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Costa TR, Francisco AF, Cardoso FF, Moreira-Dill LS, Fernandes CAH, Gomes AAS, Guimarães CLS, Marcussi S, Pereira PS, Oliveira HC, Fontes MRM, Silva SL, Zuliani JP, Soares AM. Gallic acid anti-myotoxic activity and mechanism of action, a snake venom phospholipase A 2 toxin inhibitor, isolated from the medicinal plant Anacardium humile. Int J Biol Macromol 2021; 185:494-512. [PMID: 34197854 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.06.163] [Citation(s) in RCA: 9] [Impact Index Per Article: 3.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/30/2021] [Revised: 05/31/2021] [Accepted: 06/24/2021] [Indexed: 11/17/2022]
Abstract
Snakebite envenoming is the cause of an ongoing health crisis in several regions of the world, particularly in tropical and neotropical countries. This scenario creates an urgent necessity for new practical solutions to address the limitations of current therapies. The current study investigated the isolation, phytochemical characterization, and myotoxicity inhibition mechanism of gallic acid (GA), a myotoxin inhibitor obtained from Anacardium humile. The identification and isolation of GA was achieved by employing analytical chromatographic separation, which exhibited a compound with retention time and nuclear magnetic resonance spectra compatible with GA's commercial standard and data from the literature. GA alone was able to inhibit the myotoxic activity induced by the crude venom of Bothrops jararacussu and its two main myotoxins, BthTX-I and BthTX-II. Circular dichroism (CD), fluorescence spectroscopy (FS), dynamic light scattering (DLS), and interaction studies by molecular docking suggested that GA forms a complex with BthTX-I and II. Surface plasmon resonance (SPR) kinetics assays showed that GA has a high affinity for BthTX-I with a KD of 9.146 × 10-7 M. Taken together, the two-state reaction mode of GA binding to BthTX-I, and CD, FS and DLS assays, suggest that GA is able to induce oligomerization and secondary structure changes for BthTX-I and -II. GA and other tannins have been shown to be effective inhibitors of snake venoms' toxic effects, and herein we demonstrated GA's ability to bind to and inhibit a snake venom PLA2, thus proposing a new mechanism of PLA2 inhibition, and presenting more evidence of GA's potential as an antivenom compound.
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Affiliation(s)
- Tássia R Costa
- Instituto de Genética e Bioquímica, Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia, MG, Brazil
| | - Aleff F Francisco
- Departamento de Biofísica e Farmacologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil; Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos, LABIOPROT, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Laboratório de Imunologia Celular Aplicada à Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Fábio F Cardoso
- Departamento de Biofísica e Farmacologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil
| | - Leandro S Moreira-Dill
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos, LABIOPROT, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Laboratório de Imunologia Celular Aplicada à Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Carlos A H Fernandes
- Departamento de Biofísica e Farmacologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil
| | - Antoniel A S Gomes
- Departamento de Biofísica e Farmacologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil
| | - César L S Guimarães
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos, LABIOPROT, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Laboratório de Imunologia Celular Aplicada à Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia, Porto Velho, RO, Brazil; Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis, IBAMA, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Silvana Marcussi
- Departamento de Química, Universidade Federal de Lavras, UFLA, Lavras, MG, Brazil
| | | | - Hamine C Oliveira
- Departamento de Biofísica e Farmacologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil
| | - Marcos R M Fontes
- Departamento de Biofísica e Farmacologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil
| | - Saulo L Silva
- Faculty of Chemical Sciences, University of Cuenca, Cuenca, Azuay, Ecuador; LAQV/Requimte, Faculty of Sciences University of Porto, Porto, Portugal
| | - Juliana P Zuliani
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos, LABIOPROT, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Laboratório de Imunologia Celular Aplicada à Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Andreimar M Soares
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos, LABIOPROT, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Laboratório de Imunologia Celular Aplicada à Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia, Porto Velho, RO, Brazil; Centro Universitário São Lucas, UniSL, Porto Velho, RO, Brazil; Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Epidemiologia da Amazônia Ocidental (INCT-EpiAmO), Brazil.
