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BICHO-MINEIRO DO CAFEEIRO: ANÁLISE
DA DIGESTÃO E INIBIÇÃO DE TRIPSINA
POR EXTRATOS DE FOLHAS DE MAMONA
GUILHERME DUARTE ROSSI
2007
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GUILHERME DUARTE ROSSI
BICHO-MINEIRO DO CAFEEIRO: ANÁLISE DA DIGESTÃO E
INIBIÇÃO DE TRIPSINA POR EXTRATOS DE FOLHAS DE MAMONA
Dissertação apresentada à Universidade Federal
de Lavras, como parte das exigências do Curso
de Mestrado em Agronomia, área de
concentração em Agroquímica e
Agrobioquímica, para obtenção do título de
“Mestre”.
Orientador
Prof. Dr. Custódio Donizete dos Santos
LAVRAS
MINAS GERAIS - BRASIL
2007
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GUILHERME DUARTE ROSSI
BICHO-MINEIRO DO CAFEEIRO: ANÁLISE DA DIGESTÃO E
INIBIÇÃO DE TRIPSINA POR EXTRATOS DE FOLHAS DE MAMONA
Dissertação apresentada à Universidade Federal
de Lavras, como parte das exigências do Curso
de Mestrado em Agronomia, área de
concentração em Agroquímica e
Agrobioquímica, para obtenção do título de
“Mestre”.
APROVADA em 16 de fevereiro de 2007.
Dra. Celeste Maria Patto de Abreu DQI-UFLA
Dr. Geraldo Andrade de Carvalho DEN-UFLA
Prof. Dr. Custódio Donizete dos Santos
DQI - UFLA
(Orientador)
LAVRAS
Ficha Catalográfica Preparada pela Divisão de Processos Técnicos da
Biblioteca Central da UFLA
Rossi, Guilherme Duarte
Bicho-mineiro do cafeeiro: Análise da digestão e inibição de tripsina por
extratos de folhas de mamona / Guilherme Duarte Rossi. -- Lavras : UFLA, 2007.
74 p. : il.
Orientador: Custódio Donizete dos Santos.
Dissertação (Mestrado) – UFLA.
Bibliografia.
1. Café. 2. Bicho-mineiro. 3. Inibição de tripsina. I. Universidade
Federal de Lavras. II. Título.
CDD-633.739
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao professor Custódio Donizete dos Santos pela orientação e pela bela
amizade cultivada durante vários anos.
Ao meu amigo José Renato de Abreu pela longa e bela caminhada na qual
sempre estivemos juntos.
Ao Departamento de Química e ao Laboratório de Bioquímica da UFLA, em
especial à Xulita, por estar sempre disponível e ser um belo exemplo de
dedicação.
Aos meus amigos da República Playboy (todas as gerações), pela convivência,
diversão e aprendizado.
Aos meus amigos de todas as outras repúblicas nas quais eu morei ou freqüentei,
sempre sendo muito bem recebido.
À professora Celeste Maria Patto de Abreu por sempre me guiar ao caminho
correto e por sua amizade.
Ao meu amigo Gustavo Akira Habe, uma pessoa extremamente inspiradora.
Aos demais professores, alunos de pós-graduação e funcionários que
colaboraram com a elaboração desta dissertação, entre eles: Maria das Graças
Cardoso, Angelita Duarte Corrêa, Mário César Guerreiro, Luciano Vilela Paiva,
Geraldo Andrade Carvalho, Jair Campos de Moraes, Maraísa, Miriam, Julinho,
Anderson e Anderson.
Aos meus pais e irmãos.
Ao CNpQ, pela concessão da bolsa de estudos durante o mestrado.
SUMÁRIO
Página
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS......................................... i
RESUMO GERAL.................................................................................................... ii
GENERAL ABSTRACT...........................................................................................
iii
1 INTRODUÇÃO GERAL........................................................................................
1
2 REFERENCIAL TEÓRICO...................................................................................
3
2.1 Cafeicultura..........................................................................................................
3
2.2 Bicho-mineiro......................................................................................................
3
2.3 Controle do bicho-mineiro...................................................................................
6
2.3.1 Controle biológico............................................................................................ 6
2.3.1.1 Predadores......................................................................................................
6
2.3.1.2 Parasitóides....................................................................................................
7
2.3.1.3 Patógenos.......................................................................................................
8
2.3.2 Controle químico.............................................................................................. 8
2.4 Manejo integrado de pragas (MIP)......................................................................
10
2.5 Digestão dos insetos............................................................................................ 10
2.6 Organização do intestino dos insetos...................................................................
12
2.6.1 Intestino anterior...............................................................................................
13
2.6.2 Intestino médio................................................................................................. 14
2.6.3 Intestino posterior ............................................................................................ 14
2.7 Dietas dos insetos................................................................................................ 15
2.8 Consequências de uma dieta deficiente............................................................... 16
2.9 Enzimas digestivas dos insetos............................................................................
18
2.9.1 Peptidases......................................................................................................... 18
2.9.2 Glicosidases...................................................................................................... 20
2.9.3 Esterases, lipases e fosfolipases........................................................................
22
2.9.4 Outras enzimas digestivas.................................................................................
22
2.10 Inibição enzimática............................................................................................
23
2.11 Purificação de moléculas................................................................................... 23
2.11.1 Purificação de proteínas..................................................................................
24
2.11.2 Purificação de moléculas não-protéicas..........................................................
25
2.11.3 Cromatografia de adsorção.............................................................................
26
3 OBJETIVOS...........................................................................................................
27
4 RESULTADOS...................................................................................................... 27
CAPÍTULO I: ENZIMAS DIGESTIVAS DO BICHO-MINEIRO DO
CAFEEIRO................................................................................................................
28
CAPÍTULO II: INIBIÇÃO DA TRIPSINA DO BICHO-MINEIRO DO
CAFEEIRO E PURIFICAÇÃO DO INIBIDOR PRESENTE EM EXTRATOS
DE FOLHAS DE MAMONA...................................................................................
50
5 CONCLUSÕES GERAIS.......................................................................................
69
6 PERSPECTIVAS....................................................................................................
69
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................... 70
i
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
α: Alfa
β: Beta
µ: Micro
BapNA: (D-L) Benzoil-arginina-para-nitroanilida
CEPEA: Centro de Estudos Avançados em Economia Aplicada
cm
2
: Centímetro quadrado
g: Aceleração da gravidade
ESALQ: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz
g: Grama
HCl: Ácido clorídrico
ITU: Inhibited trypsin unit
kg: Quilograma
L: Litro
LpNA: (L)Leucina-para-nitroanilida
M/z: Massa/carga
mA: Miliamper
mg: Miligrama
mL: Mililitro
mm: Milímetro
mmol: Milimol
NaOH: Hidróxido de sódio
nm: Nanômetros
P.A.: Puro para análise
p-: Para
pH: Potencial hidrogeniônico
psi: Libras por polegada quadrada (pound per square inch)
rpm: Rotações por minuto
TRIS: Tri-hidroximetilaminometano
U: Micromol de substrato hidrolisado por minuto
UTI: Unidade de tripsina inibida
UV/H
2
O
2
: Ultra-violeta/Peróxido de hidrogênio
ii
RESUMO
ROSSI, Guilherme Duarte. Bicho-mineiro do cafeeiro: Análise da digestão e
inibição de tripsina por extratos de folhas de mamona. 2007. 74 p.
Dissertação (Mestrado em Agroquímica e Agrobioquímica) – Universidade
Federal de Lavras, Lavras, MG.
O café é uma cultura de grande importância social e econômica para o Brasil e
sua produção é afetada por diversas pragas e doenças. Uma dessas pragas é o
bicho-mineiro do cafeeiro Leucoptera coffeella (Guérin-Mèneville, 1842)
(Lepidoptera: Lyonetiidae), que pode provocar grandes perdas na produção. As
formas de controle do bicho-mineiro do cafeeiro conhecidas e utilizadas
atualmente apresentam diversos inconvenientes, o que motiva a procura por
novas formas de controle desse inseto. Um possível ponto de ataque às pragas
visando ao seu controle é o uso de agentes inibidores de enzimas digestivas
participantes da digestão primária. Os testes de inibição da tripsina foram
escolhidos pelo fato de essa enzima participar da digestão primária de proteínas
e seu mau funcionamento resultar na redução de aminoácidos disponíveis para o
inseto. Utilizaram-se extratos de folhas de mamona, pois estudos preliminares
com Erinnyis ello (Linneaus, 1758) (Lepidoptera: Sphingidae) mostraram a
presença de um inibidor de tripsina em folhas de mamona. Objetivou-se com
este trabalho estudar as enzimas digestivas do bicho-mineiro do cafeeiro e
analisar a inibição de sua tripsina utilizando extratos de folhas de mamona. O
experimento foi conduzido em Lavras-MG e analisaram-se as enzimas α-
glicosidase (13,7
+
3,4 U/g de inseto; pH ótimo = 6,0), amilase (2,2
+
0,11 U/g de
inseto; pH ótimo = 10,0), aminopeptidase (6,8
+
0,86 U/g de inseto; pH ótimo =
8,3), β-glicosidase (0,38
+
0,16 U/g de inseto; pH ótimo = 6,0), fosfatase ácida
(0,79
+
0,19 U/g de inseto; pH ótimo = 5,5), sacarase (6,7
+
0,78 U/g de inseto;
pH ótimo = 6,5), trealase (2,2
+
0,43 U/g de inseto; pH ótimo = 6,0) e tripsina
(0,70
+
0,2 U/g de inseto; pH ótimo = 9,7). Pela análise dos pH´s ótimos das
enzimas, infere-se que o ambiente digestivo do bicho-mineiro do cafeeiro é
muito semelhante ao dos demais lepidópteros. Pelos testes de inibição da
atividade de tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro, verificou-se uma inibição de
aproximadamente 2,12 UTI/g de folhas frescas de mamona. Os procedimentos
de purificação e os tratamentos de fervura e fervura mais adição de β-
mercaptoetanol no extrato de folhas de mamona mostraram que o inibidor é uma
molécula não-protéica e termorresistente, que foi purificada por cromatografia
de adsorção (sílica gel 60) e analisado por espectrometria de massas.
_________________
Comitê Orientador: Dr. Custódio Donizete dos Santos - UFLA (Orientador),
Dra. Maria das Graças Cardoso - UFLA e Dra. Angelita Duarte Corrêa - UFLA
iii
ABSTRACT
ROSSI, Guilherme Duarte. Coffee leaf miner: Digestion and trypsin
inhibition using castor beam leaves extracts. 2007. 74 p. Dissertação
(Mestrado em Agroquímica e Agrobioquímica) – Federal University of Lavras,
Lavras, Minas Gerais, Brazil.
Coffee is a crop of great social and economic importance to Brazil and its
production is affected by a number of pests and diseases. One of those pests is
the coffee leaf miner, Leucoptera coffeella (Guérin-Mèneville, 1842)
(Lepidoptera: Lyonetiidae) which can cause great losses in production. The
forms of controlling the coffee leaf miner known and utilized at present show
several troubles, which motivates the search for new forms of control of this
insect. A possible point of attack to the pests aiming at their control is the use of
digestive enzyme-inhibiting agents which take part in the primary digestion. The
tests of inhibiting trypsin were chosen by this enzyme taking part in the primary
digestion of proteins and their poor functioning resulting into the reduction of
aminoacids available to the insect. Castor bean leaf extracts were utilized, since
previous studies on cassava hornworm - Erinnyis ello (Linneaus, 1758)
(Lepidoptera: Sphingidae) – showed the presence of a trypsin inhibitor in castor
bean leaves. The objective of this work was to study the digestive enzymes of
the coffee leaf miner and investigate the inhibition of its trypsin by utilizing
castor bean leaf extracts. The experiment was conducted in Lavras-MG and the
enzymes α-glucosidase (13.7
+
3.4 U/g of insect; optimum pH = 6.0), amylase
(2.2
+
0.11 U/g of insect; optimum pH = 10.0), aminopeptidase (6.8
+
0.86 U/g of
insect; optimum pH = 8.3), β-glucosidase (0.38
+
0.16 U/g of insect; optimum
pH = 6.0), acidic phosphatase (0.79
+
0.19 U/g of insect; optimum pH = 5.5),
saccharase (6.7
+
0.78 U/g of insect; optimum pH = 6.5), trehalase (2.2
+
0.43
U/g of insect; optimum pH = 6.0) and trypsin (0.70
+
0.2 U/g of insect; optimum
pH = 9.7). The analysis of the optimum pH´s of enzymes could suggest that the
digestive environment of the coffee leaf miner is highly similar to the one of the
other lepidopterans. The tests of inhibition of the coffee leaf miner trypsin
activity indicated an inhibition of about 2.12 UTI/g of fresh castor bean leaves.
