Orientador : Claudio Luiz Messias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-17T14:54:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JoseCarlosda_D.pdf: 4450525 bytes, checksum: 7e1132b352164c08417e5c5514db91de (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: O presente trabalho foi conduzido com a finalidade de se estudar através do índice enzimático, a obtenção de diferentes mutantes de M. anisopliae para não produção de exoenzimas amilase, lipase e protease e revertentes, utilizando luz ultravioleta. Também procurou-se caracterizar os mutantes e revertentes exoenzimáticos, através de eletroforese para os padrões de a-esterase e aspectos citológicos como comprimento de conídios e número de núcleos por conídio. Por fim, determinou-se a virulência dos mutantes e revertentes à ninfas de 3º estadio de Rhodnius prolixus. Para isso, empregaram-se as linhagens E9 e V14 de K.anisopliae var. anisopliae.. A mutante amilase- e lipase-apresentaram índices enzimáticos iguais a um, o que não ocorreram com os mutantes protease-. Todos os revertentes apresentaram fenótipo exoenzimáticos semelhante aos tipos selvagens. Não houve alteração na germinação, comprimento de conídios e número de núcleos por conídio dos mutantes e revertentes. O padrão eletroforético de a ¿esterase mostrou-se diferente somente nos mutantes lipase-, entretanto não houve alteração para os revertentes correspondentes lipase+. A virulência dos mutantes amilase- e lipase- diminuiu significativamente, enquanto os mutantes protease-, não mostraram redução significativa. Os revertentes restabeleceram a virulência em níveis semelhantes aos tipos selvagens / Abstract: The present work was conducted in order to study by means of enzimatyc index the obtainment of mutants of Metarhizium anisopliae var. anisoplae strains E9 e V14 wich lost or had some reduction in their capability to produce extracellular enzymes namely amylases, lipases and proteases as well their capability to produce extracellular enzymes namely amylases, lipases and proteases as well their reversion induced by ultraviolet light. The mutants and revertants were characterized electrophoretically for a -esterase pattern and cytologically for conidia size as well as number of nuclei. The virulence of mutants and revertant strains were evaluated in bioassays against third instar nymphae of Rhodnius prolixus. The mutant strains for amylase and lipase showed phenotypically similar to their parental strains, and it was not observed variation in length, germination and number of nuclei per conidia for both mutants and their revertants. The electrophoretic pattern for a ¿esterases was similar for most of the studied strains except for the mutant showing deficiency for lipolytic activity. The virulence of amylolytic and lipolytic mutants were reduced when compared to their parental strain, while the proteolytic mutants did not show any significant reduction. The virulence was restored for all revertant strains / Doutorado / Doutor em Ciências

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Embora os insetos sejam essenciais para a vida na Terra, alguns afetam negativamente a sociedade humana atuando como vetores de doenças, como por exemplo a doença de Chagas. De acordo com a Organização Mundial de Saúde, no Brasil, o método mais eficaz para prevenir a propagação do agente etiológico, Trypanosoma cruzi, é por controle vetorial. Rhodnius prolixus é um importante vetor de doença de Chagas no Brasil. Como outros insetos, seu comportamento depende de semioquímicos percebidos por um sistema olfativo sofisticado. As proteínas que realizam a comunicação entre ambiente externo e os receptores de odorantes são chamadas de proteínas ligadoras ao odorante (Odorant Binding Protein, OBPs), e são proteínas solúveis, extracelulares e pequenas (15-17 kDa). Visando aumentar o conhecimento sobre essas proteínas para possivelmente desenvolver estratégias de manipulação comportamental de R. prolixus, foram selecionados três genes putativos de OBPs, RproOBP 8, 11 e 19. Os genes foram selecionados através de ferramentas de bioinformática e foram clonados e expressos em diferentes vetores linhagens celulares de Escherichia coli. A proteína recombinante RproOBP 8 e 11 foram expressas em E. coli BL21(DE3). A RproOBP 19 obteve os melhores resultados quando expressa em E. coli BL21(DE3)pLysS. As proteínas recombinantes foram estudadas usando Espalhamento Dinâmico da Luz (DLS), cujos resultados sugeriram melhores soluções tamponantes para