Interação de violaceína com modelos de membranas
Data
2017-03-28
Autores
Souza, Karine Damaceno de 
Orientadores
Caseli, Luciano
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Violacein is a violet pigment produced by the gram-negative bacterium Chromobacterium violaceum, which exhibits a multiplicity of biological effects, from which we can highlight bactericidal, antitumoral, antihagasic, antileishmanial and antiviral actions. However, its efficacy is still not fully proven, and the mechanisms of action and interaction of the drug with cells and biomembranes at the molecular level are not yet fully understood. In this work, Langmuir lipid films were used as cell membrane models to study at a molecular level the interactions and effects caused by violacein. First, it was observed that violacein, which is poorly soluble in water, presents superficial activity induced by the presence of a monomolecular lipid film, demonstrating that the drug has a favorable interaction with membrane models. The lipids used were dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC), dipalmitoyl phosphatidylserine (DPPS), and cholesterol, which were dissolved in chloroform and dispersed at the air-water interface. For mixed drug-lipid monolayers, violacein was incorporated into the lipid monolayers by inserting aliquots of the compound after lipid scattering. The adsorption of the drug was evaluated by measurements of surface pressure, infrared reflection-absorption spectroscopy with polarization modulation (PM-IRRAS) and Brewster angle microscopy (BAM). The monolayers were then compressed to obtain surface-area pressure isotherms. After adsorbing to the monolayers, violacein expands them by shifting the surface-area pressure-isotherms of the lipids to higher molecular areas. The films of DPPC and violacein reached pressure values around 50mN/m and mean molecular area of 70 to 55 Å2/mol. DPPS and violacein films reached a pressure of around 55 mN/m and a mean molecular area around 55 to 60 Å2/mol. Cholesterol films reached pressure values around 50mN/m and a molecular area of 45 Å2/mol. These isotherms suggest that violacein is incorporated into the DPPC, DPPS and cholesterol monolayers between the lipid chains. PM-IRRAS spectra show that the bands attributed to vibrational transitions of chemical groups present in the lipids are altered in terms of position and relative intensity, demonstrating the violacein-lipid affinity. Images obtained by BAM showed alteration in the interfacial morphology of the lipid films after incorporation of the drug. In general, the action of violacein on monolayers is governed primarily by non-electrostatic intermolecular interactions. Violacein was added inside unilamellar vesicles (LUVs), showing that it can not easily break the lipid bilayer by moving into the extra aqueous medium.
A violaceína é um pigmento de cor violeta produzido pela bactéria gram-negativa Chromobacterium violaceum, a qual exibe uma multiplicidade de efeitos biológicos, dos quais podemos destacar ações bactericidas, antitumoral, antichagásica, antileishmanial e antiviral. Entretanto, sua eficácia ainda não é totalmente comprovada, e os mecanismos de ação e interação da droga com células e biomembranas no nível molecular ainda não são totalmente conhecidos. Neste trabalho, filmes de Langmuir de lipídios foram usados como modelos de membrana celular para estudar em nível molecular as interações e os efeitos causados pela violaceína. Primeiramente, observou-se que a violaceína, que é pouco solúvel em água, apresenta atividade superficial induzida pela presença de um filme monomolecular de lipídios, demonstrando que a droga possui interação favorável com modelos de membranas. Os lipídios utilizados foram o dipalmitoil fosfatidilcolina, (DPPC), dipalmitoil fosfoatidilserina, (DPPS), e o colesterol, os quais foram dissolvidos em clorofórmio e espalhados na interface ar-água. Para as monocamadas mistas fármaco-lipídio, a violaceína era incorporada nas monocamadas lipídicas inserindo alíquotas do composto após o espalhamento do lipídio. A adsorção do fármaco foi avaliada através de medidas de pressão superficial, espectroscopia de reflexão-absorção no infravermelho com modulação de polarização (PM- IRRAS) e microscopia de ângulo de Brewster (BAM). As monocamadas foram então comprimidas obtendo-se isotermas de pressão de superfície-área. Após adsorver às monocamadas, a violaceína as expande deslocando as isotermas de pressão superficial-área dos lipídios para áreas moleculares mais elevadas. Os filmes de DPPC e violaceína atingiram valores de pressão em torno de 50mN/m e área molecular média de 70 a 55 Å2 /mol. Os filmes de DPPS e violaceína atingiram pressão em torno de 55mN/m e área molecular media em torno de 55 a 60 Å2 /mol. Os filmes de colesterol atingiram valores de pressão em torno de 50mN/m e área molecular de 45 Å2 /mol. Essas isotermas sugerem que a violaceína é incorporada nas monocamadas de DPPC, DPPS e colesterol entre as cadeias lipídicas. Os espectros de PM-IRRAS mostram que as bandas atribuídas a transições vibracionais de grupos químicos presentes nos lipídios são alteradas em termos de posição e intensidade relativa, demonstrando a afinidade violaceína-lipídio. Imagens obtidas por BAM mostraram alteração na morfologia interfacial dos filmes lipídicos após incorporação do fármaco. De modo geral, a ação da violaceína sobre as monocamadas é governada principalmente por interações intermoleculares não eletrostáticas. A violaceína foi adicionada no interior de vesículas unilamelares (LUVs), mostrando que ela não consegue facilmente romper a bicamada lipídica se deslocando para o meio extra aquoso. Palavras-chave: Langmuir, Blodgett, violaceína, monocamada, biomembranas.
