu pH timo [1, 3, 5 e 16].

    Das vrias aminopeptidases, a leucina

    aminopeptidase (LAP; 3.4.11.1) catalisa a hidrlise de

    resduos de leucina no N-terminal das protenas e

    peptdeos. No entanto, a esta enzima no especfica

    para o aminocido de leucina, j que tambm catalisa a

    hidrlise de outros aminocidos hidrofbicos, como

    por exemplo a arginina e a metionina. Esta enzima

    considerada, estruturalmente, um homohexmero

    (Figura 1) com uma massa molecular de 360 kDa, pelo

    que cada subunidade possui um peso molecular de 60

    kDa [3 e 7]. Em diferentes organismos, a estrutura

    primria das subunidades muito semelhante,

    nomeadamente no terminal carboxlico (C-terminal),

    onde o zinco se encontra ligado, desta forma esta

    enzima apresenta uma elevada conservao quer ao

    nvel estrutural (especificidade do substrato) quer ao

    nvel cataltico (mecanismo de reao catalisada).

    Nas plantas a caracterizao da LAP, ao nvel

    estrutural e funcional, tem sido realizada durante anos,

    assim sendo que ela encontra-se melhor caraterizada

    no tomate [7]. Esta enzima, na maioria das plantas,

    participa em diversas funes fisiolgicas tais como na

    defesa, no transporte de recetores de auxina e na

    meiose. No entanto a sua principal funo sintetizar

    novas protenas, organizando de forma diferente os

    aminocidos de uma dada protena, e degradar

    protenas no-funcionais (processo conhecido como

    turnover). Devido a esta funo estas enzimas so,

    Figura 1 Estrutura tridimensional da LAP e representao a cores das 6 subunidades que a constituem.

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    muitas vezes, designadas como enzimas de

    manuteno celular [7 e 11].

    Neste trabalho efetuado, utilizou-se folhas de

    espinafre da espcie Spinacia oleracea de forma a extrair

    a enzima LAP, que encontra-se localizada no citosol,

    mais precisamente no estroma dos cloroplastos desta

    planta. Neste organismo, a atividade cataltica da LAP

    mximo a pH 8,5 possuindo tambm um ponto

    isoeltrico de 6,2. Ao possuir uma temperatura tima

    no intervalo 4 60C, esta enzima pode ser

    considerada termoestvel. A ativao desta enzima

    pode ser feita na presena de caties metlicos como o

    Mn2+ e Zn2+. Sendo, portanto, uma metaloenzima, esta

    pode ser inibida por agentes quelantes como o EDTA,

    a amastatina e a betastina [14]. Utilizando compostos

    sintticos, principalmente amino acil-p-nitroanilina,

    como por exemplo a Alanina p-nitroanilina, a Leucina

    p-nitroanilina e a Lisina p-nitroanilina possvel

    estudar cineticamente esta enzima [14]. Durante o

    processo de extrao e purificao desta enzima a

    partir da Spinacia oleracea, pensa-se que os pigmentos

    podero ser os principais contaminantes.

    Materiais e Mtodos Material. As folhas de espinafres frescos (Spinacia

    oleracea) foram fornecidas pela docente responsvel

    pela cadeira de Laboratrios de Enzimologia e

    Qumica de Protenas, a Professora Paula Verssimo.

    As solues tampo utilizadas no decorrer deste

    projeto, nomeadamente, tampes 50 mM e 100 mM

    Tris-HCl pH 8, foram preparadas pelo grupo de

    trabalho, enquanto que as restantes solues, reagentes

    e materiais de laboratrio foram disponibilizados pelo

    Departamento de Cincias da Vida da Universidade de

    Coimbra.

    Preparao do extrato inicial. Fez-se a lavagem

    das folhas escolhidas, e a tiragem das nervuras. No

    final deste procedimento a massa total obtida foi de

    221.5 g. Aps isto, procedeu-se triturao das folhas

    em 170 mL de tampo 100mM Tris-HCl pH 8, de

    forma obter uma soluo homognea, que foi filtrada

    atravs de 8 camadas de gaze. Posteriormente

    realizao de uma centrifugao a 8000 x g durante 10

    minutos a 4C, desprezou-se o pellet, j que nele se

    encontravam clulas intactas e organelos densos. Desta

    mesma centrifugao obteve-se um sobrenadante com,

    aproximadamente, 248 mL, dos quais 50 mL foram

    armazenados para ensaios enzimticos e, cerca, de 198

    mL utilizados para os restantes passos de purificao

    da enzima.

