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Araujo Sousa B, Nascimento Silva O, Farias Porto W, Lima Rocha T, Paulino Silva L, Ferreira Leal AP, Buccini DF, Oluwagbamigbe Fajemiroye J, de Araujo Caldas R, Franco OL, Grossi-de-Sá MF, de la Fuente Nunez C, Moreno SE. Identification of the Active Principle Conferring Anti-Inflammatory and Antinociceptive Properties in Bamboo Plant. Molecules 2021; 26:3054. [PMID: 34065427 PMCID: PMC8160853 DOI: 10.3390/molecules26103054] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/08/2021] [Revised: 03/29/2021] [Accepted: 03/31/2021] [Indexed: 11/16/2022] Open
Abstract
Early plants began colonizing earth about 450 million years ago. During the process of coevolution, their metabolic cellular pathways produced a myriad of natural chemicals, many of which remain uncharacterized biologically. Popular preparations containing some of these molecules have been used medicinally for thousands of years. In Brazilian folk medicine, plant extracts from the bamboo plant Guadua paniculata Munro have been used for the treatment of infections and pain. However, the chemical basis of these therapeutic effects has not yet been identified. Here, we performed protein biochemistry and downstream pharmacological assays to determine the mechanisms underlying the anti-inflammatory and antinociceptive effects of an aqueous extract of the G. paniculata rhizome, which we termed AqGP. The anti-inflammatory and antinociceptive effects of AqGP were assessed in mice. We identified and purified a protein (AgGP), with an amino acid sequence similar to that of thaumatins (~20 kDa), capable of repressing inflammation through downregulation of neutrophil recruitment and of decreasing hyperalgesia in mice. In conclusion, we have identified the molecule and the molecular mechanism responsible for the anti-inflammatory and antinociceptive properties of a plant commonly used in Brazilian folk medicine.
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Affiliation(s)
- Bruna Araujo Sousa
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília CEP 70790-160, DF, Brazil; (B.A.S.); (W.F.P.); (O.L.F.); (M.F.G.-d.-S.)
| | - Osmar Nascimento Silva
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande CEP 79117-900, MS, Brazil; (O.N.S.); (A.P.F.L.); (D.F.B.); (R.d.A.C.)
- Centro Universitário de Anápolis, Unievangélica, Anápolis CEP 75083-515, GO, Brazil;
| | - William Farias Porto
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília CEP 70790-160, DF, Brazil; (B.A.S.); (W.F.P.); (O.L.F.); (M.F.G.-d.-S.)
- Porto Reports, Brasília CEP 72236-011, DF, Brazil
| | - Thales Lima Rocha
- Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia (Cenargen), Brasília CEP 70770-917, DF, Brazil; (T.L.R.); (L.P.S.)
| | - Luciano Paulino Silva
- Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia (Cenargen), Brasília CEP 70770-917, DF, Brazil; (T.L.R.); (L.P.S.)
| | - Ana Paula Ferreira Leal
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande CEP 79117-900, MS, Brazil; (O.N.S.); (A.P.F.L.); (D.F.B.); (R.d.A.C.)
| | - Danieli Fernanda Buccini
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande CEP 79117-900, MS, Brazil; (O.N.S.); (A.P.F.L.); (D.F.B.); (R.d.A.C.)
| | - James Oluwagbamigbe Fajemiroye
- Centro Universitário de Anápolis, Unievangélica, Anápolis CEP 75083-515, GO, Brazil;
- Núcleo de Estudos e Pesquisas Tóxico-Farmacológicas, Universidade Federal de Goiás, Goiânia 74605-220, GO, Brazil
| | - Ruy de Araujo Caldas
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande CEP 79117-900, MS, Brazil; (O.N.S.); (A.P.F.L.); (D.F.B.); (R.d.A.C.)
| | - Octávio Luiz Franco
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília CEP 70790-160, DF, Brazil; (B.A.S.); (W.F.P.); (O.L.F.); (M.F.G.-d.-S.)
