Estudos estruturais de proteínas incorporadas em sílica mesoporosa ordenada

Autor(es)

Jéssica Aparecida Ferreira Pedro

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física (IF/SBI)
• Data de defesa: 2022-05-27

Membros da banca

José Luiz de Souza Lopes; Tereza da Silva Martins; Silvia Helena Pires Serrano

• Orientador: José Luiz de Souza Lopes

Resumo

Sílicas mesoporosas ordenadas, como a SBA-15, são excelentes suportes para o encapsulamento de proteínas, principalmente por possuírem propriedades texturais e estruturais ajustáveis, bem como a possibilidade de modificação de sua superfície quimicamente. Já é conhecido que a SBA-15 pode proporcionar às proteínas maior estabilidade estrutural e/ou funcional quando expostas a condições desnaturantes, sendo tal aspecto protetor essencial para seu uso em aplicações terapêuticas. Além disso, nos últimos anos, as propriedades adjuvantes da SBA-15 também vêm sendo estudadas por meio da incorporação de proteínas e domínios antigênicos para produção de vacinas, incluindo as formulações orais. Contudo, para aplicações seguras e eficazes, alguns desafios relacionados às particularidades de cada processo de incorporação devem ainda ser superados, sendo importante a realização de estudos que visam as caracterizações dos híbridos produzidos com proteínas distintas. Neste trabalho, três proteínas representantes de diferentes classes hierárquicas de estruturas proteicas (toda-alfa, toda-beta e com baixo conteúdo regular) foram individualmente incorporadas em partículas de SBA-15 em duas razões sílica:proteína (10:1 e 5:1, em massa), a fim de avaliar a adsorção e possíveis alterações estruturais nas proteínas incorporadas. As estruturas secundárias das proteínas em soluções aquosas foram previamente analisadas pela espectroscopia de dicroísmo circular (CD) convencional e pelo CD com radiação síncrotron sob diferentes condições de temperatura e pH. Estas análises estabeleceram os limites de estabilidade térmica destas proteínas (até 40 °C em solução pH 7,0) que foram considerados durante o procedimento de incorporação. As caracterizações das partículas de SBA-15 foram realizadas pelas técnicas Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM), Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS) e por medidas de Isotermas de Adsorção de Nitrogênio (NAI) que indicaram partículas com grande área superficial (781,5 m²/g) e alto volume de poros (1,5 cm³/g). Independente da proteína imobilizada, o processo de incorporação reduziu os parâmetros texturais em 20 a 30% nos compósitos, quando considerado o efeito da competição com os íons na solução tampão. Medidas de SAXS sugeriram a presença de estados oligoméricos maiores (e/ou possíveis estados agregados) que podem estar relacionados com a concentração de proteína utilizada durante os processos de incorporação. Análises Termogravimétricas (TG) indicaram que o processo de degradação das proteínas incorporadas é iniciado em temperaturas maiores (20 a 30°C) em decorrência de novas interações intermoleculares estabelecidas entre elas e a superfície da sílica. Análises de Espectroscopia vibracional na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) sugerem que a estrutura secundária predominante para cada proteína foi conservada nos compósitos. Ainda, análises de fluorescência indicaram que os resíduos de triptofano estão, de modo geral, mais protegidos de interações com o ambiente aquoso. Com base nestes resultados, a SBA-15 sintetizada se mostrou adequada para o suporte dos três modelos proteicos avaliados. (AU)

• Processo FAPESP: 19/19567-7 - Estudos estruturais de proteínas incorporadas em sílica mesoporosas ordenada
• Beneficiário: Jéssica Aparecida Ferreira Pedro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado