Proteomic profile of gut hydrolases from soybean caterpillar, Anticarsia gemmatalis, in the plant-insect interaction mechanism

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A soja é o quarto grão mais consumido e produzido em todo o mundo. Está entre as atividades econômicas que cresceram significativamente nas últimas décadas devido às múltiplas aplicações alimentares e industriais. A lagarta da soja, Anticarsia gemmatalis Hiuúbner, 1818 (Lepidoptera: Noctuidae), é uma praga que causa grande prejuizo na produtividade dessa cultura, mesmo em baixas densidades populacionais, devido ao desfolhamento severo durante sua fase larval. As plantas têm mecanismos de defesa ao ataque de insetos que levam à inibição da atividade proteolítica desses herbívoros, retardando seu desenvolvimento. Por outro lado, os insetos mostram uma importante diversidade e plasticidade de suas proteases digestivas. Além do papel de digerir proteinas da dieta, essas proteases também desempenham um papel importante na defesa contra inibidores de proteases (IP) de plantas. Essa complexa relação protease- inibidor é importante para a elaboração de métodos alternativos de controle. Baseado nisso, a busca por IP potentes depende do conhecimento acerca das proteases intestinais do inseto fitófago. Portanto, o trabalho teve como objetivo avaliar os perfis enzimáticos das proteases intestinais da lagarta da soja em diferentes instares e identificar as proteases encontradas no intestino. Os resultados mostraram que há uma plasticidade no perfil proteolítico do intestino da A. gemmatalis ao longo do desenvolvimento larval. As atividades de enzimas do tipo cisteino proteases foram mais importantes nos primeiros instares. Por outro lado, as enzimas do tipo sermno proteases tiveram maiores atividades nas etapas mais tardias da fase larval. Além disso, três proteases foram identificadas por espectrometria de massas, através de homologia do banco de dados para Lepidoptera. O comportamento proteolítico do extrato bruto do intestino da lagarta da soja seguiu a cinética de Michaelis-Menten. Foi demonstrado pela primeira vez que o perfil de proteases do intestino de A. gemmatalis se altera ao longo do seu desenvolvimento. Estes resultados podem mudar o foco do desenvolvimento racional de IP para a lagartada soja e outras Lepidoptera, uma vez que a expressão das principais proteases de insetos não é constante. Soybean 1s the fourth most consumed and produced gram in the world. It is among the economic activities that have grown significantly in recent decades due to multiple food and industrial applications. The soybean caterpillar, Anticarsia gemmatalis Húbner, 1818 (Lepidoptera: Noctuidae), 1s a pest that causes great damage to the productivity of this crop, even at low population densities, due to severe defoliation during 1ts larval phase. The plants have mechanisms of defense to the attack of insects that lead to the inhibition of the proteolytic activity of these herbivores, retarding their development. On the other hand, insects show an important diversity and plasticity of their digestive proteases. In addition to the role of digesting dietary proteins, these proteases also play an important role in the defense against plant protease inhibitors (PIs). This complex protease-inhibitor relationship 1s important for the development of alternative methods of control. Based on this, the search for potent PI depends on the knowledge about the intestinal proteases of the phytophagous insect. Therefore, the objective of this work was to evaluate the enzymatic profiles of the intestinal proteases of the soybean caterpillar at different instars and to identify the proteases found 1n the intestine. The results showed that there 1s a plasticity in the proteolytic profile of the intestine of 4. gemmatalis throughout larval development. The activities of cysteme protease type enzymes were more important in the first instars. On the other hand, the serine protease enzymes had greater activities mn the later stages of the larval phase. In addition, three proteases were identified by mass spectrometry, through homology of the Lepidoptera database. The proteolytic behavior of the crude intestinal extract of the soybean caterpillar followed the Michaelis-Menten kimmetics. It has been demonstrated for the first time that the protease profile of the gut of A. gemmatalis changes throughout its development. These results may shift the focus of rational PI development to the soybean caterpillar and other Lepidoptera, since the expression of major insect proteases Is not constant.