A violaceína é um pigmento de cor violeta produzido pela bactéria gram-negativa Chromobacterium violaceum, a qual exibe uma multiplicidade de efeitos biológicos, dos quais podemos destacar ações bactericidas, antitumoral, antichagásica, antileishmanial e antiviral. Entretanto, sua eficácia ainda não é totalmente comprovada, e os mecanismos de ação e interação da droga com células e biomembranas no nível molecular ainda não são totalmente conhecidos. Neste trabalho, filmes de Langmuir de lipídios foram usados como modelos de membrana celular para estudar em nível molecular as interações e os efeitos causados pela violaceína. Primeiramente, observou-se que a violaceína, que é pouco solúvel em água, apresenta atividade superficial induzida pela presença de um filme monomolecular de lipídios, demonstrando que a droga possui interação favorável com modelos de membranas. Os lipídios utilizados foram o dipalmitoil fosfatidilcolina, (DPPC), dipalmitoil fosfoatidilserina, (DPPS), e o colesterol, os quais foram dissolvidos em clorofórmio e espalhados na interface ar-água. Para as monocamadas mistas fármaco-lipídio, a violaceína era incorporada nas monocamadas lipídicas inserindo alíquotas do composto após o espalhamento do lipídio. A adsorção do fármaco foi avaliada através de medidas de pressão superficial, espectroscopia de reflexão-absorção no infravermelho com modulação de polarização (PM- IRRAS) e microscopia de ângulo de Brewster (BAM). As monocamadas foram então comprimidas obtendo-se isotermas de pressão de superfície-área. Após adsorver às monocamadas, a violaceína as expande deslocando as isotermas de pressão superficial-área dos lipídios para áreas moleculares mais elevadas. Os filmes de DPPC e violaceína atingiram valores de pressão em torno de 50mN/m e área molecular média de 70 a 55 Å2 /mol. Os filmes de DPPS e violaceína atingiram pressão em torno de 55mN/m e área molecular media em torno de 55 a 60 Å2 /mol. Os filmes de colesterol atingiram valores de pressão em torno de 50mN/m e área molecular de 45 Å2 /mol. Essas isotermas sugerem que a violaceína é incorporada nas monocamadas de DPPC, DPPS e colesterol entre as cadeias lipídicas. Os espectros de PM-IRRAS mostram que as bandas atribuídas a transições vibracionais de grupos químicos presentes nos lipídios são alteradas em termos de posição e intensidade relativa, demonstrando a afinidade violaceína-lipídio. Imagens obtidas por BAM mostraram alteração na morfologia interfacial dos filmes lipídicos após incorporação do fármaco. De modo geral, a ação da violaceína sobre as monocamadas é governada principalmente por interações intermoleculares não eletrostáticas. A violaceína foi adicionada no interior de vesículas unilamelares (LUVs), mostrando que ela não consegue facilmente romper a bicamada lipídica se deslocando para o meio extra aquoso. Palavras-chave: Langmuir, Blodgett, violaceína, monocamada, biomembranas.