    Purificao da enzima Leucina

    aminopeptidase. Com o objetivo de purificar a

    enzima em estudo iniciou-se por precipitar as protenas

    existentes no extrato inicial, de volume 198 mL, e por

    realizar uma dilise, de acordo com Noriyuki Ogiwara

    et al [12]. Nesta referncia a precipitao foi feita a uma

    saturao 70%, no entanto adicionou-se 102.2 g de

    (NH4)2SO2 ao extrato inicial, sob agitao constante,

    obtendo, assim, uma saturao de 75%. Seguidamente

    efetuou-se uma centrifugao a 10000 x g durante 12

    minutos, na qual o pellet obtido foi recolhido e

    guardado a 4C, para posterior utilizao.

    Em seguida, o precipitado foi ressuspenso em 15

    mL de tampo 100 mM Tris-HCl pH 8 e dialisado

    overnight. Para a execuo da dilise foi usado uma

    membrana de celofane semi-permevel, na qual

    continha a nossa ressuspenso, num gobel com, cerca

    de, 1 L de tampo 100 mM Tris-HCl pH 8, para que a

    nossa protena no sofresse um choque osmtico. A

    suspenso dialisada foi centrifugada a 7000 x g durante

    10 minutos, com finalidade de remover o material

    insolvel na mesma. O sobrenadante resultante desta

    centrifugao foi recolhido e apresentava um volume

    de 25 mL. Deste volume, 10 mL foram guardados para

    ensaios enzimticos e os restantes 15 mL foram

    aplicados na cromatografia de troca aninica, que

    representa o passo seguinte do processo de

    purificao.

    A cromatografia de troca aninica foi efetuada

    utilizando uma coluna de 50 x 10 mm de QAE-

    Sephadex, que um trocador forte, e o seu equilbrio

    foi realizado com tampo 50 mM Tris-HCl pH 8. Aps

    este equilbrio foram aplicados os 10 mL de dialisado e

    recolheu-se um volume de 12 de mL, que designou-se

    por carregamento. Ao realizar lavagens com o mesmo

    tampo foram recolhidas fraes de 2 mL.

    Paralelamente, fez-se a leitura das absorvncias a 280

    nm destas fraes usando um espectrofotmetro

    UV/visvel. Iniciou-se a eluio com um gradiente

    crescente de NaCl (0-1M) depois de se observar que

    valor de absorvncia era inferior a 0,1. Para tal, usaram-

    se, cerca de, 16 mL de soluo de NaCl (com

    concentrao 1 M) e um volume igual de tampo de

    equilbrio. Durante esta eluio, continuou-se a

    recolher fraes 2 mL e a realizar as leituras da

    absorvncia a 280 nm.

    Ensaios Enzimticos. Com o objetivo de

    estudar a atividade proteoltica da LAP monitorizou-se

    espectrofotometricamente, durante 2 minutos a 405

    nm, a formao do produto da reao catalisada. Este

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    procedimento ocorreu em conformidade com Bernard

    Erlanger et al [6]. O substrato usado nos diversos

    ensaios enzimticos foi a L-leucina p-nitroanilina, e

    portanto a libertao p-nitroanilina foi detetada por

    espectrofotometria [15].

    Para cada passo de purificao (extrato inicial,

    precipitao com (NH4)2SO2 e cromatografia de troca

    aninica) realizou-se um ensaio enzimtico. No extrato

    inicial, na precipitao e no carregamento utilizou-se

    40 L de amostra e 10 L de substrato, enquanto para

    as pools usou-se um volume superior de amostra, 200

    L. Tal como Bernard Erlanger et al [6], considerou-se

    que o coeficiente de extino molar, a 405 nm, para

    pNa de 8800 M-1cm-1, valor este usado nos clculos

    da atividade especfica e total.

