O gênero Metarhizium abriga fungos cosmopolitas que infectam hospedeiros artrópodes. Curiosamente, enquanto algumas espécies do gênero infectam um amplo espectro de hospedeiros (hospedeiro-generalistas), outras espécies infectam apenas alguns artrópodes (hospedeiro-especialistas). Esse traço evolutivo singular permite comparações únicas, a fim de determinar como patógenos e fatores de virulência surgem. Dentre os diversos fatores de virulência descritos, se destacam os metabólitos secundários que hipoteticamente desempenhem papéis essenciais na infecção fúngica. No entanto, a maioria dos genes para a produção de metabólitos secundários em Metarhizium spp. não foram ainda caracterizados, e pouco se sabe sobre a organização gênomica, expressão e regulação destes genes. A fim de melhor compreender estes aspectos, nós realizamos uma análise e descrição detalhada de agrupamentos gênicos (clusters) envolvidos na biossíntese de metabólitos secundários em M. anisopliae, analisamos dados de um estudo transcritômico onde o fungo foi cultivado em cutículas de carrapato avaliando a expressão diferencial destes clusters, bem como avaliamos a conservação destes genes entre espécies do gênero Metarhizium. Ademais, nossa análise se estendeu avaliando aspectos evolutivos e filogenéticos para três clusters: MaPKS1 cujo produto é putativamente assemelhado a tropolonas e citrininas, MaNRPS-PKS2 cujo produto é putativamente assemelhado a pseurotina e MaTERP1 cujo produto putativo é o ácido helvólico. Dentre os 73 clusters identificados no genoma de M. anisopliae, 20 % estavam positivamente regulados na condição experimental de infecção inicial, com presumível papel na virulência do fungo. Dentre os clusters positivamente regulados estão genes já caracterizados envolvidos na biossíntese de destruxinas, NG39x e ferricrocina, em conjunto com genes putativamente envolvidos na biossíntese do ácido helvólico, produtos assemelhados a pseurotina e tropolonas e citrininas, além de genes envolvidos na biossíntese de compostos desconhecidos. Curiosamente, diversos clusters positivamente regulados na condição de infecção inicial não estão presentes em espécies hospedeiro-especialistas do gênero Metarhizium, indicando que existem diferenças nas estratégias metabólicas empregadas por espécies hospedeiro-generalistas e hospedeiro-especialistas no ciclo infeccioso. Estas diferenças no potencial metabólico podem ter sido parcialmente moldadas por eventos de transferência horizontal, conforme sugere nossa análise filogenética sobre a origem do o cluster putativamente envolvido na biossíntese do ácido helvólico em Metarhizium spp. Em conclusão, diversos clusters desconhecidos são descritos e aspectos da sua organização, regulação e origem são discutidos, fornecendo evidências sobre o impacto dos metabólitos secundários no ciclo de vida e infecção de espécies do gênero Metarhizium. / The Metarhizium genus harbors cosmopolitan fungi that infect arthropod hosts. Interestingly, while some species infect a wide range of hosts (host-generalists), other species infect only a few arthropods (host-specialists). This singular evolutionary trait permits unique comparisons to determine how pathogens and virulence determinants emerge. Among the several virulence determinants that have been described, secondary metabolites (SMs) are suggested to play essential roles during fungal infection. However, the majority of genes related to SM production in Metarhizium spp. are uncharacterized, and little is known about their genomic organization, expression and regulation. To better understand these aspects, we have performed a deep survey and description of SM biosynthetic gene clusters (BGCs) in M. anisopliae, analyzed RNA-seq data from fungi grown on cattle-tick cuticles, evaluated the differential expression of BGCs, and assessed conservation within the Metarhizium genus. Furthermore, our analysis extended to the construction of a phylogeny for the following three BGCs: a tropolone/citrinin-related compound (MaPKS1), a pseurotin-related compound (MaNRPS-PKS2), and a putative helvolic acid (MaTERP1). Among 73 BGCs identified in M. anisopliae, 20% were up-regulated during initial tick cuticle infection and presumably possess virulence-related roles. These up-regulated BGCs include known clusters, such as destruxin, NG39x and ferricrocin, together with putative helvolic acid and pseurotin- and tropolone/citrinin-related compound clusters, as well as uncharacterized clusters. Interestingly, several up-regulated BGCs were not conserved in host-specialist species from the Metarhizium genus, indicating differences in the metabolic strategies employed by generalist and specialist species to overcome and kill their host. These differences in metabolic potential may have been partially shaped by horizontal gene transfer (HGT) events, as our phylogenetic analysis provided evidence that the putative helvolic acid cluster in Metarhizium spp. originated from an HGT event. In conclusion several unknown BGCs are described, and aspects of their organization, regulation and origin are discussed, providing evidence for the impact of SMs on the Metarhizium genus lifestyle and infection process.