trabalhar e armazenar essas proteínas. Esses tampões também foram utilizados para rastrear as condições de cristalização. Embora não tenham sido obtidos cristais para serem usados em coleta de dados de difração de raios X, algumas condições se mostraram promissoras para serem refinadas posteriormente. A RproOBP11 apresentou uma cor vermelha quando purificada. O espectro de UV-Visível mostra um máximo de absorção em 413 nm, o que sugere a presença de um grupo heme no estado oxidado. Os espectros obtidos por Dicroísmo Circular (CD) para a RproOBP11, caracterizam uma proteína rica em α- hélice devido aos picos negativos em 208 e 222 nm. Na presença de 5 possíveis ligantes: pentanol, hexanol, heptanol, octenol e octanol, os espectros de CD não mostraram mudança, podendo representar falta de interação ou interações fracas. A Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC) foi realizada com os mesmos compostos, nenhum deles mostrou interação com a RproOBP11 em tampão 20 mM fosfato pH 7,0. Os mesmos resultados de ITC foram obtidos para o RproOBP19 em tampão 20 mM HEPES pH 7,0. Os resultados do CD sugerirem que o RproOBP19 é uma proteína com regiões intrinsecamente desordenadas. Quando os espectros de CD foram obtidos na presença de TFE a RproOBP19 apresenta espectro mais semelhante às proteínas de α- hélice. Estes resultados representam a primeira investigação molecular de OBPs de R. prolixus. Testes adicionais são necessários para descobrir a estrutura e função dessas OBPs e assim, realizar uma abordagem direcionada do controle vetorial e a possibilidade de usar essas pequenas proteínas como ferramentas biotecnológicas. / Although insects are essential to life on earth, some can affect negatively human society acting as vectors of diseases. One of those is Chagas disease. According to the World Health Organization, in Brazil the most effective method to prevent the spread of the etiologic agent, Trypanosoma cruzi, is by vector control. Rhodnius prolixus is important Chagas disease vector in Brazil. It is a blood-feeding triatomine whose behavior, like other insects, originally depends of signals given by the environment as semiochemicals perceived by a sophisticated olfactory system. The proteins that perform the communication between external environment and the odorant receptors are called Odorant Binding Proteins (OBPs), and are soluble, extracellular and small proteins (15-17 kDa). Aiming to increase knowledge about these proteins to possibly develop strategies for behavioral manipulation of R. prolixus , three putative OBP genes, RproOBP 8, 11 and 19, were selected. The genes were selected using bioinformatics tools and were cloned and expressed in different vectors of Escherichia coli cell lines. Recombinant protein RproOBP 8 and 11 were expressed in E. coli BL21(DE3). RproOBP 19 obtained the best results when expressed in E. coli BL21(DE3)pLysS. Recombinant proteins were studied using Dynamic Light Scattering (DLS), whose results suggested better buffering solutions for working and storing conditions. Such buffers were also used to track crystallization conditions. Although no crystals have been obtained for use in X-ray diffraction data collection, some conditions have proved promising for further refinement. RproOBP 11 showed a red color when purified. The UV-Visible spectrum shows a maximum absorption at 413 nm, which suggests the presence of a heme group in the oxidized state. The spectra obtained by Circular Dicroism (CD) for RproOBP11, characterize an α-helix rich protein due to negative peaks at 208 and 222 nm. In the presence of 5 possible ligands: pentanol, hexanol, heptanol, octenol and octanol, the CD spectra did not show change, being able to represent lack of interaction or weak interactions. Isothermal Titration Calorimetry (ITC) was performed with the same compounds, none of them showed interaction with RproOBP 11 in 20 mM phosphate buffer pH 7.0. The same ITC results were obtained for RproOBP19 in 20 mM HEPES buffer pH 7.0. CD results suggest that RproOBP19 is a protein with intrinsically disordered regions. When CD spectra were obtained in the presence of TFE RproOBP19 presents a spectrum more similar to the α-helix proteins. These results represent the first molecular investigation of OBPs of R. prolixus. Further tests are needed to uncover the structure of these OBPs and provide insight into the function allowing a more targeted approach of vector control and the possibility to use such small proteins as biotechnological tools.

Jaburetox (Jbtx) é um peptídeo de 10 kDa derivado de uma das isoformas de urease de Canavalia ensiformis. Em um estudo anterior realizado com o triatomíneo vetor da doença de Chagas Triatoma infestans, esse peptídeo foi encontrado interagindo com a proteína UDP-N-acetilglicosamina pirofosforilase (UAP), alterando também sua atividade enzimática no sistema nervoso central, in vivo e in vitro. A UAP já foi encontrada em eucariotos, bactérias e vírus, estando relacionada com as rotas de produção de quitina, N-glicosilação e síntese de glicoinositolfosfolipídeos. Assim, o presente trabalho tem três objetivos: i) investigar o efeito de Jbtx sobre a atividade enzimática e a expressão gênica da UAP do inseto modelo Rhodnius prolixus, ii) clonar e expressar a UAP e iii) estudar a UAP filogeneticamente. Para a primeira parte, foram avaliados, no triatomíneo R. prolixus, a atividade enzimática da UAP e o perfil de expressão dessa enzima e da quitina sintase em insetos controles e alimentados com Jbtx. Para a segunda, o cDNA da enzima de R. prolixus foi clonado em vetor pET-15b e expressado em Escherichia coli Rosetta 2. A purificação da enzima recombinante foi feita por cromatografia de afinidade a níquel. Para a terceira parte, foram buscadas sequências de aminoácidos homólogas às da UAP de R. prolixus no servidor pHmmer e foi construída uma árvore filogenética com o método de Máxima Verossimilhança. Os resultados obtidos indicam que o Jbtx aumenta a atividade enzimática da UAP em glândulas salivares, corpo gorduroso e epiderme, enquanto diminui a expressão da UAP em intestino médio anterior, túbulos de Malpighi, glândulas salivares, corpo gorduroso, epiderme e sistema nervoso central, assim como a expressão da quitina sintase nos mesmos órgãos e no intestino médio posterior. Foi obtida uma UAP recombinante de 56 kDa, compatível com peso molecular previsto in silico. A árvore filogenética construída contém 40 sequências, sendo 38 de insetos e 2 sequências de grupo externo. A árvore segue o padrão de evolução dos insetos e foi identificado um novo organismo com potenciais dois genes codificantes de UAP. Esse trabalho apresenta a primeira evidência de que Jbtx altera a expressão gênica em R. prolixus. O resultado obtido pela análise filogenética indica que a UAP é uma enzima ancestral à diversificação em Insecta. / Jaburetox (Jbtx) is a 10 kDa peptide derived from a urease isoform of Canavalia ensiformis. In a previous work with the triatomine vector of Chagas’ disease Triatoma infestans, this peptide was found interacting with the protein UDP-N-acetylglucosamine pyrophosphorylase (UAP), also increasing the UAP enzymatic activity in the central nervous system in vivo and in vitro. UAP has been described in eukaryotes, bacteria and virus, and is involved in chitin production, N-linked glycosylation and glyco inositol phospholipids synthesis pathway. Thus, the present work has three main aims: i) to understand the effect of Jbtx on this enzyme on the model insect Rhodnius prolixus, ii) to clone and express UAP and iii) to study UAP from a phylogenetic point of view. Firstly, UAP enzymatic activity and its expression profile, as well as the chitin synthase expression, were analysed in the triatomine R. prolixus in saline- or Jbtx-fed insects. Secondly, the cDNA from R. prolixus’ UAP was cloned into the pET-15b vector and expressed in Escherichia coli Rosetta 2. The recombinant enzyme was purified through a nickel affinity chromatography. Thirdly, homolog sequences to R. prolixus’ UAP were searched in pHmmer database and a phylogenetic tree was built using the Maximmum Likelihood method. The results obtained indicate that Jbtx increases UAP enzymatic activity in salivary glands, fat body and epidermis, while decreasing UAP’s expression in the anterior and posterior midgut, Malpighian tubules, salivary glands, fat body, epidermis and central nervous system, as well as the chitin synthase expression in the same organs and the posterior midgut. A 56 kDa recombinant UAP was obtained, in agreement with the in silico estimated size. The phylogenetic tree built has 40 sequences, from which 38 are from insects and 2 are from mammals (external group). The tree follows the insect evolution patterns and a new organism containing two potential UAP coding genes was identified. This work presents the first evidence that Jbtx is able to interfere in the gene expression in R. prolixus. The results obtained through phylogenetic analysis shows that UAP is an enzyme ancestral to the diversification in Insecta.

