Ureases de plantas e de bactérias : estudos funcionais e propriedades biológicas independentes da atividade enzimática

Abstract

Ureases são enzimas altamente homólogas, encontradas em plantas, bactérias e fungos. A urease de feijão de porco, Canavalia ensiformis, foi a primeira enzima a ser cristalizada e também a primeira cuja presença de níquel foi demonstrada. Canatoxina, uma isoforma da urease de C. ensiformis, apresenta diversas atividades biológicas, além de sua atividade ureolítica: 1) atividade inseticida; 2) efeito secretagogo e pró-agregante em plaquetas de coelho; 3) ligação a glicoconjugados que contém ácido siálico; 4) atividade pró-inflamatória. Esses efeitos são independentes de sua atividade hidrolítica sobre a uréia, e envolvem ativação do metabolismo de eicosanóides e canais de cálcio. Outras ureases compartilham algumas atividades biológicas da canatoxina, como indução de agregação plaquetária por ureases de vegetais e de Bacillus pasteurii, e efeito inseticida, uma propriedade só encontrada para as ureases de plantas. Ureases microbianas contribuem para a patogênese de cálculos urinários, pielonefrites, incrustação de cateter, úlcera péptica e, possivelmente, tumores gástricos. Helicobacter pylori, uma bactéria Gram-negativa que coloniza a mucosa gástrica, causa úlcera péptica e carcinoma gástrico distal por um mecanismo ainda não completamente elucidado até o momento. Neste trabalho ureases de bactérias são estudadas, objetivando investigar se elas apresentam alguns dos efeitos biológicos descritos para a canatoxina. Foi demonstrado que as ureases recombinante de H. pylori e nativa de B. pasteurii induzem agregação de plaquetas de coelho por um mecanismo, similar ao da canatoxina, mediado por eicosanóides derivados da via da lipoxigenase. Os efeitos pró-inflamatórios da urease de H. pylori são também similares ao apresentado pela canatoxina e mediados pelo mesmo mecanismo de sinalização. Esses resultados contribuem para o entendimento da fisiopatologia de distúrbios causados por organismos produtores de urease.

Ureases are highly homologous enzymes found in plants, bacteria and fungi. Urease of the jackbean, Canavalia ensiformis, was the first enzyme ever crystallized and also the first enzyme shown to contain nickel. Canatoxin, an isoform of C. ensiformis urease, presents several other biological effects besides its ureolytic property: 1) insecticidal effect; 2) pro-aggregating activity in rabbit platelets; 3) binding to sialic acid-containing glycoconjugates; 4) pro-inflammatory activity. These effects are independent of urea hydrolysis and require activation of the eicosanoid metabolism and calcium channels. Other ureases have some of biological activities described for canatoxin, such as induction of platelet aggregation by jackbean and soybean ureases, and also Bacillus pasteurii urease, while insecticidal effects were seen only for plant-derived ureases. Microbial ureases play a role in the pathogenesis of urinary stones, pyelonephritis, urinary catheter incrustation, peptic ulceration and possibly in gastric tumors. Helicobacter pylori, a Gram-negative bacterium that colonizes the human stomach mucosa, causes gastric ulcers and cancer through a mechanism not yet fully elucidated. In this work we studied bacterial ureases to find out if they present some of the biological properties described for canatoxin. We demonstrate that a recombinant Helicobacter pylori urease and a native Bacillus pasteurii urease induce aggregation of rabbit platelets by a mechanism similar to that recruited by canatoxin, involving mediation by lipoxygenase-derived eicosanoids. H. pylori urease also induces pro-inflammatory effects similar to those presented by canatoxin and are mediated by the same signalling pathway. These findings may contribute to the enlightening of physiopathology of diseases promoted by ureaseproducing bacteria.