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Type: Dissertação
Title: Aminopeptidases N do intestino médio da lagarta da soja Anticarsia gemmatalis: estudo do efeito da toxina Cry1Ac
Author(s)/Inventor(s): Lanzaro, Marina Dutra
Advisor: Santos, Danielle Maria Perpétua de Oliveira
Co-advisor: Ramos, Luís Felipe Costa
Abstract: A lagarta da soja Anticarsia gemmatalis é uma das mais importantes desfolhadoras da soja no Brasil. Atualmente, o principal biopesticida utilizado para controle de insetos-praga no mundo é a bactéria Bacillus thuringiensis (Bt), produtora de toxinas Cry entomopatogênicas que atuam no intestino médio de insetos suscetíveis, levando-os à morte. O modo de ação das toxinas Cry envolve a ligação a receptores específicos presentes na membrana de borda em escova (BBMVs) das células epiteliais intestinais, como aminopeptidases N (APN), fosfatases alcalinas (ALP), caderinas e outros. Mutações nesses receptores, entre outros fatores, podem estar envolvidas no desenvolvimento de resistência; a identificação de receptores funcionais de Cry no intestino médio de A. gemmatalis é crucial para desenvolver estratégias eficazes para superar esse possível cenário. O objetivo deste estudo é caracterizar APNs de A. gemmatalis e identificar possíveis receptores para Cry1Ac em seu intestino médio. A interação dos esporos de Bt com o epitélio do intestino médio foi observada in situ por imuno-histoquímica e a atividade total de aminopeptidase foi estimada em amostras de BBMV, apresentando maior atividade em indivíduos desafiados do que em controles. Dez sequências de APN foram encontradas em um transcriptoma de A. gemmatalis e submetidas a diferentes análises in silico, como árvore filogenética, alinhamento múltiplo de sequências e identificação de domínios e sítios de modificação pós-traducional. Proteínas de BBMV foram submetidas a um ensaio de ligação usando toxina Cry1Ac ativada e um anticorpo policlonal anti-Cry; bandas correspondentes de proteínas que mostraram ligação à toxina Cry foram excisadas de gel SDS-PAGE e submetidas à análise de espectrometria de massas, o que resultou na identificação de sete dessas APNs encontradas previamente no transcriptoma. A PCR quantitativa foi realizada para comparar os níveis de expressão entre indivíduos expostos a esporos de Bt e controles, apresentando regulações positivas e negativas após a infecção por Bt. A partir desses resultados, podemos inferir que as aminopeptidases N em A. gemmatalis podem estar envolvidas no modo de ação das toxinas Cry em seu estágio larval.
Abstract: The velvetbean caterpillar Anticarsia gemmatalis is one of the most important soybean defoliators in Brazil. Currently, the main biopesticide used to control insect pests worldwide is the bacteria Bacillus thuringiensis (Bt), which produces entomopathogenic Crystal toxins (Cry) that act in the midgut of susceptible insects, leading them to death. The mode of action of Cry toxins in the midgut involves binding to specific receptors present on the brush border of epithelial cells such as aminopeptidase N (APN), alkaline phosphatase (ALP), cadherin, and others. Mutations in these receptors, among other factors, may be involved in the development of resistance; identification of functional Cry receptors in the midgut of A. gemmatalis is crucial to develop effective strategies to overcome this possible scenario. This study’s goal is to characterize APNs of A. gemmatalis and identify a receptor for Cry1Ac in the midgut. The interaction of Bt spores with the midgut epithelium was observed in situ by immunohistochemistry and total aminopeptidase activity was estimated in brush border membrane vesicle (BBMV) samples, presenting higher activity in challenged individuals than in control ones. Ten APN sequences were found in an A. gemmatalis’ transcriptome and subjected to different in silico analysis, such as phylogenetic tree, multiple sequence alignment and identification of signal peptide, activity domains and GPI-anchor signal. BBMV proteins from 5th instar larvae were submitted to a ligand blotting using activated Cry1Ac toxin and a commercial anti-Cry polyclonal antibody; corresponding bands of proteins that showed binding to Cry toxin were excised from the SDS-PAGE gel and subjected to mass spectrometry analysis, which resulted in the identification of seven of those APNs. Quantitative PCR was realized to compare expression levels between individuals subjected to sublethal infection with Bt spores and control ones, presenting up- and downregulations upon Bt infection. From these results, we can infer that aminopeptidases N in A. gemmatalis could be involved in the mode of action of Cry toxins in its larval stage.
Keywords: Aminopeptidase N
Toxina Cry
Bacillus thuringiensis
Anticarsia gemmatalis
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 2025
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: LANZARO, Marina Dutra. Aminopeptidases N do intestino médio da lagarta da soja Anticarsia gemmatalis: estudo do efeito da toxina Cry1Ac. 2025. 99 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 2025.
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