Jaburetox (Jbtx) é um peptídeo de 10 kDa derivado de uma das isoformas de urease de Canavalia ensiformis. Em um estudo anterior realizado com o triatomíneo vetor da doença de Chagas Triatoma infestans, esse peptídeo foi encontrado interagindo com a proteína UDP-N-acetilglicosamina pirofosforilase (UAP), alterando também sua atividade enzimática no sistema nervoso central, in vivo e in vitro. A UAP já foi encontrada em eucariotos, bactérias e vírus, estando relacionada com as rotas de produção de quitina, N-glicosilação e síntese de glicoinositolfosfolipídeos. Assim, o presente trabalho tem três objetivos: i) investigar o efeito de Jbtx sobre a atividade enzimática e a expressão gênica da UAP do inseto modelo Rhodnius prolixus, ii) clonar e expressar a UAP e iii) estudar a UAP filogeneticamente. Para a primeira parte, foram avaliados, no triatomíneo R. prolixus, a atividade enzimática da UAP e o perfil de expressão dessa enzima e da quitina sintase em insetos controles e alimentados com Jbtx. Para a segunda, o cDNA da enzima de R. prolixus foi clonado em vetor pET-15b e expressado em Escherichia coli Rosetta 2. A purificação da enzima recombinante foi feita por cromatografia de afinidade a níquel. Para a terceira parte, foram buscadas sequências de aminoácidos homólogas às da UAP de R. prolixus no servidor pHmmer e foi construída uma árvore filogenética com o método de Máxima Verossimilhança. Os resultados obtidos indicam que o Jbtx aumenta a atividade enzimática da UAP em glândulas salivares, corpo gorduroso e epiderme, enquanto diminui a expressão da UAP em intestino médio anterior, túbulos de Malpighi, glândulas salivares, corpo gorduroso, epiderme e sistema nervoso central, assim como a expressão da quitina sintase nos mesmos órgãos e no intestino médio posterior. Foi obtida uma UAP recombinante de 56 kDa, compatível com peso molecular previsto in silico. A árvore filogenética construída contém 40 sequências, sendo 38 de insetos e 2 sequências de grupo externo. A árvore segue o padrão de evolução dos insetos e foi identificado um novo organismo com potenciais dois genes codificantes de UAP. Esse trabalho apresenta a primeira evidência de que Jbtx altera a expressão gênica em R. prolixus. O resultado obtido pela análise filogenética indica que a UAP é uma enzima ancestral à diversificação em Insecta. / Jaburetox (Jbtx) is a 10 kDa peptide derived from a urease isoform of Canavalia ensiformis. In a previous work with the triatomine vector of Chagas’ disease Triatoma infestans, this peptide was found interacting with the protein UDP-N-acetylglucosamine pyrophosphorylase (UAP), also increasing the UAP enzymatic activity in the central nervous system in vivo and in vitro. UAP has been described in eukaryotes, bacteria and virus, and is involved in chitin production, N-linked glycosylation and glyco inositol phospholipids synthesis pathway. Thus, the present work has three main aims: i) to understand the effect of Jbtx on this enzyme on the model insect Rhodnius prolixus, ii) to clone and express UAP and iii) to study UAP from a phylogenetic point of view. Firstly, UAP enzymatic activity and its expression profile, as well as the chitin synthase expression, were analysed in the triatomine R. prolixus in saline- or Jbtx-fed insects. Secondly, the cDNA from R. prolixus’ UAP was cloned into the pET-15b vector and expressed in Escherichia coli Rosetta 2. The recombinant enzyme was purified through a nickel affinity chromatography. Thirdly, homolog sequences to R. prolixus’ UAP were searched in pHmmer database and a phylogenetic tree was built using the Maximmum Likelihood method. The results obtained indicate that Jbtx increases UAP enzymatic activity in salivary glands, fat body and epidermis, while decreasing UAP’s expression in the anterior and posterior midgut, Malpighian tubules, salivary glands, fat body, epidermis and central nervous system, as well as the chitin synthase expression in the same organs and the posterior midgut. A 56 kDa recombinant UAP was obtained, in agreement with the in silico estimated size. The phylogenetic tree built has 40 sequences, from which 38 are from insects and 2 are from mammals (external group). The tree follows the insect evolution patterns and a new organism containing two potential UAP coding genes was identified. This work presents the first evidence that Jbtx is able to interfere in the gene expression in R. prolixus. The results obtained through phylogenetic analysis shows that UAP is an enzyme ancestral to the diversification in Insecta.

Jaburetox (Jbtx) é um peptídeo de 10 kDa derivado de uma das isoformas de urease de Canavalia ensiformis. Em um estudo anterior realizado com o triatomíneo vetor da doença de Chagas Triatoma infestans, esse peptídeo foi encontrado interagindo com a proteína UDP-N-acetilglicosamina pirofosforilase (UAP), alterando também sua atividade enzimática no sistema nervoso central, in vivo e in vitro. A UAP já foi encontrada em eucariotos, bactérias e vírus, estando relacionada com as rotas de produção de quitina, N-glicosilação e síntese de glicoinositolfosfolipídeos. Assim, o presente trabalho tem três objetivos: i) investigar o efeito de Jbtx sobre a atividade enzimática e a expressão gênica da UAP do inseto modelo Rhodnius prolixus, ii) clonar e expressar a UAP e iii) estudar a UAP filogeneticamente. Para a primeira parte, foram avaliados, no triatomíneo R. prolixus, a atividade enzimática da UAP e o perfil de expressão dessa enzima e da quitina sintase em insetos controles e alimentados com Jbtx. Para a segunda, o cDNA da enzima de R. prolixus foi clonado em vetor pET-15b e expressado em Escherichia coli Rosetta 2. A purificação da enzima recombinante foi feita por cromatografia de afinidade a níquel. Para a terceira parte, foram buscadas sequências de aminoácidos homólogas às da UAP de R. prolixus no servidor pHmmer e foi construída uma árvore filogenética com o método de Máxima Verossimilhança. Os resultados obtidos indicam que o Jbtx aumenta a atividade enzimática da UAP em glândulas salivares, corpo gorduroso e epiderme, enquanto diminui a expressão da UAP em intestino médio anterior, túbulos de Malpighi, glândulas salivares, corpo gorduroso, epiderme e sistema nervoso central, assim como a expressão da quitina sintase nos mesmos órgãos e no intestino médio posterior. Foi obtida uma UAP recombinante de 56 kDa, compatível com peso molecular previsto in silico. A árvore filogenética construída contém 40 sequências, sendo 38 de insetos e 2 sequências de grupo externo. A árvore segue o padrão de evolução dos insetos e foi identificado um novo organismo com potenciais dois genes codificantes de UAP. Esse trabalho apresenta a primeira evidência de que Jbtx altera a expressão gênica em R. prolixus. O resultado obtido pela análise filogenética indica que a UAP é uma enzima ancestral à diversificação em Insecta. / Jaburetox (Jbtx) is a 10 kDa peptide derived from a urease isoform of Canavalia ensiformis. In a previous work with the triatomine vector of Chagas’ disease Triatoma infestans, this peptide was found interacting with the protein UDP-N-acetylglucosamine pyrophosphorylase (UAP), also increasing the UAP enzymatic activity in the central nervous system in vivo and in vitro. UAP has been described in eukaryotes, bacteria and virus, and is involved in chitin production, N-linked glycosylation and glyco inositol phospholipids synthesis pathway. Thus, the present work has three main aims: i) to understand the effect of Jbtx on this enzyme on the model insect Rhodnius prolixus, ii) to clone and express UAP and iii) to study UAP from a phylogenetic point of view. Firstly, UAP enzymatic activity and its expression profile, as well as the chitin synthase expression, were analysed in the triatomine R. prolixus in saline- or Jbtx-fed insects. Secondly, the cDNA from R. prolixus’ UAP was cloned into the pET-15b vector and expressed in Escherichia coli Rosetta 2. The recombinant enzyme was purified through a nickel affinity chromatography. Thirdly, homolog sequences to R. prolixus’ UAP were searched in pHmmer database and a phylogenetic tree was built using the Maximmum Likelihood method. The results obtained indicate that Jbtx increases UAP enzymatic activity in salivary glands, fat body and epidermis, while decreasing UAP’s expression in the anterior and posterior midgut, Malpighian tubules, salivary glands, fat body, epidermis and central nervous system, as well as the chitin synthase expression in the same organs and the posterior midgut. A 56 kDa recombinant UAP was obtained, in agreement with the in silico estimated size. The phylogenetic tree built has 40 sequences, from which 38 are from insects and 2 are from mammals (external group). The tree follows the insect evolution patterns and a new organism containing two potential UAP coding genes was identified. This work presents the first evidence that Jbtx is able to interfere in the gene expression in R. prolixus. The results obtained through phylogenetic analysis shows that UAP is an enzyme ancestral to the diversification in Insecta.

