Avaliação do potencial inibitório do peptídeo gore4 sobre proteases digestivas e parâmetros biológicos de Spodoptera frugiperda J. E. Smith, 1797 (Lpidoptera: Noctuidae)

Abstract

O Brasil destaca-se na produção de grãos, sendo um dos maiores produtores mundiais. Com o aumento da produção agrícola, muitos desafios são enfrentados diariamente no campo; um desses é o controle de insetos-pragas que atacam os cultivos. As lagartas de Spodoptera frugiperda J. E. Smith, 1797 (Lepidoptera: Noctuidae), são um exemplo de praga de grande importância econômica no Brasil. Essa espécie é conhecida por sua elevada capacidade reprodutiva e resistência a inseticidas químicos. Assim, torna-se necessário buscar tecnologias que possam ser empregadas no manejo integrado de pragas de forma eficiente, sustentável, ambientalmente correta e que dificultem a resistência dos insetos em um curto espaço de tempo. Moléculas capazes de afetar enzimas proteolíticas têm sido estudadas como uma estratégia potencial para o controle desses insetos-praga, atuando diretamente na digestão desses insetos. O peptídeo GORE4 foi avaliado quanto à capacidade de afetar o desenvolvimento de S. frugiperda por meio de ensaios in vitro, in vivo e in silico. Apesar de demonstrar capacidade de inibir proteases do tipo tripsina-like, nas concentrações testadas nesse estudo, o peptídeo não afetou o desenvolvimento nem a sobrevivência de S. frugiperda, mantendo os valores superiores à 70%. Os estudos histológicos indicaram que o peptídeo é capaz de afetar a estrutura do intestino médio do inseto e seus túbulos de Malpighi, estruturas que desempenham papel importante na digestão, na absorção de nutrientes e na detoxificação de compostos químicos. Os valores de energia de docking molecular comprovam que o peptídeo apresenta alta afinidade pela tripsina e forte participação de interações eletrostáticas, com score HADDOCK de -68.2 ± 3.9 e menor índice de violação de restrições (0.2 ± 0.2). Esses resultados evidenciam a capacidade desse peptídeo de atuar como um inibidor para proteases do tipo tripsina e servir como uma alternativa à fitossanitários. Ainda são necessários estudos futuros para confirmar a capacidade de utilização desse peptídeo com outros insetos-praga. Palavras-chave: Inibidores de proteases, manejo de pragas, soja.Brazil stands out in grain production, being one of the world's largest producers. With the increase in agricultural production, many challenges are faced daily in the field, one of which is the control of insect pests that attack crops. Caterpillars of Spodoptera frugiperda J. E. Smith, 1797 (Lepidoptera: Noctuidae), are an example of a pest of great economic importance in Brazil. This species is known for its high reproductive capacity and resistance to chemical insecticides. Therefore, it is necessary to seek technologies that can be employed in integrated pest management in an efficient, sustainable, and environmentally sound manner while also delaying the development of insect resistance over a short period of time. Molecules capable of affecting proteolytic enzymes have been studied as a potential strategy for controlling these insect pests by acting directly on their digestion. The peptide GORE4 was evaluated for its ability to affect the development of S. frugiperda through in vitro, in vivo, and in silico assays. Although it demonstrated the ability to inhibit trypsin-like proteases, at the concentrations tested in this study, the peptide did not affect the development or survival of S. frugiperda, with survival rates remaining above 70%. Histological studies indicated that the peptide is capable of affecting the structure of the insect's midgut and Malpighian tubules, structures that play important roles in digestion, nutrient absorption, and the detoxification of chemical compounds. The molecular docking energy values confirmed that the peptide exhibits high affinity for trypsin and a strong contribution of electrostatic interactions, with a HADDOCK score of -68.2 ± 3.9 and a lower restraint violation index (0.2 ± 0.2). These results demonstrate the ability of this peptide to act as an inhibitor of trypsin-like proteases and to serve as an alternative to conventional crop protection products. Further studies are still needed to confirm the potential use of this peptide against other insect pests. Keywords: Protease inhibitors, pest management, soybean.