    Estudo da Cintica Enzimtica. Foram,

    igualmente, realizados ensaios enzimticos, nos quais

    variou-se a concentrao de substrato, com o objetivo

    de calcular os parmetros cinticos da enzima (Km e a

    Vmx), tal como Zoran Vujcic et al [15]. Tendo em

    conta que a soluo de Leu-pNa usada possua uma

    concentrao de 10 mg/mL, as concentraes

    utilizadas variaram entre os 884 M e 72.2 M.

    Quantificao. A concentrao das protenas

    nas amostras foi determinada atravs do mtodo do

    Bio-Rad, que baseado no mtodo de Bradford (1976)

    [2]. No entanto alterou-se o comprimento de onda de

    absoro para o valor mais prximo da 595 nm a que

    espectrofotmetro conseguia ler, a 655 nm. Optou-se

    como protena padro a IgG, j que abrange uma maior

    gama de concentraes que a BSA e a nossa protena

    encontrava-se a concentraes relativamente elevadas.

    Eletroforese em gel de poliacrilamida na presena de dodecil sulfato de sdio (SDS-PAGE).

    A eletroforese SDS-PAGE foi efetuada segundo o mtodo de Laemmli modificado (1970) [9], utilizando uma concentrao de 12,5% em poliacrilamida no gel de separao, e 4% no gel de concentrao.

    As amostras a aplicar no gel foram preparadas com uma soluo desnaturante (8M Ureia, 4% SDS, 200mM Tris-HCl pH 8.0, 2% mercaptoetanol, 0,01% Bromofenol azul) numa diluio de 1:1.

    A corrida eletrofortica decorreu durante aproximadamente 1 hora, tendo sido aplicado uma voltagem de 180V. Aps a eletroforese, o gel foi revelado com Coomassie Blue R-250, de forma a verificar a eficcia da purificao.

    Zimografia. Paralelamente eletroforese, foi

    realizada tambm uma zimografia para as mesmas

    amostras, de acordo com Lebber [10]. Foi utilizado

    nesta tcnica um gel de poliacrilamida a 12,5% e uma

    concentrao final de gelatina (substrato de proteases)

    de 1 mg/mL. Como o objetivo principal desta tcnica

    detetar atividade proteoltica, as amostras foram

    aplicadas no gel numa diluio 1:1 com tampo de

    carregamento (125 mM Tris-HCl pH 6,8 contendo 4%

    SDS (v/v) e 20% glicerol (v/v)).

    A zimografia ficou a correr juntamente com a

    eletroforese, a 180 V durante 1 hora, em tampo de

    eletroforese. Posteriormente corrida, o gel foi lavado

    duas vezes com tampo de renaturao (0,25% (v/v)

    Triton X-100 em tampo 100 mM Tris-HCl pH 7,5).

    Cada lavagem durou, cerca de, 15 minutos e utilizou 50

    mL de tampo de renaturao. Aps isto, o tampo de

    renaturao foi substitudo por tampo fresco e

    procedeu-se incubao overnight. No final, lavou-se o

    gel com gua destilada e revelou-se com Coomassie

    Blue R-250, de modo anlogo ao efetuado para a

    eletroforese.

    aA utilizao do Mtodo de Bradford permitiu determinar a concentrao proteica.

    bA utilizao da Leu-pNa como substrato da enzima LAP permitiu detetar a atividade enzimtica, a pH 8.

    1 Unidade de atividade = 1 mol pNa formada/min. pNA (=405nm)=8800 M-1cm-1

    Tabela 1: Passos purificao da Leucina Aminopeptidase de folhas de espinafre Spinacia

    oleracea.

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    Resultados e Discusso Purificao da Leucina Aminopeptidase

    O processo de purificao da enzima LAP

    encontra-se sumariado na tabela 1.

    A partir de 221,5 g de folhas de espinafre extraiu-

    se a enzima, obtendo uma concentrao proteica de

    8,57 mg/mL (tabela 1).

