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Os resultados obtidos nesta tese podem ser distribuídos em três grupos: composição química da hemolinfa e do casulo coletivo e determinação química de alguns componentes principais do corpo gorduroso e túbulos de Malpighi ao longo do desenvolvimento. Os principais resultados referentes à química da hemolinfa de larvas maduras são: 1) A hemolinfa possui uma densidade 1,043, pH = 7,27, osmolaridade = 216 miliosmoles e corresponde a 37% do pêso-úmido do animal e 26% de seu pêso-sêco. A hemolinfa não se coagula e possui um volume de células correspondente a 0,3% de seu volume total. 2) A análise química realizada deu conta de 88% do peso-sêco total da hemolinfa e revelou que entre os componentes presentes mais importantes em massa estão as proteínas, seguidas dos aminoácidos livres, enquanto que os osmóticamente mais ativos são os aminoácidos livres seguido de Mg++ e Na+. Entre os aminoácidos é notável a presença de ornitina e cistationina em concentrações relativamente elevadas e a ausência, mesmo em traços, de cisteína e/ou cistina e citrulina. 3) Os peptídeos ocorrem em concentrações elevadas, mas em pequeno número, e são compostos de 2 a 3 resíduos de aminoácidos em média; o mais abundante dos quais deve ser um dipeptídeo de histidina e ácido aspártico. 4) Citrato é o ânion mais importante da hemolinfa, seguido dos fosfatos orgânicos, enquanto que trealose é o principal carboidrato presente. 5) Existem pelo menos 6 carotenóides ligados de forma não covalente a proteínas da hemolinfa e uma cromoglicoproteína, de côr amarelo-limão, fluorescente, de natureza desconhecida. Os carotenóides mais importantes quantitativamente são: β-caroteno e um similar ao astaceno. A composição em massa do casulo coletivo na véspera da muda pupal é a seguinte, em números inteiros: 44% de CaCO3; 34% de proteínas e 10% de carboidratos, ambos insolúveis em todos solventes utilizados (SDS 10%, uréia 6M, ácido fórmico 50%, HCl 2N, KOH 1M e Na HCO3 1M); 10% de material hidrossolúvel 4% de cinzas não identificadas. O material hidrossolúvel foi parcialmente identificado como: proteína (4%), carboidratos (2%), enquanto que 4% ainda permanece desconhecido. O correlacionamento da análise química da hemolinfa, casulo, túbulos de Malpighi e corpo gorduroso ao longo do desenvolvimento, possibilitou ainda as seguintes conclusões: 1) A fração insolúvel do casulo (proteínas e carboidratos) corresponde à sêda secretada pelas glândulas salivares da larva, enquanto que o CaCO3 presente provém dos túbulos de Malpighi. 2) As proteínas do casulo devem originar-se, pelo menos em parte, das proteínas da hemolinfa, enquanto que seus carboidratos devem provir do glicogênio do corpo gorduroso. Os resultados são considerados em têrmos de seus possíveis significados metabólicos e eventualmente fisiológicos. Ênfase é dada na discussão do papel metabólico dos componentes orgânicos e inorgânicos da hemolinfa, assim como dos mecanismos de secreção da sêda e CaCO3 e sua possível regulação hormonal. The results of this thesis are concerned to three main lines of research: the chemical composition of the hemolymph, of the communal cocoon, and the chemical determination of some components in the rat body and Malpighian tubules along larval development. The chief results on the hemolymph chemistry of mature larvae are: 1) The hemolymph has a density = 1.043, pH = 7.27, osmolarity = 2l6 miliosmols and corresponds to 37% of the larva (Wet-Weight) or to 26% of the larva (dry weight). The hemolymph does not clott and the volume of the hemocytes is 0.3% of blood total volume. 2) The chemical analysis dealt with 88% (dry-weight) of the hemolymph and showed that proteins are the most important component in mass, while free amino acids, Mg++ and Na+ are the most osmotically active substances. Among the amino acids is remarkable the titres of ornithine and cystathionine, and the complete absence of cysteine and/or cystine and citrulline. 3) There are few peptides, but present in high titres. They are built of two to three amino acids residues, and the most concentrated of them must be a dipeptide of histidine and aspartic acid. 4) Citrate and organic phosphates are the most important anions in the hemolymph. Trehalose is the chief carbohydrate present. 5) There are at least 6 non-covalentely protein-bound carotenoids and one lemon-yellow, fluorescent chromoglycoprotein of unknown nature. The chemical composition of the communal cocoon of R. americana expressed in percentage of its total dry weigth (numbers rounded to the nearest unity) are: 44% of CaCO3; 34% of proteins and 10% of carbohydrates both insoluble in all solvents used (10% SDS, 6M urea, 50% formic acid, 2N HCl, 1M KOH and 1M NaHCO3 ); 10% of water soluble material and 4% of unknown nature. The water soluble material was identified in part as: protein (4%) and carbohydrates (2%), while 4% remained unknown. The interrelationship among the results of the chemical analysis of the hemolymph, cocoon, Malpighian tubules and fat body during larval development was used to draw the conclusions: 1) The insoluble fraction of the cocoon proteins and carbohydrates) corresponds to the silk produced by the larval salivary glands, while CaCO3 comes from Malpighian tubules. 2) The cocoon proteins must come, at least in part, from the hemolymph proteins, while its carbohydrates must come from the fat body glycogen. The results are discussed in terms of its possible metabolic and eventually physiological meanings. Emphasis is given in the discussion of the metabolic role of the inorganic and organic components of the hemolymph, as yet in the the mechanisms of the silk secretion and CaCO3 deposition and their possible hormonal regulation.

