Desenho racional de peptídeos inibidores como biopesticidas para Anticarsia gemmatalis e Spodoptera frugiperda

Abstract

A soja (Glicine max L.) é uma das espécies hortícolas mais importantes do mundo e um dos principais produtos agrícolas de exportação do Brasil. A produção de soja é prejudicada pela predação por artrópodes-praga como a Anticarsia gemmatalis e Spodoptera frugiperda, pragas normalmente controladas com o uso de pesticidas químicos. Esses pesticidas muitas vezes são danosos ao solo, corpos hídricos e biodiversidade da área ao redor da aplicação podendo causar danos sérios à saúde e ao ambiente e, portanto, estão sendo exploradas alternativas menos nocivas de controle de pragas. O uso de peptídeos com ação inseticida é uma das alternativas propostas e a pro-região de zimogênio tem potencial para a criação de inibidores eficazes e específicos. Tripsinas de A. gemmatalis e S. frugiperda foram modeladas e validadas junto de tripsina de Bos taurus e Homo sapiens para predição de interação com inibidores conhecidos e patenteados. A constante de inibição (Ki) calculada foi comparada com o Ki experimental registrado na literatura. A partir disso peptídeos de tamanhos variando de 5 a 10 aminoácidos foram desenhados a partir da pro-região de zimogênio de A. gemmatalis e submetidos às análises de docking para identificação de possíveis inibidores eficazes para controle de insetos- herbívoros. Os peptídeos apresentaram energia de ligação e Ki comparáveis a outros inibidores conhecidos e mostraram preferência por se ligar na região de sítio ativo e sítio de ligação das enzimas. Com isso, conclui-se que são possíveis inibidores com baixa toxicidade para o meio ambiente e com grande potencial para uso comercial na agricultura. Palavras-chave: Inibidores. Bioinformática. Interação inseto-planta.Soybean (Glicine max L.) is one of the main crops and exportation products grown in Brazil. Soybean production is hampered by infestation with plagues such as Anticarsia gemmatalis and Spodoptera frugiperda, insects commonly controled by the use of chemical pesticides. These pesticides are often harmful to close by soil, bodies of water and biodiversity, possibly damaging the environment and population. Therefore, less harful alternatives in pest control are being explored. The use of peptides with pesticide activity is one of the proposed alternatives and the pro-region of zimogen has potential for the creation of effective and specific inhibitors. We obtained trypsin sequences from Anticarsia gemmatalis and Spodoptera frugiperda and modelled and validated along with trypsin from Bos taurus and Homo sapiens for interaction prediction with known and patented inhibitors. We calculated inhibition constant (Ki) and compared to experimental Ki registered in literature. From there, we designed peptides with sizes varying from 5 to 10 aminoacids using A. gemmatalis zimogen pro-region as template and submited them to molecular docking analyses for identification of possible inhibitors to control infesting insects. The peptides have shown binding energy and Ki comparable to existing inhibitors and preference to binding with the active sites and binding sites of the enzyme. Thus, we conclude that the designed peptides are possible inhibitors with low toxicity to the environment and with great potential for use in agriculture. Keywords: Inhibitors. Bioinformatics. Plant-insect interaction.