The purification procedures and the treatments of boiling and boiling plus
addition of β-mercaptoethanol in the castor bean leaf extract showed that
the inhibitor is a non-protein molecule and heat-resistant which was
purified by adsorption chromatography (silica gel 60) and analyzed by mass
spectrometry.
_________________
Guidance Committee: Dr. Custódio Donizete dos Santos - UFLA (Adviser), Dr.
Maria das Graças Cardoso - UFLA and Dr. Angelita Duarte Corrêa - UFLA
1
1 INTRODUÇÃO GERAL
A cafeicultura é uma atividade agrícola de grande importância
econômica para o Brasil. Porém, adversidades como pragas e doenças
constantemente assolam o produtor rural, que, de alguma forma, deve recorrer a
soluções oferecidas por profissionais competentes. No caso da cafeicultura,
observa-se a incidência do bicho-mineiro do cafeeiro (Guérin-Mèneville, 1842)
(Lepidoptera: Lyonetiidae), praga-chave dessa cultura, que implica em perdas na
produtividade e no aumento do custo de produção, para que seu controle seja
realizado.
Para que as perdas causadas pelo bicho-mineiro do cafeeiro sejam
reduzidas, o produtor deve recorrer às formas de controle disponíveis,
utilizando-se de técnicas de controle cultural, de controle biológico e de controle
químico. Porém, entre as modalidades de controle, nem sempre se observa
disponibilidade de recursos, como cultivares resistentes, eficiência do controle
biológico ou segurança no uso do controle químico.
Dessa forma, métodos de controle alternativos que visem à segurança
ambiental e alta eficácia contra as pragas devem ser continuament
2
Com o uso de inibidores de proteases, a redução do nível populacional
da praga em campo pode ser observada mediante o atraso da realização de seu
ciclo de vida ou diretamente pela morte do inseto (Lee et al., 1999, Mcmanus,
1999 e Xu et al., 1996).
Diante do exposto, objetivou-se estudar a digestão do bicho-mineiro do
cafeeiro e, posteriormente, analisar a inibição de sua tripsina utilizando-se
extratos de folhas de mamona.
3
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Cafeicultura
No contexto do mundo globalizado, a cafeicultura moderna contribui
com o Brasil na geração de divisas, ocupando posição de destaque na agricultura
brasileira (Alves, 1991). O café é cultivado praticamente em todo o território
nacional, constituindo-se numa grande fonte de empregos diretos e indiretos.
Segundo o Agrianual (2006), a produção anual de café no Brasil foi de
36.642.750 de sacas (60 kg) (média dos anos de 2003 a 2006). Considerando o
preço da saca em torno de R$ 252,03 (média dos anos de 2003 a 2005), o café
gerou, em média, R$ 9.235.072.282,00/ano, com sua comercialização (indicador
CEPEA/ESALQ).
Evidenciada a importância social e econômica dessa cultura para o
Brasil, vale salientar que sua produção é limitada por alguns problemas
fitossanitários, como a ferrugem-do-cafeeiro, causada pelo fungo Hemileia
vastatrix, a broca-do-café Hypothenemus hampei (Ferrari, 1867) (Coleoptera:
Scolytidae) e o bicho-mineiro do cafeeiro Leucoptera coffeella (Guérin-
Méneville, 1842) (Lepidoptera: Lyonetiidae) (Fragoso, 2000).
O foco deste estudo foi o bicho-mineiro do cafeeiro, considerando
principalmente que, em pesquisas conduzidas na região Sul de Minas Gerais
demonstrou-se que o ataque dessa praga na época de floração do cafeeiro pode
causar redução de mais de 50% na produção, devido ao desfolhamento (Moraes,
1997).
2.2 Bicho-mineiro do cafeeiro
O bicho-mineiro do cafeeiro é uma praga exótica e sua primeira
ocorrência no Brasil foi constatada em 1851, provavelmente introduzido pelas
mudas advindas das Antilhas e da Ilha Bourbon. As primeiras referências de
4
bicho-mineiro do cafeeiro como praga no Brasil datam de 1860-61, época da
explosão populacional dessa praga nos cafezais do Rio de Janeiro, Minas Gerais
e São Paulo (Mann, 1872; Fonseca, 1944 e Green, 1984 citados por Fragoso,
2000).
Desde 1970, o bicho-mineiro do cafeeiro apresenta-se por meio de
ataques intensos e severos, constituindo-se até hoje como umas das pragas mais
sérias para a cultura do café nas principais regiões produtoras do país (Speer,
1949; Souza et al., 1981; Instituto Brasileiro do Café, 1986; Souza et al., 1998
citados por Fragoso, 2000). É uma praga monófaga e, por isso, só ataca o
cafeeiro (Souza et al., 1998).
O adulto do bicho-mineiro do cafeeiro é uma mariposa de 6,5 mm de
envergadura, com as asas brancas que apresentam uma mancha escura em cada
ponta. A micromariposa abriga-se durante o dia na superfície abaxial das folhas
do cafeeiro e, ao anoitecer, abandona o esconderijo, iniciando a oviposição. Os
ovos são colocados na superfície adaxial das folhas, numa média de sete a oito
ovos/noite, em pontos isolados da mesma folha ou em diferentes folhas. São
achatados, brancos, com cerca de 0,3 mm de comprimento, sendo a sua casca
(córion) de aspecto transparente e permanece aderida à folha. Uma fêmea,
durante sua vida, é capaz de colocar mais de 50 ovos, com um período
embrionário que varia de 5 a 21 dias, dependendo das condições de temperatura
e umidade (Moraes, 1997).
Logo após a eclosão, as lagartas penetram no interior da folha,
permanecendo entre as duas epidermes e alimentando-se do parênquima foliar.
As áreas atacadas vão secando e aumentando de tamanho à medida que as
lagartas vão se desenvolvendo. A película superior do tecido seco é facilmente
destacável e essa injúria é conhecida como mina (Moraes, 1997).
5
Em alguns casos, pode-se encontrar mais de uma lagarta por mina. A
presença de mais de uma lagarta em uma mesma lesão deve-se à coalescência de
lesões (Souza et al., 1998).
A duração da fase jovem oscila entre 9 e 40 dias. Quando as lagartas
estão completamente desenvolvidas (com cerca de 6 mm de comprimento),
abandonam a folha pela superfície adaxial da mina, tecem um fio de seda e
descem até as folhas próximas da saia do cafeeiro. Geralmente, na superfície
abaxial da folha, as lagartas tecem um casulo de coloração branca e com formato
característico de “X”, onde passam para a fase de pupa com duração de 5 a 26
dias. Após esse período, emergem as micromariposas na proporção de 1 macho:
1 fêmea, cuja longevidade média é de 15 dias.
O ciclo evolutivo varia de 19 a 87 dias, principalmente em função de
temperatura e, em condições normais, podem ocorrer 8 a 12 gerações/ano.
Clima seco e/ou manipulação ambiental, que proporcionem condições
microclimáticas de baixa umidade relativa no cafezal, favorece a ocorrência
desse inseto-praga. Já se constataram infestações significativamente maiores
desse inseto em plantas de café cultivadas sob severo déficit hídrico, estando de
acordo com a afirmação de que o bicho-mineiro do cafeeiro tem sua atuação
favorecida pelo período seco. Dessa forma, a abertura de novas fronteiras em
áreas de cerrado para o cultivo do cafeeiro, a partir de meados de 1970,
favoreceu a ocorrência contínua desse inseto, mesmo durante a época das chuvas
(Moraes, 1997).
O bicho-mineiro do cafeeiro afeta a produtividade e longevidade do
cafeeiro, devido ao consumo do parênquima paliçádico, causando necrose foliar,
redução da área fotossintética e desfolhamento (Souza et al., 1998). Os sintomas
são mais visíveis na parte superior da planta, ocorrendo intenso desfolhamento
quando a infestação é grave. A desfolha acentuada próxima ao período de
floração é muito prejudicial à produção, em razão do baixo vingamento de frutos
6
e do baixo rendimento (frutos grandes, porém, com maior volume de casca)
(Moraes, 1997).
2.3 Controle do bicho-mineiro do cafeeiro
A seguir, são apresentadas algumas formas de controle do bicho-mineiro
do cafeeiro. Todas as formas apresentadas possuem vantagens e desvantagens, o
que justifica novos estudos que visem à obtenção de uma planta resistente à
praga ou outras formas de controle alternativas.
2.3.1 Controle biológico
Após a constatação cada vez maior da praga, muitos trabalhos de
controle foram realizados, principalmente com produtos químicos. Entretanto,
durante a realização desses trabalhos, observações paralelas foram realizadas,
verificando-se a ocorrência de controle biológico natural utilizando predadores,
parasitóides e patógenos (Reis & Souza, 1986).
2.3.1.1 Predadores
Entre os agentes que promovem o controle biológico, os predadores
podem ser considerados os mais eficientes, pois necessitam predar mais de um
indivíduo para sua sobrevivência e tornam-se, assim, grandes inimigos naturais.
Para o bicho-mineiro, já foram identificados diversos predadores, todos
da ordem Hymenoptera e da família Vespidae - Brachygastra augusti
(Epiponini) (Hymenoptera: Vespidae), Protonectarina sylveirae (Saussure)
(Hymenoptera: Vespidae), Brachygastra lecheguana (Latreille, 1824)
(Hymenoptera: Vespidae), Polybia scutellaris (Write, 1841) (Hymenoptera:
Vespidae), Synoeca surinama cyanea (Linnaeus) (Hymenoptera: Vespidae) e
Eumenes sp).
7
As vespas predadoras do bicho-mineiro predam também as lagartas de
oute
8
Os parasitóides do bicho-mineiro do cafeeiro são microhimenópteros,
pertencentes a várias famílias que, devido ao seu diminuto tamanho, passam
despercebidos pelos cafeicultores (Reis & Souza, 1986).
Da mesma forma que os predadores, o controle feito utilizando
parasitóides em condições naturais também não é isoladamente suficiente e
devem-se utilizar outros recursos para efetuar o controle da praga,
principalmente na época de pico populacional.
2.3.1.3 Patógenos
Dos agentes de controle biológico do bicho-mineiro, os patógenos ou
microorganismos entomopatogênicos são os menos conhecidos e menos
empregados no controle do bicho-mineiro do cafeeiro. Sabe-se, entretanto, de
sua existência e do potencial que possuem para o controle da praga (Reis &
Souza, 1986).
Citados por Reis & Souza (1986), Robbs et al. (1976) relataram a
presença de bactérias e fungos em lagartas mortas do bicho-mineiro do cafeeiro.
As bactérias Erwinia herbicola e Pseudomonas aeruginosa são apontadas como
os microrganismos mais eficientes no controle de lagartas do bicho-mineiro.
2.3.2 Controle Químico
O nível de controle do bicho-mineiro do cafeeiro para utilização de
inseticidas em pulverização (carbamatos, fosforados e piretróides) varia de
acordo com a época de ocorrência. Assim, em locais onde o ataque ocorrer no
período seco (julho a agosto), o controle deverá ser iniciado quando forem
encontradas 40 folhas com lagartas vivas, num total de 100 folhas amostradas.
Nas regiões em que o ataque ocorrer no período chuvoso (dezembro, janeiro e
fevereiro), esse nível será de 20% (Gallo et al., 2002).
9
Não deve ser feita aplicação indiscriminada de inseticidas em
pulverização, pois poderão ocorrer desequilíbrios biológicos devido à
eliminação de inimigos naturais, causando explosões populacionais da praga ou
surtos indesejáveis de lagartas que, normalmente, são controladas
biologicamente por parasitóides encontrados em abundância nas lavouras.
Quando se usam constantemente inseticidas em pulverização, principalmente
piretróides, além de eliminar os parasitóides, esse grupo de inseticidas pode
causar desequilíbrios populacionais em favor do ácaro vermelho. O controle
químico deve ser feito somente nos talhões ou parte dos talhões mais infestados,
a fim de auxiliar na preservação dos inimigos naturais (Reis & Souza, 1986). As
aplicações devem ser repetidas a cada 5/6 meses e deve ser respeitado um
período de carência de 90 dias, evitando-se culturas intercalares (Gallo et al.,
2002).
O uso de granulados sistêmicos é feito de maneira preventiva e é
recomendado em regiões cujo clima seja favorável ao bicho-mineiro. Os
inseticidas sistêmicos granulados devem ser aplicados no período chuvoso (no
início ou final), pois esses dependem da umidade do solo para atuar (Gallo et al.,
2002) e apresentam período residual de 110 a 160 dias, dependendo da natureza
dos produtos recomendados (Souza et al., 1998). Esses inseticidas devem ser
aplicados no solo com incorporação, evitando-se, assim, qualquer contaminação
de águas pela erosão laminar, além da morte de aves e de outros animais,
inclusive o homem (Souza et al., 1998).
