Avaliação in vivo do potencial tóxico e genotóxico das lectinas ConA e MuHL, do ponto quântico AgIn5Se8@ZnS-GSH e do bioconjugado AgIn5Se8@ZnS-MuHL

Abstract

As lectinas, uma classe versátil de proteínas com diversas atividades biológicas, têm sido cada vez mais exploradas em aplicações biomédicas e biotecnológicas. Uma tendência crescente é a sua associação com pontos quânticos - PQs (nanopartículas fluorescentes) para criar nanossondas fluorescentes, visando compreender a glicobiologia relacionada a processos normais e patológicos. Essa abordagem promissora expande as fronteiras da pesquisa e aplicação dessas proteínas em diversas áreas. No entanto, é crucial avaliar a segurança in vivo dessas partículas. Neste estudo, objetivou-se desenvolver um nanossistema fluorescente através da bioconjugação por adsorção da lectina de Myracrodruon urundeuva (MuHL) com o PQ AgIn5Se8@ZnS-GSH (AISe@ZnS), além de avaliar o perfil tóxico e genotóxico in vivo das lectinas MuHL e Canavalia ensiformes (ConA), do PQ AISe@ZnS e do bioconjugado (AgIn5Se8@ZnS- MuHL). Os resultados demonstraram que o sistema AISe@ZnS-MuHL manteve suas propriedades ópticas e funcionais, além de apresentar alta estabilidade coloidal. Entretanto, a avaliação feita em Drosophila melanogaster revelou que as formas nativas das lectinas ConA e MuHL impactaram a sobrevivência, locomoção, viabilidade celular, induzindo estresse oxidativo e danos ao DNA, enquanto formas bloqueadas e desnaturadas não mostraram esses efeitos. Esses resultados sugerem a participação do seu domínio de reconhecimento a carboidratos (DRC) nesses efeitos. Por outro lado, o PQ AISe@ZnS não demonstrou toxicidade, estresse oxidativo ou danos ao DNA. No entanto, o bioconjugado AgIn5Se8@ZnS-MuHL mostrou ser tóxico e genotóxico, provavelmente devido à interação entre o DRC da MuHL e os resíduos de carboidratos na superfície celular. Em conclusão, enquanto os pontos quânticos por si só parecem ser seguros, sua bioconjugação com a lectina MuHL pode induzir efeitos tóxicos, provavelmente devido ao DRC da lectina. Assim, o bioconjugado PQ-lectina mostra um potencial promissor como sonda fluorescente, auxiliando na compreensão de processos biológicos desencadeados por lectinas.

Lectins, a versatile class of proteins with diverse biological activities, have been increasingly explored in biomedical and biotechnological applications. A growing trend is their association with quantum dots - QDs (fluorescent nanoparticles) to create fluorescent nanoprobes, with the aim of understanding glycobiology related to normal and pathological processes. This promising approach expands the frontiers of research and application of these proteins in various areas. However, it is crucial to evaluate the in vivo safety of these particles. In this study, we aimed to develop a fluorescent nanosystem through the bioconjugation by adsorption of Myracrodruon urundeuva lectin (MuHL) with the QD AgIn5Se8@ZnS-GSH (AISe@ZnS) nanoparticles, in addition to evaluating the toxic and genotoxic profile in vivo of the lectins MuHL and Canavalia ensiformes (ConA), the QD AISe@ZnS and the bioconjugate (AgIn5Se8@ZnS-MuHL). The results showed that the AISe@ZnS-MuHL system maintained its optical and functional properties, as well as having high colloidal stability. However, evaluation in Drosophila melanogaster revealed that the native forms of the ConA and MuHL lectins impacted survival, locomotion, cell viability, inducing oxidative stress and DNA damage, while blocked and denatured forms did not show these effects. These results suggest the involvement of its carbohydrate recognition domain (CRD) in these effects. On the other hand, QD AISe@ZnS showed no toxicity, oxidative stress or DNA damage. However, the AgIn5Se8@ZnS-MuHL bioconjugate was shown to be toxic and genotoxic, probably due to the interaction between MuHL's DRC and carbohydrate residues on the cell surface. In conclusion, while quantum dots by themselves appear to be safe, their bioconjugation with the lectin MuHL can induce toxic effects, probably due to the lectin's DRC. Thus, the QD-lectin bioconjugate shows promising potential as a fluorescent probe, aiding in the understanding of biological processes triggered by lectins.