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande CEP 79117-900, MS, Brazil; (O.N.S.); (A.P.F.L.); (D.F.B.); (R.d.A.C.)
- Departamento de Patologia Molecular, Faculdade de Medicina, Universidade de Brasília, Brasília CEP 70910-900, DF, Brazil
| | - Maria Fátima Grossi-de-Sá
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília CEP 70790-160, DF, Brazil; (B.A.S.); (W.F.P.); (O.L.F.); (M.F.G.-d.-S.)
- Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia (Cenargen), Brasília CEP 70770-917, DF, Brazil; (T.L.R.); (L.P.S.)
| | - Cesar de la Fuente Nunez
- Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA;
- Department of Biological Engineering, The Center for Microbiome Informatics and Therapeutics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA
- Department of Electrical Engineering and Computer Science, The Center for Microbiome Informatics and Therapeutics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA
| | - Susana Elisa Moreno
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande CEP 79117-900, MS, Brazil; (O.N.S.); (A.P.F.L.); (D.F.B.); (R.d.A.C.)
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Abstract
The current pandemic of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has caused more than 2,000,000 deaths worldwide. Currently, vaccine development and drug repurposing have been the main strategies to find a COVID-19 treatment. However, the development of new drugs could be the solution if the main strategies fail. Here, a virtual screening of pentapeptides was applied in order to identify peptides with high affinity to SARS-CoV-2 main protease (Mpro). Over 70,000 peptides were screened employing a genetic algorithm that uses a docking score as the fitness function. The algorithm was coupled with a RESTful API to persist data and avoid redundancy. The docking exhaustiveness was adapted to the number of peptides in each virtual screening step, where the higher the number of peptides, the lower the docking exhaustiveness. Two potential peptides were selected (HHYWH and HYWWT), which have higher affinity to Mpro than to human proteases. Albeit preliminary, the data presented here provide some basis for the rational design of peptide-based drugs to treat COVID-19.
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Ferreira KCDV, Fialho LF, Franco OL, de Alencar SA, Porto WF. Benchmarking analysis of deleterious SNP prediction tools on CYP2D6 enzyme. Chem Biol Drug Des 2020; 96:984-994. [DOI: 10.1111/cbdd.13676] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/28/2019] [Revised: 02/15/2020] [Accepted: 03/03/2020] [Indexed: 12/19/2022]
Affiliation(s)
- Karla Cristina do Vale Ferreira
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília Brasília Brazil
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília Brasília Brazil
| | - Leonardo Ferreira Fialho
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília Brasília Brazil
| | - Octávio Luiz Franco
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília Brasília Brazil
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília Brasília Brazil
- S‐Inova Biotech Pós Graduação em Biotecnologia Universidade Católica Dom Bosco Campo Grande Brazil
| | - Sérgio Amorim de Alencar
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília Brasília Brazil
| | - William Farias Porto
- S‐Inova Biotech Pós Graduação em Biotecnologia Universidade Católica Dom Bosco Campo Grande Brazil
- Porto Reports Brasília Brazil
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Monteiro LLS, Franco OL, Alencar SA, Porto WF. Deciphering the structural basis for glucocorticoid resistance caused by missense mutations in the ligand binding domain of glucocorticoid receptor. J Mol Graph Model 2019; 92:216-226. [PMID: 31401440 DOI: 10.1016/j.jmgm.2019.07.020] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 1.4] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/11/2019] [Revised: 07/01/2019] [Accepted: 07/31/2019] [Indexed: 11/25/2022]
Abstract
The glucocorticoid resistance hereditary condition may emerge from the occurrence of point mutations in the glucocorticoid receptor (GR), which could impair its functionality. Because the main feature of such pathology is the resistance of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis to the hormone cortisol, we used the GR ligand binding domain three-dimensional structure to perform computational analysis for eight variants known to cause this clinical condition (I559 N, V571A, D641V, G679S, F737L, I747 M, L753F and L773P), aiming to understand, on the atom scale, how they cause glucocorticoid resistance. We observed that the mutations generated a reduced affinity to cortisol and they alter some loop conformations, which could be a consequence from changes in protein motion, which in turn could result from the reduced stability of mutant GR structures. Therefore, the analyzed mutations compromise the GR ligand binding domain structure and cortisol binding, which could characterize the glucocorticoid resistance phenotype.