Enzymes enhance chemical reaction rates by lowering the activation energy, the energy barrier of the reaction leading to products. This occurs because enzymes bind the high-energy intermediate of the reaction (the transition state) more strongly than the substrate. We studied details of this process by determining the substrate binding energy (DeltaG(s), calculated from K(m) values) and the activation energy (DeltaG(T), determined from k(cat)/K(m) values) for the trypsin-catalyzed hydrolysis of oligopeptides. Plots of DeltaG(T) versus DeltaG(s) for oligopeptides with 15 amino acid replacements at each of the positions P(1)', P(1), and P(2) were straight lines, as predicted by a derived equation that relates DeltaG(T) and DeltaG(s). The data led to the conclusion that the trypsin active site has subsites that bind moieties of substrate and of transition state in characteristic ratios, whichever substrate is used. This was unexpected and means that each subsite characteristically favors substrate binding or catalysis.

1. 1. The properties of β-acetylglucosaminidase, acid phosphatase, aminopeptidase, cathepsin B-like proteinase, α-galactosidase, α-glucosidase, detergent-solubilized membrane-bound α-glucosidase, β-glucosidase, α-mannosidase and detergent-solubilized membrane-bound α-mannosidase from posterior midgut of Rhodnius prolixus adults were determined by density-gradient centrifugation and kinetic methods. 2. 2. The posterior midgut hydrolases from R. prolixus adults and nymphs were found to be very similar. 3. 3. The results lend support to the hypothesis that digestive enzymes are, in contrast to holometabolous insects, identical in young and adult forms of hemimetabolous insects.

International audience; The cotton boll weevil, Anthonomus grandis, is the most economically important pest of cotton in Brazil. Pest management programs focused on A. grandis are based mostly on the use of chemical insecticides, which may cause serious ecological impacts. Furthermore, A. grandis has developed resistance to some insecticides after their long-term use. Therefore, alternative control approaches that are more sustainable and have reduced environmental impacts are highly desirable to protect cotton crops from this destructive pest. RNA interference (RNAi) is a valuable reverse genetics tool for the investigation of gene function and has been explored for the development of strategies to control agricultural insect pests. This study aimed to evaluate the biological role of the Laccase2 (AgraLac2) gene in A. grandis and its potential as an RNAi target for the control of this insect pest. We found that AgraLac2 is expressed throughout the development of A. grandis with significantly higher expression in pupal and adult developmental stages. In addition, the immunolocalization of the AgraLac2 protein in third-instar larvae using specific antibodies revealed that AgraLac2 is distributed throughout the epithelial tissue, the cuticle and the tracheal system. We also verified that the knockdown of AgraLac2 in A. grandis resulted in an altered cuticle tanning process, molting defects and arrested development. Remarkably, insects injected with dsAgraLac2 exhibited defects in cuticle hardening and pigmentation. As a consequence, the development of dsAgraLac2-treated insects was compromised, and in cases of severe phenotypic defects, the insects subsequently died. On the contrary, insects subjected to control treatments did not show any visible phenotypic defects in cuticle formation and successfully molted to the pupal and adult stages. Taken together, our data indicate that AgraLac2 is involved in the cuticle tanning process in A. grandis and may be a promising target for the development of RNAi-based technologies.

