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Título: Purificação e caracterização bioquímica de um inibidor de tripsina de sementes de Cassia leiandra Benth. e avaliação de sua atividade inseticida contra Aedes aegypti (Diptera: Culicidae)
Título em inglês: Purification and Biochemical Characterization of a Trypsin Inhibitor of Seeds Cassia leiandra Benth. and Evaluation of its Insecticide Activity Against Aedes aegypti (Diptera: Culicidae)
Autor(es): Dias, Lucas Pinheiro
Orientador(es): Vasconcelos, Ilka Maria
Palavras-chave: Cassia leiandra
Inibidores de Kunitz
Proteína inseticida
Aedes aegypti
Data do documento: 2016
Citação: DIAS, L. P. (2016)
Resumo: A Organização Mundial da Saúde considera a dengue como um dos mais importantes problemas de saúde pública. Aedes aegypti (Diptera: Culicidae), um inseto sugador de sangue que se desenvolve em áreas tropicais e subtropicais, é o principal vetor do vírus da dengue, além de ser um importante transmissor das viroses Zica e Chikungunya. O controle químico através de inseticidas é bastante usado no combate do Ae. aegypti, mas sua aplicação indiscriminada e prolongada tem favorecido o surgimento de insetos resistentes. Isso tem motivado a busca por compostos naturais com atividade inseticida e as plantas têm se sobressaído como potenciais fontes de tais substâncias. Este estudo teve como objetivo a purificação e caracterização bioquímica de um inibidor de tripsina, denominado ClTI, de sementes de Cassia leiandra Benth. (Fabaceae, Caesalpinoideae), uma espécie vegetal nativa da Amazônia. A ação do ClTI sobre proteases intestinais do Ae. aegypti e seus efeitos no desenvolvimento e sobrevivência desse inseto foram também investigados. O ClTI foi purificado por cromatografias em DEAE-Celulose e tripsina-Sepharose 4B, com índice de purificação de 15,5 vezes e rendimento proteico de 2,4%. O inibidor puro é composto de uma cadeia polipeptídica de 19.484 Da, como mostrado por espectrometria de massas com ionização por “electrospray” (ESI), não glicosilado e apresenta estrutura secundária constituída por 35% de folhas-β, 14% de β-voltas e 50% de estruturas desordenadas. O ClTI é um inibidor incompetitivo de tripsina bovina (CI50 de 33,81 x 10-8 M), com Ki de 6,25 x 10-8 M e sequência de aminoácidos similar às de outros inibidores da família Kunitz. ClTI se mostrou estável em ampla faixa de pH (2,2-10,0) e temperatura (30-70 C), mas a incubação com ditiotreitol causou perda parcial de sua atividade inibitória. In vitro, ClTI (4,65 x 10-6 M) promoveu redução de 50% na atividade das proteases intestinais de Ae. aegypti. In vivo, esse inibidor apresentou toxicidade aguda dose-dependente para larvas de 3 estágio de Ae. aegypti, com uma CL50 de 2,28 x 10-2 M. O tratamento crônico de Ae. aegypti com ClTI (1,54 x 10-5 M concentração final) não interferiu na eclosão dos ovos, mas retardou o desenvolvimento larval do inseto em 24 h e causou mortalidade de 44%. Os resultados obtidos contribuem para um melhor entendimento da atividade inseticida dos inibidores de proteases e sugerem que ClTI tem potencial biotecnológico para ser usado como estratégia alternativa no controle desse vetor de várias doenças, o qual pode ser usado sozinho ou em combinação com outros compostos inseticidas na perspectiva de potencializar a toxicidade
Abstract: The World Health Organization (WHO) considers dengue virus infection one of the most important public health problems. Aedes aegypti (Diptera: Culicidae), a blood-sucking insect that lives and cohabits with the human population in tropical and subtropical areas, is the principal vector responsible for dengue virus transmission [3]. Ae. aegypti is also the main transmitter of Chikungunya and Zika viruses. To eliminate dengue mosquitoes, chemical control with insecticides is widely used. However, prolonged and indiscriminate application of these compounds has favored the appearance of resistant insects. This issue has driven the search for natural compounds with insecticidal activity, and plants are potential sources of such constituents. This present study reports the purification and biochemical characterization of a trypsin inhibitor (ClTI) from the seeds of Cassia leiandra Benth. (Fabaceae, Caesalpinioideae), a plant species native to the Amazon rainforest. In addition, the ClTI action on Ae. aegypti midgut proteases and its effect on the development and survival of this mosquito are assessed. ClTI was purified by DEAE-Cellulose and trypsin-Sepharose 4B chromatography, with a 15.5-fold purification and 2.4% yield. ClTI is composed of one polypeptide chain of 19,484 Da, as revealed by ESI mass spectrometry, is non-glycosylated, and comprises 35% β-sheets, 14% β-turns, and 50% disordered structures. ClTI is an uncompetitive inhibitor of bovine trypsin (IC50 of 33.81 x 10-8 M), with a Ki of 6.25 x 10-8 M, and has an amino acid sequence similar to other inhibitors of the Kunitz-type family. ClTI was stable over a broad range of pH (2.2–10.0) and temperature (30–70 C), but DTT incubation caused a partial loss of inhibitory activity. ClTI (4.65 x 10-6 M) promoted 50% activity reduction of Ae. aegypti midgut proteases, showed a dose-dependent acute toxicity on Ae. aegypti 3rd instar larvae, with an LC50 of 2.28 x 10-2 M, and after ten days of exposure, caused a 24-h delay of larval development and 44% mortality. Our results are an important contribution to a better understanding of the insecticidal activity of protease inhibitors, suggesting that ClTI has biotechnological potential as an alternative strategy to control this multiple disease vector, which may be used alone or in combination with other insecticidal compounds to produce enhanced toxicity.
Descrição: DIAS, Lucas Pinheiro. Purificação e caracterização bioquímica de um inibidor de tripsina de sementes de Cassia leiandra Benth. e avaliação de sua atividade inseticida contra Aedes aegypti (Diptera: Culicidae). 2016. 81 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22418
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