O controle químico é a forma de controle do bicho-mineiro mais usada,
porém, sua utilização indiscriminada traz como conseqüências a seleção de
pragas resistentes, desequilíbrios ecológicos e a contaminação do meio ambiente
e do aplicador.
10
2.4 Manejo integrado de pragas (MIP)
O manejo integrado de pragas, mais comumente chamado de MIP, é uma
técnica que, por sua definição, compreende a utilização dos mais variados
métodos de manejo, a fim de se controlar as pragas em agroecossistemas
(Panizzi & Parra, 1991).
Luckman & Metcalf (1982), citados por Panizzi & Parra (1991),
destacaram que, para a implementação efetiva do MIP, é necessário que se
entenda e se planeje a implantação e condução da lavoura em questão, que se
analise a questão custo/benefício da implementação do MIP, que se conheça a
tolerância da cultura aos danos das pragas, que se determine a época correta da
utilização dos inseticidas e, finalmente, que se eduquem as pessoas para
entenderem e aceitarem o MIP. Esses autores referiram-se ainda a sete grandes
categorias de métodos de controle, com cerca de trinta técnicas viáveis de serem
aplicadas em programas de MIP.
Para a implantação de um programa de MIP, deve-se atentar para a
necessidade da integração das diferentes técnicas disponíveis ao usuário de
forma harmônica e que rendam os melhores resultados tanto em nível
econômico como nos níveis ecológico e social (Panizzi & Parra, 1991).
2.5 Digestão dos insetos
Os insetos, como todos os seres vivos heterotróficos, demandam energia
para crescer e manter seu metabolismo mediante a oxidação (respiração celular)
de moléculas orgânicas. Tais moléculas orgânicas são obtidas de diversas fontes
de alimentos, o que classifica os insetos em fitófagos (alimentam-se de toda a
planta ou de partes dela, tais como folhas, raízes, flores, frutos, sementes, pólen,
etc), carnívoros (alimentam-se de animais inteiros ou parte deles, como sangue,
pêlo ou penas) ou saprófagos, que se alimentam de material vegetal ou animal
em decomposição ou esterco. Quanto ao número de fontes de alimentos, os
11
insetos são classificados em monófagos (cuja dieta é restrita a apenas uma
fonte), oligófagos (dieta restrita a fontes de uma mesma família) ou polífagos
(dieta composta por fontes de alimento de várias famílias) (Horn, 1978).
Os insetos utilizam seu sistema digestivo para extrair nutrientes e outras
substâncias do alimento por eles consumido. A maior parte do alimento é
ingerida na forma de macromoléculas e outras substâncias complexas (como
proteínas, polissacarídeos, gorduras, ácidos nucléicos, etc.), as quais precisam
ser quebradas por meio de reações hidrolíticas em moléculas menores (como
aminoácidos, açúcares simples, etc.) antes de serem usadas pelas células do
corpo para obtenção de energia, crescimento ou reprodução. Esse processo de
“quebra” é denominado digestão (Meyer, 2006).
12
médio. Esse processo resulta em monômeros, que são prontamente disponíveis
para serem absorvidos e utilizados no metabolismo celular (Santos, 1985).
As enzimas hidrolíticas envolvidas na digestão primária e intermediária
são usualmente secretadas por células presentes na parede do trato digestivo ou
glândulas. A saliva em alguns animais tem a função de apenas lubrificar o
alimento, ao passo que em outros ela contém enzimas importantes na digestão
(Santos, 1985).
2.6 Organização do intestino dos insetos
Todos os insetos possuem um sistema digestivo complexo. Isso significa
que o processamento do alimento ocorre por um tipo de tubo fechado, o canal
alimentar, que atravessa o corpo do inseto longitudinalmente, a partir da boca até
o ânus. Os alimentos ingeridos normalmente atravessam o corpo em apenas uma
direção (Meyer, 2006).
13
A especialização funcional do sistema digestivo permite que diferentes
partes desse sistema possam estar especialmente adaptadas para realizar várias
funções, como digestão do alimento, absorção de nutrientes e excreção. Na
maioria dos insetos, o canal alimentar é subdividido em três regiões funcionais:
intestino anterior, intestino médio e intestino posterior (Nation, 2002).
2.6.1 Intestino anterior
A boca de um inseto, localizada centralmente entre a base das peças
bucais, é uma válvula muscular que indica a frente do pré-intestino. Na cavidade
bucal, o alimento é sugado da abertura bucal até a faringe mediante a contração
dos músculos cibariais. Esses músculos, localizados entre a cabeça e a parede
anterior da faringe, fazem a sucção aumentando o volume da faringe. Esse
14
2.6.2 Intestino médio
O intestino médio inicia-se logo após a válvula estomodeal. Perto do seu
final, projeções no formato de dedos (normalmente de 2 a 10) divergem das
paredes do intestino médio. Essas estruturas, os cecos gástricos, proporcionam
superfície de contato extra para secreção de enzimas ou para a absorção de água
e outras substâncias do canal alimentar. O restante do intestino médio é chamado
de ventrículo – local onde inicialmente ocorre a digestão enzimática da comida e
absorção de nutrientes. Células digestivas que revestem as paredes do ventrículo
possuem projeções microscópicas (microvilosidades) que aumentam a superfície
de contato para absorção de nutrientes (Meyer, 2006).
No intestino médio, ocorre a síntese das enzimas digestivas (Acevedo
Jaramillo, 1997) e é o local onde efetivamente ocorre a hidrólise das
macromoléculas.
A parte posterior do intestino médio é marcada por outro músculo, a
válvula pilórica. Essa regula o fluxo de material do intestino médio até o
intestino posterior (Meyer, 2006).
2.6.3 Intestino posterior
Próximos à válvula pilórica estão presentes centenas de túbulos de
Malpighi. Essas longas estruturas em formato de túbulos finos se estendem por
quase toda cavidade abdominal e servem como órgãos excretores, removendo
resíduos nitrogenados (principalmente íons amônio) da hemolinfa.
O íon amônio tóxico é rapidamente convertido em uréia e depois em
ácido úrico mediante diversas reações ocorridas nos túbulos de Malpighi. O
ácido úrico (semi-sólido) é acumulado dentro de cada túbulo, que é
eventualmente esvaziado através do intestino posterior para eliminação do ácido
úrico como parte do bolo fecal.
15
O resto do intestino posterior funciona em maior parte em homeostase,
pela regulação da absorção de água e sais. Em alguns insetos, o intestino
posterior é visivelmente subdividido em íleo, colo e reto. A eficiente
recuperação de água é facilitada por seis estruturas retais que estão incrustadas
nas paredes do reto. Esses órgãos removem mais de 90% da água do bolo fecal
antes que esse abandone o corpo através do ânus (Meyer, 2006).
2.7 Dietas dos insetos
Estima-se que aproximadamente dois terços das espécies do mundo
sejam insetos (Wigglesworth, 1974). Uma possível explicação para essa
hegemonia é a grande capacidade de os insetos explorarem diversas fontes de
alimento.
A capacidade digestiva dos insetos depende das enzimas presentes no
trato digestivo e como elas estão compartimentalizadas em seu intestino. Além
da capacidade de digerir materiais tratados, os insetos têm explorado diversas
fontes de comida não disponíveis para outros animais devido à toxicidade dessas
fontes. Algumas espécies fitófagas têm driblado os efeitos de inibidores de
proteases e compostos secundários das plantas, os quais se tornam tóxicos após a
ação enzimática (Harbone, 1993 citado por Terra et al., 1996). Dessa maneira, os
insetos têm se desenvolvido em nichos ecológicos inexploráveis por outros seres
vivos, constituindo um desafio sem igual para enzimologistas estudarem a
fisiologia digestiva desses organismos, que possuem dieta extremamente
diversificada (Terra et al., 1996).
A dieta dos insetos define o grupo de enzimas de maior atividade na
digestão. As baratas, por exemplo, possuem um grande número de enzimas
digestivas capazes de digerir diferentes tipos de fontes de alimento. Insetos
hematófagos, cuja dieta é baseada em proteínas, possuem poucas enzimas
digestivas, sendo que as presentes são do tipo proteases. Quando um inseto se
16
alimenta apenas de néctar, como os adultos da ordem Lepidoptera, apenas a
sacarase está presente; já as lagartas fitófagas dessa ordem possuem proteases,
lipases, amilases, maltases e sacarases (Wigglesworth, 1974). Os cupins, que
possuem um regime alimentar à base de celulose, necessitam da presença de
certos microrganismos simbióticos para que o processo digestivo se complete
(Acevedo Jaramillo, 1997).
A habilidade de os insetos utilizarem diferentes materiais como fonte de
alimento inevitavelmente conduziu alguns deles a serem classificados como
pragas em diferentes setores, tais como na produção agrícola de campo, no
armazenamento de alimentos e na saúde humana. Tal consideração mostra a
necessidade do conhecimento da digestão dos insetos como um pré-requisito
para o desenvolvimento de métodos de controle (Terra et al., 1996), como por
exemplo, a utilização da inibição da digestão por meio de inibidores de enzimas
digestivas importantes como ferramenta para controlar a infestação de insetos
importantes na agricultura.
2.8 Consequências de uma dieta deficiente
Apesar da grande diversidade da dieta entre os insetos, existem algumas
necessidades básicas para que esses cresçam e se desenvolvam. Dessa maneira,
todos os insetos necessitam de fontes de energia química, geralmente
carboidratos, além de proteínas e lipídeos (Horn, 1978).
Durante a digestão, as proteínas são hidrolisadas, gerando os
17
TABELA 1. Efeito dos aminoácidos na sobrevivência e crescimento de pulgões
(Acyrthosiphon pisum)
% de aminoácidos
na dieta
Ganho de peso
após 12 dias
Taxa de
sobrevivência após
12 dias (%)
Dias até o estádio
adulto
0 0,09 mg 3 Sem adultos
1 0,42 mg 56 12-15
2 0,83 mg 74 8-10
4 1,19 mg 62 10
As quantidades e proporções de vários elementos da dieta de um inseto
podem resultar em importantes conseqüências, além dos efeitos óbvios de
deficiência ou excesso dos mesmos (insetos bem alimentados geralmente têm
maior tamanho) (Horn, 1978).
Por exemplo, a produção de ovos em parasitóides das ordens Diptera e
Himenoptera aumenta quando mais flores estão disponíveis, para que os
parasitóides possam aumentar sua alimentação com néctar (carboidrato) e pólen
(proteína) (Leius, 1967, citado por Horn, 1978). A adição de “geléia real” na
rotina alimentar de larvas de abelhas implica na formação de uma taxa maior de
rainhas reprodutivas férteis em relação a trabalhadores estéreis. Citado por Horn
(1978), Mitsuhashi & Koiama (1974) perceberam que pulgões desenvolviam
asas mais curtas quando ácido fólico (uma vitamina B) estava numa
concentração entre 0,5 e 0,7 mg/L de dieta. Em concentrações maiores, as asas
cresciam totalmente.
A necessidade de aminoácidos para insetos adultos está longe de ser tão
bem conhecida como as necessidades para crescimento e metamorfose. Por
exemplo, insetos machos adultos geralmente não requerem aminoácidos, pois a
espermatogênese ocorre em estádios imaturos e os adultos podem ter reservas
18
suficientes armazenadas para suas necessidades metabólicas e para síntese de
proteínas (Blum, 1985).
2.9 Enzimas digestivas dos insetos
Vários estudos a respeito de diferentes enzimas digestivas presentes em
insetos foram realizados e pode-se agrupar as principais enzimas envolvidas com
o processo digestivo de acordo com sua função em peptidases, glicosidases,
lipases, fosfolipases, esterases e outras enzimas digestivas (Terra et al., 1996).
2.9.1 Peptidases
As peptidases são enzimas atuantes no processo digestivo dos insetos e
têm a função de hidrolisar ligações peptídicas, promovendo a digestão de
proteínas. As principais enzimas com função de hidrólise protéica em insetos são
divididas em tripsinas, quimotripsinas, cisteína proteinases, ácido aspártico
proteinases, aminopeptidases, carboxipeptidades e dipeptidases (Terra et al.,
1996). A classificação das peptidases se dá de acordo com a posição de clivagem
das proteínas, das características do seu sítio ativo e local onde essa enzima
realiza a hidrólise (Rawlings & Barrett, 1999).
As tripsinas são endopeptidases (Jany et al., 1978) com o aminoácido
serina em seu sítio ativo que, preferencialmente, clivam ligações peptídicas do
lado da carboxila de L-aminoácidos arginina ou lisina (Olsen et al., 2004).
A atividade digestiva de tripsinas tem sido encontrada em quase todas as
espécies de insetos, mas existem exceções, como espécies da ordem Hemiptera e
espécies pertencentes à ordem Cucujiformia da ordem Coleoptera (Terra et al.,
1996).
