Bioquímica Aplicada
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Item Transcriptoma, proteoma e cinética das proteases intestinais de lagarta da soja: características da resposta bioquímica a inibidores de proteases de natureza proteica(Universidade Federal de Viçosa, 2022-06-20) Silva Júnior, Neilier Rodrigues da; Oliveira, Maria Goreti de Almeida; http://lattes.cnpq.br/6118347723704489Os inibidores de protease (IP) produzidos pelos vegetais têm um amplo espectro de proteases- alvo. No entanto, as pragas agrícolas encontraram formas de debelar os efeitos negativos dos IP de suas plantas hospedeiras. Para compreender os mecanismos moleculares e fisiológicos envolvidos na interação inseto-planta, a lagarta da soja (Anticarsia gemmatalis) e a soja (Glycine max) foram utilizadas como animal e planta modelo. Por meio de diferentes abordagens bioquímicas e biológicas, este trabalho apresentou as hidrolases intestinais da A. gemmatalis com elevada cobertura mediante à metodologia de 1DE-LC/MS proposta. Essa estratégia, apresentada de forma inédita, possibilitou a identificação de 98 hidrolases não redundantes, compreendendo isoformas importantes no mecanismo adaptativo do inseto a IP de plantas. As variações ocorridas nesse proteoma foram avaliadas expondo a lagarta a IP. Os resultados mostraram modulações fisiológicas que foram capazes de driblar os efeitos negativos dos inibidores. Houve aumento de isoformas responsáveis por atividades proteolíticas bem como aumento de proteínas relacionadas a processos de estresse. A presença de IP na dieta causou respostas nas atividades enzimáticas que revelaram uma melhor adaptação da lagarta ao IP natural da soja quando comparado a inibidores sintéticos. As análises de docking molecular mostraram a termodinâmica e os sítios de ligação envolvidos no complexo enzima-inibidor (EI), revelando características importantes para um IP eficiente. Usando esse conhecimento como base, um tripeptídeo (GORE2) foi racionalmente desenhado para atuar como inibidor de tripsinas-like de A. gemmatalis. O transcriptoma do intestino da lagarta mostrou que a presença do GORE2 e do SKTI, inibidor natural da soja, foram responsáveis por 1474 genes diferencialmente expressos, revelando importantes enzimas envolvidas na resposta do inseto. O GORE2 proposto mostrou-se mais eficiente que o SKTI ao provocar danos celulares no epitélio intestinal. Os danos mais intensos e extensos provocados pelo inibidor peptídico foram acompanhados por estresse oxidativo e pela baixa eficiência na resposta do inseto para se desintoxicar do estresse oxidativo por meio de enzimas antioxidantes. Esses resultados permitiram um melhor entendimento sobre o arsenal bioquímico e molecular do herbívoro para propor um IP potente, abrindo caminho para novas abordagens no desenvolvimento de defensivos agrícolas ambientalmente corretos e eficientes no manejo de pragas. Palavras-chave: Anticarsia gemmatalis. Enzimologia. Glycine max. Manejo de pragas agrícolas. Proteômica.Item Vias de resposta cruzada de plantas de soja submetidas ao déficit hídrico e herbívora por Anticarsia gemmatalis(Universidade Federal de Viçosa, 2021-01-29) Faustino, Verônica Aparecida; Oliveira, Maria Goreti de Almeida; http://lattes.cnpq.br/4347752666481421Atualmente é consensual que as mudanças climáticas estão promovendo aumentos nas temperaturas globais, variabilidade na precipitação e surtos de pragas de insetos mais frequentes. Em adição, existem indicativos que a susceptibilidade das plantas ao ataque de insetos pragas pode ser aumentada em condições de estresses abióticos, tais como seca, e que estas respostas são variadas em função dos genótipos. Assim, a compreensão dos mecanismos moleculares de tolerância aos estresses bióticos e abióticos é crítica para o melhoramento genético das plantas cultivadas e sustentabilidade da produtividade. Estudos tem indicado que algumas respostas fisiológicas e cascatas regulatórias são compartilhadas quando desencadeadas por diferentes sinais de estresse. Desta forma, examinamos as cascatas regulatórias e as vias metabólicas de genótipos de soja tolerantes à seca (EMBRAPA 48), resistentes a infestação de A. gemmatalis (IAC17), comparando com um genótipo sensível à seca/ataque de insetos (BR16), e todos foram submetidos a ambos os sinais de estresse (abióticos e bióticos). Plantas em condições de seca foram menos suscetíveis ao ataque de insetos, promovendo menor sobrevivência da lagarta. As reduções de sobrevivência não foram dependentes dos fenótipos de tolerância à seca ou resistência a insetos, embora mais pronunciadas para IAC17. Além disso, perfis de metabólitos, expressão gênica e ensaios enzimáticos nos levam a concluir que apenas o sinal de seca não foi suficiente para explicar totalmente as reduções de sobrevivência. As atividades de inibição da protease e a expressão gênica se correlacionaram com os níveis de ABA, indicando que a sinalização de JA foi potencializada pelo ABA para aumentar a produção dos metabólitos dissuasores. Portanto, o aumento dos níveis de ABA durante o tratamento da seca pode estar agindo sinergicamente para aumentar a resposta de JA, não afetando os primeiros estágios das vias LOX e JA. Assim, “hub (s)” molecular (is) regulatório (s) integrando com múltiplos sinais podem ser alvos para engenharia genética de plantas com múltiplas