    A fase seguinte consistiu na precipitao com

    (NH4)2SO2 a 75%, seguida de uma centrifugao e

    dilise. A adio do sal permitiu a precipitao de

    protenas, diminuindo as interaes entre estas e a gua

    (processo designado por salting-out), enquanto a dilise

    promoveu sada do sal, utilizando uma membrana

    semipermevel. Este passo de purificao teve como

    objetivo principal concentrar a nossa protena e

    podemos verificar, pela tabela 1, isso mesmo (C =23.9

    mg/mL). No entanto, devido grande descida de

    rendimento (100% para 14.4%) pode-se considerar

    que esta etapa foi o passo limitante do processo de

    purificao da LAP. Esta diminuio deveu-se

    precipitao da grande parte das protenas, incluindo a

    LAP.

    Finalmente, seguiu-se a cromatografia de troca

    aninica, em que utilizou-se como matriz a QAE

    Sephadex. Esta matriz sendo um quaternrio amino-

    etil (QAE), isto , que possui carga positiva, permitiu a

    ligao forte de protenas com carga oposta. O

    equilbrio da coluna foi feita com tampo 50 mM Tris-

    HCl pH 8, e a este pH a nossa protena apresenta carga

    negativa, j que o seu ponto isoelctrico 6,2. A

    interao da protena com a nossa coluna possibilitou

    que ficasse retida, facilitando a eliminao de outras

    protenas. Para retirar a LAP da coluna efetuou-se uma

    eluio com NaCl em tampo de equilbrio por

    gradiente continuo (0 1 M). Ao analisarmos o perfil

    cromatogrfico (Figura 2) apercebemo-nos que com as

    lavagens com tampo 50 mM Tris-HCl pH 8 existiu a

    diminuio da absorvncia a 280 nm, ou seja a sada de

    protenas que no se fixaram coluna da matriz. Aps

    aplicao do gradiente de sal, a absorvncia a 280 nm

    aumentou existindo, portanto, a sada da nossa

    protena. Podemos tambm notar que os valores de

    absorvncia ultrapassaram o limite a que o

    espectrofotmetro conseguia ler (Abs (280nm) = 3),

    no sendo possvel observar a existncia de um pico de

    absoro. Obtiveram-se estes valores, porque

    possivelmente existia contaminao com pigmentos.

    Assim, tornou-se necessrio efetuar clculos de

    atividade total para cada frao para concluir onde se

    encontrava a nossa protena (Figura 2).

    Aps os clculos de atividade total, resolveu-se

    formar duas pools: a 1 Pool foi formada a partir

    fraes 48 54 mL, dando um volume total de 8 mL;

    enquanto a 2 Pool foi formada a partir das fraes 56

    e 58 mL, dando um volume total de 4 mL. Pela tabela

    1, verificamos que a juno das fraes no permitiu a

    purificao da protena, originando um grau de pureza

    0,98 para a 1 pool e 0,68 para 2 pool. Estes valores

    no foram superiores a 1, j que existia contaminao

    com outras protenas. Pela tabela 1, pode-se ver, ainda,

    que existiu uma perda significativa de protenas ao

    longo do processo de purificao, pois a 1 Pool e 2

    Pool apresentaram, respetivamente, um rendimento de

    1.5% e 0,2%, valores estes muito baixos.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 700

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5A

    tivi

    dad

    e to

    tal (

    x10

    -3U

    )

    Volume de eluio (mL)

    Ab

    s a

    28

    0 n

    m

    Figura 2 Cromatograma da Cromatografia de troca aninica em QAE-Sephadex do extrato proteico obtido da precipitao com sulfato de amnia a 75% e da dilise. As absorvncias a 280 nm das fraes foram medidas na lavagem tampo 50 mM Tris-HCl pH 8

    ( ) e aps o gradiente de sal 0 1 M ( ). A atividade total ( ) foi calculada graas degradao do substrato de Leu-pNa, que foi monitorizada a 405 nm. Os ensaios enzimticos realizados durante 3 minutos possuam: 200 L de amostra, 20 L de substrato e 800 L de tampo 50mM Tris-HCl pH8.

