Orientador: Maria Ligia Rodrigues Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T18:07:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Walcianeda_M.pdf: 828879 bytes, checksum: 887dfe68d9499873f1fa12e23a404abd (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Insetos fitopatógenos e outros animais utilizam enzimas digestivas tais como as amilases e proteases para processar nutrientes obtidos de plantas necessários ao seu desenvolvimento. A broca-da-cana Diatraea saccharalis é a principal praga da cana-de-açúcar no Brasil e em outros países da América do Sul. Plantas sintetizam uma variedade de moléculas incluindo inibidores de proteinases (IPs) para se defenderem contra o ataque de insetos. Os IPs são polipeptídios hábeis em se ligar às enzimas proteolíticas localizadas no intestino médio dos insetos, tornando-as inativas por inibição competitiva. Esse processo leva a uma redução da disponibilidade de aminoácidos para a síntese protéica, e desta maneira, uma redução no crescimento e desenvolvimento. A predominância de enzimas digestivas do tipo serino-proteinases na broca-da-cana motivou a descoberta de IPs com a capacidade de reduzir seu processo digestivo. Neste trabalho, um inibidor purificado das sementes de Adenanthera pavonina ¿ ApTI foi utilizado em bioensaios, e sua atividade tóxica sobre D. saccharalis foi determinada. A ingestão de ApTI resultou em uma redução significativa na sobrevivência e peso larval. Para examinar o efeito da proteína sobre o inseto, a atividade das proteinases intestinais das larvas que se alimentaram em dieta livre do inibidor e alimentadas em dieta contendo o inibidor a 0,05% foi comparada através de ensaios enzimáticos e eletroforese em géis de atividade enzimática. As larvas de quarto ínstar alimentadas em dieta contendo ApTI apresentaram uma diminuição na atividade tríptica do intestino e das fezes, confirmado por ensaios enzimáticos e na eletroforese de atividade. Os resultados de utilização da dieta apresentaram redução na eficiência de conversão do alimento ingerido (ECI) e do alimento digerido (ECD) e aumento no custo metabólico (CM). Além disso, a atividade tríptica das larvas que se alimentaram em dieta com ApTI foi sensível à inibição por ApTI. Esses resultados sugerem que ApTI possui efeitos anti-metabólicos quando ingeridos por D. saccharalis / Abstract: Phytophatogous insects and other animals use digestive enzymes, such as amylases and proteinases to process the nutrients obtained from the plants necessary for their development. The sugarcane borer Diatraea saccharalis is the major pest of sugarcane in Brazil and other South American countries. Plants synthesize a variety of molecules, including proteinase inhibitors (PIs), to defend themselves against attack by insects. PIs are polypeptides that are able to bind to insect midgut proteolytic enzymes, rendering them inactive by competitive inhibition. This process leads to a limitation of essential amino acids in protein synthesis, and thus, to reduction in growth and development. The predominance of sugarcane-borer digestive serine proteinases has motivated the discovery of PIs with the ability to reduce the digestion process. In this report, the pure inhibitor from seeds of Adenanthera pavonina ¿ ApTI was used in bioassay and its toxic activity on D. saccharalis was determined. The ingestion of ApTI did result in a significant reduction in larval survival and weight. To examine the protein effects on insect, the midgut proteinases of D. saccharalis larvae reared on artificial PI-free diet and on a diet containing ApTI at 0.05% were compared by using enzymatic assays and polyacrilamide gel electrophoresis. The fourth instar larvae reared on diet containing ApTI showed a decrease in tryptic activity of gut and faeces, as confirmed by enzymatic assays and by polyacrilamide gel eletrophoresis. The results from dietary utilization experiments realized with D. saccharalis larvae presented a reduction in efficiency of conversion of ingested food (ECI) and digested food (ECD) and an increase in metabolic cost (CM). In addition, the tryptic activity in ApTI-fed larvae was sensitive to ApTI. These results suggest that ApTI have a potential antimetabolic effect when ingested by D. saccharalis / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Maria Lígia Rodrigues Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:33:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dantzger_Miriam_D.pdf: 2351280 bytes, checksum: b2da4015dedd7611bbce146ad9143d6f (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os inibidores de proteinases extraídos de plantas têm se mostrado promissores como um método alternativo no combate aos insetos-pragas. Neste estudo, um inibidor de peptidase foi isolado de sementes de Clitoria fairchildiana (Papilionoideae), denominado CFPI, caracterizado funcional e estruturalmente e sua atividade inseticida foi avaliada. CFPI foi purificado por exclusão molecular, seguido por coluna de interação hidrofóbica e apresentou um pico majoritário com atividade inibitória após ter sido submetido à filtração com alta resolução. Estudos cinéticos realizados com CFPI purificado mostraram uma atividade inibitória do tipo competitiva contra tripsina e quimotripsina bovinas, com uma estequiometria de inibição de 1:1 para ambas as enzimas. A constante de inibição de CFPI contra tripsina e quimotripsina bovinas foram 3,3 x 10-10 e 1,5 x 10-10 M, respectivamente, revelando uma forte capacidade de ligação. Eletroforese em SDS-Page mostrou que CFPI possui uma única cadeia polipeptídica, com uma massa molecular aparente de 15 kDa, sob condições não redutoras. Entretanto, o inibidor apresentou uma massa acurada de 7973 Daltons determinada por MALDI-TOF, sugerindo que CFPI forme dímeros em solução. Essa característica, aliada à estequiometria de inibição para tripsina e quimotripsina, à constante de inibição (Ki) para ambas as enzimas e ao sequenciamento e alinhamento N-terminal, permitiram classificar CFPI como membro da família Bowman-Birk de inibidores. O inibidor manteve-se estável ao aquecimento progressivo por 30 min a cada temperatura, variando de 37 até 100 ?C e a análise de dicroísmo não mostrou mudanças no espectro a 207 nm após aquecimento à 90 ?C e subsequente resfriamento. Além disso, CFPI mostrou atividade sobre uma ampla faixa de pH (2-10). Em contraste, a redução de CFPI com DTT resultou em perda de atividade inibitória contra tripsina e quimotripsina. CFPI exibiu atividade inibitória considerável contra enzimas tripsinas de Anagasta kuehniella (76%), Diatraea saccharalis (59%) e Heliothis virescens (49%). Suas propriedades inseticidas foram confirmadas a partir do impacto negativo causado no crescimento de A. kuehniella e C. cephalonica. O inibidor exerceu efeito antinutricional sobre A. kuehniella tanto na geração F0 como em F1 / Abstract: Proteinase inhibitors isolated from plants have shown a promising alternative method against insect pests. In this study, a proteinase inhibitor was isolated from Clitoria fairchildiana seeds (CFPI). CFPI was functional and structurally characterized and its insecticidal activity was evaluated. CFPI was purified by molecular exclusion, following by hydrophobic interaction column and showed a majoritarian peak with inhibitory activity after high resolution filtration gel column. Kinetic studies of the purified inhibitor showed a competitive¿type inhibitory activity against bovine trypsin and chymotrypsin, with an inhibition stoichiometry of 1:1 for both enzymes. The inhibition constants against trypsin and chymotrypsin were 3.3 ×10?10 and 1.5 × 10?10 M, respectively, displaying a tight binding property. SDS¿PAGE showed that CFPI has a single polypeptide chain with an apparent molecular mass of 15 kDa under non¿reducing conditions. However, MALDI¿TOF analysis demonstrated a molecular mass of 7.973 Da, suggesting that CFPI forms dimers in solution. This feature, combined with the stoichiometry of inhibition for trypsin and chymotrypsin, the inhibition constant (Ki) for both enzymes and the N-terminal sequencing, allowed classifying CFPI as a member of Bowman-Birk family inhibitors. CFPI remained stable to progressive heating for 30 min to each temperature range of 37 up to 100 °C and CD analysis exhibited no changes in spectra at 207 nm after heating at 90 °C and subsequent cooling. Moreover, CFPI was active over a wide pH range (2¿10). In contrast, reduction with DTT resulted in a loss of inhibitory activity against trypsin and chymotrypsin. CFPI also exhibited remarkable inhibitory activity against larval midgut trypsin enzymes from Anagasta kuehniella (76%), Diatraea saccharalis (59%) and Heliothis virescens (49%). Its insecticidal properties were further analysed by bioassays and confirmed by negative impact on growth of A. kuehniella and C. cephalonica. The inhibitor exhibited antinutritional effect on A. kuehniella in the F0 and F1 generations / Doutorado / Bioquimica / Doutora em Biologia Funcional e Molecular