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González Rodríguez II, Francisco AF, Moreira-Dill LS, Quintero A, Guimarães CLS, Fernandes CAH, Takeda AAS, Zanchi FB, Caldeira CAS, Pereira PS, Fontes MRM, Zuliani JP, Soares AM. Isolation and structural characterization of bioactive compound from Aristolochia sprucei aqueous extract with anti-myotoxic activity. Toxicon X 2020; 7:100049. [PMID: 32613196 PMCID: PMC7322210 DOI: 10.1016/j.toxcx.2020.100049] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.8] [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: 04/22/2020] [Revised: 06/08/2020] [Accepted: 06/17/2020] [Indexed: 11/26/2022] Open
Abstract
A bioactive compound isolated from the stem extract of Aristolochia sprucei through High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was identified via Nuclear Magnetic Resonance (NMR) as the aristolochic acid (AA). This compound showed an inhibitory effect over the myotoxic activity of Bothrops jararacussu and Bothrops asper venoms, being also effective against the indirect hemolytic activity of B. asper venom. Besides, AA also inhibited the myotoxic activity of BthTX-I and MTX-II with an efficiency greater than 60% against both myotoxins. Docking predictions revealed an interesting mechanism, through which the AA displays an interaction profile consistent with its inhibiting abilities, binding to both active and putative sites of svPLA2. Overall, the present findings indicate that AA may bind to critical regions of myotoxic Asp 49 and Lys49-PLA2s from snake venoms, highlighting the relevance of domains comprising the active and putative sites to inhibit these toxins.
Collapse
Affiliation(s)
- Isela I González Rodríguez
- Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, FCFRP, Universidade de São Paulo, USP, Ribeirão Preto, SP, Brazil
| | - Aleff F Francisco
- Departamento de Física e Biofísica, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil.,Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos da Amazônia Ocidental, LaBioProt, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia e Universidade Federal de Rondônia, UNIR, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Leandro S Moreira-Dill
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos da Amazônia Ocidental, LaBioProt, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia e Universidade Federal de Rondônia, UNIR, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Aristides Quintero
- Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, FCFRP, Universidade de São Paulo, USP, Ribeirão Preto, SP, Brazil.,Centro de Informaciones e Investigaciones Toxicológicas y Químicas Aplicadas (CEIITOXQUIA) and Departamento de Química, FCNYE, Universidad Autónoma de Chiriquí, UNACHI, David, Panama
| | - César L S Guimarães
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos da Amazônia Ocidental, LaBioProt, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia e Universidade Federal de Rondônia, UNIR, Porto Velho, RO, Brazil.,Instituto Brasileiro Do Meio Ambiente e Dos Recursos Naturais Renováveis, IBAMA, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Carlos A H Fernandes
- Departamento de Física e Biofísica, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil
| | - Agnes A S Takeda
- Departamento de Física e Biofísica, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil
| | - Fernando B Zanchi
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos da Amazônia Ocidental, LaBioProt, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia e Universidade Federal de Rondônia, UNIR, Porto Velho, RO, Brazil.,Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Em Epidemiologia da Amazônia Ocidental, INCT - EpiAmO, Brazil
| | - Cléopatra A S Caldeira
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos da Amazônia Ocidental, LaBioProt, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia e Universidade Federal de Rondônia, UNIR, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Paulo S Pereira
- Unidade de Biotecnologia, Universidade de Ribeirão Preto, UNAERP, Ribeirão Preto, SP, Brazil.,Instituto Federal de Goiás, IFG, Goiania, GO, Brazil
| | - Marcos R M Fontes
- Departamento de Física e Biofísica, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Botucatu, SP, Brazil
| | - Juliana P Zuliani
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos da Amazônia Ocidental, LaBioProt, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia e Universidade Federal de Rondônia, UNIR, Porto Velho, RO, Brazil.,Laboratório de Imunologia Celular Aplicada a Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia, Porto Velho, RO, Brazil
| | - Andreimar M Soares
- Laboratório de Biotecnologia de Proteínas e Compostos Bioativos da Amazônia Ocidental, LaBioProt, Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde, CEBio, Fundação Oswaldo Cruz, FIOCRUZ, Unidade Rondônia e Universidade Federal de Rondônia, UNIR, Porto Velho, RO, Brazil.,Centro Universitário São Lucas, UniSL, Porto Velho, RO, Brazil.,Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Em Epidemiologia da Amazônia Ocidental, INCT - EpiAmO, Brazil
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