Tripsinas e quimotripsinas são classes de serina peptidases amplamente estudadas e fortemente responsáveis pela digestão proteica, pela clivagem de ligações peptídicas no lado carboxila de L-aminoácidos de cadeia lateral básica e hidrofóbica, respectivamente. Três processos regulam finamente a ação dessas peptidases: secreção, ativação do precursor (zimogênio) e o sítio de reconhecimento do substrato. No presente trabalho é apresentada uma análise filogenética detalhada das tripsinas e quimotripsinas de três ordens de insetos holometábolos, revelando características divergentes nas enzimas de Lepidóptera em relação a Coleóptera e Díptera. Em particular, o sub-sítio S1 das tripsinas foi observado como mais hidrofílico em Lepidóptera do que em Coleóptera e Díptera, enquanto os sub-sítios S2-S4 parecem mais hidrofóbicos, sugerindo diferente preferências pelo substrato. Além disso, Lepidóptera mostrou um grupo de tripsinas bastante específico a um grupo taxonômico, compreendendo somente proteínas de espécies da família Noctuidae. Evidências de eventos de auto-ativação facilitada foram também observadas em todas as ordens de insetos estudadas, com as características do motivo de ativação do zimogênio complementárias ao sítio ativo das tripsinas. Em contraste, as quimotripsinas de insetos não parecem ter uma história evolutiva peculiar com respeito a, por exemplo, seus homólogos em mamíferos. Em geral, os presentes resultados sugerem que a necessidade de uma rápida taxa de autoativação fez os insetos holometábolos selecionarem grupos especializados de tripsinas com altas taxas de auto-ativação e também destacam que a evolução das tripsinas culminou em um grupo especializado de enzimas em Lepidóptera. Trypsins and chymotrypsins are well-studied classes of serine peptidases largely responsible for the digestion of proteins by cleavage of the peptide bond at the carboxyl side of basic and hydrophobic L-amino acids, respectively. Three processes mainly regulate the action of these peptidases: secretion, precursor (zymogen) activation and substrate-binding site recognition. In the present work is presented a detailed phylogenetic analysis of trypsins and chymotrypsins in three orders of holometabolous insects revealing divergent characteristics in the Lepidoptera enzymes in relation to Coleoptera and Diptera. In particular, trypsin subsite S1 was observed to be more hydrophilic in Lepidoptera than in Coleoptera and Diptera, whereas subsites S2-S4 appeared more hydrophobic, suggesting different substrate preferences. Furthermore, Lepidoptera displayed a very specific taxonomic trypsin group, only encompassing proteins from the Noctuidae family. Evidences for facilitated trypsin auto-activation events were also observed in all the insect orders at hand, with the characteristic zymogen activation motif complementary to the trypsin active site. In contrast, insect chymotrypsins did not seem to have a peculiar evolutionary history with respect to e.g. their mammal counterparts. Overall, the present findings suggest that the need for fast digestion made holometabolous insects evolve specialized groups of trypsins with high autoactivation rates and highlight that the evolution of trypsins culminated in a specialized group of enzymes in Lepidoptera.

