A mosca domestica (Musca domestica) é um dos insetos largamente distribuído e conhecido pelo homem. A larva de M. domestica possui no conteúdo luminal do ventrículo anterior e médio uma atividade proteolítica com pH ótimo entre 3,0 3,5 e propriedades cinéticas similares a catepsina-D. Três cDNAs codificantes para preprocatepsina-D (ppCAD1, ppCAD2 e ppCAD3) foram clonados a partir de uma biblioteca de cDNA ventricular de larvas de M. domestica. As sequências possuem o peptídeo sinal, o propeptídeo e a enzima madura contendo os resíduos catalíticos e todos os resíduos de ligação ao substrato conservados, achados em uma catepsina-D lisossomal bovina. Um cladograma de sequências de aminoácidos de catepsinas-D de insetos e vertebrados depositados no GENBANK formou um grande grupo dividido em duas ramificações monofiléticas: Uma com sequências de vertebrados e a outra com sequências de catepsinas-D lisossomais de insetos incluindo a ppCAD1. A sequência do pepsinogênio humana, ppCAD2, ppCAD3 e uma sequência de D. melanogaster são excluídas desse grande grupo indicando uma função não lisossomal para essas sequências. ppCAD3 deve corresponder a uma catepsina-D digestiva encontrada no conteúdo luminal em larvas do inseto devido: (1) Análise por RT-PCR indicam que os transcritos codificantes para a CAD3 são expressos no ventrículo anterior e porção proximal do ventrículo médio. (2) pCAD3 recombinante após autoativação sob condições ácidas possui um pH ótimo entre 2,5 3,0 que é próximo ao pH luminal do ventrículo médio onde essa enzima atua. (3) Imunoblots das proteínas de diferentes tecidos e marcadas com o anticorpo preparado contra a pCAD3 foi positiva apenas nos tecidos e conteúdo do ventrículo anterior e médio. (4) CAD3 é localizada pela técnica de imuno-ouro no interior de vesículas de secreção e próxima a microvilosidades nas células do ventrículo anterior e médio. Esses dados suportam a idéia que ao se adaptar a um hábito detritivo, a CAD digestiva da mosca (e de outros Diptera Cyclorrhapha) resultou do mesmo gene ancestral da catepsina-D lisossomal intracelular, da mesma forma que se acredita que ocorreu com a pepsina em vertebrados. Uma limitada quantidade de informações de sequências de DNA e aspectos moleculares de M. domestica é disponível até o presente momento. Nós então propusemos gerar sequências de ESTs a partir de uma bibilioteca de cDNA ventricular da larva desse inseto. Um total de 826 ESTs randomicamente selecionados presentes no ventrículos de larvas de M. domestica foram seqüenciados e analisados com programas de bioinformática e separado em 323 clusters. As sequências foram manualmente anotadas e separadas em 3 categorias: (S) produtos provavelmente secretados, (H) produtos de metabolismo em geral (housekeeping) e (U) produtos sem função conhecida. Cento e sessenta clusters (423 ESTs) codificavam para proteínas secretadas tais como: lisozimas, lipases, tripsinas, quimotripsinas, dipeptidades, carboxipeptidase e α-amilases. Cento e trinta e dois clusters (190 ESTs) codificavam para sequências de metabolismo em energético, síntese de proteínas, transdução de sinal e outras funções celulares. Noventa e cinco clusters (231 ESTs) codificaram para proteínas sem similaridades com proteínas conhecidas no banco de dados. Estudos de expressão, localização e imunocitoquímica de sequências alvos deverão no futuro nos fornecer um melhor entendimento da fisiologia digestiva da larva de Musca domestica em detalhes moleculares. Uma enzima lipolítica (LipMD) foi identificada no item anterior. A sequência de aminoácidos obtidas é homóloga a lipases e contém os três bem conservados resíduos de aminoácidos que compõe a tríade catalítica (Ser183, His273 e Asp208) para esse grupo de enzimas. O fragmento de cDNA codificante para a LipMD foi clonado em vetor pAE (Ramos et al., 2004) e expresso em E. coli produzindo uma enzima com massa molecular de 37,3 kDa. A LipMD recombinante foi purificada e é capaz de hidrolizar tributirina e um grande número de substratos (pNP-acetato a pNP-esterato) e possui um pH ótimo próximo de 7,5. Analise por RT-PCR mostrou que os transcritos codificantes para a LipMD são expressos apenas no ventrículo anterior. Western-blots após SDS-PAGE das proteínas de vários tecidos e marcados com o anticorpo produzido contra a LipMD revelou a ocorrência da enzima principalmente no conteúdo luminal do ventrículo anterior. A LipMD é localizada pela técnica de imuno-ouro no interior de vesículas de secreção próximas a microvilosidades no interior das células do ventrículo anterior. Esta enzima pode atuar como uma