Tripeptídeo inibidor de proteases modelado a partir do inibidor natural de soja SKTI altera diferencialmente a expressão gênica e a fisiológica do intestino de Anticarsia gemmatalis

Abstract

Anticarsia gemmatalis é uma das principais pragas de insetos que causam desfoliação nas lavouras de soja. Estratégias alternativas têm sido avaliadas para reduzir os ataques de insetos, utilizando inibidores de proteases (IP) que atuam como fatores antinutricionais. Os efeitos fisiológicos dos PIs não se limitam apenas aos danos nutricionais causados aos insetos. Eles desencadeiam respostas bioquímicas que podem variar desde a reorientação da síntese de proteinas para produzir novas proteases até o aumento da produção de enzimas envolvidas em vias de defesa. Um tripeptídeo chamado GORE-2 foi projetado a partir do IP SKTI de soja, com maiores capacidades de inibição de proteases, reduzindo a sobrevivência das lagartas. Portanto, os efeitos do IP natural de soja (SKTI) e do peptídeo projetado racionalmente GORE- 2 foram avaliados no nível das mudanças na expressão de genes causadas pelos IPs e sua relação com o estresse oxidativo e as alterações morfológicas das células intestinais. Assim, neste trabalho, avaliamos a reprogramação da expressão gênica por RNA-Seq para verificar as cascatas envolvidas na resposta a esses diferentes IPs. SKTI e.GORE-2 desencadearam uma extensa reprogramação da expressão de genes após 24 horas. A presença de IP na dieta de A. gemmatalis afetou 1474 genes diferencialmente expressos, dos quais 643 e 83] genes responderam a SKTI e GOREZ, respectivamente. Em geral, as respostas foram semelhantes para ambos os PIs, com alterações na expressão dos genes que codificam proteases e proteínas de defesa, principalmente envolvidas na proteção peritrófica da matriz e reconstituição. No entanto, essas respostas foram mais pronunciadas para SKTI, indicando uma cascata de sinalização mais eficiente para acionar os mecanismos de defesa do inseto. Essas diferenças Justificam uma ação mais eficaz do GORE-2 na inibição da proteólise e na redução da sobrevivência das lagartas, indicando que a sinalização pode ser devido à privação de aminoácidos, mas também por um sistema geral de percepção desenvolvido para detectar moléculas repelentes da soja. Visto que o GORE-2 é um tripeptídeo mimético do inibidor de proteases SKTI, a cascata de sinalização parece ser menos eficiente. Na verdade, a expressão gênica para processos de desintoxicação e estresse oxidativo foi maior para o GORE-2. Portanto, é uma vantagem adicional do uso de inibidores de proteases miméticos ou sintéticos. Nesse sentido, o tripeptideo GORE? se apresenta como uma alternativa eficiente no controle de A. gemmatalis. Palavras-chave: Anticarsia gemmatalis. Transcriptoma. Glycine max. Manejo de pragas agrícolas.Alternative strategies have been evaluated to reduce insect attacks, using protease inhibitors (PI) that act as antinutritional factors. The physiological effects of PIs are not limited to nutritional damage to insects; they trigger biochemical responses that can range from reorienting protein synthesis to produce new proteases to increasing the production of enzymes involved in defense pathways. A tripeptide called GORE-2 was designed from soybean SKTI PI, with higher protease inhibition capabilities, reducing caterpillar survival. Therefore, the effects of natural soybean PI (SKTI) and rationally designed peptide GORE-2 were evaluated at the level of gene expression changes caused by PIs and their relationship with oxidative stress and morphological changes in intestinal cells. In this work, we assessed the reprogramming of gene expression by RNA-Seq to examine the cascades involved in the response to these different PIs. SKTI and GORE-2 triggered extensive gene expression reprogramming after 24 hours. The presence of PI in the diet of A. gemmatalis affected 1474 differentially expressed genes, of which 643 and 831 genes responded to SKTI and GORE-2, respectively. Overall, the responses were similar for both PIs, with changes in the expression of genes encoding proteases and defense proteins, mainly involved in peritrophic matrix protection and reconstitution. However, these responses were more pronounced for SKTI, indicating a more efficient signaling cascade to trigger insect defense mechanisms. These differences justify a more effective action of GORE-2 in proteolysis inhibition and caterpillar survival reduction, indicating that signaling may be due to amino acid deprivation but also to a general system developed to detect soy-repelling molecules. Since GORE-2 is a tripeptide mimetic of the SKTI protease inhibitor, the signaling cascade seems to be less efficient. Indeed, gene expression for detoxification processes and oxidative stress was higher for GORE-2. Therefore, mimetic or synthetic protease inhibitors are an additional advantage. In this regard, the GORE-2 tripeptide emerges as an efficient alternative in controlling A. gemmatalis. Keywords: Anticarsia gemmatalis. Transcriptome. Glycine max. pest management.