Tripsinas e quimotripsinas, enzimas pertencentes à classe das serina proteinases, são as principais enzimas proteolíticas digestivas presentes no intestino médio de insetos de diversas ordens. Entretanto, enzimas de diferentes insetos possuem propriedades cinéticas distintas, sendo os motivos dessas diferenças especulados. Precipitações por sulfato de amônio das tripsinas de Tenebrio molitor, Diatraea saccharalis e Spodoptera frugiperda mostram que insetos Lepidópteros possuem serina proteinases mais hidrofóbicas, que foi confirmado através de cromatografias de interação hidrofóbica e da análise de acesso do solvente às superfícies protéicas em modelagens tridimensionais de seqüências. Tal fato está relacionado à formação de oligômeros e resistência a defesas de plantas. Inativações por TPCK mostram que quimotripsinas digestivas de S. frugiperda, inseto polífago, reagem duas ordens de grandeza mais lentamente e possui um deslocamento do pH ótimo de modificação em mais de uma unidade quando comparada com dos outros dois organismos, fato relacionado à resistência a cetonas presentes em diversas plantas. A tripsina digestiva de Periplaneta americana foi purificada e microsseqüenciada, resultando na seqüência VSPAFSYGTG e associada a um alérgeno (denominado PaTry), expresso nos cecos e na região anterior do ventrículo. O anticorpo anti-tripsina de M. domestica reconheceu apenas uma banda no intestino de P. americana e foi utilizado para imunocitolocalizar tripsinas nos tecidos epiteliais, demonstrando que esta é secretada por exocitose nos cecos e na região anterior do ventrículo, como esperado. Por último, a atividade majoritária de quimotripsina se localiza surpreendentemente na região posterior do ventrículo de M. domestica. Apesar disso, apenas 28% dessa atividade é perdida através das fezes, pois 31% da atividade enzimática se encontra firmemente aderida à membrana, e 41% na fração celular solúvel (associada ao glicocálice), sendo a atividade solúvel luminal correspondente a apenas 12%, indicando a existência de pelo menos duas espécies moleculares distintas, uma solúvel e uma aderida à membrana, comprovado inativações térmicas das duas atividades (solúvel e aderida à membrana) na presença e na ausência de Triton X-100, sendo que a atividade aderida à membrana apresentou uma maior meia vida com uma cinética de primeira ordem nos dois casos. Ensaio em gel demonstrou que o homogeneizado possui apenas uma banda de atividade quimotríptica de 30 kDa. A atividade solúvel majoritária foi purificada até a homogeneidade, apresentando uma banda de 30 kDa em SDS-PAGE, pH ótimo de 7,4 e é 90% inativada por TPCK 0,1 mM em pH 8,5 em 15 min. Ela prefere substratos contendo Phe em P1, apesar clivar substratos contendo Tyr e Leu. Uma seqüência contígua similar a quimotripsina foi obtida a partir de uma biblioteca de cDNA de intestino médio de M. domestica, formada por 71 ESTs (de 826 seqüências obtidas ao acaso), indicando que esta deve corresponder à atividade majoritária. Essa seqüência, denominada MdChy1, prediz uma proteína madura de 28.639,2 Da e foi clonada e expressa de maneira recombinante em E. coli BL21 (DE-3) Star, sendo utilizada para produção de anticorpos policlonais em coelhos, que reconheceram uma banda de 30 kDa no ventrículo anterior e posterior, mas não no médio. Esses anticorpos foram utilizados para imunomarcações e reconheceram proteínas no lúmem, nas microvilosidades e em pequenas vesículas do epitélio, demonstrando que a quimotripsina é secretada ao lúmem por exocitose e indicando que o MdChy1 corresponde à atividade majoritária de quimotripsina. Análises de expressão em M. domestica indicam a existência de dois conjuntos de serina proteinases digestivas, um expresso na região anterior e um segundo na região posterior do ventrículo. O MdChy1 é expresso na região posterior, local em que se encontra a atividade majoritária de quimotripsina. Uma reconstrução filogenética dos genes similares a quimotripsinas de Drosophila melanogaster e de M. domestica demonstram que a MdChy1 se agrupa com genes expressos no intestino médio, portanto, com função digestiva. Trypsins and chymotrypsins, serine proteinases enzymes, are the major proteolytic activities present in the midgut of insects. However, enzymes obtained from different insects present different kinetic properties, and the reason for the differences are speculated. Trypsin precipitation of Tenebrio molitor, Diatraea saccharalis and Spodoptera frugiperda with ammonium sulfate showed that Lepidopteran insects possess serine proteinases with a higher superficial hydrophobicity than insects belonging to other orders, which may be associated to oligomerization of enzymes and resistance to inhibitors present in the food. This was confirmed by hydrophobic interaction chromatography and analysis of solvent access to serine proteinases surface. Moreover, inactivations of chymotrypsins by TPCK