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Oliveira CT, Machado SW, Bezerra CDS, Cardoso MH, Franco OL, Silva CP, Alves DG, Rios C, Macedo MLR. Effects of a Reserve Protein on Spodoptera frugiperda Development: A Biochemical and Molecular Approach to the Entomotoxic Mechanism. Molecules 2020; 25:E2195. [PMID: 32397098 PMCID: PMC7249069 DOI: 10.3390/molecules25092195] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/04/2020] [Revised: 04/10/2020] [Accepted: 04/14/2020] [Indexed: 11/25/2022] Open
Abstract
Talisin is a storage protein from Talisia esculenta seeds that presents lectin-like and peptidase inhibitor properties. These characteristics suggest that talisin plays a role in the plant defense process, making it a multifunctional protein. This work aimed to investigate the effects of chronic intake of talisin on fifth instar larvae of Spodoptera frugiperda, considered the main insect pest of maize and the cause of substantial economic losses in several other crops. The chronic intake of talisin presented antinutritional effects on the larvae, reducing their weight and prolonging the total development time of the insects. In addition, talisin-fed larvae also showed a significant reduction in the activity of trypsin-like enzymes. Midgut histology analysis of talisin-fed larvae showed alterations in the intestinal epithelium and rupture of the peritrophic membrane, possibly causing an increase of aminopeptidase activity in the midgut lumen. Talisin also proved to be resistant to degradation by the digestive enzymes of S. frugiperda. The transcription profile of trypsin, chymotrypsin and aminopeptidase genes was also analyzed through qPCR technique. Talisin intake resulted in differential expression of at least two genes from each of these classes of enzymes. Molecular docking studies indicated a higher affinity of talisin for the less expressed enzymes.
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Affiliation(s)
- Carolina Turatti Oliveira
- Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul 79070-900, Brazil; (C.T.O.); (S.W.M.)
- Programa multicêntrico de Pós-Graduação em Bioquímica e Biologia Molecular, Instituto de Biologia, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul 79070-900, Brazil;
| | - Suzy Wider Machado
- Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul 79070-900, Brazil; (C.T.O.); (S.W.M.)
| | - Cézar da Silva Bezerra
- Programa multicêntrico de Pós-Graduação em Bioquímica e Biologia Molecular, Instituto de Biologia, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul 79070-900, Brazil;
| | - Marlon Henrique Cardoso
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicase Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília, Distrito Federal 70790-160, Brazil; (M.H.C.); (O.L.F.)
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, Mato Grosso do Sul 79117-900, Brazil
| | - Octávio Luiz Franco
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Pós-Graduação em Ciências Genômicase Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília, Distrito Federal 70790-160, Brazil; (M.H.C.); (O.L.F.)
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, Mato Grosso do Sul 79117-900, Brazil
| | - Carlos Peres Silva
- Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catariana, Florianópolis, Santa Catarina 88040-900, Brazil; (C.P.S.); (D.G.A.); (C.R.)
| | - Demetrio Gomes Alves
- Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catariana, Florianópolis, Santa Catarina 88040-900, Brazil; (C.P.S.); (D.G.A.); (C.R.)
| | - Cristina Rios
- Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catariana, Florianópolis, Santa Catarina 88040-900, Brazil; (C.P.S.); (D.G.A.); (C.R.)
| | - Maria Lígia R. Macedo
- Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul 79070-900, Brazil; (C.T.O.); (S.W.M.)
- Programa multicêntrico de Pós-Graduação em Bioquímica e Biologia Molecular, Instituto de Biologia, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul 79070-900, Brazil;
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