Resumo: Os carrapatos Rhipicephalus sanguineus são popularmente conhecidos como carrapatos do cão, por ser este, seu hospedeiro mais freqüente, podendo, no entanto, também ser encontrados em outros mamíferos, inclusive no homem. O controle químico de carrapatos tem sido amplamente utilizado, porém com altos custos e apresentando pontos negativos como a incidência de indivíduos resistentes, além dos impactos ambientais. Devido a isso, muitos estudos têm buscado novas formas de aumentar a eficiência do seu controle e ao mesmo tempo de reduzir a contaminação ambiental. Formas de controle químico natural, como a utilização de ésteres sintetizados a partir do ácido ricinoléico do óleo de mamona (Ricinus communis) têm merecido especial atenção, uma vez que os resultados da sua eficácia têm sido comprovados. Além disso, este método pode reduzir os custos do controle, uma vez que seus compostos podem ser fornecidos para os hospedeiros via alimentação não havendo necessidade de manejo. A forma de ação exata deste método no combate dos carrapatos ainda não está totalmente esclarecida e sendo assim, o presente estudo visou identificar nas células germinativas dos ovários de fêmeas de carrapatos R. sanguineus a forma de ação dos ésteres sintetizados a partir do ácido ricinoléico, por meio da aplicação de técnicas histológicas e de microscopia eletrônica de transmissão. Para tanto, coelhos virgens de infestação foram divididos em dois grupos: grupos controle (GC1 e GC2) e grupos tratamento (GT1 e GT2), que foram alimentados respectivamente com ração comum + sal (NaCl) sem adição de ésteres e com ração comum + sal enriquecido com ésteres do óleo de mamona. Cada coelho foi infestado com 30 casais de carrapatos R. sanguineus. Dos hospedeiros de ambos os grupos foram coletadas 15 fêmeas com 4 dias de alimentação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The tick Rhipicephalus sanguineus are popularly known as the brown dog ticks, because those are the most frequently host of this ectoparasite, but may also be found in other mammals, including humans. The chemical control of ticks has been widely used, however with high costs and showing negative points such as the incidence of resistant individuals, as well as environmental impacts. However, many studies have sought new ways to increase the efficiency of its control and at the same time reduce the environmental contamination. Natural chemical control, such as the use of synthesized esters of ricinoleic acid from castor oil (Ricinus communis) have deserved special attention, since the results of its effectiveness has been proven. In addition, this method can reduce the costs of control, since its compounds can be supplied for the hosts via feed. The exact form of action of this method in the combat of ticks is not yet fully clarified and therefore, this study aimed to identify in the germ cells of the ovaries of R. sanguineus female ticks the action form of esters of ricinoleic acid onwards, through the application of histological techniques and transmission electron microscopy. To this end, rabbits never infested before were divided into two groups: control groups (GC1 and GC2) and treatment groups (GT1 and GT2), that were fed respectively with common salt (NaCl) ration without addition of esters and with common ration salt enriched with esters of castor oil. Each rabbit was infested with 30 R. sanguineus ticks couples. The hosts of both groups were collected 15 females with 4 days of feeding (semi-ingurgitadas) and 15 females with 6 to 7 days of feeding (fully-engorged) of which the ovaries were removed for analysis of cellular changes resulting from the action of esters in these organs. The results obtained from the histochemical... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Maria Izabel Camargo Mathias / Coorientador: Pablo Henrique Nunes / Banca: Solange Aparecida Rossini de Oliveira / Banca: Gilberto Orivaldo Chierice / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-24Bitstream added on 2014-06-13T19:08:40Z : No. of bitstreams: 1 sampieri_br_me_rcla.pdf: 5351700 bytes, checksum: 8e797979ee2f44cd01fe40ebaeaf2313 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os carrapatos Rhipicephalus sanguineus são popularmente conhecidos como carrapatos do cão, por ser este, seu hospedeiro mais freqüente, podendo, no entanto, também ser encontrados em outros mamíferos, inclusive no homem. O controle químico de carrapatos tem sido amplamente utilizado, porém com altos custos e apresentando pontos negativos como a incidência de indivíduos resistentes, além dos impactos ambientais. Devido a isso, muitos estudos têm buscado novas formas de aumentar a eficiência do seu controle e ao mesmo tempo de reduzir a contaminação ambiental. Formas de controle químico natural, como a utilização de ésteres sintetizados a partir do ácido ricinoléico do óleo de mamona (Ricinus communis) têm merecido especial atenção, uma vez que os resultados da sua eficácia têm sido comprovados. Além disso, este método pode reduzir os custos do controle, uma vez que seus compostos podem ser fornecidos para os hospedeiros via alimentação não havendo necessidade de manejo. A forma de ação exata deste método no combate dos carrapatos ainda não está totalmente esclarecida e sendo assim, o presente estudo visou identificar nas células germinativas dos ovários de fêmeas de carrapatos R. sanguineus a forma de ação dos ésteres sintetizados a partir do ácido ricinoléico, por meio da aplicação de técnicas histológicas e de microscopia eletrônica de transmissão. Para tanto, coelhos virgens de infestação foram divididos em dois grupos: grupos controle (GC1 e GC2) e grupos tratamento (GT1 e GT2), que foram alimentados respectivamente com ração comum + sal (NaCl) sem adição de ésteres e com ração comum + sal enriquecido com ésteres do óleo de mamona. Cada coelho foi infestado com 30 casais de carrapatos R. sanguineus. Dos hospedeiros de ambos os grupos foram coletadas 15 fêmeas com 4 dias de alimentação... / The tick Rhipicephalus sanguineus are popularly known as the brown dog ticks, because those are the most frequently host of this ectoparasite, but may also be found in other mammals, including humans. The chemical control of ticks has been widely used, however with high costs and showing negative points such as the incidence of resistant individuals, as well as environmental impacts. However, many studies have sought new ways to increase the efficiency of its control and at the same time reduce the environmental contamination. Natural chemical control, such as the use of synthesized esters of ricinoleic acid from castor oil (Ricinus communis) have deserved special attention, since the results of its effectiveness has been proven. In addition, this method can reduce the costs of control, since its compounds can be supplied for the hosts via feed. The exact form of action of this method in the combat of ticks is not yet fully clarified and therefore, this study aimed to identify in the germ cells of the ovaries of R. sanguineus female ticks the action form of esters of ricinoleic acid onwards, through the application of histological techniques and transmission electron microscopy. To this end, rabbits never infested before were divided into two groups: control groups (GC1 and GC2) and treatment groups (GT1 and GT2), that were fed respectively with common salt (NaCl) ration without addition of esters and with common ration salt enriched with esters of castor oil. Each rabbit was infested with 30 R. sanguineus ticks couples. The hosts of both groups were collected 15 females with 4 days of feeding (semi-ingurgitadas) and 15 females with 6 to 7 days of feeding (fully-engorged) of which the ovaries were removed for analysis of cellular changes resulting from the action of esters in these organs. The results obtained from the histochemical... (Complete abstract click electronic access below)

O carrapato Rhipicephalus microplus é um ectoparasito hematófago de grande importância para a pecuária por ser responsável por perdas massivas na produção animal, de forma que o seu controle é economicamente relevante. Este carrapato, além dos danos que causa por si só, é também um importante vetor para a transmissão de microorganismos patogênicos, entre eles o hemoprotozoário intraeritrocítico Babesia bovis. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma linhagem de B. bovis capaz de expressar um antígeno protetor, uma glutationa S-transferase do carrapato Haemaphysalis longicornis (HlGST), e o teste desta linhagem como uma vacina de vetor vivo para o controle do carrapato R. microplus. B. bovis, em cultivo, da linhagem S74-T3B foram eletroporados em presença de plasmídeo contendo o promotor bidirecional de B. bovis Ef-1 aresponsável pela expressão independente de dois genes: o repórter fusionado ao agente para seleção (GFP-BSD) e HlGST fusionada à sequência codificadora do peptídeo sinal de MSA-1 (merozoite surface antigen-1). Após a eletroporação, foi feita a seleção com blasticidina para obtenção da linhagem nomeada HlGST. A linhagem HlGST é composta por parasitos contendo diferentes padrões de inserção dos genes exógenos, tanto dentro quanto fora do locus Ef-1. Uma linhagem clonal denominada HlGST-Cln expressando HlGST e GFP-BSD foi obtida a partir da linhagem HlGST. Dois ensaios, independentes, de imunização de bovinos com os parasitos clonais foram realizados, sendo usado como controle uma linhagem clonal previamente caracterizada denominada GFP-Cln. Todos os animais inoculados desenvolveram uma forma branda de babesiose, indicando que ambas as linhagens clonais são atenuadas, mas apenas os animais imunizados com a linhagem HlGST-Cln foram capazes de produzir anticorpos anti-HlGST. O segundo procedimento de imunização foi seguido por um desafio com larvas de R. microplus. O desenvolvimento dessas larvas no hospedeiro levou a fêmeas adultas de menor peso e fertilidade. Coletivamente, esses dados mostram a possibilidade de uso de linhagens transfectadas de B. bovis como vacinas de vetor vivo. / The tick Rhipicephalus microplus is a notorious blood-feeding ectoparasite of cattle, responsible for massive losses in animal production. It is the main vector of pathogenic microorganisms, including Babesia bovis, an intraerythrocytic apicomplexan protozoan parasite responsible for bovine babesiosis. This study describes the development and testing of a live B. bovis vaccine expressing the protective tick antigen glutathione S-transferase from Haemaphysalis longicornis (HlGST). The B. bovis S74- T3B parasites were electroporated with a plasmid containing the bidirectional Ef-1 promoter of B. bovis controlling expression of two independent genes, the selectable marker GFP-BSD, and HlGST fused to the MSA-1 (merozoite surface antigen-1) signal peptide from B. bovis. Electroporation followed by blasticidin selection resulted in the emergence of a mixed B. bovis transfected line (termed HlGST) in in vitro cultures, containing parasites with distinct patterns of insertion of both exogenous genes, either in or outside the Ef-1 a locus. A B. bovis clonal line termed HlGST-Cln expressing HlGST and GFP-BSD was then derived from the mixed parasite line HlGST. Two independent calf immunization trials were performed via intravenous inoculation of the HlGST-Cln and a control consisting of an irrelevant transfected clonal line of B. bovis designated GFP-Cln. The control GFP-Cln line contains a copy of the GFP-BSD gene inserted into the Ef-1 locus of B. bovis in an identical fashion as the HIGST-Cln parasites. All animals inoculated with the HlGST-Cln and GFP-Cln transfected parasites developed mild babesiosis indicating that both transfected cloned parasite lines are attenuated. All animals immunized with HlGST-Cln produced detectable anti-glutathione-S-transferase antibodies. After immunization with HlGST-Cln, calves were challenged with R. microplus larva. Development of these larva produce fully engorged female tick with reduced weight and fertility. Collectively, these data show that transfected B. bovis parasites can be used as vectors in live vectored vaccines.