Da mesma forma que as tripsinas, as quimotripsinas são endopeptidases
(Broadway, 1989) com o grupo serina no sítio ativo, mas diferem das tripsinas
por clivar ligações peptídicas do lado da carboxila de aminoácidos aromáticos
19
(fenilalanina, tirosina e triptofano) (Lehninger et al., 1995). Algumas
propriedades das quimotripsinas dos insetos contrastam com as quimotripsinas
dos vertebrados, como sua instabilidade em pH’s ácidos e sua forte inibição pelo
inibidor encontrado na soja (Terra et al., 1996).
As cisteína proteinases são endopeptidases com um resíduo de
aminoácido cisteína envolvido na catálise em seu sítio ativo (Merck & Co.,
2006) e são enzimas comuns em espécies de coleópteras (Murdok et al., 1997 e
Campos, 1989, citados por Oliveira Neto et al., 2004).
Outro tipo de endopeptidase são as ácido aspártico proteinases, cuja
catálise ocorre na hidrólise de ligações peptídicas internas de proteínas. Essas
enzimas apresentam um resíduo de ácido aspártico em seu sítio ativo, são ativas
em pH ácido e encontradas em insetos das ordens Coleoptera, Hemiptera e
Diptera (Terra et al., 1996).
As aminopeptidases são exopeptidases que atuam ligadas em membrana
ou livres no lúmen (Nation, 2002) e hidrolisam aminoácidos da extremidade
amino-terminal de cadeias polipeptídicas. As aminopeptidases encontradas em
insetos possuem pH ótimo alcalino (Terra et al., 1996).
As carboxipeptidases são exopeptidases que removem aminoácidos da
extremidade carboxila-terminal de cadeias polipeptídicas. Esse tipo de enzima
foi diagnosticado em insetos das ordens Coleoptera, Diptera e Lepidoptera
(Bown & Gatehouse, 2004).
As dipeptidases hidrolisam aminoácidos isolados a partir de pequenos
peptídeos e são classificadas de acordo com sua especificidade por substrato.
Essas enzimas foram encontradas em espécies das ordens Diptera, Himenoptera
e outras (Del Lama & Ferreira, 2003).
20
2.9.2 Glicosidases
As glicosidases são enzimas que clivam as ligações glicosídicas
formadas entre dois açúcares (Marana et al., 2001), a fim de reduzir o tamanho
do alimento ingerido até moléculas passíveis de absorção pelo organismo. A
hidrólise dos polímeros grandes de açúcares (amido e celulose) ingeridos na9( )250]TJn9s
21
parte de um sistema defensivo contra bactérias e foram encontradas em insetos,
tanto no trato digestivo como na hemolinfa (Ursic Bedoya et al., 2005).
As α e β glicosidases catalisam respectivamente a hidrólise de resíduos
de α-1,4 glicose e β-1,4 glicose da extremidade não redutora de dissacarídeos ou
oligossacarídeos com variada eficiência. Maiores atividades de α-glicosidases
foram encontradas em Diptera (Terra et al., 1996), e β-glicosidases também
foram diagnosticadas em insetos (Santos & Terra, 1986).
Pode-se observar uma complementaridade da ação das α e β
glicosidases. Como, por exemplo, a hidrólise da sacarose é catalisada por
enzimas específicas para a ligação α-glicosil ou pela ligação β-frutosil. No
intestino médio dos insetos, geralmente ocorre a ação de α-glicosidases,
provavelmente devido ao fato de que a β-frutosidase em insetos é relativamente
incomum, sendo observada em apenas um pequeno número de casos nos quais a
caracterização foi realizada (Santos & Terra, 1986). O papel fisiológico da β-
frutosidase no intestino médio de Eriniys. ello é hidrolisar a sacarose das folhas
(fase larval) ou a sacarose do néctar (fase de adulto). A sacarose que não é
eficientemente digerida pelas α-glicosidases no intestino médio de E. ello é
hidrolisada pelas β-frutosidases (Terra et al., 1987).
As trealases hidrolisam a trealose em duas moléculas de glicose e é uma
das mais difundidas hidrolases de carboidratos entre os insetos (Terra et al.,
1996). A trealase é uma enzima ligada à membrana encontrada no trato digestivo
e no músculo relacionado com o vôo de Locusta migratoria (Wegener et al.,
2003). O consumo de trealose é aumentado em até 10 vezes, quando o vôo é
realizado (Van Der Horst et al., 1978, citados por Wegener et al., 2003),
aumentando, dessa maneira, a atividade da trealase.
22
Outras enzimas que atuam sobre glicosídeos podem estar presentes em
insetos de acordo com a fonte de alimentação e são classificadas observando-se
seu mecanismo de reação e o substrato em que atuam.
2.9.3 Esterases, lípases e fosfolipases
As esterases são enzimas relacionadas com a hidrólise de ligações do
tipo éster e são amplamente encontradas no sistema digestivo de insetos na
forma de lipases, fosfatases, entre outras.
Os lipídeos ingeridos na dieta dos insetos na forma armazenada de óleos
e gorduras ou em membranas lipídicas precisam ser hidrolisados para liberação
dos ácidos graxos mediante hidrólise da ligação éster.
As triacilglicerol lipases são enzimas primariamente envolvidas na
mobilização de lipídeos do corpo gorduroso dos insetos (Arrese & Wells, 1997)
e preferencialmente hidrolisam as ligações éster mais afastadas dos
triacilgliceróis e atuam apenas na interface água-lipídeo (Terra et al., 1996).
As fosfolipases A
1
e A
2
removem os ácidos graxos anexados nas
posições 1 e 2 dos fosfolipídeos (Uscian et al., 2005). A fosfolipase A já foi
encontrada no intestino médio de várias espécies de lepidópteros (Sommerville
& Pockett, 1976 e Turunen & Kastari, 1979, citados por Terra et al., 1996 e
Uscian et al., 2005) e é provavelmente muito comum entre os insetos.
2.9.4 Outras enzimas digestivas
Os grupos fosfato devem ser removidos dos compostos fosforilados para
que sua absorção ocorra. Essas reações são catalisadas por fosfatases não
específicas, que são ativas em meio alcalino ou ácido. As fosfatases alcalinas
estão normalmente nas membranas das microvilosidades em espécies das ordens
Diptera e Lepidoptera, mas podem também ocorrer nas membranas basolaterais
do intestino médio ou como enzimas secretadas (Terra et al., 1996). As
23
fosfatases ácidas também se encontram presentes no processo digestivo de
insetos e estão localizadas principalmente no citosol das células do intestino de
insetos da ordem Lepidoptera (Santos & Terra, 1984 citados por Terra et al.,
2005).
2.10 Inibição enzimática
As enzimas promovem a catálise de praticamente todos os processos que
ocorrem nas células e não é surpreendente que os inibidores enzimáticos estejam
entre os mais importantes agentes farmacêuticos conhecidos (Lehninger et al.,
1995).
Quando uma enzima não funciona corretamente em um organismo, esse
fatalmente sofrerá danos devido à má funcionalidade do catalisador de reações.
Esse mau funcionamento pode ser atribuído a diversos fatores, sendo um destes
a presença de inibidores enzimáticos no sistema de reação. Os inibidores são
classificados em irreversíveis e reversíveis. Entre os reversíveis, outras
classificações são feitas de acordo com a maneira que interagem com a enzima
ou substrato e são classificados em inibidores reversíveis competitivos,
incompetitivos ou acompetitivos (Lehninger et al., 1995 e Voet et al., 2000).
2.11 Purificação de moléculas
Após se diagnosticar a presença de uma molécula de interesse em uma
mistura, é de grande importância purificá-la e caracterizá-la, a fim de explorar
suas propriedades.
Durante o processo de purificação de uma molécula, experimentam-se
vários métodos de separação e a eficiência de cada um é avaliada pelo ensaio de
uma propriedade que distinga a molécula de interesse (Stryer, 1996), como, por
exemplo, a ação inibitória da molécula purificada sobre uma determinada
enzima.
24
Na maioria dos casos, muitos métodos diferentes de purificação
precisam ser empregados em seqüência para se purificar completamente uma
molécula (Lehninger et al., 1995).
As moléculas apresentam inúmeras diferenças entre si, como, por
exemplo, tamanho, forma, carga, hidrofobicidade, afinidade por outras
moléculas, entre outras. Todas essas propriedades podem ser exploradas para
separar uma molécula de interesse das outras, permitindo que se possa estudá-la
individualmente (Alberts, 2002).
Durante o processo de purificação, a escolha de um método é de certa
forma empírica, e muitos protocolos são testados antes que seja determinado
qual é o mais efetivo. Esse jogo de tentativa e erro pode geralmente ser
minimizado pelo uso de guias de procedimentos de purificação desenvolvidos
para moléculas similares (Lehninger et al., 1995), quando informações a respeito
da molécula de interesse estão disponíveis.
O censo comum diz que procedimentos baratos devem ser utilizados
primeiro, quando o volume total da solução do extrato bruto e o número de
contaminantes é maior. Alguns métodos cromatográficos são, em geral,
impraticáveis nos primeiros estágios de purificação, pelo fato de a quantidade do
meio cromatográfico necessário aumentar de acordo com a amostra. À medida
que cada passo de purificação é completado, o tamanho da amostra torna-se
menor e podem ser aplicados métodos cromatográficos mais sofisticados e,
também, mais caros (Lehninger et al., 1995).
2.11.1 Purificação de proteínas
Antes de se proceder a purificação de uma proteína, técnicas massais de
purificação, também conhecidas como técnicas de pré-purificação, são adotadas.
Tais técnicas consistem em separar as proteínas das demais moléculas presentes
em um composto.
25
Entre as formas de pré-purificação, uma muito utilizada baseia-se na
precipitação das proteínas mediante a adição de sulfato de amônio saturado a
4ºC em uma solução que contenha proteínas. Este método utiliza-se do princípio
de “salting-out”, no qual a camada de solvatação das proteínas é retirada. Tal
procedimento resulta na redução da solubilidade e precipitação das proteínas
(Seidman & Mowery, 2006).
Outro método de precipitação de proteínas consiste no uso de acetona a -
20ºC. A presença desse solvente reduz a constante dielétrica da água e as
proteínas em solução precipitam (Wang, 2006).
Ao se diagnosticar a presença da molécula de interesse na fração
protéica, técnicas mais refinadas de separação de proteínas devem ser utilizadas,
tais como a filtração molecular ou diferentes tipos de cromatografia disponíveis,
capazes de explorar as diferentes características das proteínas para separá-las.
2.11.2 Purificação de moléculas não-protéicas
Da mesma forma que a purificação de proteínas se utiliza de suas
diferentes propriedades para separá-las, a purificação de moléculas não-protéicas
também se utiliza deste artifício.
Porém, diferentemente das proteínas, as moléculas não-protéicas
apresentam, em geral, uma maior estabilidade em relação à perda de função da
molécula devido à desnaturação. Dessa forma, métodos cromatográficos que se
utilizam de solventes inviáveis para a separação de proteínas podem ser
explorados para separar esse grupo de moléculas.
Por definição, cromatografia é um processo de separação no qual a
26
partículas minúsculas ou por um fino filme de líquido colocado em um suporte
sólido. A fase móvel pode ser gasosa ou líquida. Se um gás é utilizado, o
processo é conhecido como cromatografia gasosa e se um líquido é utilizado,
cromatografia líquida (Meyer, 2006).
Vários tipos de cromatografia são conhecidos, entre eles a cromatografia
em papel, em camada delgada, de adsorção, de troca iônica, de exclusão, de
bioafinidade, gasosa, líquida de alta eficiência, entre outros (Collins et al.,
1997).
Neste trabalho, explorou-se cromatografia de adsorção, cujos princípios
são descritos no item 2.11.3.
2.11.3 Cromatografia de adsorção
A cromatografia de adsorção é um método de separação que se baseia na
adsorção de diferentes compostos presentes em uma mistura a um adsorvente
(ex.: sílica ou alumina) em diferentes taxas. De acordo com a polaridade de
determinada molécula, essa terá uma interação eletrostática de Van der Waals
com o adsorvente (Collins et al., 1997). Como as diferentes moléculas
demonstram forças de interação distintas com o adsorvente, as moléculas são
separadas de acordo com a passagem de solventes de diferentes polaridades pela
coluna.
Ao se aplicar uma amostra em uma coluna de cromatografia de adsorção,
as moléculas polares interagem mais fortemente com a sílica em relação às
moléculas de caráter mais apolar. Dessa maneira, realiza-se passagem de
solventes de caráter apolar e o processo de separação se inicia, pois as moléculas
com maior interação com o solvente migrarão juntamente com esse, ao passo
que as moléculas cuja interação com a sílica é maior ficam adsorvidas. A fim de
se continuar o processo de separação, deve-se aumentar gradativamente a
polaridade dos solventes eluídos na coluna, para que esses possam vencer a
27
competição pelas moléculas adsorvidas na sílica. A diferença na adsorção entre
as moléculas e a sílica é a base desse processo de separação (Scott, 2006).