  • Extrao, Purificao e Caraterizao da Leucina Aminopeptidase

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    No carregamento, os valores de rendimento

    (8,8%) e do grau de pureza (1,35) foram superiores aos

    das pools, o que significa que nem toda a LAP aplicada

    na coluna interagiu com a matriz da QAE-Sephadex,

    sendo, por isso, recolhida logo ao incio da

    cromatografia. Este acontecimento pode ser explicado

    devido existncia de uma grande quantidade proteica

    no precipitado (239 mg) comparativamente aos

    nmero de locais de ligao na matriz, que no foram

    os suficientes. Assim, seria necessria aplicar um

    volume menor de precipitado na coluna, ou fazer um

    coluna com um volume maior de matriz, para que fosse

    possvel a reteno de toda a protena aplicada. Pensa-

    se, ainda, que a existncia dos principais contaminantes

    (os pigmentos fotossintticos) possa ter influenciado

    estes valores, pois estes podem ocupar os locais de

    ligao, impossibilitando a interao da LAP com a

    nossa matriz.

    Para verificar a eficcia do processo de purificao

    fez-se uma SDS-PAGE, e os resultados desta

    encontram-se na Figura 3.

    Como dito anteriormente a enzima em estudo

    possui uma estrutura homohexamrica, e cada

    monmero tem um peso molecular de 60 kDa.

    Quando a enzima se encontra num ambiente

    desnaturante, neste caso na presena de SDS, esta

    dissocia-se nas suas subunidades. Podemos, ento,

    corresponder na Figura 3 a banda de peso molecular

    aparente de 60kDa ao monmero da enzima.

    Podemos, tambm, constatar que a nossa enzima se

    encontra presente em todos os passos de purificao,

    incluindo o carregamento, pelo que houve perdas da

    LAP ao longo deste processo. Portanto conseguiu-se

    purificar de forma parcial a protena LAP.

    Se compararmos a intensidade das bandas do poo

    B com as de E, por exemplo, observamos que a

    concentrao proteica diminuiu ao longo do processo

    de purificao, nomeadamente de 8.57 mg/mL para

    1.63 mg/mL.

    Para alm da banda da LAP, conseguimos

    observar outras bandas correspondentes a outras

    protenas que no se conseguiram eliminar. As bandas

    que se encontram na zona dos 32 kDa podero

    corresponder protena light-harvesting chlorophyll a

    (LHCPa) (36 kDa) e protena light-harvesting

    chlorophyll b (LHCPb) (32 kDa), que so complexos

    que possuem clorofilas e outras molculas

    fotossensveis e, por isso, apresentam um mximo de

    absoro nos 400-500 nm [4].

    De forma avaliar atividade proteoltica da LAP

    efetuou-se uma zimografia, e os resultados desta

    encontram-se na Figura 4.

    Com o objetivo de estudar a atividade da LAP a

    zimografia utiliza condies no-desnaturantes, desta

    forma a LAP no se dissocia nas suas formas

    monomricas, mantendo, por isso, a estrutura

    homohexamrica (360 kDa). Ao analisarmos os

    resultados, podemos verificar que nossa enzima no

    degradou a gelatina, como devia. Isto poder ter

    ocorrido devido ao seu grande peso molecular de 360

    kDa e sua baixa densidade de carga a pH 8,8, retendo-

    Figura 3 Eletroforese em condies desnaturantes (SDS) das amostras enzimticas nos diferentes passos de purificao de LAP. Poo A Padro de pesos moleculares: 5 L; Poo B Extrato inicial: 10 L; Poo C Precipitado com sulfato de amnia 75%: 10 L; Poo D Carregamento: 10 L; Poo E, F 1 Pool: 10 L e 5 L, respetivamente; Poo G, H 2 Pool: 10 L e 5 L, respetivamente.

    Figura 4 Zimograma obtido em gel de 12,5% de poliacrilamida co-polimirizado com gelatina. Poo A Extrato inicial: 10 L; Poo B - Precipitado com sulfato de amnia 75%: 10 L; Poo C - Carregamento: 10 L; Poo D - 1 Pool: 10 L; Poo E 2 Pool: 10 L.

