Determinação de motivos de ligação à quitina em vicilinas de Canavalia ensiformis e Vigna unguiculata através de métodos in silico e relação com suas toxicidades para o bruquídeo Callosobruchus maculatus (Coleoptera:Bruchidae)

Chitin is an important structural component of the cellular wall of fungi and exoskeleton of many invertebrate plagues, such as insects and nematodes. In digestory systems of insects it forms a named matrix of peritrophic membrane. One of the most studied interaction models protein-carbohydrate is the model that involves chitin-binding proteins. Among the involved characterized domains already in this interaction if they detach the hevein domain (HD), from of Hevea brasiliensis (Rubber tree), the R&R consensus domain (R&R), found in cuticular proteins of insects, and the motif called in this study as conglicinin motif (CD), found in the cristallography structure of the β-conglicinin bounded with GlcNac. These three chitin-binding domains had been used to determine which of them could be involved in silico in the interaction of Canavalia ensiformis and Vigna unguiculata vicilins with chitin, as well as associate these results with the WD50 of these vicilins for Callosobruchus maculatus larvae. The technique of comparative modeling was used for construction of the model 3D of the vicilin of V. unguiculata, that was not found in the data bases. Using the ClustalW program it was gotten localization of these domains in the vicilins primary structure. The domains R&R and CD had been found with bigger homology in the vicilins primary sequences and had been target of interaction studies. Through program GRAMM models of interaction ( dockings ) of the vicilins with GlcNac had been gotten. The results had shown that, through analysis in silico, HD is not part of the vicilins structures, proving the result gotten with the alignment of the primary sequences; the R&R domain, although not to have structural similarity in the vicilins, probably it has a participation in the activity of interaction of these with GlcNac; whereas the CD domain participates directly in the interaction of the vicilins with GlcNac. These results in silico show that the amino acid number, the types and the amount of binding made for the CD motif with GlcNac seem to be directly associates to the deleterious power that these vicilins show for C. maculatus larvae. This can give an initial step in the briefing of as the vicilins interact with alive chitin in and exert its toxic power for insects that possess peritrophic membrane

A quitina (homopolímero linear contendo resíduos de β-1,4-N-acetil-D-glicosamina (GlcNac) é um importante componente estrutural da parede celular de fungos e exoesqueletos de muitos invertebrados pragas, tais como insetos e nematóides. Em sistemas digestórios de insetos forma uma matriz denominada de membrana peritrófica. Um dos mais estudados modelos de interação proteína-carboidrato é o modelo que envolve as proteínas ligantes à quitina. Dentre os motivos já caracterizados envolvidos nesta interação se destacam o motivo heveína (HD), obtida de Hevea brasiliensis (Seringueira), o motivo R&R consenso (R&R), encontrado em proteínas cuticulares de insetos, e o motivo denominado neste estudo como motivo conglicinina (CD), encontrado na estrutura cristalográfica da β-conglicinina complexada com GlcNac. Estes três motivos de ligação à quitina foram usados para determinar qual(is) deles poderia(m) estar envolvido(s) in silico na interação das vicilinas de Canavalia ensiformis e Vigna unguiculata com quitina, como também associar estes resultados com o WD50 destas vicilinas para larvas de Callosobruchus maculatus. A técnica de modelagem comparativa foi utilizada para construção do modelo 3D da vicilina de V. unguiculata, que não foi encontrada nos bancos de dados. Através do programa ClustalW obteve-se a localização destes domínios na estrutura primária das vicilinas. Os domínios R&R e CD foram encontrados com maior homologia nas seqüências primárias das vicilinas e foram alvos de estudos de interação. Através do programa GRAMM foram obtidos modelos de interação ( dockings ) das vicilinas com GlcNac. Os resultados mostraram que, através de análises in silico, o motivo HD não faz parte da estrutura das vicilinas, comprovando o resultado obtido com o alinhamento das seqüências primárias; o motivo R&R, apesar de não ter semelhança estrutural nas vicilinas, provavelmente tem uma participação na atividade de interação destas com GlcNac; enquanto que o motivo CD participa diretamente na interação das vicilinas com GlcNac. Estes resultados in silico mostram que o número de aminoácidos, os tipos e a quantidade de ligações feitas pelo motivo CD com GlcNac parecem estar diretamente associados ao poder deletério que essas vicilinas possuem para larvas de C. maculatus. Isso pode constutuir um passo inicial na elucidação de como as vicilinas interagem com quitina in vivo e exercem seu poder tóxico para insetos que possuem membrana peritrófica