Orientador: Hiroshi AoyamaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O presente trabalho contém dados sobre estudos cinéticos, físico-químicos e conformacional da fosfatase ácida de sementes de mamona. Através do enfoque cinético foram estudados efeitos de inibidores e determinados os aminoácidos presentes no sítio ativo ou importantes para a catálise. Para fosfato, molibdato e o-vanadato as inibições foram do tipo competitiva, com valores de Ki 0,14 mM, 10 x 10-6 mM e 1,6 x 10-3 mM, respectivamente. Por outro lado, na presença de fluoreto a inibição foi do tipo mista, com valores de Kic e Kiu de 0,91 mM e 0,42 mM, respectivamente. Nos estudos sobre estabilidade térmica observou-se que a enzima perdeu 80% de sua atividade quando incubada a 60°C por 15 mino Na presença de 10 mM de p-nitrofenol e fosfato inorgânico, a perda foi de 40%. Na determinação dos aminoácidos presentes no sítio ativo da enzima utilizando-se agentes modificadores, observou-se que a fosfatase ácida de sementes de mamona era inativada em 5010 por ácido iodoacético (IA A), que atua em grupos SH, sendo esta inativação tempo e concentração dependente. Observou se a presença de duas cisteínas no sítio ativo, com valor de constante bimolecular igual 2,9 X 10-4 M-1 S-I. Do ponto de vista físico-químico e conformacional, determinou-se o ponto isoelétrico da enzima, o seu conteúdo em carboidrato e realizou-se um estudo de desnaturação da enzima, por temperatura e por agentes caotrópicos. A fosfatase ácida de sementes de mamo na apresentou um ponto isoelétrico de 4,6 e um conteúdo de carboidratos de 40%, sendo glicose o único monossacarídeo detectado. A desnaturação da enzima na presença de agentes caotrópicos, como uréia e cio reto de guanidina, mostrou ser reversível. Foram determinados os parâmetros termodinâmicos como variação de energia livre {_G(HzO)}, concentração do composto que causa 50'0 de desnaturação (D1/z) e o intercepto da transição desnaturante (m), cujos valores foram 4,9 Kcal mol-l, 4,95 M e 0,991 Kcal mol-l M-l, em presença de uréia, e 4,98 Kcal mol-l, 2,35 M e 2,118 Kcal mol-l M-l em presença de GndHCl, respectivamente. Na desnaturação térmica o desnovelamento da enzima resultou em aumento da absorbância, com formação de agregados quando a temperatura foi superior a 90°C. Porém, este efeito não foi observado quando a desnaturação da enzima ocorreu na presença de 10 mM de pNP e Pi. Porém, o processo de desnaturação térmica da enzima apresentou ser i rreversíve I em ambas as situações. Por fim foram estudadas algumas propriedades da enzima após remoção da porção de carboidrato pela endoglicosidase H. Observou-se o aparecimento de um pH ótimo adicional em 3,5, uma diminuição de duas vezes na constante de especificidade para o substrato p-nitrofenilfosfato, um aumento do ponto isoelétrico para 4,75 e uma diminuição da heterogeneidade da banda de proteína em eletroforese de gel de poliacrilamida. Nos estudos de germinação foram determinadas as atividades fosfatásicas dos extratos de plântulas germinadas durante um período. A enzima apresentou picos de atividade fosfatásica nos 79., 59. e 99. dias utilizando pNPP, PEP, PPi e Tyr-P como substratos, respectivamente. Porém, durante este período não foi observada atividade fosfatásica na presença de ácido fítico. A quantidade de proteínas aumentou durante a germinação ao passo que a quantidade de fosfato diminuiAbstract: This work contains results about kinetic, physico-chemical and conformationalstudies of castor bean seed acid phosphatase. About kinetic approaches we studied the effect of inhibitors and determined the amino acids present in the active site. Inorganic phosphate, molybidate and o vanadate were competitive inhibitors, with Ki values of 0,14 mM, 10 x 10-6 mM e 1,6 X 10-3 mM, respectively. On the other hand, fluoride inhibition was of the mixed type, with Kic and Kiu values of 0.91 mM and 0.42 mM, respectively. The thermal stability studies showed that the enzyme lost 80% of activity when incubated at 60°C for 15 mino But, in the presence of 10 mM of p-nitrophenol and Pi the enzyme lost 40% of activity. 5tudying the amino acids present in the active site by using modifying reagents, we observed that castor bean seed acid phosphatase was inactivated 50% in the presence of IAA, that acted sulfhydryl groups, in an inactivation time- and concentration-dependent. The acid phosphatase has two cysteines in its active site, with bimolecular constant value of 2.9 X 10-4 M-1 S-I. In the physico-chemical and conformational approaches, we determined the isoeletric point, the carbohydrate composition and denaturation studies in the presence of caotropic agents and temperature. The acid phosphatase has a pI value of 4.6 and contained 40% of carbohydrate in its structure, and glucose was the only monossacharide found in the composition. The enzyme denaturation in the presence of caotropic agents, as urea and GndHCl, showed to be reversible. The thermal parameters such as f1G (HzO), DlIz and m were determined to be 4.9 Kcal mol-l, 4.95 M and 0.991 Kcal mol-l, in the presence of urea, and 4.98 Kcal mol-l, 2.35 M and 2.118 Kcal mol-l, in the presence of GdnHCl, respectively. In the thermal denaturation, the enzyme unfolded as aggregate when the temperature was ligher than 90°C. This aggregation was not observed when the enzyme was incubated in the presence of 10 mM pNP and Pi. In both cases the process of denaturation was irreversible. Finally, we studied some properties of the enzyme after carbohydrate remotion by endoglicosidase H. We observed an additional optimum pH of 3.5, a decrease in the specificity constant using pNPP as substrate, a increasing in the pI value and a decrease in the carbohydrate heterogeneity migration in SDS-PAGE. This work contains also some germination studies of castor bean seeds, with determination of acid phosphates activity using pNPP, Tyr-P and PPi as substrates. The peaks of acid phosphatase activity using pNPP, PEP, PPi and Tyr-P as substrates were 7th, 5th and 9th, respectively. The protein concentration increase during germination whi le phosphate concentration decreaseDoutoradoBioquimicaDoutor em Biologia Funcional e Molecula