3 OBJETIVOS
Objetivou-se com este trabalho analisar o pH ótimo e a atividade (U/g de
inseto) das enzimas digestivas do bicho-mineiro do cafeeiro, avaliar o efeito “in
vitro” do inibidor presente em folhas de mamona sobre a tripsina de bicho-
mineiro do cafeeiro, avaliar a inibição desse inibidor sobre a tripsina bovina e
purificar esse inibidor de tripsina.
4 RESULTADOS
Os resultados obtidos foram divididos em dois capítulos. No capítulo 1,
estão apresentados os resultados da análise das enzimas digestivas do bicho-
mineiro do cafeeiro. No capítulo 2, os resultados de inibição de tripsina e
purificação deste inibidor são descritos.
28
CAPÍTULO I
ENZIMAS DIGESTIVAS DO BICHO-MINEIRO DO CAFEEIRO
29
RESUMO
ROSSI, Guilherme Duarte. Enzimas digestivas do bicho-mineiro do cafeeiro.
2007. 28-49 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica e Agrobioquímica) –
Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG.
30
ABSTRACT
ROSSI, Guilherme Duarte. Coffee leaf miner`s difegestive enzymes. 2007. 28-
49 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica e Agrobioquímica) – Federal
University of Lavras, Lavras, Minas Gerais, Brazil.
Digestive enzymes are the catalysts of the hydrolysis reactions occurring during
the digestive process. Insects are fitted with different digestive enzymes, which
differ from one another according to their diets. In this work, it was intended to
verify the activities of some digestive enzymes of the coffee leaf miner as a pre-
requisite for later analysis of the inhibition of enzymes participating in digestion.
The leaf miner caterpillar -Leucoptera coffeella (Guérin-Mèneville, 1842)
(Lepidoptera: Lyonetiidae) – were collected in fields and in greenhouse. The
enzyme extract utilized in determining the activities was obtained from the
grinding of the leaf miner caterpillars by utilizing the Potter-Elvehjem type
homogenizer and icy water as a means of extraction. The activity of some
enzymes incubating the enzyme extract of the coffee leaf miner with particular
substrates was determined. The experiment was conducted in Lavras-MG and
the activities in the optimum pH specific to each enzyme were investigated. The
activities of the enzymes (U/g of caterpillar) with their respective optimum pH’s
were: α-glucosidase (13.67
+
3.43 U/g of insect; optimum pH = 6.0), amylase
(2.21
+
0.12 U/g of insect; optimum pH = 10.5), aminopeptidase (6.81
+
0.86 U/g
of insect; optimum pH = 8.3), β-glucosidase (0.38
+
0.16 U/g of insect; optimum
pH = 6.0), acidic phosphatase (0.79
+
0.19 U/g of insect; optimum pH = 5.5),
saccharase (6.76
+
0.78 U/g of insect; optimum pH = 6.5), trehalase (2.21
+
0.44
U/g of insect; optimum pH = 6.0) and trypsin (0.70
+
0.2 U/g of insect; optimum
pH = 9.7). The comparison of the optimum pH’s found in coffee leaf miner
indicated that the intestinal environment of this insect is similar to the one of the
other lepidopterans found in the literature.
_________________
Guidance Committee: Dr. Custódio Donizete dos Santos - UFLA (Major
Professor), Dr. Maria das Graças Cardoso - UFLA and Dr. Angelita Duarte
Corrêa - UFLA
31
1 INTRODUÇÃO
O processo digestivo dos insetos, bem como dos demais seres vivos
heterotróficos, tem a função de hidrolisar o alimento consumido na forma de
macromoléculas complexas e transformá-lo em moléculas mais simples, capazes
de serem absorvidas pelo organismo (Meyer, 2006).
Nos insetos, esse processo de hidrólise ocorre principalmente no
intestino médio, local onde as enzimas digestivas são secretadas (Acevedo
Jaramillo, 1997).
A digestão é divida em três etapas: primária, intermediária e final. Na
digestão primária, o alimento sofre a ação de despolimerases, que reduzem o
tamanho do alimento ingerido até tamanhos capazes de atravessar os poros da
membrana peritrófica. A partir desse momento, os fragmentos menores de
alimento são digeridos no espaço ectoperitrófico pela ação das enzimas
responsáveis pela digestão intermediária e final (Santos, 1985).
Nos lepidópteros, o conteúdo intestinal, localizado no espaço
endoperitrófico, apresenta pH alcalino, ao passo que o espaço ectoperitrófico
apresenta pH mais próximo da neutralidade (Nation, 2002).
Objetivou-se com este trabalho analisar o pH ótimo e as atividades das
enzimas digestivas α-glicosidase, amilase, aminopeptidase, β-glicosidase,
fosfatase, sacarase, trealase e tripsina, a fim de se comparar as características das
enzimas digestivas do bicho-mineiro do cafeeiro - Leucoptera coffeella (Guérin-
Mèneville, 1842) (Lepidoptera: Lyonetiidae) - com as características de outros
lepidópteros.
32
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Coleta e retirada das lagartas das minas
As lagartas do bicho-mineiro do cafeeiro foram coletadas em folhas
infestadas de um cafezal e de uma casa-de-vegetação no campus da
Universidade Federal de Lavras-MG (UFLA), acondicionadas em sacos de papel
e transportadas até o Laboratório de Bioquímica da UFLA, onde foram retiradas
das minas com o auxílio de um estilete e uma pinça. Depois de retiradas das
minas, 12 lagartas foram colocadas em Eppendorfs, pesadas e armazenadas a -
20ºC, até sua utilização nos ensaios enzimáticos. Cada conjunto de 12 lagartas
constituiu uma repetição.
2.2 Extração enzimática
Em razão do tamanho diminuto das lagartas do bicho-mineiro do
cafeeiro, a retirada do intestino médio foi impossibilitada. Desse modo, a
solução encontrada foi homogeneizar a lagarta inteira. Após experiências
realizadas, determinou-se o número de 12 lagartas do bicho-mineiro do cafeeiro
para cada mL de meio extrator (água 4ºC). Cada conjunto de 12 lagartas foi
pesado e previamente macerado em um Eppendorf com o auxílio de um bastão
de vidro devidamente torneado para esmagar eficientemente as lagartas,
juntamente com 0,1 mL de água destilada a 4ºC para facilitar a maceração. Após
a pré-maceração, transferiu-se essa solução para um homogeneizador do tipo
Potter-Elvehjem, onde se realizou a maceração em um volume de solução igual
a 1 mL.
Após maceração final, filtrou-se a solução obtida com uma tela de nylon
com poros de 100 µm de diâmetro e completou-se o volume final para 1 mL.
Esse homogeneizado foi utilizado na determinação das atividades enzimáticas.
Cada conjunto de 12 lagartas constituiu uma repetição.
33
2.3 Determinação dos pH’s ótimos das enzimas analisadas
A determinação dos pH’s ótimos das enzimas foi realizada de acordo
com o monitoramento da hidrólise de substratos específicos incubados com o
extrato enzimático obtido conforme o item 2.2 em diferentes pH’s. Ensaios-
controle sem enzima e sem substrato foram realizados, a fim de se evitar a
quantificação de atividade por hidrólise do substrato na presença do tampão e
por formação de cor a partir do extrato enzimático.
2.3.1 pH ótimo da α
αα
α-glicosidase
Utilizou-se o tampão citrato-fosfato 0,1 mol.L
–1
nos seguintes pH’s: 3,0;
3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 e 7,0. Incubaram-se 100 µL do extrato enzimático
obtido no item 2.2 juntamente com 100 µL do substrato p-nitrofenil-α-D-
glicopiranosídeo 10 mmol.L
–1
(preparado em água) por 2 horas a 30ºC (Santos,
1985). A reação foi interrompida com 1,0 mL de NaOH 0,05 mol.L
–1
e realizou-
se a leitura em espectrofotômetro ajustado no comprimento de onda igual a 400
nm. Uma curva-padrão de p-nitrofenol foi utilizada como referência para os
cálculos de atividade.
2.3.2 pH ótimo da amilase
Utilizaram-se os tampões fosfato 0,1 mol.L
–1
nos seguintes pH’s : 7,0;
7,5 e 8,3 e o tampão glicina/NaOH 0,1 mol.L
–1
, nos pH’s 8,3; 9,0; 9,5; 10,0;
10,5 e 11,0. Incubaram-se 100 µL do extrato enzimático com o substrato amido
1% (preparado em água) e deixou-se reagir por 8 horas a 30ºC. De acordo com
metodologia proposta por Noelting & Bernfeld (1948), a reação foi interrompida
com 200 µL do reagente DNS, com posterior ebulição por 5 minutos,
resfriamento e adição de 1,6 mL de água. Os açúcares redutores formados a pela
hidrólise do amido foram quantificados mediante observações em
34
espectrofotômetro a 550 nm. Uma curva-padrão de glicose foi utilizada com
referência para os cálculos de atividade.
2.3.3 pH ótimo da aminopeptidase
Utilizaram-se os tampões fosfato 0,1 mol.L
–1
nos pH’s 7,0; 7,5 e 8,3 e o
tampão glicina/NaOH 0,1 mol.L
–1
nos pH’s 8,3; 9,0; 9,5; 10,0 e 10,5.
Incubaram-se 100 µL do extrato enzimático juntamente com 1000 µL do
substrato LpNA 1 mmol.L
–1
por 30 minutos a 30ºC. A reação foi interrompida
com a adição de 200 µL de ácido acético 30%. O monitoramento da hidrólise do
substrato foi realizado com espectrofotômetro a 410 nm. Os cálculos de
velocidade de catálise da enzima foram baseados no coeficiente de extinção
molar da p-nitroanilida, de acordo com Erlanger et al. (1961).
2.3.4 pH ótimo da β
ββ
β-glicosidase
Utilizou-se o mesmo procedimento do item 2.3.1, porém, o substrato
utilizado foi p-nitrofenil-β-D-glicopiranosídeo 10 mmol.L
–1
.
2.3.5 pH ótimo da fosfatase
Utilizou-se o mesmo procedimento do item 2.3.1, porém, o substrato
utilizado foi p-nitrofenilfosfato 20 mmol.L
–1
. Os tampões utilizados foram
citrato 0,1 mol.L
–1
(pH = 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 e 5,5), TRIS/maleato 0,1 mol.L
–1
(pH = 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0 e 8,3) e glicina/NaOH 0,1 mol.L
–1
(pH = 8,3;
9,0; 95; 10,0; 10,5 e 11,0) e deixando-se 100 µL do extrato enzimático reagir
com 100 µL do substrato por 4 horas a 30ºC.
2.3.6 pH ótimo da sacarase
Utilizou-se o mesmo procedimento do item 2.3.2, porém, o substrato
utilizado foi a sacarose 20 mmol.L
–1
e os tampões utilizados foram
35
citrato/fosfato 0,1 mol.L
–1
(pH = 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 e 7,0) e fosfato 0,1 mol.L
–1
(pH = 7,0 e 7,5). Incubaram-se 100 µL do extrato enzimático com 100 µL do
substrato por 6 horas a 30ºC.
2.3.7 pH ótimo da trealase
Utilizou-se o mesmo procedimento do item 2.3.2, porém, o substrato
utilizado foi a trealose 20 mmol.L
–1
e os tampões utilizados foram citrato/fosfato
0,1 mol.L
–1
(pH = 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 e 7,0) e fosfato 0,1 mol.L
–1
(pH =
7,0 e 7,5). Incubaram-se 100 µL do extrato enzimático com 100 µL do substrato
por 8 horas a 30ºC.
2.3.8 pH ótimo da tripsina
Utilizou-se o mesmo procedimento do item 2.3.3, porém o substrato
utilizado foi o BapNA 0,87 mmol.L
–1
e os tampões utilizados foram TRIS/HCl
0,1 mol.L
–1
(pH = 7,0; 7,5; 8,0; 8,5 e 9,0) e glicina/NaOH 01 mol.L
–1
(pH = 9,0;
10,0; 10,5). Incubou-se 200 µL do extrato enzimático com 1 mL do substrato
por 1 hora a 30ºC.
2.5 Eletroforese do extrato enzimático do bicho-mineiro do cafeeiro
Preparou-se um gel para eletroforese em cilindro a 7,5% segundo Davis
(1964) e Ornstein (1964). A eletroforese foi realizada em corrente constante de
2,5 mA por gel e variação da voltagem livre. Aplicou-se uma alíquota de 0,2 mL
de extrato enzimático sobre o gel e, após a corrida, fracionou-se o gel em
pedaços de 2 mm com o auxílio de lâminas de aço. Deixaram-se as frações
eluindo em 200 µL de água e realizou-se a recuperação da atividade de tripsina
de acordo com o item 2.6.
