Orientador: Kléber Tomás de Resende / Coorientador: Maria Regina Barbieri de Carvalho / Banca: José Jurandir Fagliari / Banca: Cláudia Josefina Dorigan / Resumo: A imunização passiva de cabritos ocorre por meio da ingestão do colostro, rico em imunoglobulinas (Igs), que são absorvidas nas primeiras horas de vida do animal. A incorporação de inibidores de tripsina ao colostro pode impedir a proteólise das Igs e possibilitar aumento do potencial de desenvolvimento do sistema imune do animal, principalmente quando o colostro apresentar baixa concentração desta proteína. O objetivo deste estudo foi avaliar a transferência de imunidade passiva em cabritos alimentados com colostro caprino adicionado de "leite" de soja contendo inibidores de tripsina ativos. O "leite" de soja foi preparado conforme recomendação da Embrapa, e submetido ao aquecimento a 80°C por 15 min. O colostro foi aquecido a 56°C por 60 min. e obtido de cabras com parições concentradas no período da tarde, sendo a primeira ordenha realizada às 8 horas do dia seguinte, e a segunda 24 horas após. Foram utilizados 25 cabritos recém-nascidos da raça Saanen alimentados com colostro caprino de primeira (T1) e segunda (T2) ordenha, e com 10% (T3), 20% (T4) e 30% (T5) de "leite" de soja em substituição ao colostro caprino de segunda ordenha. As amostras de sangue foram colhidas por venopunção da jugular (1, 12, 24, 36 e 48 h após o nascimento), sendo a primeira colheita realizada antes do fornecimento do colostro. As análises bioquímicas evidenciaram a importância da ingestão do colostro de primeira ordenha que apresentou valores elevados para proteína total (PT) de 8,48 g.dL-1, gamaglutamiltransferase (GGT) de 1.321 U.L-1, fosfatase alcalina (ALP) de 189 U.L-1 e fósforo de 43,9 mg.dL-1. A atividade dos inibidores de tripsina variou de 1.058 (T2) a 2.329 UTI.mg-1 (T5). Os resultados das análises bioquímicas séricas mostraram que os tratamentos não influenciaram as concentrações dos mesmos, porém houve aumento nas atividades... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Passive immunization of kids occurs through ingestion of colostrum rich in immunoglobulins (Igs) that are absorbed in the first hours of the animal's life. Incorporation of trypsin inhibitors in colostrum can prevent proteolysis of Igs and improves potential development of animal's immune system, especially when the colostrum has low Ig concentration. Therefore the aim of this study was to evaluate the effect of goat colostrum added soymilk containing active trypsin inhibitors in the transference of passive immunity in goat kids. The soymilk was prepared as recommended by Embrapa and heated to 80°C for 15 minutes. The goat colostrum was heated to 56°C for 60 minutes, obtained from goats with concentrated calving in the afternoon; the first milk was performed at 8 am of next day, and the second milk 24 hours later. The study used 25 Saanen goat kids fed with goat colostrum of first milk (T1), goat colostrum of second milk (T2), goat colostrum of second milk plus 10% of soymilk (T3), goat colostrum of second milk plus 20% of soymilk (T4) and goat colostrum of second milk plus 30% of soymilk (T5). Blood samples were collected by jugular venipuncture (1, 12, 24, 36 and 48 hours after birth), the first sample was collected before the first feeding of colostrum. Biochemical analysis indicated the importance of colostrum of first milk with high values for total protein (TP) of 8.48 g.dL-1, gamma glutamyl transferase (GGT) 1,321 U.L-1, alkaline phosphatase (ALP) 189 U.L-1 and phosphorus 43.9 mg.dL-1. The activity of trypsin inhibitors ranged from 1,058 (T2) to 2,329 UTI.mg-1 (T5). Results of serum biochemical analyzes did not differ among treatments, but GGT and ALP activities, and IgG concentration increased 12 hours postpartum and after feeding of colostrum. The results indicate that soymilk is an important alternative source to incorporate active trypsin inhibitors that improve... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A dengue à considerada, hoje, a arbovirose mais importante do mundo, tendo distribuiÃÃo e ressurgÃncia em todos os continentes e aumento das Ãreas de incidÃncia devido Ãs mudanÃas climÃticas. Um dos motivos que a torna tÃo importante à ausÃncia de uma vacina eficaz para os quatro sorotipos do vÃrus. Assim, para o controle dessa doenÃa à necessÃrio que haja o combate ao vetor, o mosquito Aedes aegypti. Os atuais programas de combate ao mosquito dispÃem de inseticidas sintÃticos, contudo o surgimento de populaÃÃes resistentes a esses inseticidas representa um entrave ao combate deste mosquito. Desta forma, torna-se necessÃria a busca por novas molÃculas inseticidas ou capazes de potencializar o efeito tÃxico dos inseticidas atuais. Assim, o presente trabalho teve por objetivo a obtenÃÃo de inibidores de tripsina de sementes de Leucaena leucocephala e avaliaÃÃo do potencial inseticida dessas molÃculas sobre as larvas do mosquito Ae. aegypti. Para isso, as proteÃnas presentes nas sementes de L. leucocephala foram extraÃdas, fracionadas e submetidas à cromatografia de afinidade a anidrotripsina acoplada a sepharose 4B, para a obtenÃÃo de uma fraÃÃo rica em inibidores de tripsina denominada sLlTi, a qual foi caracterizada bioquimicamente e utilizada em concentraÃÃo de 0,3 mg/mL nos ensaios de desenvolvimento das larvas do mosquito. A caracterizaÃÃo bioquÃmica do sLlTi permitiu concluir que os inibidores sÃo termorresistentes (a atividade foi mantida apÃs aquecimento por 30 min. a 100 ÂC), apresentam considerÃvel resistÃncia ao agente redutor (DTT), tendo decaimento da sua atividade