Publicação: Análise in silico de genes de toxinas inseticidas em cepas de Bacillus thuringiensis
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CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
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Resumo
Atualmente, o uso de agrotóxicos na produção agrícola é extensivo e atende à crescente
demanda pela produção de alimentos. No entanto, este uso excessivo de agrotóxicos tem
causado sérios danos ecológicos, deixando resíduos no meio-ambiente, além de serem
extremamente prejudiciais à saúde humana. Adicionalmente, os pesticidas químicos afetam
insetos não-alvo, o que por sua vez pode acarretar a perda de populações benéficas para a
agricultura. Uma alternativa para reduzir as aplicações de agrotóxicos é o uso de controle
biológico, utilizando microrganismos como a Bacillus thuringiensis. Estas bactérias se
destacam por apresentarem atividade entomopatogênica contra insetos praga de várias ordens.
Devido as inúmeras possibilidades de aplicações das toxinas de B. thuringiensis, é justificada a
necessidade de caracterização de cepas dessa espécie. Assim, o presente trabalho objetivou
identificar e caracterizar, por métodos in silico, proteínas com potencial atividade inseticida em
quatro cepas de B. thuringiensis que não foram caracterizadas ainda na literatura. Um
alinhamento, por meio de BLASTp, foi realizado contra sequências referência de toxinas já
conhecidas, obtendo do proteoma de cada cepa, sequências com alinhamentos significativos.
Em seguida, as 31 sequências obtidas foram submetidas à ferramenta de alinhamento do banco
de dados BPPRC, obtendo-se a porcentagem de identidade das sequências com outras toxinas
conhecidas. Além disso, propriedades físico-químicas como peso molecular, ponto isoelétrico
e tamanho de sequência foram calculados pela plataforma Expasy para fins comparativos. CDSearch e InterProScan foram utilizados para a obtenção e análise dos domínios conservados e
SWISS-MODEL para a simulação do modelo tridimensional das proteínas. Dentre as 31
sequências obtidas, 9 apresentaram 100% de identidade com proteínas do banco BPPRC
(Cry1Ab18, Cry1Ja2, Cry1Bb1, Cry1Id1, Cry2Ad, Cry3Aa12, Cry7Da1, Cry7Fb1 e Cry1Ab1).
Das 22 proteínas sem identidade, 5 foram classificadas como Cry, 5 como Vpb1, 4 como Vpa2,
3 como Mpp e uma Vip3. Ademais, 4 das 22 proteínas não se adequaram aos parâmetros das
toxinas inseticidas de B. thuringiensis. Os resultados mostraram uma boa variação de
quantidade e de tipos de genes inseticidas entre as cepas analisadas.
Abstract
Currently, pesticides use in agricultural production is extensive and meets the growing demand
for food production. However, the excessive use of pesticides in crops has caused serious
ecological damage, leaving residues in the environment, in addition to being extremely harmful
to human health. Additionally, chemical pesticides affect non-target insects, which in turn can
lead to the loss of populations beneficial to agriculture. An alternative to reduce pesticide
applications is the use of biological control, using microorganisms such as Bacillus
thuringiensis. These bacteria stand out for presenting entomopathogenic activity against
various insect pests orders. Due to the numerous possible applications of B. thuringiensis
toxins, the need to characterize strains of this species is justified. Thus, the present study aimed
to identify and characterize, by in silico methods, proteins with potential insecticidal activity in
four B. thuringiensis strains that have not yet been characterized in the literature. An alignment,
using BLASTp, was performed against reference sequences of already known toxins, obtaining
sequences with significant alignments from the proteome of each strain. Then, the 31 sequences
obtained were submitted to the BPPRC database alignment tool, obtaining sequence identity
percentage with other known toxins. In addition, physicochemical properties such as molecular
weight, isoelectric point and sequence size were calculated by the Expasy platform for
comparative purposes. CD-Search and InterProScan were used to obtain and analyze the
conserved domains and SWISS-MODEL for the simulation of the three-dimensional proteins
models. Among the 31 sequences obtained, 9 presented 100% identity with proteins from the
BPPRC bank (Cry1Ab18, Cry1Ja2, Cry1Bb1, Cry1Id1, Cry2Ad, Cry3Aa12, Cry7Da1,
Cry7Fb1 and Cry1Ab1). Among the 22 proteins without identity, 5 were classified as Cry, 5 as
Vpb1, 4 as Vpa2, 3 as Mpp and one as Vip3. Furthermore, 4 of the 22 proteins did not fit the
parameters of B. thuringiensis insecticidal toxins. The results showed a large variation in the
quantity and types of insecticidal genes among the analyzed strains.
Palavras-chave
Bioinformática. Controle biológico. Toxinas inseticidas., Bioinformatics. Biological control. Insecticide toxins.
Citação
GHARIB, Hassen Hassan. Análise in silico de genes de toxinas inseticidas em cepas de Bacillus thuringiensis. 2024. 39 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Biotecnologia) – Universidade Federal de Uberlândia, Patos de Minas, 2024.