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Affiliation(s)
- L L S Monteiro
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília, DF, Brazil
| | - O L Franco
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília, DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação Em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília, DF, Brazil; S-Inova Biotech, Pós-Graduação Em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, Brazil
| | - S A Alencar
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília, DF, Brazil
| | - W F Porto
- Porto Reports, Brasília, DF, Brazil; S-Inova Biotech, Pós-Graduação Em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, Brazil.
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Fleitas Martínez O, Rigueiras PO, Pires ÁDS, Porto WF, Silva ON, de la Fuente-Nunez C, Franco OL. Interference With Quorum-Sensing Signal Biosynthesis as a Promising Therapeutic Strategy Against Multidrug-Resistant Pathogens. Front Cell Infect Microbiol 2019; 8:444. [PMID: 30805311 PMCID: PMC6371041 DOI: 10.3389/fcimb.2018.00444] [Citation(s) in RCA: 37] [Impact Index Per Article: 7.4] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/21/2018] [Accepted: 12/12/2018] [Indexed: 12/11/2022] Open
Abstract
Faced with the global health threat of increasing resistance to antibiotics, researchers are exploring interventions that target bacterial virulence factors. Quorum sensing is a particularly attractive target because several bacterial virulence factors are controlled by this mechanism. Furthermore, attacking the quorum-sensing signaling network is less likely to select for resistant strains than using conventional antibiotics. Strategies that focus on the inhibition of quorum-sensing signal production are especially attractive because the enzymes involved are expressed in bacterial cells but are not present in their mammalian counterparts. We review here various approaches that are being taken to interfere with quorum-sensing signal production via the inhibition of autoinducer-2 synthesis, PQS synthesis, peptide autoinducer synthesis, and N-acyl-homoserine lactone synthesis. We expect these approaches will lead to the discovery of new quorum-sensing inhibitors that can help to stem the tide of antibiotic resistance.
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Affiliation(s)
- Osmel Fleitas Martínez
- Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, Universidade de Brasília, Brasília, Brazil.,Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Universidade Católica de Brasília, Brasília, Brazil
| | - Pietra Orlandi Rigueiras
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Universidade Católica de Brasília, Brasília, Brazil
| | - Állan da Silva Pires
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Universidade Católica de Brasília, Brasília, Brazil
| | - William Farias Porto
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Universidade Católica de Brasília, Brasília, Brazil.,S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, Brazil.,Porto Reports, Brasília, Brazil
| | - Osmar Nascimento Silva
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, Brazil
| | - Cesar de la Fuente-Nunez
- Synthetic Biology Group, MIT Synthetic Biology Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, United States.,Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, United States.,Department of Biological Engineering, Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, United States.,Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, United States.,The Center for Microbiome Informatics and Therapeutics, Cambridge, MA, United States
| | - Octavio Luiz Franco
- Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, Universidade de Brasília, Brasília, Brazil.,Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Universidade Católica de Brasília, Brasília, Brazil.,S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, Brazil
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Porto WF, Marques FA, Pogue HB, de Oliveira Cardoso MT, do Vale MGR, da Silva Pires Á, Franco OL, de Alencar SA, Pogue R. Computational Investigation of Growth Hormone Receptor Trp169Arg Heterozygous Mutation in a Child With Short Stature. J Cell Biochem 2017; 118:4762-4771. [DOI: 10.1002/jcb.26144] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/16/2017] [Accepted: 05/17/2017] [Indexed: 11/07/2022]