inibitÃria frente a tripsina apenas quando incubado com 100 mM de DTT por 120 min, o mesmo, tambÃm, à resistente Ãs variaÃÃes de pH na faixa de 2 a 10. Os zimogramas reversos revelaram a presenÃa de bandas proteicas com massa molecular aparente de 20 kDa. Testes biolÃgicos in vitro mostraram que o sLlTi apresenta atividade inibitÃria superior a 90% frente a tripsina e 70% frente ao homogenato intestinal de larvas de Ae. aegypti. ApÃs a realizaÃÃo de eletroforese bidimensional, foi possÃvel a visualizaÃÃo de isoformas com pI entre 4 e 7, aproximadamente. Esses inibidores sÃo capazes de inibir as proteases de larvas de Ae. aegypti in vivo em 56%, causando retardo no desenvolvimento e cerca de 70% de mortalidade. Assim, o sLlTi possui potencial aÃÃo inseticida contra o mosquito vetor da dengue. / Dengue fever is currently the most important arboviral disease in the world, being widely distributed among the continents and having increased incidence areas due to climate change. One of the reasons that makes it so important is the absence of an effective vaccine against the four virus serotypes. So, to control this disease is necessary to fight the disease vector, the mosquito Aedes aegypti. Nowadays, health programs use synthetic insecticides to control the mosquito populations. However, the emergence of resistant populations to these insecticides is an obstacle to combating this mosquito. Thus, it is necessary to search for new insecticides or molecules capable of enhancing the toxic effect of current insecticides. The present study aimed to obtain trypsin inhibitors from Leucaena leucocephala seeds and evaluate the insecticidal potential of these molecules against Ae. aegypti larvae survival and development. For this, the proteins of L. leucocephala seeds were extracted, fractionated and subjected to anhydrotrypsin affinity chromatography to obtain a trypsin-enriched fraction (called sLlTi), which was biochemically characterized and used at a concentration of 0.3 mg/mL in assays of larvae development. Biochemical characterization of sLlTi concluded that the inhibitors are heat resistant (the activity was retained after heating for 30 min at 100  C), showed considerable resistance to the reducing agent DTT and reduction of their inhibitory activity against trypsin was demonstrated only when incubated with 100 mM DTT for 120 min. The inhibitor is also resistant to pH changes in a range from 2 to 10. The reverse zymograms revealed the presence of protein bands with apparent mass near 20 kDa. Biological testing in vitro showed that the sLlTi showed trypsin inhibitory activity greater than 90% and that sLlTi is also capable to inhibit Ae. aegypti digestive enzymes by 70%. After two-dimensional electrophoresis isoforms with pI ranging from 4 to 7, approximately, were observed. These inhibitors were able to inhibit proteases of Ae. aegypti in vivo by 56%, and was capable to delay the larval development after incubation for 10 days. Thus, sLlTi contains proteins with promising insecticidal action against dengue vector.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / As plantas sintetizam proteÃnas que possuem propriedades antimicrobianas, podendo ser utilizadas em substituiÃÃo aos defensivos quÃmicos no campo e como fonte de novas drogas para o controle de infecÃÃes bacterianas em humanos. Dentre as diversas estruturas vegetais, ÃrgÃos reprodutivos como as flores parecem ser uma fonte promissora de tais molÃculas ativas contra patÃgenos, particularmente se considerado o seu relevante papel fisiolÃgico, o qual deve ser preservado. Nesse contexto, a presente pesquisa experimental teve como objetivos a prospecÃÃo de proteÃnas com aÃÃo antimicrobiana em flores silvestres e posterior purificaÃÃo, caracterizaÃÃo bioquÃmica e avaliaÃÃo da atividade antimicrobiana de um inibidor de tripsina presente em flores de Cassia fistula Linn. (Chuva-de-ouro). O extrato total das flores de C. fistula foi preparado em tampÃo fosfato de sÃdio 50 mM, pH 7,5. Esse extrato apresentou atividade inibitÃria de tripsina (42,41 Â 0,35 UI/mgP) e de papaÃna (27,10 Â 0,23 UI/mgP), alÃm de mostrar a presenÃa de peroxidase (20,0 Â 0,18 UAP/mgP) e quitinase (1,70 Â 0,21 ηkatal/mgP), estando ausentes as atividades hemaglutinante, β-1,3-glucanÃsica, ureÃsica e proteÃsica. O inibidor de tripsina de C. fistula, denominado CfTI, foi purificado do extrato total por fracionamento com Ãcido tricloroacÃtico (2,5%), seguido de cromatografias de afinidade (anidrotripsina-Sepharose-4B) e fase reversa (Vydac C-18TP 522). CfTI Ã uma glicoproteÃna com massa molecular aparente de 22,2 kDa, pI 5,0 e sequÃncia NH2-terminal exibindo alta similaridade com o inibidor de tripsina da soja do tipo Kunitz (SBTI). O inibidor mostrou-se pouco estÃvel ao calor, reduzindo sua atividade inibitÃria para 23,4% quando incubado a 60 ÂC, durante 15 minutos. No entanto, ele se mostrou bastante estÃvel a variaÃÃes no pH. CfTI (100 Âg/mL) retardou o crescimento dos fungos fitopatogÃnicos de importÃncia agrÃcola, Colletotrichum lindemuthianum e Fusarium solani, alÃm de apresentar atividade antibacteriana frente Ãs bactÃrias patogÃnicas ao homem, Staphylococcus aureus e Enterobacter aerogenes. Os resultados obtidos demonstram o potencial das flores como fonte diversificada de proteÃnas bioativas, evidenciando o inibidor de tripsina presente em flores de C. fistula, fomentando sua aplicaÃÃo biotecnolÃgica frente a fungos e bactÃrias de relevÃncia para a Agricultura e SaÃde. / Plants synthesize proteins that have antimicrobial properties, which can be used to substitute chemical pesticides in agriculture and as new drugs for the control of bacterial infections in humans. Among the various plant structures, the flowers seem to be a promising source of active molecules against pathogens, particularly if considered its important physiological role, which should be preserved. Therefore, this experimental research aimed at the prospection of novel proteins with antimicrobial activity in wild flowers and to subsequent purification, biochemical characterization and evaluation of antimicrobial activity of a trypsin inhibitor present in flowers of Cassia fistula Linn (the golden shower tree). The total extract of C. fistula flowers was prepared in 50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.5. This extract presented trypsin inhibitory activity (42.41 Â 0.35 IU/mgP) and papain (27.10 Â 0.23 IU/mgP), besides to the presence of peroxidase (20.0 Â 0.18 UAP/mgP) and chitinase (1.70 Â 0.21 ηkatal/mgP). On the other hand, the hemagglutinating, β-1,3-glucanase, protease and urease activities were not detected. The trypsin inhibitor of C. fistula, named CfTI, was purified by fractionating the crude extract with trichloroacetic acid (2.5%) followed by affinity (anidrotripsina-Sepharose-4B) and reverse phase (Vydac C-18TP 522) chromatographies. CfTI is a glycoprotein with an apparent molecular mass of 22.2 kDa, pI 5.0 and NH2-terminal sequence showing high similarity with Kunitz soybean trypsin inhibitor (SBTI). The inhibitor was not stable to heat, and loss 23.4% when incubated at 60 ÂC for 15 minutes. However, it proved to be stable to changes of pH. CfTI (100 Âg/mL) slowed the growth of pathogenic fungi of agricultural importance, Colletotrichum lindemuthianum and Fusarium solani, and also presented antibacterial activity against the human pathogenic bacteria, Staphylococcus aureus and Enterobacter aerogenes. The results demonstrate the potential of the flowers as a source of diverse bioactive proteins, as the trypsin inhibitor present in C. fistula flowers, promoting its biotechnological potential application against fungi and bacteria of relevance to Agriculture and human health.

Orientador: Maria Ligia Rodrigues Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T12:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_VanessadaSilveira_M.pdf: 1587017 bytes, checksum: 9b8d97615e6656343053ce2fd7f519ba (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Inibidores de proteinases (IPs) são amplamente distribuídos em animais, microorganismos e plantas. IPs de plantas são geralmente proteínas pequenas que tem sido principalmente descritas como ocorrendo em órgãos de reserva, tais como sementes e tubérculos, mas eles também foram encontrados nas partes aéreas da planta, nas folhas, flores e raízes. O possível papel sugerido para inibidores de proteinase de sementes inclui a função como parte do sistema defensivo da planta contra pragas via inibição de suas enzimas proteolíticas. A atividade dos IPs é devido a sua capacidade de formar complexos estáveis com as proteases alvos, bloqueando, alterando ou prevenindo o acesso ao sítio ativo da enzima. Lepidoptera são insetos que frequentemente atacam uma ampla variedade de culturas, causando alto dano econômico. A. kuehniella é encontrada mundialmente, este inseto ataca grão estocados e produtos de arroz, aveia, centeio, milho e trigo. Neste trabalho, um inibidor purificado das sementes de Plathymenia foliolosa (Mimosoideae) ¿ PFIT foi utilizado em dietas artificiais, e através de bioensaios seu potencial tóxico contra A. kuehniella foi determinado. A ingestão de PFIT resultou em uma redução significativa na sobrevivência e no peso larval (32,3% e 66,1% respectivamente) e também reduziu a viabilidade larval e o peso das pupas (35,7% e 9,1% respectivamente). Os resultados dos experimentos nutricionais realizados com larvas de A. kuehniella apresentaram uma redução na eficiência de conversão do alimento ingerido (ECI) e alimento digerido (ECD), e um aumento na digestibilidade aproximada (AD) e no CM (custo metabólico). Para examinar o efeito da proteína sobre o inseto, a atividade das proteinases intestinais das larvas que se alimentaram em dietas livres do inibidor e alimentadas em dieta contendo o inibidor a 0,7% foi comparada através de ensaios enzimáticos e eletroforese em géis de atividade enzimática. As larvas de quarto instar alimentadas em dieta contendo PFIT apresentaram uma diminuição na atividade tríptica do intestino e um aumento na atividade tríptica das fezes, confirmado por ensaios enzimáticos e na eletroforese de atividade. Além disso, a atividade tríptica das larvas que se alimentaram em dieta com PFIT foi sensível à inibição por PFIT. Estes resultados sugerem que PFIT possui efeitos anti-metabólicos quando ingeridos por A. kuehniella / Abstract: Proteinase inhibitors (PIs) are widely distributed in animals, microorganisms, and plants. Plant PIs are generally small proteins that have mainly been described as occurring in storage tissues, such as tubers and seeds, but they have also been found in the aerial parts of plants, in the leaves, flowers and roots. The possible roles suggested for seed proteinase inhibitors include the function as a part of the plant defensive system against pest via inhibition of their proteolytic enzymes. The activity of PIs is due to their capacity to form stable complexes with target proteases, blocking, altering or preventing access to the enzyme active site. Lepidoptera are often insects which attack a wide range of crops, causing damage high economic value. A. kuehniella is found worldwide, this insect attacks stored grains, and products of