36
2.6 Atividade de enzimas digestivas
As atividades das diferentes enzimas digestivas foram quantificadas de
acordo com a TABELA 2, incubando-se o extrato enzimático obtido no item 2.2
por pelo menos 4 diferentes períodos de tempo com 3 repetições para cada
enzima analisada. Branco de substrato (sem enzima) e branco de enzima (sem
substrato) foram determinados da mesma maneira que os tubos experimentados.
TABELA 2 – Condições-padrões e métodos de determinação de atividade das
enzimas.
Enzima EC
4
Substrato
Concentração
final
pH
Determinação
realizada
α-glicosidase
3.2.1.20
p-nitrofenil-α-D-
glicopiranosídeo
10 mM 6,0 p-nitrofenol
2
Amilase 3.2.1.1 Amido 0,5% 10,5 Açúcares
redutores
1
Aminopeptidase 3.4.11.1 LpNA 1 mM 8,3
p-nitroanilida
3
β-glicosidase
3.2.1.21
p-nitrofenil-β-D-
glicopiranosídeo
10 mM 6,0 p-nitrofenol
2
Fosfatase ácida 3.1.3.2 p-nitrofenilfosfato
10 mM 5,5 p-nitrofenol
2
Sacarase 3.2.1.48 Sacarose 10 mM 6,5 Açúcares
redutores
1
Trealase 3.2.1.28 Trealose 10 mM 6,0 Açúcares
redutores
1
Tripsina 3.4.21.4 BapNA 0,87 mM 9,7
p-nitroanilida
3
Os ensaios foram realizados a 30ºC, nos pH’s ótimos determinados. Os
tampões utilizados foram: citrato (pH = 5,5), citrato-fosfato (pH = 6,0 e 6,5), e
glicina-NaOH (pH = 8,3; 9,7 e 10,5).
1
– Noelting & Bernfeld, 1948.
2
– Santos,
1985
3
– Erlanger et al, 1961.
4
– Moss, 2006.
37
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 pH’s ótimos
A α-glicosidase do bicho-mineiro do cafeeiro apresentou um valor de pH
ótimo igual a 6,0 (FIGURA 2), justamente o mesmo encontrado por Pratviel-
Sosa et al. (1986), citados por Terra et al. (1996), que analisaram essa mesma
enzima estudando Thaumetopoea pityocampa (Denis & Schiffermüller, 1775),
(Lepidoptera: Thaumetopoeidae).
FIGURA 2. pH ótimo da α-glicosidase do bicho-mineiro do cafeeiro
Já o pH ótimo da amilase encontrado no bicho-mineiro do cafeeiro foi
igual a 10,5 (FIGURA 3). Esse valor é parecido com os encontrados por
Nagaraju et al., 1995, que analisaram Antheraea mylitta (Drury, 1773)
(Lepidoptera: Saturniidae) e encontraram o valor de pH ótimo da amilase igual a
9,5.
0
20
40
60
80
100
120
2 3 4 5 6 7 8
pH
% de atividade
38
FIGURA 3. pH ótimo da amilase do bicho-mineiro do cafeeiro
Ao analisar a aminopeptidase do bicho-mineiro do cafeeiro, determinou-se um
valor de pH ótimo igual a de 8,3 (FIGURA 4). Esse valor é semelhante ao
encontrado por Lee et al. (1995), que encontraram uma faixa de pH ótimo de 7,5
a 8,5 para a leucina, cisteína e dipeptidil IV aminopeptidases estudando
Spodoptera littoralis (Boisduval, 1833) (Lepidoptera: Noctuidae).
FIGURA 4. pH ótimo da aminopeptidase do bicho-mineiro do cafeeiro
A análise do pH ótimo da β-glicosidase do bicho-mineiro do cafeeiro
demonstrou que a maior atividade desta enzima foi em pH igual a 6,0 (FIGURA
5). Resultados obtidos por Franzl et al. (1989), estudando Zygaena trifolii
0
50
100
150
6 7 8 9 10 11 12
pH
% de atividade
0
50
100
150
6 7 8 9 10 11
pH
% de atividade
39
(Esper, 1783) (Lepidoptera: Zygaenidae) (faixa de pH ótimo encontrada entre
3,5 e 6,5) e por Santos & Terra (1986), analisando Erinnyis ello (Linnaes, 1758)
(Lepidoptera: Sphingidae) (pH ótimo igual a 6,0), assemelham-se muito com o
resultado obtido para o bicho-mineiro do cafeeiro.
FIGURA 5. pH ótimo da β-glicosidase do bicho-mineiro do cafeeiro
Utilizando o substrato p-nitro-fenilfosfato, Srinivas et al. (2006)
determinaram que o pH ótimo da fosfatase alcalina de Helicoverpa armigera
(Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) é igual a 10,5. Na FIGURA 6, pode-se
observar a presença de duas enzimas responsáveis pela retirada de grupos
fosfato das moléculas, sendo uma ativa em pH ácido (5,5) e outra em pH
alcalino (9,5). Esse resultado condiz com outras experiências realizadas
utilizando-se outros lepidópteros, que por meio das quais detectaram-se a
atividade de fosfatases ácidas e alcalinas (Santos & Terra, 1984 e Terra et al.,
1990 citados por Terra, 2005).
0
50
100
150
2 3 4 5 6 7 8
pH
% de atividade
40
FIGURA 6. pH ótimo da fosfatase do bicho-mineiro do cafeeiro
Agarwal (1987), estudando a sacarase de Sesamia inferens (Walker)
(Lepidoptera: Noctuidae), determinou que o pH ótimo dessa enzima é igual a
6,2. Observou-se atividade ótima da sacarase do bicho-mineiro do cafeeiro em
pH igual a 6,5 (FIGURA 7).
FIGURA 7. pH ótimo da sacarase do bicho-mineiro do cafeeiro
Sumida et al. (1977), determinaram que o pH ótimo da trealase solúvel
no lúmen de Bombix mori (Linneaus, 1758) (Lepidoptera: Bombycidae) é igual a
5,0, ao passo que o pH ótimo da trealase ligada à membrana desse mesmo inseto
0
50
100
150
4 5 6 7 8
pH
% de atividade
0
50
100
150
0 2 4 6 8 10 12
pH
% de atividade
41
é 6,0. No caso da análise da trelase do bicho-mineiro do cafeeiro, observou-se
um valor de pH ótimo igual a 6,0.
FIGURA 8. pH ótimo da trealase do bicho-mineiro do cafeeiro
A tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro indicou maior atividade em pH
9,7 (FIGURA 9). Esse resultado é condizente com o esperado, pois, de acordo
com Santos et al. (1983), a digestão primária de proteínas ocorre no lúmen do
intestino médio, local onde o pH é alcalino. Milne & Kaplan (1993), citados por
Terra (1996), estudando Choristoneura fumiferana (Clemens) (Lepidoptera:
Tortricidae), encontraram o valor de 9,5 para o pH ótimo da tripsina desse
inseto.
0
50
100
150
3 4 5 6 7 8
pH
% de atividade
42
FIGURA 9. pH ótimo da tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro
O conteúdo intestinal de lagatas E. ello, de acordo com Santos et al.
(1983), apresenta pH alcalino próximo de 9,0. Considerando a análise dos
resultados de pH ótimo das enzimas das lagartas do bicho-mineiro do cafeeiro,
infere-se que, da mesma forma que E. ello, o conteúdo intestinal desse inseto
também seja alcalino, pois as enzimas do tipo despolimerases relacionadas com
a digestão primária (tripsina e amilase) apresentaram um pH ótimo alcalino. As
despolimerases são secretadas no lúmen, a fim de iniciar a digestão, reduzindo o
tamanho das moléculas ingeridas na alimentação.
As enzimas responsáveis pela finalização do processo de hidrólise, além
de poderem estar solúveis no lúmen, localizam-se presas ao glicocálice e ligadas
às membranas das microvilosidases, locais onde o pH é mais ácido que no
lúmen do intestino médio (Nation, 2002).
Os valores de pH ótimo das enzimas analisadas responsáveis pelo
processo de digestão intermediária e final de carboidratos (α e β glicosidases,
sacarase, trealase) no bicho-mineiro do cafeeiro estão próximos da neutralidade
ou levemente ácidos. Santos (1985) ressalta que o pH da região mais próxima ao
tecido epitelial é menos alcalino que o conteúdo endoperitrófico.
0
20
40
60
80
100
120
5 6 7 8 9 10 11 12
pH
% de atividade
43
Nakonieczny et al. (2006) relatam valores superiores de atividade das
enzimas envolvidas na digestão intermediária e final (maltase, celobiase,
trealase, sacarase e α-glicosidase) no tecido epitelial do intestino médio (local
com pH menos alcalino) de Parnassius apollo (Linnaeus, 1758) (Lepidoptera:
Papilionidae) em relação ao conteúdo do intestino médio (local mais alcalino).
Já no conteúdo do intestino médio, esses autores encontraram maior atividade de
amilase (envolvida na digestão primária) em relação à atividade dessa enzima,
determinada no tecido epitelial do intestino médio.
Dessa forma, analisando os valores de pH ótimo das enzimas digestivas
avaliadas no bicho-mineiro do cafeeiro, pode-se sugerir que seu processo
digestivo seja organizado de forma semelhante ao dos demais lepidópteros
comparados; o alimento é ingerido, passa pelo processo de digestão primária em
um ambiente fortemente alcalino, pela ação de despolimerases (amilase e
tripsina) e, em seguida, o alimento sofre os processos de digestão intermediária e
final em ambientes menos alcalinos por ação de outras hidrolases (α e β
glicosidases, sacarase e trealase, por exemplo)
3.2 Eletroforese do extrato enzimático do bicho-mineiro do cafeeiro e
revelação da atividade de tripsina
Diferentemente da curva de pH ótimo, a revelação da atividade de
tripsina das frações obtidas a partir da eletroforese do extrato enzimático do
bicho-mineiro do cafeeiro indicou a presença de pelo menos duas enzimas do
tipo tripsina atuantes sobre o substrato BapNA em pH= 9,7 (FIGURA 10).
Paulillo et al. (2000) demonstraram um perfil eletroforético semelhante para
Spodoptera frugiperda (Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae), com dois picos
de atividades para enzima do tipo tripsina. Possivelmente, a curva de pH ótimo
de tripsina (FIGURA 9) indicou a presença de apenas uma enzima, pelo fato de
que as diferentes enzimas observadas em gel de eletroforese apresentem valores
44
de pH ótimo muito próximos ou até mesmo semelhantes, inferindo-se que as
enzimas reveladas estejam relacionadas com a digestão de proteínas no lúmen
do intestino médio, local onde o pH é alcalino. Estudos mais refinados precisam
ser realizados para que se possa afirmar tal hipótese.
FIGURA 10. Recuperação da atividade de tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro nas
frações de gel de poliacrilamida.
3.3 Atividade das enzimas analisadas
As enzimas do bicho-mineiro do cafeeiro foram analisadas em seus
respectivos pH’s ótimos e apresentaram atividades expressas em U (µMol de
substrato hidrolisado ou produto formado/minuto), conforme TABELA 3.
-50
0
50
100
150
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Fração (2mm)
% de atividade
45
TABELA 3. Atividade e atividade específica das enzimas analisadas.
Enzima EC (Moss, 2006) Atividade (U/g de inseto)
α-glicosidase
3.2.1.20 13,67
+
3,43
Amilase 3.2.1.1 2,21
+
0,12
Aminopeptidase 3.4.11.1 6,81
+
0,86
β-glicosidase
3.2.1.21 0,38
+
0,16
Fosfatase ácida 3.1.3.2 0,79
+
0,19
Sacarase 3.2.1.48 6,76
+
0,78
Trealase 3.2.1.28 2,21
+
0,44
Tripsina 3.4.21.4 0,70
+
0,099
Pode-se observar, pela comparação dos resultados de atividade (U/g de
inseto) obtidos para o bicho-mineiro do cafeeiro (TABELA 3) com os resultados
obtidos por Santos et al. (1983), cujo alvo de estudo foi o lepidóptero E. ello,
que as atividades de todas as enzimas comparadas apresentaram valores
superiores no bicho-mineiro do cafeeiro, com exceção da amilase, cujo valor de
atividade é maior em E. ello. As atividades obtidas por Santos et al. (1983)
foram: α-glicosidase (0,95 U/g de inseto), amilase (5,76 U/g de inseto),
aminopeptidase (1,79 U/g de inseto), β-glicosidase (0,25 U/g de inseto), trealase
(0,33 U/g de inseto) e tripsina (0,0606 U/g de inseto). A conversão da atividade
de U/animal disponível em Santos et al. (1983) para U/g de inseto pode ser feita
de acordo com o trabalho de Terra et al. (1982), no qual está demonstrado que o
peso médio das lagartas utilizadas nos ensaios foi de 5 gramas. As diferenças nas
atividades podem estar relacionadas com o teor de nutrientes da fonte de
alimento ou em razão das necessidades fisiológicas das lagartas.