Affiliation(s)
- William Farias Porto
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
- Porto ReportsBrasília – DFBrazil
| | - Felipe Albuquerque Marques
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
- Departamento de FarmáciaUniversidade CEUMASão‐Luis – MABrazil
- Departamento de BiomedicinaUniversidade CEUMASão‐Luis – MABrazil
| | - Huri Brito Pogue
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
| | - Maria Teresinha de Oliveira Cardoso
- Curso de MedicinaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
- Núcleo de Genética da Secretaria de Saúde do Distrito FederalBrasília – DFBrazil
| | | | - Állan da Silva Pires
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
| | - Octavio Luiz Franco
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
- S‐Inova Biotech, Pós‐graduação em BiotecnologiaUniversidade Católica Dom BoscoCampo GrandeMSBrazil
| | - Sérgio Amorim de Alencar
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
| | - Robert Pogue
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Genômicas e BiotecnologiaUniversidade Católica de BrasíliaBrasília – DFBrazil
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Miranda VDJ, Porto WF, Fernandes GDR, Pogue R, Nolasco DO, Araujo ACG, Cota LV, Freitas CGD, Dias SC, Franco OL. Comparative transcriptomic analysis indicates genes associated with local and systemic resistance to Colletotrichum graminicola in maize. Sci Rep 2017; 7:2483. [PMID: 28559543 PMCID: PMC5449407 DOI: 10.1038/s41598-017-02298-8] [Citation(s) in RCA: 20] [Impact Index Per Article: 2.9] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/01/2016] [Accepted: 04/10/2017] [Indexed: 01/21/2023] Open
Abstract
The hemibiotrophic fungus Colletotrichum graminicola may cause severe damage to maize, affecting normal development of the plant and decreasing grain yield. In this context, understanding plant defense pathways at the inoculation site and systemically in uninoculated tissues can help in the development of genetic engineering of resistance against this pathogen. Previous work has discussed the molecular basis of maize - C. graminicola interaction. However, many genes involved in defense have not yet been exploited for lack of annotation in public databases. Here, changes in global gene expression were studied in root, male and female inflorescences of maize under local and systemic fungal infection treatments, respectively. RNA-Seq with qPCR was used to indicate genes involved in plant defense. We found that systemic acquired resistance induction in female inflorescences mainly involves accumulation of salicylic acid (SA)-inducible defense genes (ZmNAC, ZmHSF, ZmWRKY, ZmbZIP and PR1) and potential genes involved in chromatin modification. Furthermore, transcripts involved in jasmonic acid (JA) and ethylene (ET) signaling pathways were also accumulated and may participate in plant immunity. Moreover, several genes were functionally re-annotated based on domain signature, indicating novel candidates to be tested in strategies involving gene knockout and overexpression in plants.
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Affiliation(s)
- Vívian de Jesus Miranda
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - William Farias Porto
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
- Porto Reports, Brasília, DF, Brazil
| | | | - Robert Pogue
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Diego Oliveira Nolasco
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
- Research Laboratory of Electronics - Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, USA
| | | | | | - Camila Guimarães de Freitas
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
- Instituto Federal de Brasília, DF, Brazil
| | - Simoni Campos Dias
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Octavio Luiz Franco
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil.
- S-Inova Biotech, Pos-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, Brazil.
