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Leonardi A, Sajevic T, Latinović Z, Pungerčar J, Balija ML, Bakija AT, Vidmar R, Halassy B, Križaj I. Structural and biochemical characterisation of VaF1, a P-IIIa fibrinogenolytic metalloproteinase from Vipera ammodytes ammodytes venom. Biochimie 2014; 109:78-87. [PMID: 25549999 DOI: 10.1016/j.biochi.2014.12.013] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 0.7] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/13/2014] [Accepted: 12/19/2014] [Indexed: 10/24/2022]
Abstract
A high molecular mass metalloproteinase with α-fibrinogenolytic activity, termed VaF1, was purified from nose-horned viper (Vipera ammodytes ammodytes) venom. Subcutaneous injection of 9 μg of VaF1 did not induce bleeding in rats. Nevertheless, in vitro it degraded collagen IV, nidogen and fibronectin, components of the extracellular matrix, although with low efficacy and narrow specificity. VaF1 would be expected to exert anti-coagulant action, due to its hydrolysis of fibrinogen, factor X, prothrombin and plasminogen, plasma proteins involved in blood coagulation. The enzyme is a single-chain glycoprotein with a molecular mass of 49.7 kDa, as determined by mass spectrometry, and multiple isoelectric points centred at pH 5.8. The complete amino acid sequence of the precursor of VaF1 was deduced by cloning and sequencing its cDNA. Composed of metalloproteinase, disintegrin-like and cysteine-rich domains, VaF1 is a typical P-IIIa subclass snake venom metalloproteinase. Although it possesses a collagen-binding sequence in its disintegrin-like domain, VaF1 displayed no effect on collagen-induced platelet aggregation in vitro. Two consensus N-glycosylation sites are present in the sequence of VaF1, however, the extent of its glycosylation is low, only 5.2% of the total molecular mass. Interestingly, in standard experimental conditions VaF1 is not recognised by antiserum against the whole venom, so it can contribute to post-serotherapy complications, such as ineffective blood coagulation, in the envenomed patient.
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Affiliation(s)
- Adrijana Leonardi
- Department of Molecular and Biomedical Sciences, Jožef Stefan Institute, Jamova cesta 39, SI-1000 Ljubljana, Slovenia
| | - Tamara Sajevic
- Department of Molecular and Biomedical Sciences, Jožef Stefan Institute, Jamova cesta 39, SI-1000 Ljubljana, Slovenia
| | - Zorica Latinović
- Department of Molecular and Biomedical Sciences, Jožef Stefan Institute, Jamova cesta 39, SI-1000 Ljubljana, Slovenia
| | - Jože Pungerčar
- Department of Molecular and Biomedical Sciences, Jožef Stefan Institute, Jamova cesta 39, SI-1000 Ljubljana, Slovenia
| | - Maja Lang Balija
- Institute of Immunology, Inc., Rockefellerova 2, HR-10000 Zagreb, Croatia
| | | | - Robert Vidmar
- Department of Biochemistry and Molecular and Structural Biology, Jamova cesta 39, SI-1000 Ljubljana, Slovenia
| | - Beata Halassy
- Centre for Research and Knowledge Transfer in Biotechnology, University of Zagreb, Rockefellerova 10, HR-10000 Zagreb, Croatia
| | - Igor Križaj
- Department of Molecular and Biomedical Sciences, Jožef Stefan Institute, Jamova cesta 39, SI-1000 Ljubljana, Slovenia; Department of Chemistry and Biochemistry, Faculty of Chemistry and Chemical Technology, University of Ljubljana, Aškerčeva cesta 5, SI-1000 Ljubljana, Slovenia.
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Gomes MSR, Naves de Souza DL, Guimarães DO, Lopes DS, Mamede CCN, Gimenes SNC, Achê DC, Rodrigues RS, Yoneyama KAG, Borges MH, de Oliveira F, Rodrigues VM. Biochemical and functional characterization of Bothropoidin: the first haemorrhagic metalloproteinase from Bothrops pauloensis snake venom. J Biochem 2014; 157:137-49. [PMID: 25261583 DOI: 10.1093/jb/mvu058] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/13/2022] Open
Abstract
We present the biochemical and functional characterization of Bothropoidin, the first haemorrhagic metalloproteinase isolated from Bothrops pauloensis snake venom. This protein was purified after three chromatographic steps on cation exchange CM-Sepharose fast flow, size-exclusion column Sephacryl S-300 and anion exchange Capto Q. Bothropoidin was homogeneous by SDS-PAGE under reducing and non-reducing conditions, and comprised a single chain of 49,558 Da according to MALDI TOF analysis. The protein presented an isoelectric point of 3.76, and the sequence of six fragments obtained by MS (MALDI TOF\TOF) showed a significant score when compared with other PIII Snake venom metalloproteinases (SVMPs). Bothropoidin showed proteolytic activity on azocasein, Aα-chain of fibrinogen, fibrin, collagen and fibronectin. The enzyme was stable at pH 6-9 and at lower temperatures when assayed on azocasein. Moreover, its activity was inhibited by EDTA, 1.10-phenanthroline and β-mercaptoethanol. Bothropoidin induced haemorrhage [minimum haemorrhagic dose (MHD) = 0.75 µg], inhibited platelet aggregation induced by collagen and ADP, and interfered with viability and cell adhesion when incubated with endothelial cells in a dose and time-dependent manner. Our results showed that Bothropoidin is a haemorrhagic metalloproteinase that can play an important role in the toxicity of B. pauloensis envenomation and might be used as a tool for studying the effects of SVMPs on haemostatic disorders and tumour metastasis.
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Affiliation(s)
- Mário Sérgio R Gomes
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Dayane L Naves de Souza
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Denise O Guimarães
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Daiana S Lopes
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Carla C N Mamede
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Sarah Natalie C Gimenes
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - David C Achê
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Renata S Rodrigues
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Kelly A G Yoneyama
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Márcia H Borges
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Fábio de Oliveira
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
| | - Veridiana M Rodrigues
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG, Brazil, Departamento de Química e Exatas, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), BA, Brazil, INCT, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêutica, Belo Horizonte-MG, Brazil, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia-MG, Brazil, Fundação Ezequiel Dias, FUNED, Belo Horizonte-MG, Brazil
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