46
4 CONCLUSÕES
Pela análise dos resultados de pH ótimo das enzimas das lagartas do
bicho-mineiro do cafeeiro, sugere-se que, da mesma forma que a maioria dos
lepidópteros, o conteúdo intestinal desse inseto também é alcalino, pois as
enzimas do tipo despolimerases analisadas relacionadas com a digestão primária
(tripsina e amilase) apresentaram um pH ótimo alcalino.
Os valores de pH ótimo das enzimas analisadas responsáveis pelo
processo de digestão intermediária e final de carboidratos (α e β glicosidases,
sacarase, trealase) no bicho-mineiro do cafeeiro são próximos da neutralidade ou
levemente ácidos.
A atividade de tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro foi 11,55 vezes
maior que a atividade de tripsina em E. ello. Com base nessa informação,
verifica-se que o bicho-mineiro do cafeeiro apresenta uma grande necessidade
da atuação de enzimas do tipo tripsina em seu processo digestivo.
47
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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TERRA, W. R. et al. Digestive enzymes. In: LEHANE M. J. (Ed.). Billin.
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50
CAPÍTULO II
INIBIÇÃO DA TRIPSINA DE BICHO-MINEIRO DO CAFEEIRO E
PURIFICAÇÃO DO INIBIDOR PRESENTE EM EXTRATOS DE FOLHAS
DE MAMONA
51
RESUMO
ROSSI, Guilherme Duarte. Inibição da tripsina de bicho-mineiro do cafeeiro
e purificação do inibidor presente em extratos de folhas de mamona. 2007.
50-68 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica e Agrobioquímica) –
Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG.
Inibidores de tripsina representam uma estratégia de controle de insetos
e, por isso, a identificação e caracterização desses inibidores são etapas muito
importantes para que novas formas de controle de pragas sejam desenvolvidas.
Os inibidores de tripsina atuam na digestão primária de proteínas e
comprometem o processo digestivo por completo, reduzindo a disponibilidade
de aminoácidos ao inseto. A incorporação de inibidores de tripsina na dieta de
insetos-praga é uma forma de controle cuja eficácia foi verificada por diferentes
autores. A fim de se observar a eficiência de extratos de folhas de mamona na
inibição de enzimas do tipo tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro, conduziu-se
em Lavras-MG um experimento com a finalidade de observar o fenômeno de
inibição “in vitro” e iniciou-se um processo de purificação dessa molécula
mediante precipitações com sulfato de amônio e acetona, e em seguida, por meio
de cromatografia de adsorção com posterior análise em espectrômetro de
massas. Pelos resultados obtidos, verificou-se presença de um inibidor de
tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro nos extratos de folhas de mamona capaz de
inibir 2,12 UTI/g de folhas frescas de mamona por grama de inseto, o que
representa, aproximadamente 40% de inibição. Em testes realizados com tripsina
bovina observou-se que o inibidor presente no extrato de folhas de mamona não
apresenta poder de inibição sobre essa enzima. Os procedimentos de purificação
e os tratamentos de fervura e fervura mais adição de β-mercaptoetanol no extrato
de folhas de mamona mostraram que o inibidor trata-se de uma molécula não-
protéica e termorresistente.
_________________
Comitê Orientador: Dr. Custódio Donizete dos Santos - UFLA (Orientador), -
Dra. Maria das Graças Cardoso - UFLA e Dra. Angelita Duarte Corrêa - UFLA
52
ABSTRACT
ROSSI, Guilherme Duarte. Coffee leaf miner trypsin inhibition and castor
bean leaf extract inhibitor purification. 2007. 50-68 p. Dissertação (Mestrado
em Agroquímica e Agrobioquímica) – Federal University of Lavras, Lavras,
Minas Gerais, Brazil.
Trypsin inhibitors stand for a strategy of insect control and, therefore, the
identification and characterization of these inhibitors are very important steps for
new forms of pest control to be developed. Trypsin inhibitors act in the primary
digestion of proteins and endanger the digestive process wholly, reducing the
availability of aminoacids to the insect. The incorporation of trypsin inhibitors in
the diet of pest insects is a control form whose efficacy was verified by different
authors. In order to observe the efficiency of castor bean leaf extracts in
inhibiting trypsin –type enzymes of the coffee leaf miner, in Lavras-MG, an
experiment was conducted with the purpose of observing an “in vitro” inhibition
phenomenon and a purification process of this molecule through precipitations
with ammonium sulfate and acetone was started, and next, through adsorption
chromatography with later analysis in mass spectrometer. The reached results
indicated the presence of a trypsin inhibitor of the coffee leaf miner in the castor
bean leaf extracts, capable of inhibiting 2.12 UTI/g of fresh leaves per gram pf
insect, which stands for about 40% of inhibition. Tests performed with bovine
trypsin indicated that the inhibitor present in the castor bean leaf extract presents
no inhibiting power on this enzyme. The purification procedures and the
treatments of boiling and boiling plus addition of β-mercaptoethanol in the
castor bean leaf extract showed that the inhibitor is a non-protein and heat-
resistant molecule.
_________________
Guidance Committee: Dr. Custódio Donizete dos Santos - UFLA (Adviser), Dr.
Maria das Graças Cardoso - UFLA and Dr. Angelita Duarte Corrêa - UFLA
53
1 INTRODUÇÃO
A presença de metabólitos secundários com a função de defesa em
plantas é um evento muito conhecido na natureza (Duke, 2007 e
Hammerschmidt, 1999). Dessa forma, é interessante detectar, isolar e
caracterizar essas moléculas de defesa presentes naturalmente nas plantas e
utilizá-las no controle de pragas ou doenças que afetam a produção agrícola.
Apesar de diversas moléculas oriundas de plantas terem sido caracterizadas, o
modo de ação de poucas é conhecido (Lehane & Billingsley, 1996)
Uma classe muito conhecida de compostos secundários presentes em
plantas são os inibidores de tripsina, uma serina protease relacionada com a
digestão primária de proteínas. Esses inibidores apresentam a propriedade de
inibir enzimas relacionadas com a digestão protéica e impedem que o organismo
que os ingere tenha seu desenvolvimento adequado, podendo até mesmo
interromper o ciclo de vida da espécie em questão (Lee et al., 1999, Mcmanus,
1999 e Xu et al., 1996).
Existem diversos tipos de inibidores de tripsina de natureza protéica e
esses são classificados de acordo com suas características em pelo menos 7
famílias (Lehane & Billingsley, 1996). Mas existem também inibidores de
tripsina de natureza não-protéica, como o 4-(2-aminoetil) benzenosulfonil
fluoreto hidrocloreto (Megyery et al., 2006) e o fenilmetilsulfonil fluoreto
(Gomez-Cabronero et al., 2006).
Objetivou-se com este trabalho confirmar a presença de um inibidor de
tripsina de bicho-mineiro do cafeeiro em extratos de folhas de mamona, verificar
sua ação sobre a tripsina bovina e purificar esse inibidor de tripsina.
54
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Preparo dos extratos de folhas de mamona (Ricinus communis)
Para o preparo do extrato com inibidor, utilizaram-se folhas de mamona
de uma espécie de ocorrência espontânea no câmpus da UFLA denominada
mamoninha de caule vermelho. Em testes nos quais se utilizaram outras
cultivares, verificou-se que a mamoninha de caule vermelho foi a única a
apresentar inibição para a tripsina de lepidópteros (bicho-mineiro do cafeeiro, S.
frugiperda e E. ello) e não inibir a tripsina bovina. Essa propriedade se faz muito
importante e útil para a incorporação desse inibidor em plantas de interesse
comercial por meio do melhoramento de plantas.
Foram coletadas folhas de tamanho e aspectos visuais
padronizados, evitando-se folhas que apresentassem sinais de lesões por
pragas, doenças ou qualquer outro tipo de injúria. Após serem destacadas
da planta, as folhas foram colocadas em uma caixa de isopor a 4ºC e
transportadas até o Laboratório de Bioquímica da UFLA, onde retiraram-
se os pecíolos e nervuras principais, cortando-as em pedaços de
aproximadamente 1 cm
2
. Em seguida, macerou-se o material cortado
utilizando-se um almofariz e um pistilo resfriados a 4ºC.
Após obter uma massa homogênea, adicionou-se o meio de
extração (água) resfriado a 4ºC, numa proporção definida em 1:3 (peso de
folhas/volume de meio de extração) e colocou-se para extração do
inibidor em um agitador orbital a 4ºC sob agitação de 150 rpm por 30
minutos. Decorrido esse tempo, a amostra foi levada à centrífuga por 10
minutos, 4ºC e 10.000 x g. Após a centrifugação, descartou-se o
sedimento e armazenou-se o sobrenadante, que foi utilizado nos ensaios
de inibição.
55
2.2 Ensaio de inibição da atividade da tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro
A atividade do inibidor de tripsina foi determinada a pela comparação
entre um ensaio cinético (com pelo menos 4 períodos de tempo) da atividade de
tripsina (Erlanger et al., 1961) do bicho-mineiro na presença e ausência do
inibidor. Ensaios-controle, como o branco de substrato (atividade na ausência de
enzima e inibidor), branco de enzima (atividade na ausência de substrato e
inibidor), branco de inibidor (atividade na ausência de substrato e enzima) e a
atividade de tripsina no extrato de mamona foram realizados da mesma maneira
que os tubos experimentais. Os resultados foram expressos em unidades de
tripsina inibida (UTI), que consiste no desaparecimento da absorção de luz
correspondente a 1 µ mol.L
–1
de p-nitroanilida (produto formado durante a
atividade da tripsina sobre o substrato BapNA) durante 1 minuto de reação em 1
g de folha de mamona fresca.
A fim de se verificar a desnaturação do inibidor de tripsina presente nas
folhas de mamona, foram realizados ensaios da tripsina de bicho-mineiro na
presença de um extrato de folhas de mamona fervido durante cinco minutos,
para verificar sua estabilidade quando submetido ao calor.
Como os inibidores de tripsina protéicos podem ser termorresistentes,
outro tratamento foi realizado no extrato de folhas de mamona. Esse tratamento
consistiu em adicionar beta mercaptoetanol 0,2% em solução e posterior fervura
por 5 minutos. Esse tratamento foi realizado para verificar a desnaturação do
inibidor de tripsina devido ao rompimento de pontes dissulfeto que poderiam
conferir resistência térmica ao inibidor.
2.3 Ensaio de inibição da atividade da tripsina bovina
Testes com tripsina bovina purificada do fabricante MERCK (4
mg/200mL HCl 0,001 N) foram realizados da mesma forma que o ensaio
descrito no item 2.2, mas em pH=7,0.
56
Esses testes foram realizados para se verificar a ação do inibidor de
tripsina encontrado nas folhas de mamona sobre a tripsina de mamíferos.
2.4 Extração de enzimas digestivas de Spodoptera frugiperda
Como as lagartas do bicho-mineiro do cafeeiro eram de difícil obtenção,
utilizaram-se lagartas de S. frugiperda, a fim de se testar a ação inibitória do
extrato de folhas de mamona sobre sua tripsina.
As lagartas foram coletadas em campo e colocadas sob gelo picado até
ficarem imóveis (aproximadamente 10 minutos). Cortaram-se a cabeça e o ânus
de cada lagarta e, com o auxílio de pinças, estiletes e tesouras, retiraram-se seus
tegumentos, deixando apenas seus intestinos. Separou-se o intestino médio,
descartando-se os intestinos anterior e posterior.
O intestino médio foi macerado em homogeneizador do tipo Potter na
proporção de 1 intestino médio de S. frugiperda para 4 mL de água a 4ºC. Após
maceração, filtrou-se o homogeneizado em tela de nylon de 100 µm. Essa
solução constituiu o extrato enzimático de S. frugiperda, utilizado como modelo
nos ensaios de inibição de tripsina.
2.5 Purificação do inibidor
A purificação iniciou-se com procedimentos mais simples e massais,
como precipitação por sulfato de amônio e por acetona, pois acreditava-se que o
inibidor em questão era de natureza protéica, fato mais comum entre os
inibidores de tripsina encontrados em plantas. Após verificar que o inibidor não
era de natureza protéica, adotou-se um método de cromatografia de adsorção.
57
2.5.1 Precipitação das proteínas do extrato de folhas de mamona com
sulfato de amônio
Utilizou-se sulfato de amônio saturado (solução 100%) a 4ºC na
proporção de 80% em solução em relação ao volume de extrato de mamona
utilizado. Após precipitação, centrifugaram-se as soluções de extrato de mamona
mais sulfato de amônio a 10.000 x g, por 10 minutos e a 4ºC. Descartou-se, em
seguida, o sobrenadante e ressuspendeu-se o sedimento em um volume de água a
4ºC, igual ao volume inicial de extrato de folhas de mamona inicialmente
colocado na solução com sulfato de amônio.