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Cunha NBD, Barbosa AEADD, de Almeida RG, Porto WF, Maximiano MR, Álvares LCS, Munhoz CBR, Eugênio CUO, Viana AAB, Franco OL, Dias SC. Cloning and characterization of novel cyclotides genes from South American plants. Biopolymers 2017; 106:784-795. [PMID: 27554590 DOI: 10.1002/bip.22938] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 0.7] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/06/2016] [Revised: 08/10/2016] [Accepted: 08/21/2016] [Indexed: 01/06/2023]
Abstract
Cyclotides are multifunctional plant cyclic peptides containing 28-37 amino acid residues and a pattern of three disulfide bridges, forming a motif known as the cyclic cystine knot. Due to their high biotechnological potential, the sequencing and characterization of cyclotide genes are crucial not only for cloning and establishing heterologous expression strategies, but also to understand local plant evolution in the context of host-pathogen relationships. Here, two species from the Brazilian Cerrado, Palicourea rigida (Rubiaceae) and Pombalia lanata (A.St.-Hil.) Paula-Souza (Violaceae), were used for cloning and characterizing novel cyclotide genes. Using 3' and 5' RACE PCR and sequencing, two full cDNAs, named parigidin-br2 (P. rigida) and hyla-br1 (P. lanata), were isolated and shown to have similar genetic structures to other cyclotides. Both contained the conserved ER-signal domain, N-terminal prodomain, mature cyclotide domain and a C-terminal region. Genomic sequencing of parigidin-br2 revealed two different gene copies: one intronless allele and one presenting a rare 131-bp intron. In contrast, genomic sequencing of hyla-br1 revealed an intronless gene-a common characteristic of members of the Violaceae family. Parigidin-br2 5' and 3' UTRs showed the presence of 12 putative candidate sites for binding of regulatory proteins, suggesting that the flanking and intronic regions of the parigidin-br2 gene must play important roles in transcriptional rates and in the regulation of temporal and spatial gene expression. The high degree of genetic similarity and structural organization among the cyclotide genes isolated in the present study from the Brazilian Cerrado and other well-characterized plant cyclotides may contribute to a better understanding of cyclotide evolution.
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Affiliation(s)
- Nicolau Brito da Cunha
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
| | | | - Renato Goulart de Almeida
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
| | - William Farias Porto
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
| | - Mariana Rocha Maximiano
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
| | - Luana Cristina Silva Álvares
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
| | - Cassia Beatriz Rodrigues Munhoz
- Departamento de Botânica, Instituto de Ciências Biológicas. Bloco D. Universidade de Brasília. Campus Darcy Ribeiro 70904-970, Asa Norte. Brasília, DF, Brazil
| | - Chesterton Ulysses Orlando Eugênio
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
| | - Antônio Américo Barbosa Viana
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
| | - Octavio Luiz Franco
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil.,S-Inova Biotech, Pós Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, Brazil
| | - Simoni Campos Dias
- Centro de Analises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, SGAN 916 Módulo B Avenida W5, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
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Silva ON, de la Fuente-Núñez C, Haney EF, Fensterseifer ICM, Ribeiro SM, Porto WF, Brown P, Faria-Junior C, Rezende TMB, Moreno SE, Lu TK, Hancock REW, Franco OL. An anti-infective synthetic peptide with dual antimicrobial and immunomodulatory activities. Sci Rep 2016; 6:35465. [PMID: 27804992 PMCID: PMC5090204 DOI: 10.1038/srep35465] [Citation(s) in RCA: 83] [Impact Index Per Article: 10.4] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/29/2016] [Accepted: 09/30/2016] [Indexed: 12/31/2022] Open
Abstract
Antibiotic-resistant infections are predicted to kill 10 million people per year by 2050, costing the global economy $100 trillion. Therefore, there is an urgent need to develop alternative technologies. We have engineered a synthetic peptide called clavanin-MO, derived from a marine tunicate antimicrobial peptide, which exhibits potent antimicrobial and immunomodulatory properties both in vitro and in vivo. The peptide effectively killed a panel of representative bacterial strains, including multidrug-resistant hospital isolates. Antimicrobial activity of the peptide was demonstrated in animal models, reducing bacterial counts by six orders of magnitude, and contributing to infection clearance. In addition, clavanin-MO was capable of modulating innate immunity by stimulating leukocyte recruitment to the site of infection, and production of immune mediators GM-CSF, IFN-γ and MCP-1, while suppressing an excessive and potentially harmful inflammatory response by increasing synthesis of anti-inflammatory cytokines such as IL-10 and repressing the levels of pro-inflammatory cytokines IL-12 and TNF-α. Finally, treatment with the peptide protected mice against otherwise lethal infections caused by both Gram-negative and -positive drug-resistant strains. The peptide presented here directly kills bacteria and further helps resolve infections through its immune modulatory properties. Peptide anti-infective therapeutics with combined antimicrobial and immunomodulatory properties represent a new approach to treat antibiotic-resistant infections.