Ureases são enzimas que possuem atividades biológicas independentes de suas funções enzimáticas, como indução de exocitose e atividade inseticida. Rhodnius prolixus é um dos modelos de inseto sensíveis a essa toxicidade. Quando testada em tecidos isolados de R. prolixus, a urease de Canavalia ensiformis (JBU) causa diferentes efeitos deletérios modulados por eicosanóides. A via de biossíntese dos eicosanóides envolve fosfolipases A2 (PLA2), que são enzimas responsáveis pela liberação de ácido araquidônico (AA). Uma vez liberado, AA pode ser oxigenado na via da ciclooxigenase, a qual produz prostaglandinas (PGs). Em insetos, a resposta imune compreende as reações humoral e celular e é centralmente modulada por eicosanóides, principalmente PGs. Em busca de uma ligação entre o efeito tóxico de JBU e reações imunológicas em insetos, estudamos os efeitos desta toxina em hemócitos de R. prolixus. Descobrimos que JBU ativa a agregação de hemócitos, tanto após injeção na hemolinfa quanto em células in vitro. Em ensaios in vitro, observamos que os inibidores da síntese de eicosanóides, dexametasona e indometacina, inibem a agregação induzida por JBU, sugerindo que produtos da ciclooxigenase modulam a reação. Após hemócitos cultivados serem tratados com JBU, sítios imunorreativos anti-JBU, danos no citoesqueleto e agregação de núcleos foram observados nas células. Também identificamos e clonamos os transcritos de dois genes de PLA2s de R. prolixus, Rhopr-PLA2III e Rhopr-PLA2XII. Analisamos os perfis de expressão de ambos os genes, e observamos que os transcritos são amplamente distribuídos em vários tecidos, porém em diferentes níveis. Utilizando a estratégia de RNAi, silenciamos a expressão de Rhopr-PLA2XII em ninfas de R. prolixus em uma média de 70% entre variados tecidos. Observamos que a toxicidade de JBU foi diminuída em mais de 50% em ninfas com a expressão de Rhopr-PLA2XII diminuída, indicando que o gene está ligado ao efeito tóxico de JBU nesse inseto. No presente estudo demonstramos pela primeira vez a capacidade de uma urease de induzir a agregação de hemócitos. Da mesma forma, os genes de PLA2 aqui apresentados foram os primeiros a serem identificados e a terem seus transcritos clonados em um vetor da doença de Chagas. Nossos resultados estão de acordo com estudos anteriores que demonstraram que eicosanóides modulam a toxicidade de JBU, contribuindo para a compreensão dos mecanismos entomotóxicos de ação dessas proteínas multifuncionais. / Ureases are multifunctional enzymes that display biological activities independent of their enzymatic function, including induction of exocytosis and insecticidal effects. Rhodnius prolixus, a major vector of Chagas’ disease, is one of the known susceptible models of this toxicity. When tested in isolated tissues of R. prolixus, jack bean urease (JBU) causes different deleterious effects modulated by eicosanoids. The eicosanoid biosynthetic pathway involves phospholipase A2 (PLA2) enzymes that are responsible for releasing arachidonic acid (AA), along with other products. Once released, AA may enter different enzymatic oxygenation pathways, among which is the cyclooxygenase pathway, yielding products such as prostaglandins (PGs). In insects, the immune response comprises cellular and humoral reactions, and is centrally modulated by eicosanoids, mainly PGs. Searching for a link between JBU toxic effect and immune reactions in insects we have studied the effects of this toxin on R. prolixus hemocytes. We have found that JBU triggers aggregation of the hemocytes either after injection in the hemocoel as well as in isolated cells. In vitro assays in presence of the eicosanoid synthesis inhibitors dexamethasone and indomethacin counteracted JBU's effect, indicating eicosanoids, more specifically cyclooxygenase products, are likely to modulate the reaction. Cultured cells were treated with JBU and immune reactive sites were found in the cells along with damage to the cytoskeleton. The highest concentration of JBU used in the cultured cells also led to nuclei aggregation of adherent hemocytes. We have also identified two genes and cloned the transcripts with complete coding sequences of two PLA2s from R. prolixus, Rhopr- PLA2III and Rhopr-PLA2XII. We have analyzed their expression profiles and found the transcripts to be distributed in various tissues, but at different levels. We have knocked down 70% of Rhopr-PLA2XII expression in 5th instar R. prolixus, and JBU's toxicity was decreased by more than 50%, indicating that Rhopr-PLA2XII gene is linked to JBU's toxic effect in this insect. This was the first time effects of an urease on insect hemocytes were demonstrated. The PLA2 genes here presented were also the first to be identified and to have their transcripts cloned in a Chagas’ disease vector. Our findings support previous data demonstrating that eicosanoids modulate JBU's toxicity, and contribute to the understanding of the mechanisms of entomotoxic action of this multifunctional protein.