showed that S. frugiperda chymotrypsins react one order slower and has an optimum pH of modification more than 1 unit higher than chymotrypsins of D. saccharalis and T. molitor, which was related with the resistance of the enzyme to the presence of plant ketones, since S. frugiperda is a polyphagous organism. The digestive trypsin from Periplaneta americana midgut was purified microssequenced, resulting in the sequence VSPAFSYGTG, coincident to the MPA3 allergen (named PaTry), which is expressed in the caeca and anterior ventriculus. Western blot using M. domestica trypsin antisera recognized a single band, and immunohistochemical assays using this antisera showed that the P. americana trypsin is secreted by exocitosys in caeca and anterior ventriculus, which is coincident to the expression data. Although the major M. domestica chymotrypsin activity is present in the posterior ventriculus, only 28% of the activity is lost in feces, because 31% of activity is membrane-bound, and 41% is in the cellular soluble fraction (glycocalix-associated), and only 12% of total activity is soluble in the lumen, indicating the existence of at least two molecular species of chymotrypsins. Thermal inactivations of both activities (soluble and membrane-bound) showed that they may represent two different molecular enzymes, since the membrane-bound activity has a higher half-life than the soluble both in the presence and in the absence of Triton X-100. Both activities presented a linear first-order inactivation kinetic. In gel assays showed the presence of only one activity band in the midgut of 30 kDa. The major soluble activity was purified through one affinitychromatography, and active fractions presented a single 30 kDa band, a optimum pH of 7.4 and was 90% modified by TPCK 0.1 mM at pH 8.5 during 15 min. This enzyme preferentially cleaves substrates containing Phe residues in P1, although it cleaves substrates containing Tyr and Leu. A contig of a chymotrypsin-like sequence was randomly obtained from a cDNA library of M. domestica midguts from 71 ESTs (a total of 826 sequences), indicating that this sequence corresponds to the major activity present in the lumen. This sequence, named MdChy1, predicted a protein with 28639.2 Da which was cloned, recombinantly expressed in E. coli BL21 (DE-3) Star, this recombinant MdChy1 was used to raise polyclonal antibodies in rabbit. A western blot using this antisera recognised a single band in the anterior and posterior ventriculus, but not in the middle. Imunno-gold labeling of epithelium marked proteins in the lumen, at the microvilli and inside small vesicles, demonstrating that chymotrypsin is secreted through exocytosis in M. domestica and reinforcing that MdChy1 corresponds to the major chymotryptic activity found in the midgut. A semi-quantitative RT-PCR of M. domestica serine proteinase-like genes demonstrated that there are two set of genes, one expressed in the anterior and another in the posterior ventriculus, as visualized in western blot. MdChy1 is expressed in the posterior ventriculus, where the major chymotryptic activity is found. A phylogenetic reconstruction of Drosophila melanogaster chymotrypsin-like sequences and M. domestica chymotrypsins showed that MdChy1 branched with sequences expressed in midgut, thus coding proteins involved in digestion.

A digestão nos insetos ocorre no intestino médio de forma compartimentada. A digestão inicial dos polímeros ocorre no interior da membrana peritrófica. Os oligômeros resultantes difundem-se para o espaço luminal exterior à membrana peritrófica onde são atacados por outras enzimas. Na digestão final os dímeros resultantes são hidrolisados por enzimas imobilizadas na superfície do epitélio do intestino médio. Após o processo de digestão final os monômeros são absorvidos pelas células do epitélio intestinal. Os Díptera ditos superiores, incluindo a mosca doméstica, apresentam peculiaridades digestivas que aparentemente resultam de adaptações para digerir uma dieta que consiste principalmente de bactérias. No ventrículo anterior ocorre uma diminuição no conteúdo de amido do bolo alimentar. Na porção seguinte, o bolo alimentar passa para o ventrículo médio onde as bactérias são mortas pela ação combinada de baixo pH, uma lisozima digestiva e uma proteinase tipo catepsina D. O material liberado das bactérias é digerido no ventrículo posterior, como ocorre no ventrículo inteiro da maioria dos insetos de outros grupos taxonômicos. Com o objetivo de compreender a peculiar digestão em Musca domestica, foram utilizadas suas larvas para identificar funcionalmente as regiões absortivas de nutrientes, identificar as moléculas envolvidas na absorção de nutrientes, identificar as moléculas envolvidas com tamponamento e fluxos de fluidos intestinais, sequenciar as enzimas digestivas principais e identificar os seus sítios de secreção. Experimentos fisiológicos de absorção de glicose e análises de atividade enzimática permitiram acessar de maneira direta os aspectos da digestão. Contudo, experimentos de sequenciamento de bibliotecas de cDNA, análise de sequências transcritas e verificação de expressão de genes em diferentes tecidos foram abordagens fundamentais na identificação das moléculas subjacentes aos processos fisiológicos intestinas de Musca domestica. Os indícios de que absorção de glicose no intestino de Musca domestica se dê por transportadores do tipo SGLT, com a possível participação de facilitadores do tipo GLUT, permitem estabelecer um foco para futuros estudos. A descrição de sequências relacionadas ao tamponamento intestinal permitiu ampliar a discussão sobre tal processo. Ao detalhar os sítios de expressão da subunidade a da V-ATPase, do canal de cloreto e do transportador de amônia foi possível testar o modelo de tamponamento proposto anteriormente e propor a participação de outras moléculas no processo. Sequências correspondentes as atividades de carboxipeptidase, maltase e aminopeptidase descritas na literatura foram pesquisadas, gerando sequências candidatas a codificarem as referidas enzimas. Com isso, é possível descrever a digestão de oligômeros e dímeros com base nos genes transcritos e nas sequências de aminoácidos que formam as enzimas digestivas. A descoberta da sequência que transcreve uma metaloproteinase, por sua vez, abre caminhos para a descrição e caracterização de sua atividade proteolítica nos tecidos digestivos da larva de Musca domestica. Essa análise permitiu também elucidar a localização dos sítios de expressão e, portanto, as zonas de secreção de enzimas. De maneira geral, este estudo contribuiu para a compreensão de diversos aspectos da digestão de Musca domestica, elucidando questões da particular fisiologia digestiva desse inseto. Digestion in insects occurs in the midgut in a compartmentalized way. Initial digestion takes place inside the peritrophic membrane. The resulting oligomers diffuse into the luminal space outside the peritrophic membrane where they are hydrolyzed by other enzymes. In the final digestion, the resulting dimers are hydrolyzed by enzymes immobilized on the midgut epithelium. After the final digestion, the monomers are absorbed by intestinal epithelial cells. The so-called higher Diptera, including the house fly, have digestive peculiarities apparently resulting of adaptations to digest a diet consisting mainly of bacteria. In the anterior midgut there is a decrease in the starch content of the food bolus. The bolus now passes into the middle midgut, where bacteria are killed by the combined action of low pH, a special lysozyme and a cathepsin D-like proteinase. Finally, the material released by bacteria is digested in the posterior midgut, as is observed in the whole midgut of insects of other taxa. In order to understand the peculiar digestion in Musca domestica, the larvae were used to identify (a) the functionally the nutrient absorptive regions, (b) the molecules involved in the absorption of nutrients, (c) the molecules involved in buffering and fluid flows, (d) the cDNA sequences corresponding to intestinal digestive enzymes, (e) the main sites of secretion. Physiological experiments of glucose absorption and enzyme activity analysis allowed a direct access to aspects of digestion. Otherwise, cDNA library sequencing followed by sequence annotation and tissue-specific expression analysis were fundamental approaches in the understanding of intestinal physiology of Musca domestica. Evidence that glucose absorption in the gut of Musca domestica occurs through SGLT-like transporters, with the possible participation of facilitators GLUT-like, allowed us to establish a focus for future studies. The description of cDNA sequences corresponding to proteins putatively responsible for intestinal buffering widened the discussion of this process. The finding of the expression sites of V-ATPase subunits, chloride channel, and ammonia transporter led to revising the present buffering model and the inclusion of other molecules in the process. The cDNA sequences corresponding to the activities of carboxypeptidase, aminopeptidase and maltase described in the literature were searched for as candidate sequences to encode those enzymes. This made it possible to describe the digestion of oligomers and dimers based on transcribed genes and enzyme amino acid sequences. The discovery of the metalloproteinase transcribing sequence opened a new research line: the description and characterization of its proteolytic activity in the midgut of the Musca domestica larvae. This study also allowed elucidating the location of digestive enzyme expression sites and, therefore, the putative zones of enzyme secretion. Overall, this study contributed to understanding many aspects of digestion of Musca domestica, clarifying aspects of the peculiar digestive physiology of this insect.