  • Extrao, Purificao e Caraterizao da Leucina Aminopeptidase

    P g i n a 6 | 7

    se nos poos. A utilizao de um gel com uma

    concentrao 12,5% de poliacrilamida (um pequeno

    tamanho dos poros relativamente ao tamanho da

    protena), tambm, poder ter dificultado a migrao

    da nossa protena, o que permite explicar as bandas

    transparentes no incio dos poos.

    Pode-se confirmar, pela Figura 4, a existncia de

    uma protease capaz de degradar a gelatina no

    precipitado com sulfato de amnia a 75% (poo B). A

    grande concentrao proteica no precipitado (23.9

    mg/mL) comparativamente ao resto das amostras,

    poder ser a razo pela qual s conseguimos assistir a

    degradao da gelatina no precipitado.

    Parmetros cinticos.

    Para determinar os parmetros cinticos da enzima

    LAP, nomeadamente o Km e a Vmx, foram

    realizados vrios ensaios enzimticos em que se variou

    as concentraes de substrato (884 M; 710 M; 180

    M; 72,2 M). Sabe-se que a enzima em estudo segue

    uma cintica de Michealis-Menten, desta forma para

    obteno dos parmetros utilizou-se um grfico de

    Eadie-Hofster (y=mx+b), que permite retirar o Km da

    enzima pelo declive da reta (m=-Km) e o Vmx pela

    ordenada na origem (b=Vmx). Podemos observar na

    Figura 5 que o declive da reta positivo, pelo que nos

    d um Km negativo (-21,769). Este valor no

    corresponde realidade, j que no possvel existir

    uma concentrao negativa de substrato a que a enzima

    possua metade da velocidade mxima. Pode-se,

    portanto, afirmar, pelos resultados obtidos, que no foi

    possvel determinar nem o Km e nem o Vmx da

    enzima em estudo.

    A Leucina Aminopeptidase pode ser encontrada

    em outros organismos que no a Spinacia oleracea, como

    referido anteriormente. Esta enzima j foi

    caracterizada na Solanum tuberosum, onde possui um Km

    igual a 9,25 M [15]. Enquanto que na Fagopyrum

    esculentum e na Gonyaulax polyedra, a enzima foi descrita

    por possuir um Km igual a 140 M [8 e 13]. Admitindo

    que o Km da LAP da Spinacia oleracea ronda estes

    valores, as concentraes utilizadas foram maiores que

    o Km, pelo que a enzima podia estar a catalisar a reao

    de degradao sua velocidade mxima, neste caso

    aproximadamente a 1,26 nmol/min.

    Concluso 2

    Atravs dos resultados obtidos possvel observar

    que a LAP do espinafre foi parcialmente purificada,

    devido a uma grande perda ao longo do processo de

    purificao e existncia de alguns contaminantes aps

    a cromatografia, nomeadamente as protenas light-

    harvesting chlorophyll.

    Na cromatografia efetuada, o carregamento

    apresentou um maior grau de pureza e rendimento que

    as pools devido ao reduzido tamanho da coluna, pelo

    que seria necessrio utilizar um maior volume de

    matriz, de forma a permitir uma maior reteno da

    LAP e melhores resultados.

    de referir que no foi possvel determinar os

    parmetros cinticos da enzima, mas

    comparativamente com outras LAP de outros

    organismos o Km poder ser muito pequeno e

    portanto, seria necessrio um espectrofotmetro mais

    sensvel para esclarecer esta questo.

    Por fim, foi possvel, a partir deste trabalho,

    comprovar afirmaes iniciais, como por exemplo a

    estrutura homohexamrica da LAP e a sua capacidade

    de hidrolisar o substrato sinttico Leu-pNa. Desta

    forma, este trabalho contribuiu uma melhor

    compreenso da LAP, o que poder ser importante

    para futuros estudos relacionados com as suas funes

    e possveis aplicaes.

    y = 21,769x + 1,0879R = 0,8004

    1

    1,1

    1,2

    1,3

    1,4

    1,5

    1,6

    0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025

    v (n

    mo

    l/m

    in)

    v/[S] (nmol/ min/M)

    Figura 5 Grfico de Eadie-Hofster da atividade enzimtica da LAP da Spinacia oleracea.

  • Extrao, Purificao e Caraterizao da Leucina Aminopeptidase

    P g i n a 7 | 7

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