2.5.2 Precipitação das proteínas do extrato de folhas de mamona com
acetona
A precipitação com acetona procedeu-se da mesma maneira que a
precipitação com sulfato de amônio (item 2.5.1), porém, utilizando-se acetona a
–20ºC e variando a proporção dessa de 10% a 80% em solução. O sedimento foi
ressuspenso no mesmo volume de extrato e o sobrenadante foi evaporado em
banho-maria a 37ºC e ressuspenso em água no volume inicial de extrato de
folhas de mamona colocado na solução com acetona a –20ºC, a fim de verificar
a presença do inibidor nesta fração.
2.5.3 Liofilização das folhas de mamona
Para o preparo da amostra colocada na coluna de cromatografia de
adsorção, as folhas de mamona foram liofilizadas em Liofilizador Labconco
Freeze Dry System/Freezone 4,5 até massa constante.
Após a liofilização, as folhas foram moídas utilizando almofariz e
pistilo. O pó de folhas de mamona obtido após maceração foi armazenado em
recipiente de vidro hermeticamente fechado e protegido da luz sob temperatura
58
ambiente, até as análises. O processo de liofilização indicou uma umidade média
de 70% nas folhas de mamona.
2.5.4 Montagem de uma coluna de cromatografia de adsorção
Utilizou-se uma coluna de vidro de 50 cm de comprimento e 2,5 cm de
diâmetro. A sílica utilizada foi Kieselgel 60 (0,040 – 0,063 mm; 230-400 mesh)
do fabricante Merck.
A coluna foi preenchida com uma mistura pastosa composta por sílica e
clorofórmio P.A. Essa “pasta” foi colocada na coluna tomando-se o cuidado para
não formar bolhas. Acima da sílica, adicionou-se terra diatomácea e, finalmente,
acoplou-se uma bomba de pressão ao topo dessa coluna.
A amostra aplicada na coluna foi preparada adicionando-se 5 mL de
metanol P.A. a 1 g de folhas de mamona liofilizadas, deixando a extração do
inibidor ocorrer por 30 minutos em um agitador orbital a 150 rpm. Filtrou-se
essa solução em papel de filtro e aplicou-se 1 mL desse extrato metanólico na
coluna.
A série eluotrópica utilizada foi a seguinte: hexano, diclorometano,
acetato de etila, etanol e metanol.
As frações coletadas tinham um volume aproximado de 100 mL e a troca
de solventes ocorreu pela observação de manchas na coluna. Coletaram-se as
diferentes manchas formadas de acordo com a eluição dos diferentes solventes
em recipientes distintos.
2.5.4 Rotoevaporação das frações
Observou-se que o volume das frações obtidas na cromatografia era
muito grande e possivelmente o inibidor estaria muito diluído, inviabilizando
sua detecção. Dessa maneira, rotoevaparam-se as frações obtidas até que o
59
solvente da fração em questão fosse totalmente evaporado. Ressuspendeu-se o
remanescente com 5 mL do solvente em questão, a fim de concentrar a fração.
Utilizaram-se as seguintes temperaturas de ebulição: hexano = 69ºC;
diclorometano = 40ºC; acetato de etila = 77ºC; etanol = 78ºC; metanol = 65ºC.
2.5.5 Teste de inibição das frações obtidas na cromatografia de adsorção
As frações obtidas em solventes apolares (hexano, diclorometano e
acetato de etila) foram particionadas em água (5 mL) e utilizou-se a fase aquosa
nos ensaios de inibição, pois, por experiências anteriores (dados não
publicados), verificou-se que o inibidor apresenta grande afinidade por água e
outros solventes polares. Já as frações ressuspensas em etanol e metanol foram
utilizadas diretamente nos ensaio de inibição, realizando ensaios-controle na
presença de metanol e etanol.
2.5.6 Espectrometria de massas das frações obtidas na cromatografia de
adsorção
A fim de se ide o açõ-52 0 Td[ã80ogrolo 8474(e)-1.6519-n0ogrdahexan.61l9a11(he)- deriol r r r Jp47649696(ol)-4.6053261( )250]T9( )250696(( d)1.6516141(c)-1.6519a65326(s)-2.)-1.65326( )-228.261(i)-4.cntrçõ
60
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Análise da inibição da tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro, de S.
frugiperda e bovina por extratos de folhas de mamona
Utilizando o extrato de folhas de mamona, pôde-se observar a eficiência
desse para inibir a tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro (FIGURA 11). O
inibidor presente no extrato de folhas de mamona foi capaz de inibir a atividade
da tripsina do bicho-mineiro do cafeeiro, em média, 2,12 UTI/g de folhas frescas
de mamona. Em termos percentuais, essa inibição representa aproximadamente
42% (FIGURA 12).
FIGURA 11. mU de tripsina por grama de inseto de bicho-mineiro na ausência
e presença de extrato de folhas de mamona.
Média e desvios-padrão obtidos com três repetições.
0
100
200
300
400
500
600
1
mU/g de inseto
Sem inibidor Com inibidor
61
Os tratamentos que consistiam em ferver o extrato de folhas de mamona
na presença e ausência de beta-mercaptoetanol 0,2%, a fim de se desnaturar o
inibidor indicaram que a inibição se manteve mesmo após os tratamentos.
Com tais resultados,verifica-se que o inibidor de tripsina presente nas
folhas de mamona seja uma molécula não-protéica, pois o tratamento com beta-
mercaptoetanol 0,2% é suficiente para desnaturar todas as proteínas do extrato,
mesmo as termoresistentes. Caso o inibidor fosse protéico, esse se desnaturaria e
perderia sua função, não sendo possível observar a inibição nos extratos fervidos
e fervidos com adição de beta-mercaptoetanol 0,2%.
O mesmo comportamento de inibição de tripsina pode ser observado
para o lepidóptero S. frugiperda, cuja tripsina foi inibida em 414,01
+
135,11
UTI/g de folha de mamona.
Esse valor representa aproximadamente 40% da tripsina de S. frugiperda
inibida e é muito semelhante ao valor obtido para o bicho-mineiro do cafeeiro
(FIGURA 12). A lagarta S. frugiperda foi utilizada como inseto-modelo para
recuperação da atividade de tripsina nas frações obtidas na cromatografia de
adsorção.
Já o teste de inibição de tripsina realizado com tripsina bovina na
presença do extrato de folhas de mamona indicou que esse não apresenta
propriedade inibitória sobre essa enzima, pois sua atividade foi recuperada em
100% nos ensaios de inibição (FIGURA 12).
62
FIGURA 12. Porcentagem de atividade de tripsina recuperada nos ensaios de
tripsina bovina, bicho-mineiro do cafeeiro e S. frugiperda na
presença de extratos de folhas de mamona.
Médias e desvios padrão obtidos com três repetições.
3.2 Precipitação das proteínas do extrato de folhas de mamona com sulfato
de amônio
Após a precipitação das proteínas do extrato de folhas de mamona com
sulfato de amônio saturado na proporção de 80% em solução, verificou-se que a
recuperação da atividade de tripsina de bicho-mineiro na presença do sedimento
ressuspenso em água foi de 90%. Desse modo, pode-se concluir que o inibidor
não está acompanhando as proteínas que sedimentam na presença do sulfato de
amônio na proporção de 80% em solução.
3.3 Precipitação das proteínas do extrato de folhas de mamona com acetona
A precipitação das proteínas do extrato de folhas de mamona com
acetona a -20ºC, variando a proporção de acetona de 10% a 80% em solução,
indicou que o inibidor não apresenta as mesmas características das proteínas
com relação à precipitação.
0
20
40
60
80
100
120
1
% de atividade recuperada
Bovina Bicho-mineiro S. frugiperda
63
Nas faixas de precipitação nas quais se esperava menor quantidade de
proteínas (sedimento de 10, 20, 30, 40 e 50% de acetona –20ºC em solução),
verificou-se maior inibição (FIGURA 13), ao passo que nas faixas de
precipitação onde se esperava maior quantidade de proteínas (sedimento de 60,
70, 80%) verificou-se uma menor inibição da tripsina. A análise de inibição no
sobrenadante mostrou que, conforme se aumenta a proporção de acetona –20ºC
em solução, maior a capacidade deste solvente solubilizar o inibidor (FIGURA
13).
FIGURA 13. Atividade da tripsina de S. frugiperda (mU/inseto) no sedimento
e no sobrenadante do extrato de folhas de mamona fracionado em
diferentes proporções de acetona –20ºC e no controle (extrato de
folhas de mamona não fracionado).
Médias obtidas com três repetições.
3.4 Análise da inibição das frações obtidas na cromatografia de adsorção
Ao se realizar o teste de inibição de tripsina na presença das frações
provenientes dos solventes apolares hexano (frações 1, 2, 3 e 4) e diclorometano
(frações de 5, 6, 7, 8 e 9), não se observou a propriedade de inibição de tripsina
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80 100
% de acetona em solução
mU/inseto
Sobrenadante Sedimento Controle
64
de S. frugiperda (enzima-modelo de mesmo comportamento da tripsina do
bicho-mineiro do cafeeiro, conforme FIGURA 12). Porém, ao se realizar o teste
de inibição da tripsina com as frações cujo eluente utilizado foi o acetato de
etila, pôde-se diagnosticar a propriedade de inibição nas frações 10, 11 e 12,
mas, na fração 13 do mesmo eluente, não se pôde observar o mesmo
comportamento. A partir da fração 14 (eluição com etanol), outro pico de
inibição de tripsina foi diagnosticado, sugerindo que podem existir duas
moléculas diferentes envolvidas no processo de inibição (FIGURA 14).
Para verificar a estabilidade da molécula de inibidor de tripsina presente
nas frações, realizou-se um teste de inibição de tripsina após 7 dias em relação
ao primeiro teste. Como pode ser observado na FIGURA 14, o mesmo perfil de
inibição de tripsina foi verificado após decorrido o tempo de avaliação. Não se
testou a inibição de tripsina após 7 dias utilizando-se as frações anteriores à
décima, pois pôde-se verificar que o inibidor de tripsina presente em extratos de
folhas de mamona não tem afinidade por solvente apolares. Esse fato pode ser
sustentado pelos dados não publicados (testes com extração do inibidor em água,
etanol e metanol e partição com éter), que mostram que o inibidor de tripsina em
questão apresenta grande afinidade por solventes polares em detrimento de
solventes apolares.
65
FIGURA 14. UTI (S. frugiperda) por grama de folha de mamona na presença
das frações imediatamente após obtenção e após 7 dias.
3.5 Espectrometria de massas das frações obtidas
Na tentativa de se obter o peso molecular da substância responsável pela
inibição da tripsina dos insetos utilizados, uma espectrometria de massas das
frações obtidas na cromatografia de adsorção foi realizada. Comparações
realizadas entre as frações que apresentavam o poder de inibição de tripsina
(frações 10, 11, 12, 14 e 15) com a fração que não apresentava o poder de
inibição (fração número 13) não puderam sugerir o peso da molécula
responsável pela inibição de tripsina presente no extrato de folhas mamona.
-15
-5
5
15
25
35
45
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Frações
UTI/g de folha fresca de mamona
0 dias Após 7 dias
66
4 CONCLUSÕES
O inibidor de tripsina presente no extrato de folhas de mamona
apresentou propriedades de inibição de tripsina de lepidópteros (bicho-mineiro
do cafeeiro e S. frugiperda), mas não foi capaz de inibir a tripsina bovina.
O inibidor de tripsina de bicho-mineiro do cafeeiro encontrado nas
folhas de mamona é uma molécula não-protéica e termorresistente.
Os processos de purificação e detecção de massa molecular
adotados não puderam sugerir o peso da molécula responsável pela
inibição de tripsina.
Métodos cromatográficos com melhor poder de separação precisam ser
realizados para, posteriormente, efetuar outros processos de identificação da
molécula em questão.
67
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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69
5 CONCLUSÕES GERAIS
No presente estudo, pôde-se inferir que o ambiente digestivo do bicho-
mineiro do cafeeiro é semelhante ao dos demais lepidópteros, já que os valores
de pH ótimos encontrados são muito parecidos com os valores encontrados para
outros lepidópteros.
Observou-se a inibição da tripsina de bicho-mineiro do cafeeiro em
aproximadamente 42% por um inibidor não-protéico e termorresistente.
6 PERSPECTIVAS
A utilização desse inibidor de tripsina de bicho-mineiro do cafeeiro em
folhas de mamona pode futuramente se consolidar em uma opção para que se
realize o controle dessa praga mediante a incorporação desse inibidor numa
planta de café utilizando técnicas de alteração molecular de plantas.
Dessa forma, o isolamento e a caracterização desse inibidor de tripsina
são necessários para que os estudos sobre essa possibilidade avancem.
70
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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