Orientador: João Aristeu da Rosa / Banca: Maria Tercilia Vilela de Azeredo Oliveira / Banca: Marcos Takashi Obara / Resumo: Estima-se que 6 a 7 milhões de pessoas estejam infectadas com Trypanosoma cruzi no mundo, a maioria na América Latina, sendo a transmissão vetorial responsável ainda por, aproximadamente, 80% dos casos. Atualmente são descritas 151 espécies de triatomíneos agrupadas em cincos tribos formadas por 18 gêneros. O gênero Rhodnius conta com 19 espécies de potenciais vetores, podendo veicular T. cruzi e Trypanosoma rangeli. É considerado um dos gêneros taxonomicamente mais complexos da subfamília Triatominae, devido as semelhanças morfológicas e a distribuição geográfica que podem se sobrepor entre algumas de suas espécies dificultando seu estudo, apesar das diversas técnicas empregadas para sua distinção. Com o desenvolvimento atual das técnicas moleculares tornou-se possível a caracterização de espécies de triatomíneos por meio de marcadores mitocondriais e nucleares, tendo essa se tornado uma variável a mais para a taxonomia dos triatomíneos, assim como a já utilizada morfologia e a recentemente popularizada morfometria geométrica. A adição de novas variáveis possibilita que dados já existentes possam ser comprovados e/ou corrigidos. Neste trabalho foram obtidos subsídios que ampliam o conhecimento e que agregados aos já existentes podem proporcionar uma diferenciação mais minuciosa e precisa de espécies englobadas no gênero Rhodnius, de modo a contribuir para estabelecer uma classificação mais apropriada. A obtenção dos dados foi conduzida, por meio de estudo molecular, utiliza... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Worlwide, it is estimated that 6 to 7 million people are infected with Trypanosoma cruzi, mostly in Latin America and the vector transmission is still responsible for approximately 80% of the cases. There are currently 151 described species of triatomine, grouped into five tribes, formed by 18 genres. The Rhodnius genre includes 19 species, which can transmit T. cruzi and Trypanosoma rangeli. It is considered one of the most complex taxonomically genera of Triatominae, due to its morphological similarities and geographical distribution that may overlap among some species hindering their study, despite the various techniques used for their distinction. With the current development of molecular techniques it has become possible to characterize triatomine species through mitochondrial and nuclear markers, this became one more toll for the taxonomy of triatomines, just as the already used morphology and recently popularized geometric morphometry. The addition of new variables enables the verification and or correction of existing data. This work has generated valueable data that amplify the knowledge which in addition to the existing may provide a more accurate differentiation of species included in the genre Rhodnius, in order to help establish a more appropriate classification. Data collection was performed by DNA analysis, using mitochondrial markers - cytochrome b and cytochrome oxidase I, in addition to morphological parameters, as, median process of pygophore, the anterolat... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Stimulation of urine production by the Malpighian (renal) tubules in Rhodnius prolixus is regulated by at least two diuretic hormones, CRF-related peptide and serotonin, that have traditionally been believed to function through the activation of cAMP-mediated intracellular second messenger pathways. In this study I demonstrate that serotonin stimulation triggered, in addition to cAMP, intracellular Ca2+ waves in the Malpighian tubule cells of R. prolixus. Treatment with the intracellular Ca2+ chelator BAPTA-AM blocked the intracellular Ca2+ waves and reduced serotonin-stimulated fluid secretion by 75%. This suggests a role for intracellular Ca2+ signaling in the excretory system of R. prolixus. Serotonin stimulated Malpighian tubules (MTs) exposed to Ca2+-free saline plus BAPTA-AM secreted an abnormal fluid, showing: increased K+ concentration, reduced Na+ concentration and lower pH. These results along with measurement of transepithelial potential (TEP) suggest that the basolateral Na+:K+:2Cl- cotransporter (NKCC) activity is reduced in tubule cells treated with BAPTA-AM, suggesting that Ca2+ is required to modulate the activity of the basolateral NKCC. Treatment with the non-hydrolysable cell-permeable cAMP analog, 8Br-cAMP, produced fluid with the same K+ and Na+ concentration and at the same secretion rate as serotonin-stimulated tubules. In addition, 8Br-cAMP triggered intracellular Ca2+ oscillations similar to those obtained with serotonin. 8Br-cAMP-stimulated tubules treated with BAPTA-AM decreased their fluid secretion by about 40% and increased Na+ concentration, similar to the effect observed on serotonin-stimulated tubules. Therefore, I conclude that the intracellular Ca2+ waves triggered by serotonin are mediated by cAMP. The role of inositol-3-phospate (InsP3) in Ca2+ release was tested by treating the tubules with the InsP3 receptor blocker xestospongin. The treatment decreased fluid secretion rate as well as the amplitude of Ca2+ waves in serotonin-stimulated tubules. These results suggest that serotonin activates the production of InsP3 and, most likely, diacylglycerol (DAG). Thus, I decided to test whether the protein kinase C (PKC) may be involved in serotonin-stimulated secretion. The PKC inhibitors chelerythrine and bisindolylmaleimide (BIM) decreased secretion fluid rate in serotonin-stimulated tubules by 50% and 70%, respectively. Fluid secreted by tubules treated with BIM showed no differences in K+ and Na+ concentrations compared to controls, however both ion fluxes decreased. The evidence suggests that PKC is involved in serotonin stimulated secretion; the mechanism is still not understood. Taken together, the results suggest that cAMP, Ca2+ and PLC-PKC pathway are involved in serotonin stimulated secretion. However cAMP stimulation is enough for maximal secretion rate. Therefore PLC-PKC must act downstream of cAMP. Based on those results we hypothesize that serotonin binds a GPCR, increasing cAMP by activation of an adenylate cyclase (AC). Subsequently, cAMP is somehow able to activate PLC, which finally produces Ca2+ release, PKC activation and NKCC upregulation.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-03-21T11:26:04Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1278550 bytes, checksum: c271b17eabe8ba087f6b1cde6cb236e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-21T11:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1278550 bytes, checksum: c271b17eabe8ba087f6b1cde6cb236e2 (MD5) Previous issue date: 2015-09-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Triatomíneos são artrópodes hematófagos transmissores do Trypanosoma cruzi e Trypanosoma rangeli. É sabido que o comportamento alimentar e a transmissão de patógenos por estes vetores variam entre as diferentes espécies e são dependentes, direta ou indiretamente, de moléculas bioativas da saliva que auxiliam na interação vetor-parasito-hospedeiro. Neste sentido, caracterizamos e comparamos o repertório sialoproteômico de três importantes espécies dos principais gêneros de triatomíneos das Américas: Rhodnius prolixus, Triatoma lecticularia e Panstrongylus herreri, identificando 221 proteínas, sendo 69 de R. prolixus, 100 de T. lecticularia e 52 de P. herreri. Dentre os principais achados, encontramos a alta prevalência de nitroforinas em R. prolixus (68%) e de lipocalinas em T. lecticularia (79%) e P. herreri (49%). Neste contexto, as proteínas mais significativas por spot de R. prolixus, T. lecticularia e P. herreri mais abundantes, apresentando expressiva diferença entre as outras, foram Nitrophorin-4 (28,7%), Salivary lipocalin 5 (65,2%) e Putative triabin (20,5%), respectivamente. Outro achado significativo foi a única molécula presenta nas três espécies estudadas, a proteína não categorizada T1HT34, a qual atuaria como elo proteico entre elas, identificando-se como paráloga da Putative fry-like conserved. Os dados encontrados pela caracterização pelo Gene Ontology, vieram a corroborar achados anteriores, evidenciando-se todas as funções identificadas como beneficiadas pelo repasto sanguíneo dos triatomíneos. / Triatomine bugs are blood-sucking arthropods transmitters of Trypanosoma cruzi and Trypanosoma rangeli. It is known that eating behavior and the transmission of pathogens by these vectors vary between different species and are dependent, directly or indirectly, of bioactive molecules in saliva that help in vector-parasite-host interaction. In this sense, characterize and compare the sialoproteômico repertory of three important species of major triatomine genera of the Americas: Rhodnius prolixus, Triatoma lecticularia and Panstrongylus herreri, identifying 221 proteins, 69 of R. prolixus, 100 T. lecticularia and 52 P. herreri. Among the main findings, we found a high prevalence of nitroforinas in R. prolixus (68%) and lipocalin in T. lecticularia (79%) and P. herreri (49%). In this context, the most significant protein per spot R. prolixus, T. lecticularia and P. herreri most abundant, with significant difference among others, were Nitrophorin-4 (28.7%) Salivary lipocalin 5 (65.2%) and Putative triabin (20.5%), respectively. Another significant finding was the single molecule presents the three species studied, not categorized protein T1HT34, which would act as a protein link between them, identifying themselves as paráloga of Putative fry-like conserved. The data obtained by the characterization by the Gene Ontology, came to corroborate previous findings, showing up all the functions identified as beneficiaries of the blood meal of the insects.