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Affiliation(s)
- O N Silva
- Departamento de Biologia, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de pós-graduação em Genética e Biotecnologia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora-MG, Brazil.,S-Inova Biotech, Pós-graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, Brazil
| | - C de la Fuente-Núñez
- Synthetic Biology Group, MIT Synthetic Biology Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, United States of America.,Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, United States of America.,Department of Biological Engineering, and Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, United States of America.,Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, Massachusetts, United States of America.,Harvard Biophysics Program, Harvard University, Boston, Massachusetts, United States of America.,The Center for Microbiome Informatics and Therapeutics, Cambridge, Massachusetts, United States of America
| | - E F Haney
- Department of Microbiology and Immunology, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada
| | - I C M Fensterseifer
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brazil.,Programa de Pós-graduação em Patologia Molecular, Universidade de Brasília, Brasília, Brazil
| | - S M Ribeiro
- S-Inova Biotech, Pós-graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, Brazil
| | - W F Porto
- Programa de Pós-graduação em Patologia Molecular, Universidade de Brasília, Brasília, Brazil
| | - P Brown
- Department of Chemical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, United States of America
| | - C Faria-Junior
- Curso de Odontologia, Universidade Católica de Brasília, Brazil
| | - T M B Rezende
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brazil.,Curso de Odontologia, Universidade Católica de Brasília, Brazil.,Pós-graduação em Ciências da Saúde, Universidade de Brasília, Brazil
| | - S E Moreno
- S-Inova Biotech, Pós-graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, Brazil
| | - T K Lu
- Synthetic Biology Group, MIT Synthetic Biology Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, United States of America.,Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, United States of America.,Department of Biological Engineering, and Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, United States of America.,Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, Massachusetts, United States of America.,Harvard Biophysics Program, Harvard University, Boston, Massachusetts, United States of America.,The Center for Microbiome Informatics and Therapeutics, Cambridge, Massachusetts, United States of America
| | - R E W Hancock
- Department of Microbiology and Immunology, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada
| | - O L Franco
- Departamento de Biologia, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de pós-graduação em Genética e Biotecnologia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora-MG, Brazil.,S-Inova Biotech, Pós-graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, Brazil.,Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brazil.,Programa de Pós-graduação em Patologia Molecular, Universidade de Brasília, Brasília, Brazil
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Cândido EDS, Fernandes GDR, de Alencar SA, Cardoso MHES, Lima SMDF, Miranda VDJ, Porto WF, Nolasco DO, de Oliveira-Júnior NG, Barbosa AEADD, Pogue RE, Rezende TMB, Dias SC, Franco OL. Shedding some light over the floral metabolism by arum lily (Zantedeschia aethiopica) spathe de novo transcriptome assembly. PLoS One 2014; 9:e90487. [PMID: 24614014 PMCID: PMC3948674 DOI: 10.1371/journal.pone.0090487] [Citation(s) in RCA: 16] [Impact Index Per Article: 1.6] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/25/2013] [Accepted: 02/01/2014] [Indexed: 01/19/2023] Open
Abstract
Zantedeschia aethiopica is an evergreen perennial plant cultivated worldwide and commonly used for ornamental and medicinal purposes including the treatment of bacterial infections. However, the current understanding of molecular and physiological mechanisms in this plant is limited, in comparison to other non-model plants. In order to improve understanding of the biology of this botanical species, RNA-Seq technology was used for transcriptome assembly and characterization. Following Z. aethiopica spathe tissue RNA extraction, high-throughput RNA sequencing was performed with the aim of obtaining both abundant and rare transcript data. Functional profiling based on KEGG Orthology (KO) analysis highlighted contigs that were involved predominantly in genetic information (37%) and metabolism (34%) processes. Predicted proteins involved in the plant circadian system, hormone signal transduction, secondary metabolism and basal immunity are described here. In silico screening of the transcriptome data set for antimicrobial peptide (AMP) –encoding sequences was also carried out and three lipid transfer proteins (LTP) were identified as potential AMPs involved in plant defense. Spathe predicted protein maps were drawn, and suggested that major plant efforts are expended in guaranteeing the maintenance of cell homeostasis, characterized by high investment in carbohydrate, amino acid and energy metabolism as well as in genetic information.
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Affiliation(s)
- Elizabete de Souza Cândido
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Gabriel da Rocha Fernandes
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Sérgio Amorim de Alencar
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Marlon Henrique e Silva Cardoso
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Stella Maris de Freitas Lima
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Vívian de Jesus Miranda
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - William Farias Porto
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Diego Oliveira Nolasco
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Curso de Física, Universidade Católica de Brasília, Brasília - DF, Brazil
| | - Nelson Gomes de Oliveira-Júnior
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, Universidade de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Aulus Estevão Anjos de Deus Barbosa
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Robert Edward Pogue
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Taia Maria Berto Rezende
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Curso de Odontologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília - DF, Brazil
| | - Simoni Campos Dias
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
| | - Octávio Luiz Franco
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil; Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília-DF, Brazil
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Tavares LS, Rettore JV, Freitas RM, Porto WF, Duque APDN, Singulani JDL, Silva ON, Detoni MDL, Vasconcelos EG, Dias SC, Franco OL, Santos MDO. Antimicrobial activity of recombinant Pg-AMP1, a glycine-rich peptide from guava seeds. Peptides 2012; 37:294-300. [PMID: 22841855 DOI: 10.1016/j.peptides.2012.07.017] [Citation(s) in RCA: 36] [Impact Index Per Article: 3.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Submit a Manuscript] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/04/2012] [Revised: 07/20/2012] [Accepted: 07/20/2012] [Indexed: 11/20/2022]
Abstract
Antimicrobial peptides (AMPs) are compounds that act in a wide range of physiological defensive mechanisms developed to counteract bacteria, fungi, parasites and viruses. These molecules have become increasingly important as a consequence of remarkable microorganism resistance to common antibiotics. This report shows Escherichia coli expressing the recombinant antimicrobial peptide Pg-AMP1 previously isolated from Psidium guajava seeds. The deduced Pg-AMP1 open reading frame consists in a 168 bp long plus methionine also containing a His6 tag, encoding a predicted 62 amino acid residue peptide with related molecular mass calculated to be 6.98 kDa as a monomer and 13.96 kDa at the dimer form. The recombinant Pg-AMP1 peptide showed inhibitory activity against multiple Gram-negative (E. coli, Klebsiella pneumonia and Pseudomonas aeruginosa) and Gram-positive (Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermides) bacteria. Moreover, theoretical structure analyses were performed in order to understand the functional differences between natural and recombinant Pg-AMP1 forms. Data here reported suggest that Pg-AMP1 is a promising peptide to be used as a biotechnological tool for control of human infectious diseases.
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Affiliation(s)
- Letícia Stephan Tavares
- Departamento de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Genética e Biotecnologia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Campus Universitário, 36036-900, Martelos, Juiz de Fora-MG, Brazil
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Porto WF, Veras A, Aragão I, Porto W. [Embolization--a new concept in the treatment of esophageal varices (late results)]. Arq Gastroenterol 1985; 22:131-5. [PMID: 3836621] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Abstract] [MESH Headings] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/07/2023]
Abstract
Although since 1978 we have been applying this new technique, we awaited the late results to evaluate with security the value of its application. As we have previously described in a short communication, in 1979, to embolizate the esophageal bleeding varices, we use a laparotomic approach through the right gastric vein to inject the embolizating material. After five years applying this technique, the results confirmed its efficacy.
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Porto WF. [Treatment of bleeding esophageal varices by embolization of the left gastric vein. (Preliminary note) (author's transl)]. Rev Bras Pesqui Med Biol 1979; 12:193-5. [PMID: 316161] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Abstract] [MESH Headings] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/14/2022]
Abstract
The author reports eleven cases of embolization of the left gastric vein in patients with esophageal varices due to schistosomotic hepatic fibrosis. The technique of the procedure is briefly described. The results have been favourable and no recurrence of bleeding was observed so far.
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