enzima lipolítica digestiva secretada nessa região do ventrículo de larvas de M. domestica / The house fly, Musca domestica is one the best known and most widely distributed insects known to humans. M. domestica larvae display in anterior and middle midgut contents, a proteolytic activity with pH optimum of 3.0-3.5 and kinetical properties like cathepsin-D. Three cDNAs coding for preprocatepsin D-like proteinases (ppCAD1, ppCAD2, ppCAD3) were cloned from a M. domestica midgut cDNA library. The sequences encoding the signal peptide, propeptide and mature enzyme having all conserved catalytic and substrate binding residues found in bovine lysosomal cathepsin-D. A cladogram of sequences of insect and vertebrate cathepsin-D-like proteinases deposited on GENBANK form a large grouping divided into two monophyletic branches: one with vertebrate and the other with insect lysosomal sequences including ppCAD1. Human pepsinogen, ppCAD2, ppCAD3, and a sequence from Drosophila melanogaster are excluded indicating a nonlysosomal function for them. CAD3 should correspond to the digestive CAD found in enzyme assays because: (1) The mRNA for CAD3 is expressed (RT-PCR) only in the anterior and proximal middle midgut. (2) Recombinant pCAD3, after auto activation has a pH optimum of 2.5-3.0 that is close to the luminal pH of M. domestica midgut. (3) Immunoblots of proteins from different tissues and stained with antiserum prepared against recombinant pCAD3 were positive only for the anterior and middle midgut tissue and contents. (4) CAD3 is localized with immunogold labeling inside secretory vesicles and around microvilli in anterior and middle midgut cells. The data support the view that on adapting to a detritivorous habit M. domestica digestive CAD (and of other Diptera Cyclorrhapha) resulted from the same archetypical gene as the intracellular cathepsin-D, paralleling what happened with vertebrates. A limited amount of data regarding DNA sequences and molecular aspects of Musca domestica species is avaliable. We proposed to generate ESTs sequences from a cDNA library constructed from larval midguts. A total of 826 randomly selected midgut derived cDNAs were sequenced and assembled based on their similarities into 323 clusters. The sequences were classified into three categories: (S) probably secretory products, (H) housekeeping products and (U) products with unknown cell localization and function. One hundred and sixty clusters (423 ESTs) encode putative secreted proteins such as lysozymes, lipases, trypsins, chymotrypsins, dipeptidases, carboxypeptidases A and α-amylases. One hundred and thirty two clusters (190 ESTs) encode housekeeping sequences associated with energy metabolism, protein syntesis, signal transduction and other cellular functions. Ninety five clusters (213 ESTs) encode proteins with no similarity with known proteins. Expression and high-throughput bioassay screening of target sequences must provide us with a better understanding of the digestive physiology of Musca domestica midgut larvae, in molecular detail. A lipolytic enzyme (LipMD) was identified from expressed sequence tags (EST) constructed from midgut larvae cDNA library. The deduced amino acid sequence is homologous to lipases and contained the three well-conserved amino acid residues, Ser183, His273, and Asp208, which form the catalytic triad of the enzyme. The cDNA fragment encoding for LipMD was cloned into a pAE vector (Ramos et al., 2004) and expressed in E. coli producing an enzyme with a molecular mass of 37.3 kDa. The recombinant LipMD was purified and was able to hydrolyse tributyrin and a broad range of substrates, from C2 to C18 p-nitrophenyl-esters and displayed an optimal pH of approximately 7.5. RT-PCR analysis in tissue homogenates (anterior, middle and posterior midguts, hemolymph, fat body and Malpighian tubules) showed that LipMD mRNA transcripts were expressed only in anterior midgut. Western-blots after SDS PAGE of proteins from different tissues and stained with anti-LipMD serum revealed that the enzyme occurs mainly in the anterior midgut lumen. LipMD is localized with immunogold labeling inside secretory vesicles and around microvilli in anterior midgut cells. LipMD is a candidate to be the digestive lipolytic enzyme found in that midgut region
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-10122009-135108 |
| Date | 13 November 2009 |
| Creators | Padilha, Marcelo Henrique Peteres |
| Contributors | Terra, Walter Ribeiro |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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