Spiders and scorpions are efficient predators arachnid (PA) consuming preys larger than themselves. Few studies reported, molecularly, the digestion in PA. This work describes a biochemical, transcriptomic and proteomic analysis of the midgut and midgut glands (MMG) and digestive juice (DJ) from Nephilengys cruentata and Tityus serrulatus MMG. Cathepsin L, B, D and F, legumain, trypsin, astacin, carbohydrases and lipases were identified by these approaches. Peptide isomerase and ctenitoxins, which are venom proteins were identified, showing a correlation among digestive and venom enzymes. Summarily, PA relies in multi peptidase system mainly constituted of astacins for extracellular prey liquefaction and cathepsin L for intracellular digestion, describing a molecular model for digestion. Probably, during evolution, gene duplication led a diversification of astacins in the derived groups of Arachnida, like spiders, distinctly from what is observed in basal groups like scorpions. These data on Arachnida digestion will allow detailed multi disciplinary studies. Aranhas e escorpiões são aracnídeos predadores eficientes (AP) consumindo presas maiores que eles mesmos. Poucos estudos descrevem molecularmente a digestão em AP. Neste trabalho caracterizamos bioquimicamente, por transcriptoma e proteoma o intestino e glândulas digestivas (IGD) e suco digestivo (SD) de Nephilengys cruentata e o IGD de Tityus serrulatus. Catepsinas L, B, D e F, legumaína, tripsinas, astacinas, carboidrases e lipases foram identificadas. Peptídeo isomerase e ctenitoxina foram identificadas no IGD. Estas proteínas podem indicar uma correlação entre enzimas digestivas e do veneno. Portanto, AP apresentam várias peptidases principalmente astacinas para liquefazer a presa extraoralmente e catepsinas L para digestão intracelular, descrevendo um modelo molecular para a digestão. Provavelmente, durante a evolução, eventos duplicação gênica levaram à diversificação das astacinas aracnídeos derivados, como as aranhas, diferentemente dos grupos basais, como os escorpiões. Estes dados sobre a digestão em Arachnida permitirão estudos multidisciplinares.

Um enfoque analítico, envolvendo centrifugação diferencial de homogeneizados de cecos gástricos de Rhynchosciara americana preparados em condições brandas e vigorosas, suporta a asserção de que existe uma classe principal de aril-α- e β -glicosidases, aril-α- e β-galactosidases e celobiases que é ligada à membrana plasmática, e duas classes de maltases, aminopeptidases, carboxipeptidases e dipeptidases. Maltases ocorrem na membrana plasmática e no interior de lisossomos na forma solúvel, enquanto que as peptidases (amino-carboxi- e dipeptidase) são encontradas na membrana plasmática e citossol. A ocorrência das enzimas citadas acima na membrana plasmática das células cecais, foi confirmada por resultados obtidos em preparações de microvilosidades realizadas com técnica desenvolvida para enterocito de mamíferos. O tratamento de microvilosidades com solução hiperosmótica de Tris, seguido de centrifugação em gradiente de densidade, permitiu a separação de quatro frações de membrana e de uma fração que contém microvilosidades intactas e, provavelmente, microfilamentos isolados. Eletroferogramas do material recolhido do gradiente mostrou diferenças entre as frações de membrana e sugeriu a ocorrência de actina como componente majoritário dos microfilamentos das microvilosidades. Ensaios enzimáticos nas diferentes frações do gradiente confirmaram a ocorrência de celobiase e carboxipeptidase ligadas à membrana plasmática. Os resultados de distribuição intracelular de hidrolases nos cecos de R. americana permitiram propor que a digestão terminal de proteínas ocorre na membrana plasmática e no citossol, por ação de amino-, carboxi- e dipeptidases, enquanto que a digestão de carboidratos, com exceção da trealose, ocorre somente na superfície das microvilosidades. An analytical approach involving differencial centrifugation of Rhynchosciara Americana midgut caeca homogenates prepared in mild and in vigorous conditions support the assumption there are one main class of aryl-α- e β-glucosidases, aryl-α - e β-galactosidases and cellobiases, which are plasma membrane bound, and two classes of maltases, aminopeptidades, carboxypeptidases and dipeptidases. Maltases, occur in plasma membrane and in lysosomes (as a soluble enzyme) and the others are found in plasma membrane and cytosol. A succeful purification of caeca cells brush-borders by tecniques used for mammal enterocytes confirmed the assumptions based on differential centrifugation data. Treatment of purified microvilli with a hyperosmotic solution of Tris, followed by density gradient centrifugation, resulted in the separation of four membrane fractions and one fraction containing intact microvilli and, probably, isolated microfilaments. Electropherograms of the material recovered from the gradient showed differences among the membrane fractions, and they permitted to propose that actin is a major component of microvilli microfilaments. Enzymatic assays in the different fractions from the gradient confirmed the occurrence of cellobiase and carboxypeptidase plasma membrana bound. The results permite to propose that the majority of the terminal digestion of proteins and carbohydrates, with the exception of trehalose, occurs on the surface of the insect midgut caeca cells microvilli.