Effect of a trypsin inhibitor from Plathymenia foliolosa seeds on Anagasta kuehniella development and enzymatic activity

Orientador: Maria Ligia Rodrigues MacedoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Inibidores de proteinases (IPs) são amplamente distribuídos em animais, microorganismos e plantas. IPs de plantas são geralmente proteínas pequenas que tem sido principalmente descritas como ocorrendo em órgãos de reserva, tais como sementes e tubérculos, mas eles também foram encontrados nas partes aéreas da planta, nas folhas, flores e raízes. O possível papel sugerido para inibidores de proteinase de sementes inclui a função como parte do sistema defensivo da planta contra pragas via inibição de suas enzimas proteolíticas. A atividade dos IPs é devido a sua capacidade de formar complexos estáveis com as proteases alvos, bloqueando, alterando ou prevenindo o acesso ao sítio ativo da enzima. Lepidoptera são insetos que frequentemente atacam uma ampla variedade de culturas, causando alto dano econômico. A. kuehniella é encontrada mundialmente, este inseto ataca grão estocados e produtos de arroz, aveia, centeio, milho e trigo. Neste trabalho, um inibidor purificado das sementes de Plathymenia foliolosa (Mimosoideae) ¿ PFIT foi utilizado em dietas artificiais, e através de bioensaios seu potencial tóxico contra A. kuehniella foi determinado. A ingestão de PFIT resultou em uma redução significativa na sobrevivência e no peso larval (32,3% e 66,1% respectivamente) e também reduziu a viabilidade larval e o peso das pupas (35,7% e 9,1% respectivamente). Os resultados dos experimentos nutricionais realizados com larvas de A. kuehniella apresentaram uma redução na eficiência de conversão do alimento ingerido (ECI) e alimento digerido (ECD), e um aumento na digestibilidade aproximada (AD) e no CM (custo metabólico). Para examinar o efeito da proteína sobre o inseto, a atividade das proteinases intestinais das larvas que se alimentaram em dietas livres do inibidor e alimentadas em dieta contendo o inibidor a 0,7% foi comparada através de ensaios enzimáticos e eletroforese em géis de atividade enzimática. As larvas de quarto instar alimentadas em dieta contendo PFIT apresentaram uma diminuição na atividade tríptica do intestino e um aumento na atividade tríptica das fezes, confirmado por ensaios enzimáticos e na eletroforese de atividade. Além disso, a atividade tríptica das larvas que se alimentaram em dieta com PFIT foi sensível à inibição por PFIT. Estes resultados sugerem que PFIT possui efeitos anti-metabólicos quando ingeridos por A. kuehniellaAbstract: Proteinase inhibitors (PIs) are widely distributed in animals, microorganisms, and plants. Plant PIs are generally small proteins that have mainly been described as occurring in storage tissues, such as tubers and seeds, but they have also been found in the aerial parts of plants, in the leaves, flowers and roots. The possible roles suggested for seed proteinase inhibitors include the function as a part of the plant defensive system against pest via inhibition of their proteolytic enzymes. The activity of PIs is due to their capacity to form stable complexes with target proteases, blocking, altering or preventing access to the enzyme active site. Lepidoptera are often insects which attack a wide range of crops, causing damage high economic value. A. kuehniella is found worldwide, this insect attacks stored grains, and products of rice, oat, rye, corn and wheat. In this report, the pure inhibitor from seeds of Plathymenia foliolosa (Mimosoideae) ¿ PFTI was monitoring by an insect bioassay its toxic activity toward A. kuehniella. The chronic ingestion of PFTI did result in a significant reduction in larval survival and weight (32.3% and 66.1% respectively) and also reduced the larval viability and the weight of pupae (35.7% and 9.1% respectively). The results from nutritional experiments realized with A. kuehniella larvae presented a reduction in efficiency of conversion of ingested food (ECI) and digested food (ECD), and an increase in approximate digestibility (AD) and CM (metabolic cost). To examine the protein effects on insect, the midgut proteinases of A. kuehniella larvae reared on artificial PI-free diet and on a diet containing PFTI at 0.7% were compared by using enzymatic assays and polyacrilamide gel electrophoresis. The fourth instar larvae reared on a diet containing PFTI showed a decrease in tryptic activity of gut and increase in tryptic activity of faeces, as confirmed by BApNA as substrate and by activity in gels. In addition, the tryptic activity in PFTI-fed larvae was sensitive to PFTI. These results suggest that PFTI have a potential antimetabolic effect when ingested by A. kuehniellaMestradoBioquimicaMestre em Biologia Funcional e Molecula