Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, 2013. / Submitted by Gomes Neide (neide@bce.unb.br) on 2014-06-13T16:17:18Z No. of bitstreams: 1 2013_BrianaCardosoFerreira.pdf: 3823657 bytes, checksum: 0dba96a4e2bbdef76dfc900053cfd1ba (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-06-18T11:52:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_BrianaCardosoFerreira.pdf: 3823657 bytes, checksum: 0dba96a4e2bbdef76dfc900053cfd1ba (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-18T11:52:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_BrianaCardosoFerreira.pdf: 3823657 bytes, checksum: 0dba96a4e2bbdef76dfc900053cfd1ba (MD5) / Os baculovírus são patogênicos a insetos e têm sido efetivos no controle de pragas em áreas agrícolas e florestais. No Brasil, o baculovírus anticarsia (AgMNPV) tem sido empregado como inseticida biológico desde o início da década de oitenta para o controle da lagarta da soja, Anticarsia gemmatalis, uma das principais pragas dessa cultura. A principal rota de infecção do vírus se dá através da ingestão dos corpos de oclusão (OB) que, uma vez no intestino médio altamente alcalino, libera as partículas ODV (Occluded Derived Virus). A ligação, fusão e entrada dessas partículas nas células intestinais são mediadas por proteínas virais localizadas na membrana do ODV. Essas proteínas são codificadas por genes denominados pif (per os infectivity factors) os quais são fatores essenciais para infectividade oral, com consequente desenvolvimento da doença no corpo do inseto. Esse trabalho teve como objetivos: avaliar a estabilidade dos genes pif de isolados temporais e geográficos de AgMNPV; construir antissoros policlonais das proteínas PIF; construir vírus recombinantes com deleção de genes pif e analisar as sequências genômicas de dois clones de AgMNPV com grande diferença na virulência. Entre os genes pif dos isolados analisados, o gene pif2 apresentou ser o mais variável, possuindo maior número de sítios polimórficos entre os genes pif analisados. No entanto, a quantidade de SNP (Single Nucleotide Polymorphism) encontrada não indica alta variabilidade deste gene quando comparado a estudos semelhantes realizados com outros baculovírus. Este estudo revelou que apesar do vírus AgMNPV ter sido submetido a passagens subsequentes no inseto ao longo de 20 anos e da distância geográfica, os genes essenciais para a infectividade oral permaneceram estáveis. No estudo das proteínas PIF, somente a proteína PIF2 foi expressa, porém o anticorpo obtido não foi específico. Embora plasmídeos para deleção de genes pif tenham sido construídos, não foi possível a obtenção de vírus recombinantes. Os genomas dos clones virais analisados mostraram, entre outras características, a presença de uma única cópia dos genes pe38 e he65, que estão em duplicata no genoma do vírus AgMNPV-2D. Foi observado também que um dos clones virais (AgMNPV-16), com baixa virulência, possui muitas variações na região codificante do gene ie-2 e do gene pe-38. Esses genes são responsáveis pela transativação dos genes early que iniciam a replicação viral. Além disso, outros genes apresentaram alterações como odv-e56, que tem um papel essencial na maturação e envelopamento dos ODV, e os genes bro-a e bro-b que se encontram fundidos em uma única ORF. O número regiões hr também foi diferente entre os clones (Ag2D com nove, Ag-01 com oito e Ag-16 com sete hr). Os estudos de genes de infectividade oral e de fatores associados à virulência no hospedeiro são importantes para compreensão da dinâmica populacional do vírus em condições naturais e poder ser uteis no desenvolvimento de programas de controle biológico. / Baculoviruses are pathogenic to insects and have been effective in controlling pests in agricultural and forestry areas. In Brazil, the baculovirus anticarsia (AgMNPV) has been used as a biological insecticide since the early eighties to control the soybean caterpillar, Anticarsia gemmatalis, a major pest of this crop. The main route of virus infection occurs through ingestion of occlusion bodies (OB) which once in the highly alkaline midgut, release ODV (Occluded Derived Virus) particles. The binding, fusion and entry of such particles into the intestinal cells are mediated by viral proteins located in the membrane of the ODV. These proteins are encoded by genes called pif (per os infectivity factors) which are essential for oral infectivity, with consequent development of the disease in the body of the insect. This study aimed to evaluate the stability of the pif genes of seasonal and geographic field isolates of AgMNPV; to express PIF proteins for construction of polyclonal antibodies; to construct recombinant viruses with deleted pif genes, and to analyze the genomic sequence of two AgMNPV clones with high difference on their virulence. Among the pif genes of the analyzed isolates the pif2 gene was the most variable among the genes studied, showing a higher number of polymorphic sites. However, the amount of SNP (Single Nucleotide Polymorphism) found does not indicate a high variability of this gene when compared to similar studies performed with other baculovirus. This study revealed that although the AgMNPV virus has been subjected to subsequent passages in insect for over 20 years and the geographic distance, the essential genes for oral infectivity remained stable. In the study of PIF proteins, only the PIF2 protein was expressed, but the obtained antibody was not specific. Although plasmids for pif gene deletion were constructed, the recombinant viruses with pif genes deletion have not been completed. The genomes of the viral clones analyzed showed the presence of a single copy of the pe38 and he65 genes which are in duplicate in the genome of the Ag-2D clone. Was observed that one of the viral clones (Ag-16), with lower virulence, has many variations in the ie-2 and pe-38 gene regions, which are responsible to transactivate early genes to start viral replication. Furthermore, other genes presented alterations like the odv-e56, and which have a essential role in the maturation and envelopment of the OD, and bro-a and bro-b genes that are in fused in only one ORF. The hr region number was also different among clones (Ag-2D with nine, Ag-01 with eight and Ag-16 with seven hrs). Studies on the per os infectivity factors genes and factors associated with virulence of the host are important to the understanding of the viral population dynamics in natural conditions and can be valuable in the development of biological control programs.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2013. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2014-04-03T11:36:04Z No. of bitstreams: 1 2012_ FabriciodaSilvaMorgado.pdf: 4901007 bytes, checksum: 8b12854ca2ed846876f2f45f52dfc5db (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-04-03T16:40:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_ FabriciodaSilvaMorgado.pdf: 4901007 bytes, checksum: 8b12854ca2ed846876f2f45f52dfc5db (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-03T16:40:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_ FabriciodaSilvaMorgado.pdf: 4901007 bytes, checksum: 8b12854ca2ed846876f2f45f52dfc5db (MD5) / O baculovírus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) é um dos melhores exemplos do uso de um vírus para controlar a população de um inseto-praga. Este baculovírus infecta larvas da mariposa Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera), uma peste do cultivo de soja, e tem sido utilizado como agente de controle biológico no Brasil por mais de duas décadas. Isto depende da habilidade deste vírus gerar dois fenótipos virais, um responsável pela sobrevivência no ambiente fora do hospedeiro, o corpo de oclusão (OB), que é usado como bioinseticida, o outro fenótipo é responsável pela infecção sistêmica, o budded virus (BV), que é uma partícula viral envelopada por membrana da célula hospedeira. Estes dois fenótipos ocorrem em momentos distintos da infecção celular, os BVs na fase tardia e os OBs na fase muito tardia. A regulação temporal e quantitativa da expressão gênica em baculovírus é baseada em transcrição, isto é, a expressão dos genes virais é determinada pela sequência dos promotores que regulam os genes. Neste trabalho, foram isolados os promotores dos genes ie1, gp64, vp39, p6.9, polh, p10 e hel, do baculovírus AgMNPV, e o promotor CMVie1 do Herpesvírus humano CMV, estas sequências reguladoras foram clonadas a montante do gene luciferase de vaga-lume e, a partir disto, baculovírus AgMNPV recombinantes foram construídos por recombinação homóloga. Isto permitiu avaliar a atividade de cada promotor durante a infecção de células de inseto permissivas e não-permissivas, além de quantificar a atividade dos promotores durante a infecção de larvas Anticarsia gemmatalis e Spodoptera frugiperda. Os promotores vp39, p6.9 e polh foram os mais produtivos nos ensaios de expressão em células de inseto e lagartas. Também foi possível confirmar que o AgMNPV é capaz de transduzir células de mamíferos cultivadas in vitro. Este trabalho serve como uma demonstração do uso do baculovírus AgMNPV como vetor de expressão de proteínas heterólogas. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) is one of the best examples of the use of a virus to control an insect pest in agriculture worldwide. This baculovirus infects larvae of Anticarsia gemmatalis moth (Lepidoptera), a soy bean pest, and has been used as a successful biocontrol agent in Brazil for over two decades. This depends on the unique ability to generate two viral phenotypes, one responsible for the viral survival in the environment outside the host and the agent of primary infection, which consists of viral particles encapsulated into a polyhedral shaped protein crystal, the occlusion body (OB), which is used as a bioinsecticide, and a second phenotype, the budded virus (BV), which is a single membrane-containing viral particle. The temporal and quantitative regulation of gene expression in baculoviruses is transcription based, that is, the expression is determined by the sequence of the gene regulating promoters. In this work, the promoters of the AgMNPV ie1, gp64, vp39, p6.9, polh, p10 and hel genes and the Herpesvirus CMVie1 promoter, have been isolated and cloned upstream of the firefly luciferase gene, and recombinant AgMNPV baculoviruses were constructed by homologous recombination. The activity of each promoter was analysed during permissible and non-permissible insect cell infections, and during the infection of the Anticarsia gemmatalis and Spodoptera frugiperda larvae. The vp39, p6.9 and polh promoters were the most efficient in the protein expression assays conducted in insect cells and larvae. It was also possible to confirm that the AgMNPV baculovirus is capable of transducing mammalian cells grown in vitro. This work is a demonstration of the biotecnological potential of the AgMNPV baculovirus as a vector for the expression of heterologous proteins.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-05-21T14:15:29Z No. of bitstreams: 1 2013_AnabeleAzevedoLima.pdf: 3543950 bytes, checksum: 6ba8669583b959be92fa864df919b6e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-05-21T15:18:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AnabeleAzevedoLima.pdf: 3543950 bytes, checksum: 6ba8669583b959be92fa864df919b6e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-21T15:18:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AnabeleAzevedoLima.pdf: 3543950 bytes, checksum: 6ba8669583b959be92fa864df919b6e5 (MD5) / O Brasil destaca-se por ser um dos maiores exportadores de produtos agrícolas no mundo e diante dessa realidade a utilização de agrotóxicos impacta tanto o meio ambiente quanto a saúde pública. Uma alternativa a essa prática é a utilização de agentes biológicos no controle de pragas. Um exemplo é a utilização do baculovírus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) no controle da lagarta da soja, Anticarsia gemmatalis, sendo o maior exemplo mundial de sucesso de um vírus utilizado como bioinseticida. Os baculovírus são vírus de DNA fita dupla, específicos de artrópodes. Uma das características apresentada no genoma viral do isolado AgMNPV-2D está na ausência dos genes quitinase (chiA) e catepsina (v-cath). Essa ausência pode ser responsável por não ocorrer a liquefação e a melanização das larvas de A. gemmatalis mortas pela infecção com o AgMNPV-2D. O capítulo I do presente trabalho teve como objetivo analisar o efeito da expressão dessas proteínas em insetos infectados com AgMNPV recombinantes contendo esses genes derivados de dois baculovírus (Choristoneura fumiferana defective nucleopolyhedrovirus - CfDefNPV e Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus - AcMNPV). O vírus recombinante, contendo os genes chiA e v-cath provenientes do baculovírus CfDefNPV, (vAgp2100Cf.chiA/v-cath) foi capaz de promover a liquefação e melanização do corpo das larvas de A. gemmatalis após a morte das mesmas, entretanto, o vírus vAgp2100Ac.chiA/v-cath, construído neste trabalho, não teve o mesmo efeito. Bioensaios com larvas neonatas e de terceiro instar de A. gemmatalis infectadas com o vírus recombinante vAgp2100Cf.chiA/v-cath apresentaram uma maior atividade inseticida. A CL 50 do vírus recombinante foi de 3 (para larvas neonatas) a 4 vezes (para larvas de 3º estágio) menor do que a CL 50 do vírus selvagem. A expressão dos genes chiA e v-cath durante a infecção de células de inseto pelo vírus recombinante foi analisada por qPCR e detectou a presença e aumento de transcritos dos genes a partir de 6 h até 72 h p.i. Outro exemplo à prática de utilização de agentes biológicos no controle de inseto-praga destaca-se o fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae. O capítulo II do presente trabalho propôs avaliar se a expressão de enzimas quitinase do fungo durante a infecção do vírus é capaz de aumentar a patogenicidade viral em larvas de Spodoptera frugiperda. Foi construído um vírus recombinante inserindo o gene de uma quitinase (chi2) do fungo entomopatogênico M. anisopliae no genoma do vírus AcMNPV, para avaliar o efeito da expressão heteróloga na patogenicidade do vírus recombinante. A CL 50 apresentada pelo vírus recombinante sugere um aumento na virulência quando comparado com o vírus selvagem e a quantidade de enzima detectada também apresentou maiores níveis em células de inseto infectadas com o vírus recombinante comparado ao vírus selvagem. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Brazil stands out for being one of the largest exporters of agricultural products in the world, therefore the use of pesticides impacts on both the environment and public health. An alternative to this practice is the use of biological agents to control pests. An example is the use of baculovirus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) in the control of velvetbean caterpillar, A. gemmatalis, which is the greatest global example of successfully using a virus as a bio-insecticide. Baculoviruses are arthropod-specific double-stranded DNA viruses. One of the interesting features of the AgMNPV-2D isolateviral genome is the absence of chitinase (chiA) and cathepsin (v- cath) genes. This absence can be responsible for the lack of liquefaction and larval melanization in A. gemmatalis killed by AgMNPV-2D infection. Chapter I of this study intended to analyze the effect of these proteins expression in insects infected by recombinant AgMNPV containing these genes derived from two baculovirus (Choristoneura fumiferana defective nucleopolyhedrovirus - CfDefNPV e Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus - AcMNPV). The recombinant viruses containing the genes v-cath and chiA from the baculovirus CfDefNPV (vAgp2100Cf.chiA/v-cath) was able to promote the liquefaction and melanization of A. gemmatalis larvae bodies after their death, although the vAgp2100Ac.chiA/v-cath virus prepared in this study, did not present the same effect. Bioassays with third-instar neonate larvae of A. gemmatalis infected with the vAgp2100Cf.chiA/v-cath recombinant virus showed higher insecticidal activity. The LC 50 of the recombinant virus was from 3 (for neonate larvae) to 4 times (for 3rd larval stage) lower than the LC 50 of the wild-type virus. The expression of v-cath and chiA genes during infection of insect cells by the recombinant virus was analyzed by qPCR, which detected both the presence and the increase of gene transcripts from 6 h to 72 h p.i. Another noteworthy example of the practical use of biological agents to control insect pest is the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae. Chapter II of this study aimed to assess whether the expression of fungal chitinase enzymes during viral infection is able to increase viral pathogenicity in larvae of Spodoptera frugiperda. Constructs was made inserting a chitinase gene (chi2) from the entomopathogenic fungus M. anisopliae into the genome of AcMNPV virus, in order to evaluate the effect of heterologous expression in the recombinant virus pathogenicity. The LC 50 presented by the recombinant virus suggests an increase in virulence when compared to wild type virus and the amount of enzyme also showed the highest levels detected in insect cells infected with recombinant virus compared to wild virus.