O gênero Metarhizium abriga fungos cosmopolitas que infectam hospedeiros artrópodes. Curiosamente, enquanto algumas espécies do gênero infectam um amplo espectro de hospedeiros (hospedeiro-generalistas), outras espécies infectam apenas alguns artrópodes (hospedeiro-especialistas). Esse traço evolutivo singular permite comparações únicas, a fim de determinar como patógenos e fatores de virulência surgem. Dentre os diversos fatores de virulência descritos, se destacam os metabólitos secundários que hipoteticamente desempenhem papéis essenciais na infecção fúngica. No entanto, a maioria dos genes para a produção de metabólitos secundários em Metarhizium spp. não foram ainda caracterizados, e pouco se sabe sobre a organização gênomica, expressão e regulação destes genes. A fim de melhor compreender estes aspectos, nós realizamos uma análise e descrição detalhada de agrupamentos gênicos (clusters) envolvidos na biossíntese de metabólitos secundários em M. anisopliae, analisamos dados de um estudo transcritômico onde o fungo foi cultivado em cutículas de carrapato avaliando a expressão diferencial destes clusters, bem como avaliamos a conservação destes genes entre espécies do gênero Metarhizium. Ademais, nossa análise se estendeu avaliando aspectos evolutivos e filogenéticos para três clusters: MaPKS1 cujo produto é putativamente assemelhado a tropolonas e citrininas, MaNRPS-PKS2 cujo produto é putativamente assemelhado a pseurotina e MaTERP1 cujo produto putativo é o ácido helvólico. Dentre os 73 clusters identificados no genoma de M. anisopliae, 20 % estavam positivamente regulados na condição experimental de infecção inicial, com presumível papel na virulência do fungo. Dentre os clusters positivamente regulados estão genes já caracterizados envolvidos na biossíntese de destruxinas, NG39x e ferricrocina, em conjunto com genes putativamente envolvidos na biossíntese do ácido helvólico, produtos assemelhados a pseurotina e tropolonas e citrininas, além de genes envolvidos na biossíntese de compostos desconhecidos. Curiosamente, diversos clusters positivamente regulados na condição de infecção inicial não estão presentes em espécies hospedeiro-especialistas do gênero Metarhizium, indicando que existem diferenças nas estratégias metabólicas empregadas por espécies hospedeiro-generalistas e hospedeiro-especialistas no ciclo infeccioso. Estas diferenças no potencial metabólico podem ter sido parcialmente moldadas por eventos de transferência horizontal, conforme sugere nossa análise filogenética sobre a origem do o cluster putativamente envolvido na biossíntese do ácido helvólico em Metarhizium spp. Em conclusão, diversos clusters desconhecidos são descritos e aspectos da sua organização, regulação e origem são discutidos, fornecendo evidências sobre o impacto dos metabólitos secundários no ciclo de vida e infecção de espécies do gênero Metarhizium. / The Metarhizium genus harbors cosmopolitan fungi that infect arthropod hosts. Interestingly, while some species infect a wide range of hosts (host-generalists), other species infect only a few arthropods (host-specialists). This singular evolutionary trait permits unique comparisons to determine how pathogens and virulence determinants emerge. Among the several virulence determinants that have been described, secondary metabolites (SMs) are suggested to play essential roles during fungal infection. However, the majority of genes related to SM production in Metarhizium spp. are uncharacterized, and little is known about their genomic organization, expression and regulation. To better understand these aspects, we have performed a deep survey and description of SM biosynthetic gene clusters (BGCs) in M. anisopliae, analyzed RNA-seq data from fungi grown on cattle-tick cuticles, evaluated the differential expression of BGCs, and assessed conservation within the Metarhizium genus. Furthermore, our analysis extended to the construction of a phylogeny for the following three BGCs: a tropolone/citrinin-related compound (MaPKS1), a pseurotin-related compound (MaNRPS-PKS2), and a putative helvolic acid (MaTERP1). Among 73 BGCs identified in M. anisopliae, 20% were up-regulated during initial tick cuticle infection and presumably possess virulence-related roles. These up-regulated BGCs include known clusters, such as destruxin, NG39x and ferricrocin, together with putative helvolic acid and pseurotin- and tropolone/citrinin-related compound clusters, as well as uncharacterized clusters. Interestingly, several up-regulated BGCs were not conserved in host-specialist species from the Metarhizium genus, indicating differences in the metabolic strategies employed by generalist and specialist species to overcome and kill their host. These differences in metabolic potential may have been partially shaped by horizontal gene transfer (HGT) events, as our phylogenetic analysis provided evidence that the putative helvolic acid cluster in Metarhizium spp. originated from an HGT event. In conclusion several unknown BGCs are described, and aspects of their organization, regulation and origin are discussed, providing evidence for the impact of SMs on the Metarhizium genus lifestyle and infection process.

Cistatinas são um grupo de inibidores de cisteíno proteases que atuam na regulação da proteólise e estão presentes em uma ampla variedade de organismos. Estudos sobre essa classe de inibidores em parasitas têm contribuído para elucidar suas funções na regulação de processos fisiológicos como a digestão do sangue e a supressão da resposta imune do hospedeiro durante a alimentação. Por isso, cistatinas são um alvo interessante na pesquisa para o desenvolvimento de novos métodos de controle de parasitas. Além disso, a caracterização de proteínas compartilhadas por diferentes espécies de parasitas representa uma estratégia viável para encontrar potenciais alvos para uma vacina multi-espécie. Entretanto, as funções das cistatinas nos carrapatos permanecem obscuras, especialmente na espécie Ixodes ovatus. Neste trabalho, foi caracterizado o perfil inibitório de rJpIocys2a, uma cistatina de I. ovatus, para as catepsinas B, C e L. O perfil de inibição enzimática de rJpIocys2a se mostrou variável entre catepsinas envolvidas na digestão do sangue pelo carrapato e na evasão da resposta imune do hospedeiro. Além disso, um peptídeo baseado na sequência de aminoácidos do inibidor JpIocsy2a (STQ-pep) foi sintetizado e utilizado para imunização de coelhos. O soro anti-STQ-pep foi usado para analisar a antigenicidade cruzada entre cistatinas dos carrapatos Rhipicephalus microplus e I. ovatus. A análise da antigenicidade cruzada revelou que anticorpos gerados contra o peptídeo são capazes de reconhecer cistatinas nativas e recombinante de R. microplus. A habilidade de rJpIocys2a de inibir catepsinas relacionadas a diferentes funções sugere múltiplas funções para esse inibidor. Os resultados obtidos neste trabalho forneceram bases para outros experimentos que utilizem esta proteína como antígeno vacinal. / Cystatins are a group of cysteine protease inhibitors that act on the regulation of physiological proteolysis and are present in a wide range of organisms. Researches on this class of inhibitors in parasites have contributed to clarify their roles in the regulation of important physiological processes, such as blood digestion and suppression of the host immune response during blood feeding. Thus, cystatins are a topic of research for the development of new parasite control methods. Additionally, the characterization of proteins shared by different parasite species represents a valuable strategy to identify potential targets for a multi-species vaccine. However, cystatin functions in ticks remain undetermined, especially in Ixodes ovatus. This work characterized the inhibitory profile of rJpIocys2a, an I. ovatus cystatin, to cathepsins B, C, and L. The enzymatic inhibition profile of JpIocys2a shows a distinct modulation of cathepsins related to tick blood digestion and evasion of host immune response. In addition, a peptide from JpIocys2a amino acid sequence (STQ-pep) was synthesized and used for rabbit immunization. Anti-STQ-pep serum was used to analyze the cross-antigenicity between Rhipicephalus microplus and I. ovatus cystatins. Crossantigenicity assays revealed that antibodies against the JpIocys2a peptide are able to recognize native and recombinant R. microplus ticks cystatins. The ability of rJpIocys2a to inhibit cathepsins related to different functions suggests multiple roles for JpIocys2a. The results obtained in this work provided basis for further experiments using this protein as a vaccine antigen.

Cistatinas são um grupo de inibidores de cisteíno proteases que atuam na regulação da proteólise e estão presentes em uma ampla variedade de organismos. Estudos sobre essa classe de inibidores em parasitas têm contribuído para elucidar suas funções na regulação de processos fisiológicos como a digestão do sangue e a supressão da resposta imune do hospedeiro durante a alimentação. Por isso, cistatinas são um alvo interessante na pesquisa para o desenvolvimento de novos métodos de controle de parasitas. Além disso, a caracterização de proteínas compartilhadas por diferentes espécies de parasitas representa uma estratégia viável para encontrar potenciais alvos para uma vacina multi-espécie. Entretanto, as funções das cistatinas nos carrapatos permanecem obscuras, especialmente na espécie Ixodes ovatus. Neste trabalho, foi caracterizado o perfil inibitório de rJpIocys2a, uma cistatina de I. ovatus, para as catepsinas B, C e L. O perfil de inibição enzimática de rJpIocys2a se mostrou variável entre catepsinas envolvidas na digestão do sangue pelo carrapato e na evasão da resposta imune do hospedeiro. Além disso, um peptídeo baseado na sequência de aminoácidos do inibidor JpIocsy2a (STQ-pep) foi sintetizado e utilizado para imunização de coelhos. O soro anti-STQ-pep foi usado para analisar a antigenicidade cruzada entre cistatinas dos carrapatos Rhipicephalus microplus e I. ovatus. A análise da antigenicidade cruzada revelou que anticorpos gerados contra o peptídeo são capazes de reconhecer cistatinas nativas e recombinante de R. microplus. A habilidade de rJpIocys2a de inibir catepsinas relacionadas a diferentes funções sugere múltiplas funções para esse inibidor. Os resultados obtidos neste trabalho forneceram bases para outros experimentos que utilizem esta proteína como antígeno vacinal. / Cystatins are a group of cysteine protease inhibitors that act on the regulation of physiological proteolysis and are present in a wide range of organisms. Researches on this class of inhibitors in parasites have contributed to clarify their roles in the regulation of important physiological processes, such as blood digestion and suppression of the host immune response during blood feeding. Thus, cystatins are a topic of research for the development of new parasite control methods. Additionally, the characterization of proteins shared by different parasite species represents a valuable strategy to identify potential targets for a multi-species vaccine. However, cystatin functions in ticks remain undetermined, especially in Ixodes ovatus. This work characterized the inhibitory profile of rJpIocys2a, an I. ovatus cystatin, to cathepsins B, C, and L. The enzymatic inhibition profile of JpIocys2a shows a distinct modulation of cathepsins related to tick blood digestion and evasion of host immune response. In addition, a peptide from JpIocys2a amino acid sequence (STQ-pep) was synthesized and used for rabbit immunization. Anti-STQ-pep serum was used to analyze the cross-antigenicity between Rhipicephalus microplus and I. ovatus cystatins. Crossantigenicity assays revealed that antibodies against the JpIocys2a peptide are able to recognize native and recombinant R. microplus ticks cystatins. The ability of rJpIocys2a to inhibit cathepsins related to different functions suggests multiple roles for JpIocys2a. The results obtained in this work provided basis for further experiments using this protein as a vaccine antigen.

O carrapato bovino, Rhipicephalus (Boophilus) microplus, é um artrópode hematófago, responsável por importantes perdas na pecuária. Durante o desenvolvimento do embrionário do carrapato a cisteíno endopeptidase degradadora de vitelina (VTDCE) participa do processo de hidrólise de vitelina (Vt), a principal fonte de energia e aminoácidos durante esse período. Devido à sua importância na fisiologia do parasita, a VTDCE é um alvo potencial para o desenvolvimento de vacinas anti-carrapatos. Estudos anteriores demonstraram que a VTDCE nativa, purificada de ovos confere proteção contra R. microplus, desencadeada pela resposta imune dos bovinos após a administração deste antígeno. Entretanto, o extenso e dispendioso processo de purificação desta proteína, acrescido do baixo rendimento e fonte escassa de material (ovos de carrapato) inviabiliza a utilização da proteína nativa para fins comerciais. Tais dificuldades podem ser ultrapassadas por meio do uso de uma proteína recombinante. O presente trabalho tem por objetivo a expressão, purificação e caracterização da VTDCE recombinante (rVTDCE). Parte da sequência de aminoácidos da VTDCE nativa foi obtida por sequenciamento de edman e pela análise por especrometria de massas de petídeos obtidos pelo tratamento da proteína com tripsina e. As sequências obtidas assim obtidas foram utilizadas para buscar a sequência da ORF da VTDCE em um banco de cDNA. Por meio de PCR, a ORF da enzima foi clonada em vetor de clonagem e posteriormente de expressão. A rVTDCE expressa em Escherichia coli foi purificada por cromatografia de afinidade e utilizada para determinar algumas de suas propriedades, como atividade enzimática e antimicrobiana. A atividade enzimática foi avaliada através de ensaios fluorimétricos, onde a rVTDCE mostrou características similares à VTDCE nativa. Ensaios antimicrobianos foram realizados para avaliar a possível atividade sugerida após análise da sequencia da ORF da VTDCE. A análise molecular mostrou que a sequência da VTDCE apresenta semelhança com peptídeos antimicrobianos, fato comprovado através de ensaios antimicrobianos. Efetivamente, a VTDCE apresentou atividade antimicrobiana tanto na sua forma nativa como na forma desnaturada desprovida de atividade peptidásica, demonstrando que ambas as atividades são independentes. Foram feitos também ensaios imunológicos, onde anticorpos policlonais anti-rVTDCE foram produzidos em coelhos e bovinos. Por Western blot foi observado que os anticorpos policlonais produzidos contra VTDCE recombinante reconheceram a VTDCE nativa, e o inverso também, indicando que a forma recombinante pode ser utilizada para experimentos de vacinação. / The cattle tick, Rhipicephalus (Boophilus) microplus is a hematophagous arthropod, responsible for significant losses in livestock. During the tick embryo the vitellin-degrading cysteine endopeptidase (VTDCE) participates in the vitellin (Vt) hydrolysis, the main energy source and amino acids during this period. Due to the importance of this enzyme in parasite physiology the VTDCE is a potential target for development of anti-tick vaccine. In previous studies, the immunization with native VTDCE, purified from tick egg, conferred protection against R. microplus. However, the extensive and expensive purification process, plus the low achievement precludes the use of the native protein for commercial purposes. This difficulty can be overcome by the expression of a recombinant protein in heterologous organism. This work aims the expression, purification and characterization of recombinant VTDCE (rVTDCE). Part of the native VTDCE amino acid sequence was determined by Edman sequencing. Native protein was also trypsinized and peptides sequenced by mass spectrometry. The sequences obtained from mass spectrometry and Edman sequencing were used to search the ORF sequence of VTDCE in a tick cDNA library. Through PCR enzyme ORF was cloned into a cloning vector and further into an expression vector. The rVTDCE expressed in Escherichia coli was purified by affinity chromatography and used to determine some of its properties such as antimicrobial and enzyme activity. The enzymatic activity was measured using fluorimetric assays, where rVTDCE had similar characteristics to VTDCE. Antimicrobial assays were performed to evaluate the possible activity suggested after sequence analysis. Molecular analysis showed that the sequence of VTDCE shows similarity with antimicrobial peptides, which was proven through antimicrobial assays. Effectively, the VTDCE presented antimicrobial activity even when the protein didn’t present enzymatic activity, demonstrating that both activities are independent. Immunological assays were also performed. Polyclonal anti-rVTDCE serum were produced in rabbits and cattle. Western blot showed that the polyclonal antibodies raised against recombinant VTDCE recognized the native form, indicating that the recombinant form may be used for vaccination experiments.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-02-25T19:12:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Ana Paula Sampaio Feitosa.pdf: 3707255 bytes, checksum: 56c270d2bf8dd01798cd86abcc07a877 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-25T19:12:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Ana Paula Sampaio Feitosa.pdf: 3707255 bytes, checksum: 56c270d2bf8dd01798cd86abcc07a877 (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / CNPQ / O Rhipicephalus sanguineus (Acari: Ixodidae) é um ectoparasita de cães domésticos e possui grande importância médica e veterinária por está associado à transmissão de inúmeros patógenos, entre eles existe a suspeita do mesmo está associado à transmissão da Leishmania infantum. O objetivo do presente estudo foi avaliar a resposta imune inata celular e humoral através da caracterização morfológica e ultraestrutural de hemócitos, avaliação da dinâmica hemocitária no 1º, 2º e 5º dia após infecção (dpi) com L. infantum, fagocitose com 1º dpi, atividade da fenoloxidase no 1º, 2º e 5º dpi, produção de óxido nítrico no 1º, 2º e 5º dpi, expressão gênica da denfesina e Glutationa S-transferase em Rh. sanguineus no tempo 0 e no 1º, 2º, 5º e 7º dpi, além de avaliar a permanência do parasita no tempo 0 e nos dias 1, 2, 5 e 7 após a infecção com L. infantum (dpi). Foram identificados cinco tipos celulares, prohemócitos, plasmatócitos, granulócitos, esferulócitos e adipohemócitos na hemolinfa do Rh. sanguineus. A partir da contagem total e diferencial dos hemócitos circulantes na hemolinfa de fêmeas de Rh. sanguineus a média do número total de hemócitos no grupo inoculado com L. infantum apresentou-se significantemente elevado (P < 0.001), no 1° e 2° dpi em relação ao grupo controle. Na contagem diferencial de hemócitos observou-se que a percentagem de plasmatócitos e granulócitos no grupo infectado, aumentou significantemente no 1°, 2° e 5° dpi (P < 0.001). Nos ensaios de fagocitose observou-se que plasmatócitos e granulócitos foram capazes de realizar fagocitose de partículas de látex e promastigotas de L. infantum, no 1dpi. A produção de NO aumentou significativamente (P < 0.05) no 2° e 5° dpi e a atividade da PO apresentou aumento significativo (P < 0.05) no 5° dpi. A expressão do gene 18S ribossomal de L. infantum teve um aumento significativo (P < 0.05) no 2°, 5° e 7° após a infecção em relação ao tempo 0. A expressão da GST foi maior no 1º e 2º dpi e o gene defensina foi maior apenas no 5º dpi. Embora não existam estudos sobre a resposta do Rh. sanguineus frente a infecção com L. infatum, estes resultados sugerem, que após a infecção com L.infantum a resposta imune celular e humoral em Rh. sanguineus é ativada, porém mais estudos são necessários para avaliar o impacto dessa resposta no combate a infecção. / The Rhipicephalus sanguineus (Acari: Ixodidae) is an ectoparasite of domestic dogs and has great medical and veterinary importance for being associated with the transmission of many pathogens, among them there is a suspicion of it is association with the transmission of Leishmania infantum. The aim of this study was to evaluate the innate cellular and humoral immune response by morphological and ultrastructural characterization of hemocytes, hemocyte dynamics evaluation, phagocytosis, phenoloxidase activity, nitric oxide production at the 1st, 2nd and 5th dpi, gene expression of denfesina and Glutathione S-transferase in Rh . sanguineus and on days 1, 2, 5 and 7 after infection with L. infantum and to evaluate the persistence of the parasite at time 0 and on days 1, 2, 5 and 7 after infection with L. infantum (dpi). Five cell types were identified, prohemocytes, plasmatocytes, granulocytes, and spherulocytes adipohemocytes in Rh. sanguineus hemolymph. From the total and differential counts of circulating hemocytes in the hemolymph of Rh. sanguineus females the average of total number of hemocytes in the group inoculated with L. infantum showed to be significantly higher (P <0.001), on 1st and 2nd dpi in comparison to control group. In differential counting of hemocytes, it was observed that the percentage of granulocytes and plasmatocytes in the infected group, increased significantly at the 1st, 2nd and 5th dpi (P <0.001). In phagocytosis assays, it was observed that plasmatocytes and granulocytes were able to perform phagocytosis of latex particles and promastigotes of L. infantum, 1 day after infection. NO production increased significantly (P < 0.05) in the 1st, 2nd and 5th dpi and the PO activity increased significantly (P < 0.05) in the 5th dpi. The expression of the 18S ribosomal gene expressed by L. infantum had a significant increase (P < 0.05) in the 2st, 5th and 7th after infection in comparison to time 0. The expression of GST was higher in the 1st and 2nd dpi and the defensin gene was higher only in 5 dpi. Although there are no studies on Rh. sanguineus response against infection with L. infatum, these results suggest that after infection with L.infantum cellular and humoral immune response in Rh. sanguineus is activate, nevertheless more studies are needed to assess the impact of such response in fighting infection.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:04:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4457_1.pdf: 709167 bytes, checksum: 707d288c9f1344376a950479e85de8a5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Os carrapatos são importantes vetores de doenças nas regiões tropicais e subtropicais. Rhipicephalus sanguineus é um ixodídeo causador de severa espoliação nos canídeos e vetor de doenças como as hematozooses (Babesia canis; Ehrlichia canis). Este trabalho avaliou a ação de Metarhizium anisopliae var. anisopliae, Metarhizium anisopliae var. acridum e Beauveria bassiana sobre R. sanguineus, inoculados sob a forma de contato conidial seco e mantidos à temperatura ambiente de ±28°C. Foi avaliado, também, o comportamento fúngico pós-infecção. A ação dos fungos estudados sobre R. sanguineus interferiu na média do peso da massa de ovos, ressaltando-se o tratamento com M. anisopliae var. anisopliae (0,054gtratado e 0,108gcontrole). A maior média do peso residual ocorreu no tratamento com M. anisopliae var. anisopliae (0,053gtratado e 0,022gcontrole). Para o período de pré-postura a menor média foi observada no tratamento com M. anisopliae var. acridum (4,50diatratado e 5,20diacontrole). O período de postura no grupo tratado com M. anisopliae var. anisopliae alcançou a menor média (9,14diatratado e 11,80diacontrole). O menor índice de produção médio de ovos foi observado no tratamento com M. anisopliae var. anisopliae (28,34%tratado e 58,31%controle) e que a menor eficiência reprodutiva média alcançada foi para o grupo tratado com M. anisopliae var. anisopliae (348,62% e 11512,53%controle). Beauveria bassiana apresentou menor média de incubação de ovos (12,50diatratado e 11,90diacontrole). O menor percentual de eclosão médio de larvas foi obtido no tratamento com M. anisopliae var. anisopliae (32,06%tratado e 99,59%controle), com período médio de eclosão de 10,71diatratado e11,00diacontrole. No estudo do comportamento dos fungos pós-infecção observou-se que o percentual de germinação médio de conídios de B. bassiana foi o mais alto (46,39% tratado e 30,66 %controle). B. basssiana esporulou melhor durante os 12 dias de observação. O número da colônia de M. anisopliae var. acridum foi maior nos 12 dias observados e no diâmetro da colônia de B. basssiana obteve melhor resultado nos 12 dias de observação. Na análise morfológica não foi identificada diferença nas estruturas reisoladas. (P > 0,05)