rice, oat, rye, corn and wheat. In this report, the pure inhibitor from seeds of Plathymenia foliolosa (Mimosoideae) ¿ PFTI was monitoring by an insect bioassay its toxic activity toward A. kuehniella. The chronic ingestion of PFTI did result in a significant reduction in larval survival and weight (32.3% and 66.1% respectively) and also reduced the larval viability and the weight of pupae (35.7% and 9.1% respectively). The results from nutritional experiments realized with A. kuehniella larvae presented a reduction in efficiency of conversion of ingested food (ECI) and digested food (ECD), and an increase in approximate digestibility (AD) and CM (metabolic cost). To examine the protein effects on insect, the midgut proteinases of A. kuehniella larvae reared on artificial PI-free diet and on a diet containing PFTI at 0.7% were compared by using enzymatic assays and polyacrilamide gel electrophoresis. The fourth instar larvae reared on a diet containing PFTI showed a decrease in tryptic activity of gut and increase in tryptic activity of faeces, as confirmed by BApNA as substrate and by activity in gels. In addition, the tryptic activity in PFTI-fed larvae was sensitive to PFTI. These results suggest that PFTI have a potential antimetabolic effect when ingested by A. kuehniella / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Submitted by Eduardo Barros de Almeida Silva (eduardo.philippe@ufpe.br) on 2015-04-17T12:26:06Z No. of bitstreams: 2 Tese Francis Gomes.pdf: 5639938 bytes, checksum: b41b350b8bb203e515d1ec8c699ab414 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T12:26:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Francis Gomes.pdf: 5639938 bytes, checksum: b41b350b8bb203e515d1ec8c699ab414 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-26 / CAPES / Schinus terebinthifolius (aroeira-da-praia) e Myracrodruon urundeuva (aroeira-dosertão) são plantas utilizadas na medicina popular para tratamento de doenças humanas causadas por microorganismos. Este trabalho relata 1) o isolamento e caracterização estrutural das lectinas isoladas de folha (SteLL) e entrecasca (SteBL) de S. terebinthifolius e do inibidor de tripsina isolado de entrecasca de S. terebinthifolius (SteBI) e 2) a investigação da atividade antimicrobiana de infusão e extrato metanólico de entrecasca de S. terebinthifolius, de SteLL, SteBL, SteBI e de lectinas de entrecasca (MuBL), folha (MuLL) e cerne (MuHL) de M. urundeuva isoladas de acordo com procedimentos previamente estabelecidos. Bactérias e fungo que causam doenças em humanos e em peixes foram utilizados nos ensaios e os valores de concentrações mínima inibitória (CMI), bactericida (CMB) e fungicida (CMF) foram determinados. Adicionalmente foi avaliado o efeito das lectinas de M. urundeuva na aderência e capacidade invasiva de bactérias em células de peixe (SAF-1) e humanas (HeLa) bem como na produção de produtos extracelulares por bactérias. SteLL, isolada após eluição da coluna de quitina com ácido acético 1 M, é um glicopeptídeo de 14 kDa com atividade hemaglutinante (AH) inibida por N-acetilglicosamina, não afetada por Ca2+ e Mg2+, estável entre 30 e 100 °C e pH 5,0-8,0. SteBL, isolada após eluição da coluna de quitina com ácido acético 1 M, é um peptídeo não-glicosilado de 20 kDa, com maior AH em pH 7,5 e inibida por N-acetilglicosamina e fetuína. SteBI, isolado durante o mesmo procedimento cromatográfico que isolou SteBL, representando a fração protéica ao suporte cromatográfico, é um peptídeo de 16 kDa que inibiu em 89,5% a atividade de tripsina bovina. SteLL apresentou atividade antibacteriana contra Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enteritidis e Staphylococcus aureus. Maiores efeitos bacteriostáticos e bactericidas foram detectadas para S. enteritidis (CMI: 0,45 μg/ml) e S. aureus (CMB: 7,18 μg/ml), respectivamente. SteLL inibiu o crescimento (CMI: 6,5 μg/ml) e matou (CMF: 26 μg/ml) Candida albicans. SteBL mostrou atividade bacteriostática contra E. coli, S. aureus, Enterococcus faecalis (CMI: 200 μg/ml), atividade bactericida contra S. aureus (CMB: 400 μg/ml) e não apresentou atividade antifúngica contra C. albicans. SteBI não apresentou atividade antibacteriana e foi fungicida (CMF: 7,5 μg/ml) contra C. albicans. MuBL, MuHL e MuLL apresentaram atividade bacteriostática e bactericida contra S. aureus, E. coli e Photobacterium damselae subsp. piscicida (CMI e CMB de 1 a 122 e 2 a 225 μg/ml, respectivamente) e bacteriostática contra linhagens de Yersinia ruckeri (CMI entre 34 a 489,8 μg/ml). A infusão da entrecasca de S. terebinthifolius foi bactericida contra S. aureus, E. faecalis e E. coli (CMB de 14,85 a 29,7 mg/mL de proteínas e 0,026 a 0,052 mg/mL de fenóis) e fungicida contra C. albicans (CMF de 3,71 mg/mL de proteínas e 0,007 mg/mL de fenóis). Extrato metanólico mostrou atividade bactericida contra S. aureus e E. faecalis, com CMB de 13,19 e 3,29 mg/mL de proteínas e 4,1 e 1,02 mg/mL de fenóis, respectivamente e não contem atividade antifúngica. As lectinas de M. urundeuva promoveram redução na adesão e capacidade invasiva de S. aureus, E. coli, Y. ruckeri e P. damselae subsp. piscicida em SAF-1 e HeLa e alteração no padrão de produtos extracelulares liberados por S. aureus, E. coli, Y. ruckeri e P. damselae subsp. piscicida. O estudo demonstrou a purificação, caracterização e propriedades biológicas de lectinas ligadoras de quitina e inibidor de tripsina presentes em tecidos de S. terebinthifolius e M. urundeuva. Adicionalmente o estudo confirmou a ação antimicrobiana da infusão da entrecasca de S. terebinthifolius usada pela população para tratar infecções.

Orientadores: Maria Lígia Rodrigues Macedo, Ricardo Aparício / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T17:21:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CaioFernandoRamalhode_M.pdf: 5489630 bytes, checksum: 6240754a8c7ab9bd7931534cadba14a6 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Diversas pesquisas buscam candidatos para o controle alternativo de pragas agrícolas, uma vez conhecidos os malefícios oriundos do emprego de inseticidas químicos nas lavouras. Neste trabalho, um inibidor de tripsina isolado de sementes de Entada acaciifolia (Mimosoideae) - (EATI) foi purificado e caracterizado sob o ponto de vista funcional e estrutural. O inibidor mostrou-se estável a variações térmicas e de pH, alem de apresentar sua atividade inibitória inalterada tanto na forma oxidada quanto na forma reduzida com 100 mM de DTT. Quando submetido a cromatografia liquida de alta eficiência em coluna C-18, EATI foi resolvido em 4 picos, indicando a presença de 4 isoformas, sendo que a isoforma majoritária apresentou uma massa acurada de 19.725 Daltons, revelada através de espectrometria de massa MALDI-TOF. Outras características como a estequiometria de inibição, a constante de inibição (Ki), a analise da composição global de aminoácidos e o sequenciamento N-terminal permitiram classificar EATI como membro da família Kunitz de inibidores de serinoprotease. Estudos de dicroísmo circular revelaram um alto conteúdo de fohas-? e estruturas não ordenadas alem da aparente ausência de ?-helices, padrão comum a esta classe de proteínas. A incubação em 1 mM de DTT resultou em perturbações em sua cadeia polipeptídica, corroborando os ensaios in vitro. EATI foi resistente a desnaturação por uréia, característica relatada para outros inibidores vegetais. O inibidor apresentou uma interessante atividade inibitória in vitro contra as proteases de diversos insetos-praga. De acordo com estes resultados, apontamos EATI como uma ferramenta promissora no combate a pragas agrícolas / Abstract: Several studies seeking alternative candidates for the control of agricultural pests, once known harm from the use of chemical insecticides in crops. In this work, a trypsin inhibitor isolated from Entada acaciifolia seeds (Mimosoideae) - (EATI) was purified and characterized from the point of view unctional and structural. The inhibitor was stable to thermal heat and pH range, in addition to its inhibitory activity unchanged in both the oxidized and in reduced form with 100 mM DTT. When subjected to high performance liquid chromatography on C-18 column, EATI was resolved in four peaks, indicating the presence of four isoforms, with the major isoform showing an accurate mass of 19,725 Daltons, as revealed by MALDI-TOF mass spectrometry. Other characteristic such as stoichiometry of inhibition, the dissociation constant (Ki), the analysis of global amino acid composition and N-terminal sequencing allowed to classify EATI as member of the Kunitz family of serine protease inhibitors. Circular dichroism studies revealed a high content of ?- sheets and unordered structures beyond the apparent absence of ?-helix, typical of this class of proteins. Incubation in 1 mM DTT resulted in small perturbations in their polypeptide chain, corroborate the in vitro assays. EATI was resistant to denaturation by urea, a characteristic reported for other plant inhibitors. The inhibitor presented an interesting inhibitory activity in vitro against the proteases of several insect pests. According to these results, we focused EATI as a promising tool in the fight against agricultural pests / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Maria Ligia Rodrigues Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T03:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kubo_CarlosEduardoGavira_M.pdf: 1973367 bytes, checksum: afd46afbc30805315577f477defd25c7 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As plantas sintetizam inibidores de proteinases (IPs) como um dos mecanismos de defesa contra o ataque de insetos-praga e patógenos. Os IPs são polipeptídios hábeis em se ligar às enzimas proteolíticas localizadas no intestino médio dos insetos, impedindo sua atividade proteolítica por inibição competitiva. Esse processo leva a uma redução da disponibilidade de aminoácidos para a síntese protéica, e desta maneira, a uma redução no crescimento e desenvolvimento por parte do inseto. Portanto, os IPs são considerados fatores anti-metabólicos. Heliothis virescens (Fabr., 1781) (Lepidoptera: Noctuidae) é uma mariposa, cujas larvas atacam principalmente culturas em campo como: alfafa, algodão, soja e fumo. Entretanto, ocasionalmente podem atacar também culturas como couve, alface, ervilha, pimentão, guandu, abóbora e tomate. Neste trabalho, um inibidor purificado das sementes de Adenanthera pavonina L. (Mimosaceae) ¿ ApTI foi utilizado em dietas artificiais, e através de bioensaios seu potencial inseticida contra H. virescens foi determinado. A inibição in vitro de proteinases do inseto por ApTI sugerem que o inibidor possua efeitos anti-metabólicos quando ingeridos pelas larvas . Entretanto, a ingestão de ApTI não resultou em uma redução significativa no crescimento e desenvolvimento do inseto. Não sendo observadas diferenças na mortalidade larval, no ganho de peso e no tempo de desenvolvimento larval e pupal. A fim de estudar a adaptação das lagartas à presença do inibidor, a atividade das proteinases intestinais das larvas que se alimentaram em dietas livres do inibidor e alimentadas em dieta contendo o inibidor a 0,4% foi comparada através de ensaios enzimáticos e eletroforese em géis de atividade enzimática. As larvas de quarto instar alimentadas em dieta contendo ApTI apresentaram um aumento de cerca de duas vezes na atividade tríptica, confirmado por ensaios enzimáticos e na eletroforese de atividade. Além disso, a atividade tríptica das larvas que se alimentaram em dieta com ApTI é menos sensível a inibição por ApTI, indicando que novas enzimas mais resistentes ao inibidor foram produzidas. Estes resultados sugerem que as larvas de H. virescens foram capazes de se adaptarem fisiologicamente ao inibidor pela superprodução de enzimas do tipo tripsina existente e pela produção de um novo tipo de enzima do tipo tripsina que é menos susceptível a ação inibitória de ApTI / Abstract: Proteinase inhibitor proteins (PIs) are one of the defensive chemicals produced by plants against pests and pathogens. 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. Therefore, PIs are known as antinutritional factors. The tobacco budworm, Heliothis virescens (Fabr., 1781) (Lepidoptera: Noctuidae) is a polyphagous insect larvae that is principally a field crop pest, attacking such crops as alfalfa, cotton, soybean and tobacco. However, it sometimes attacks such vegetables as cabbage, lettuce, pea, pepper, pigeon pea, squash, and tomato, especially when cotton or other favored crops are abundant. In this report, the pure inhibitor from seeds of Adenanthera pavonina L. (Mimosaceae) ¿ ApTI was monitoring by an insect bioassay its insecticidal activity toward H. virescens. The in vitro inhibitions of proteinases activities by ApTI suggest that ApTI would have a potential antimetabolic effect when ingested by insect larvae. However, chronic ingestion of ApTI did not result in a significant reduction of growth and development of tobacco budworm. No differences in larval mortality, weight gain, larval and pupal developmental time were observed. To study this adaptation, the midgut proteinases of H. virescens larvae reared on artificial PI-free diet and on a diet containing ApTI at 0.4% were compared by using enzymatic assays and polyacrilamide gel electrophoresis. The fourth instar larvae reared on a diet containing ApTI showed a 2-fold increase in tryptic activity, as confirmed by BApNA as substrate and by activity in gels. In addition, the tryptic activity in ApTI-fed larvae was less sensitive to ApTI, indicating that novel proteolytic form resistant to ApTI was induced in larvae reared on a diet containing this inhibitor. These results suggest that H. virescens larvae were able to physiologically adapt to inhibitor by overproduction of an existing trypsin-like enzyme and production of a new type of trypsin-like enzyme that is less susceptible to inhibitory action of ApTI / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Tripsinas e quimotripsinas, enzimas pertencentes à classe das serina proteinases, são as principais enzimas proteolíticas digestivas presentes no intestino médio de insetos de diversas ordens. Entretanto, enzimas de diferentes insetos possuem propriedades cinéticas distintas, sendo os motivos dessas diferenças especulados. Precipitações por sulfato de amônio das tripsinas de Tenebrio molitor, Diatraea saccharalis e Spodoptera frugiperda mostram que insetos Lepidópteros possuem serina proteinases mais hidrofóbicas, que foi confirmado através de cromatografias de interação hidrofóbica e da análise de acesso do solvente às superfícies protéicas em modelagens tridimensionais de seqüências. Tal fato está relacionado à formação de oligômeros e resistência a defesas de plantas. Inativações por TPCK mostram que quimotripsinas digestivas de S. frugiperda, inseto polífago, reagem duas ordens de grandeza mais lentamente e possui um deslocamento do pH ótimo de modificação em mais de uma unidade quando comparada com dos outros dois organismos, fato relacionado à resistência a cetonas presentes em diversas plantas. A tripsina digestiva de Periplaneta americana foi purificada e microsseqüenciada, resultando na seqüência VSPAFSYGTG e associada a um alérgeno (denominado PaTry), expresso nos cecos e na região anterior do ventrículo. O anticorpo anti-tripsina de M. domestica reconheceu apenas uma banda no intestino de P. americana e foi utilizado para imunocitolocalizar tripsinas nos tecidos epiteliais, demonstrando que esta é secretada por exocitose nos cecos e na região anterior do ventrículo, como esperado. Por último, a atividade majoritária de quimotripsina se localiza surpreendentemente na região posterior do ventrículo de M. domestica. Apesar disso, apenas 28% dessa atividade é perdida através das fezes, pois 31% da atividade enzimática se encontra firmemente aderida à membrana, e 41% na fração celular solúvel (associada ao glicocálice), sendo a atividade solúvel luminal correspondente a apenas 12%, indicando a existência de pelo menos duas espécies moleculares distintas, uma solúvel e uma aderida à membrana, comprovado inativações térmicas das duas atividades (solúvel e aderida à membrana) na presença e na ausência de Triton X-100, sendo que a atividade aderida à membrana apresentou uma maior meia vida com uma cinética de primeira ordem nos dois casos. Ensaio em gel demonstrou que o homogeneizado possui apenas uma banda de atividade quimotríptica de 30 kDa. A atividade solúvel majoritária foi purificada até a homogeneidade, apresentando uma banda de 30 kDa em SDS-PAGE, pH ótimo de 7,4 e é 90% inativada por TPCK 0,1 mM em pH 8,5 em 15 min. Ela prefere substratos contendo Phe em P1, apesar clivar substratos contendo Tyr e Leu. Uma seqüência contígua similar a quimotripsina foi obtida a partir de uma biblioteca de cDNA de intestino médio de M. domestica, formada por 71 ESTs (de 826 seqüências obtidas ao acaso), indicando que esta deve corresponder à atividade majoritária. Essa seqüência, denominada MdChy1, prediz uma proteína madura de 28.639,2 Da e foi clonada e expressa de maneira recombinante em E. coli BL21 (DE-3) Star, sendo utilizada para produção de anticorpos policlonais em coelhos, que reconheceram uma banda de 30 kDa no ventrículo anterior e posterior, mas não no médio. Esses anticorpos foram utilizados para imunomarcações e reconheceram proteínas no lúmem, nas microvilosidades e em pequenas vesículas do epitélio, demonstrando que a quimotripsina é secretada ao lúmem por exocitose e indicando que o MdChy1 corresponde à atividade majoritária de quimotripsina. Análises de expressão em M. domestica indicam a existência de dois conjuntos de serina proteinases digestivas, um expresso na região anterior e um segundo na região posterior do ventrículo. O MdChy1 é expresso na região posterior, local em que se encontra a atividade majoritária de quimotripsina. Uma reconstrução filogenética dos genes similares a quimotripsinas de Drosophila melanogaster e de M. domestica demonstram que a MdChy1 se agrupa com genes expressos no intestino médio, portanto, com função digestiva. / Trypsins and chymotrypsins, serine proteinases enzymes, are the major proteolytic activities present in the midgut of insects. However, enzymes obtained from different insects present different kinetic properties, and the reason for the differences are speculated. Trypsin precipitation of Tenebrio molitor, Diatraea saccharalis and Spodoptera frugiperda with ammonium sulfate showed that Lepidopteran insects possess serine proteinases with a higher superficial hydrophobicity than insects belonging to other orders, which may be associated to oligomerization of enzymes and resistance to inhibitors present in the food. This was confirmed by hydrophobic interaction chromatography and analysis of solvent access to serine proteinases surface. Moreover, inactivations of chymotrypsins by TPCK showed that S. frugiperda chymotrypsins react one order slower and has an optimum pH of modification more than 1 unit higher than chymotrypsins of D. saccharalis and T. molitor, which was related with the resistance of the enzyme to the presence of plant ketones, since S. frugiperda is a polyphagous organism. The digestive trypsin from Periplaneta americana midgut was purified microssequenced, resulting in the sequence VSPAFSYGTG, coincident to the MPA3 allergen (named PaTry), which is expressed in the caeca and anterior ventriculus. Western blot using M. domestica trypsin antisera recognized a single band, and immunohistochemical assays using this antisera showed that the P. americana trypsin is secreted by exocitosys in caeca and anterior ventriculus, which is coincident to the expression data. Although the major M. domestica chymotrypsin activity is present in the posterior ventriculus, only 28% of the activity is lost in feces, because 31% of activity is membrane-bound, and 41% is in the cellular soluble fraction (glycocalix-associated), and only 12% of total activity is soluble in the lumen, indicating the existence of at least two molecular species of chymotrypsins. Thermal inactivations of both activities (soluble and membrane-bound) showed that they may represent two different molecular enzymes, since the membrane-bound activity has a higher half-life than the soluble both in the presence and in the absence of Triton X-100. Both activities presented a linear first-order inactivation kinetic. In gel assays showed the presence of only one activity band in the midgut of 30 kDa. The major soluble activity was purified through one affinitychromatography, and active fractions presented a single 30 kDa band, a optimum pH of 7.4 and was 90% modified by TPCK 0.1 mM at pH 8.5 during 15 min. This enzyme preferentially cleaves substrates containing Phe residues in P1, although it cleaves substrates containing Tyr and Leu. A contig of a chymotrypsin-like sequence was randomly obtained from a cDNA library of M. domestica midguts from 71 ESTs (a total of 826 sequences), indicating that this sequence corresponds to the major activity present in the lumen. This sequence, named MdChy1, predicted a protein with 28639.2 Da which was cloned, recombinantly expressed in E. coli BL21 (DE-3) Star, this recombinant MdChy1 was used to raise polyclonal antibodies in rabbit. A western blot using this antisera recognised a single band in the anterior and posterior ventriculus, but not in the middle. Imunno-gold labeling of epithelium marked proteins in the lumen, at the microvilli and inside small vesicles, demonstrating that chymotrypsin is secreted through exocytosis in M. domestica and reinforcing that MdChy1 corresponds to the major chymotryptic activity found in the midgut. A semi-quantitative RT-PCR of M. domestica serine proteinase-like genes demonstrated that there are two set of genes, one expressed in the anterior and another in the posterior ventriculus, as visualized in western blot. MdChy1 is expressed in the posterior ventriculus, where the major chymotryptic activity is found. A phylogenetic reconstruction of Drosophila melanogaster chymotrypsin-like sequences and M. domestica chymotrypsins showed that MdChy1 branched with sequences expressed in midgut, thus coding proteins involved in digestion.

Tripsinas e quimotripsinas são classes de serina peptidases amplamente estudadas e fortemente responsáveis pela digestão proteica, pela clivagem de ligações peptídicas no lado carboxila de L-aminoácidos de cadeia lateral básica e hidrofóbica, respectivamente. Três processos regulam finamente a ação dessas peptidases: secreção, ativação do precursor (zimogênio) e o sítio de reconhecimento do substrato. No presente trabalho é apresentada uma análise filogenética detalhada das tripsinas e quimotripsinas de três ordens de insetos holometábolos, revelando características divergentes nas enzimas de Lepidóptera em relação a Coleóptera e Díptera. Em particular, o sub-sítio S1 das tripsinas foi observado como mais hidrofílico em Lepidóptera do que em Coleóptera e Díptera, enquanto os sub-sítios S2-S4 parecem mais hidrofóbicos, sugerindo diferente preferências pelo substrato. Além disso, Lepidóptera mostrou um grupo de tripsinas bastante específico a um grupo taxonômico, compreendendo somente proteínas de espécies da família Noctuidae. Evidências de eventos de auto-ativação facilitada foram também observadas em todas as ordens de insetos estudadas, com as características do motivo de ativação do zimogênio complementárias ao sítio ativo das tripsinas. Em contraste, as quimotripsinas de insetos não parecem ter uma história evolutiva peculiar com respeito a, por exemplo, seus homólogos em mamíferos. Em geral, os presentes resultados sugerem que a necessidade de uma rápida taxa de autoativação fez os insetos holometábolos selecionarem grupos especializados de tripsinas com altas taxas de auto-ativação e também destacam que a evolução das tripsinas culminou em um grupo especializado de enzimas em Lepidóptera. / Trypsins and chymotrypsins are well-studied classes of serine peptidases largely responsible for the digestion of proteins by cleavage of the peptide bond at the carboxyl side of basic and hydrophobic L-amino acids, respectively. Three processes mainly regulate the action of these peptidases: secretion, precursor (zymogen) activation and substrate-binding site recognition. In the present work is presented a detailed phylogenetic analysis of trypsins and chymotrypsins in three orders of holometabolous insects revealing divergent characteristics in the Lepidoptera enzymes in relation to Coleoptera and Diptera. In particular, trypsin subsite S1 was observed to be more hydrophilic in Lepidoptera than in Coleoptera and Diptera, whereas subsites S2-S4 appeared more hydrophobic, suggesting different substrate preferences. Furthermore, Lepidoptera displayed a very specific taxonomic trypsin group, only encompassing proteins from the Noctuidae family. Evidences for facilitated trypsin auto-activation events were also observed in all the insect orders at hand, with the characteristic zymogen activation motif complementary to the trypsin active site. In contrast, insect chymotrypsins did not seem to have a peculiar evolutionary history with respect to e.g. their mammal counterparts. Overall, the present findings suggest that the need for fast digestion made holometabolous insects evolve specialized groups of trypsins with high autoactivation rates and highlight that the evolution of trypsins culminated in a specialized group of enzymes in Lepidoptera.