tolerâncias a estresses ambientais. Palavras-chave: Déficit hídrico. Inseto-praga. Resistência de plantas. Perfis metabólicos. Expressão gênica.Item Caracterização molecular da interação das cigarrinhas-das-pastagens (Mahanarva spectabilis) com diferentes forrageiras(Universidade Federal de Viçosa, 2019-07-30) Monteiro, Luana Pereira; Oliveira, Maria Goreti de Almeida; http://lattes.cnpq.br/0459373882356070A cigarrinha-das-pastagens, Mahanarva spectabilis (Distant,1909) é a principal praga em forrageiras na América Tropical, promovendo danos severos às pastagens, e comprometendo a produção de produtos de origem animal. O Brasil possui o maior rebanho comercial do mundo, e para garantir baixos custos na produção, usa as pastagens como a principal fonte de alimentação do rebanho. Em decorrência de ataques de insetos- praga, o nível de produtividade das pastagens pode sofrer declínio tanto na quantidade quanto na qualidade de produção. A seleção de cultivares de forrageiras resistentes, é uma alternativa de controle promissora, uma vez que o controle químico das cigarrinhas é economicamente inviável. São escassos os trabalhos que relatam a bioquímica da interação entre M. spectabilis com diferentes forrageiras. O objetivo, na primeira parte do trabalho, foi identificar as proteínas, metabólitos e hormônios presentes nas glândulas salivares quando a M. spectabilis se alimenta de plantas de capim- elefante (Cenchrus purpureus), cv. Roxo Botucatu e cv. Pioneiro, Brachiaria brizantha cv. Marandú e Brachiaria decumbens cv. Basilisk. Na segunda parte, objetivamos elucidar as possíveis respostas metabólicas nas forrageiras Brachiaria brizantha, Brachiaria decumbens, capim-elefante (Cenchrus purpureaus) cv. Roxo-de-Botucatu e cv. Pioneiro quando infestadas por M. spectabilis. Através das análises de proteômica foi possível identificar proteínas envolvidas em processos como controle da musculatura, síntese e metabolismo protéico, proteção contra estresse biótico/abiótico e termoregulação. As análises fitohormonais das glândulas salivares indicam uma variação nos níveis hormonais em função do tipo de forrageira usada na alimentação. Foram detectados nos componentes das glândulas salivares a presença de efetores, tais como ácidos graxos de cadeia longa que podem induzir ou suprimir as respostas de defesa das plantas. A presença dos efetores afetam as respostas de defesa da planta para permitir o melhor desempenho do inseto na infestação das plantas. De frente a esses resultados, nos é permitido propor que alguns efetores presentes nas glândulas salivares de cigarrinha das pastagens possam ser responsáveis por suprimir a resposta de defesa da planta, tornando-se uma estratégia bem sucedida do inseto na colonização do hospedeiro. Palavras-chave: Cigarrinha-das-pastagens. Glândula salivar. Proteômica. Interação planta-praga.Item Resposta das enzimas digestivas de percevejo-marrom Euschistus heros na interação com cultivares resistente e susceptível de soja(Universidade Federal de Viçosa, 2017-02-24) Ferreira, Thayara Hellen Maltez; Oliveira, Maria Goreti de Almeida; http://lattes.cnpq.br/9358700862272467A grande extensão de área com cultura de soja intensificoua ocorrência de diversas pragas, dentre elas, o percevejo-marrom, Euschistus heros (Fabricius, 1798) (Pentatomidae). Os danos desta praga vêm se tornando cada vez mais expressivos, devido ao seu aumento populacional, manejo inadequado e resistência a inseticidas, o que resulta em perda de produtividade. As plantas apresentam mecanismos de defesa contra os insetos e, por sua vez, estes tentam burlar estas defesas. Estudos sobre a interação inseto/planta têm sido realizados analisando a via de defesa da planta e/ou enzimas digestivas das pragas. Entretanto, não há relatos sobre enzimas digestivas presentes no intestino e nas glândulas salivares do percevejo- marrom após interação com a soja, ao longo do tempo. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o perfil das enzimas presentes no intestino médio e nas glândulas salivares após serem alimentados com as cultivares IAC 24 (resistente) e IAC Foscarin 31 (susceptível). Sendo este o início dos estudos em relação ao controle desta praga com base em aspectos bioquímicos. Plantas, no estágio R5, foram infestadas com machos do percevejo. As avaliações foram realizadas em diferentes tempos de alimentação (0, 24, 48, 72 e 96 horas). Após cada tempo, retirou-se os intestinos e as glândulas salivares. As atividades das enzimas proteolíticas, amilase e lipase, foram realizadas de acordo com protocolos específicos. Tanto no intestino como nas glândulas salivares não foi detectada atividade de cisteíno proteases. No intestino médio, a atividade de proteases totais apresentou diferença para tempo, cultivar e interação cultivar x tempo. A amilase foi diferente somente para o tempo e lipase diferiu no tempo e na interação. Nas glândulas salivares, a atividade de proteases totais apenas diferiu em relação às cultivares analisadas. A amilase mostrou significância tanto para o tempo quanto para a interação e lipase foi significativa para as três fontes de variações avaliadas. Assim, observou- se o comportamento das enzimas responsivo a alimentação com os distintos cultivares. Estudos mais aprofundados são necessários para entender o porquê das oscilações registradas nas condições analisadas.