Orientador: Maria Lígia Rodrigues Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T23:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_CezardaSilva_M.pdf: 16272882 bytes, checksum: c9bdf2bf628fb555d1bc1ccc47c972c5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os inibidores de proteases de plantas têm sido amplamente estudados como uma alternativa para o controle de insetos-praga devido à capacidade de inibir enzimas envolvidas na digestão. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi estudar a atividade biológica do inibidor de tripsina de sementes de Inga vera (IVTI) sobre o desenvolvimento, fisiologia nutricional e atividade enzimática de Anagasta kuehniellla. Larvas neonatas (n=40) foram mantidas em dieta artificial sem inibidor (controle) ou contendo 1% de IVTI (p/p) até atingirem o quarto e quinto instares. As análises realizadas determinaram o efeito sobre o desenvolvimento destas, desde período larval até emergência dos adultos. Através de outras aferições elaboramos uma tabela de parâmetros nutricionais. A atividade proteolítica do homogenato intestinal e fecal foi analisada através de zimograma e ensaios enzimáticos in vitro, utilizando BApNA e Suc-AAPF-pNA como substratos para tripsina e quimotripsina, respectivamente. IVTI foi incubado com o homogenato intestinal larval para verificar a degradação do mesmo. O consumo de IVTI pelas larvas provocou uma redução de cerca de 50% no peso médio larval e uma redução significativa taxa de sobrevivência de 15%, bem como o prolongamento do período larval em 8 dias. A análise dos índices nutricionais revelou uma redução na eficiência de conversão do alimento ingerido e digerido e um aumento no custo metabólico, sugerindo que IVTI apresenta efeito antinutricional para esta espécie. IVTI alterou a atividade proteolítica intestinal das larvas com a redução atividade tríptica e o aumento da atividade quimotríptica. Na análise fecal, os níveis da atividade tríptica foram semelhantes tanto nas fezes das larvas alimentadas em dieta controle quanto contendo inibidor, entretanto foi observado um aumento no nível da atividade quimotríptica nas larvas alimentadas com inibidor. IVTI não foi degradado pelas enzimas intestinais, sendo excretado nas fezes e permanecendo com sua atividade inibitória ativa. O zimograma não revelou nenhuma forma variante de enzima nas larvas alimentadas com inibidor, mas foi possível observar quais sofreram influências pelo mesmo. Com base nesses resultados, IVTI apresentou uma atividade tóxica e antinutricional contra A. kuehniella / Abstract: Plant protease inhibitors have been extensively studied as an alternative for the control of insect pests because of their ability to inhibit enzymes digestive enzymes. In this work, the biological activity of trypsin inhibitor of Inga vera seed (IVTI) on the development, nutritional physiology and enzyme activity of Anagasta kuehniellla was evaluated. Neonate larvae (n=40) were maintained on artificial diet without inhibitor (control) or containing 1% IVTI (w / w) until fourth and fifth instar. This bioassay determined the effect on the development from the larval period to adult emergence. Through other measurements prepared a table of nutritional parameters. The proteolytic activity of intestinal and fecal homogenate was analyzed by zymography and enzymatic assays, in vitro, using BApNA and Suc-AAPF-pNA as substrates for trypsin and chymotrypsin, respectively. IVTI was incubated with the larval gut and check the degradation of the inhibitor. IVTI consumption by the larvae resulted in a reduction of about 50% of larval weight and a significant larval survival rate of 15%, as well as the extension of the larval period to 8 days. Nutritional analyses showed a reduction of efficiency of conversion of food eaten and digested and an increase in metabolic cost, suggesting that IVTI produces an anti-nutritional effect for this specie. IVTI changed the proteolytic activity in the gut of the larvae with decrease of trypsin activity and increase of chymotrypsin activity. Fecal analyses, the levels of trypsin activity were similar in the feces of larvae fed on control diet as containing inhibitor, however there was an increase in the level of chymotrypsin activity in larvae fed with inhibitor. IVTI was not degraded by intestinal enzymes, but it excreted in the feces and their inhibitory activity remained active. Zymogram revealed no variant form of the enzyme in the larvae fed inhibitor, but was observed which were influenced by it. Based on these results, IVTI presented an anti-nutritional and toxic activity against A. kuehniella / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular