BYC, an atypical aspartic endopeptidase from Rhipicephalus (Boophilus) microplus eggs

An aspartic endopeptidase was purified in our laboratory from Rhipicephalus (Boophilus) microplus eggs [Logullo, C., Vaz, I.S., Sorgine, M.H., Paiva-Silva, G.O., Faria, F.S., Zingali, R.B., De Lima, M.F., Abreu, L., Oliveira, E.F., Alves, E.W, Masuda, H., Gonzales, J.C., Masuda, A., and Oliveira, P.L., 1998. Isolation of an aspartic proteinase precursor from the egg of a hard tick, Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Parasitology 116, 525-532]. Boophilus yolk cathepsin (BYC) was tested as component of a protective vaccine against the tick, inducing a significant immune response in cattle [da Silva, VI., Jr., Logullo, C., Sorgine, M., Velloso, F.F., Rosa de Lima, M.F., Gonzales, J.C., Masuda, H., Oliveira, P.L., and Masuda, A., 1998. Immunization of bovines with an aspartic proteinase precursor isolated from Rhipicephalus (Boophilus) microplus eggs. Vet. Immunol. Immunopathol. 66,331-341]. In this work, BYC was cloned and its primary sequence showed high similarity with other aspartic endopeptidases. In spite of this similarity, BYC sequence shows many important differences in relation to other aspartic peptidases, the most important being the lack of the second catalytic Asp residue, considered to be essential for the catalysis of this class of endopeptidases. When we determined BYC cleavage specificity by LC-MS, we found out that it presents a preference for hydrophobic residues in P1 and P1` in accordance to most aspartic endopeptidases. Also, when analyzed by circular dicroism, BYC presented high beta sheet content, also a characteristic of aspartic endopeptidases. On the other hand, although both native and recombinant BYC are catalytically active, they present a very low specific activity, what seems to indicate that this peptidase will digest its natural substrate, vitellin, very slowly. We speculate that such a slow Vn degradative process might constitute an important strategy to preserve egg protein content to the hatching larvae. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Resistance to cypermethrin, deltamethrin and chlorpyriphos in populations of Rhipicephalus (Boophilus) microplus (Acari: Ixodidae) from small farms of the State of Sao Paulo, Brazil

A field survey of resistance was conducted based on the larval packet test technique with synthetic pyrethroids (cypermethrin and deltamethrin) and organophosphates (chlorpyriphos) in Rhipicephalus (Boophilus) microplus field populations from six different regions of the State of Sao Paulo (Brazil). 82.6% of the populations showed resistance to cypermethrin, 86.36% to deltamethrin and 65.25% to chlorpyriphos, with 50% presenting resistance to both SP and OP acaricide. According to the questionnaires completed by the producers, OP + SP mixtures followed by SP-only formulations were the products most commonly used for controlling the cattle tick in the surveyed areas. The present study showed high occurrence of resistance to SP and OP in the State of Sao Paulo, Brazil and revealed the type of strategy adopted by small dairy farms in this state. This information is fundamental in order to establish the monitoring of resistance on each farm individually, contributing to the rational use of acaricides for the control of R. (B.) microplus. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Diagnoses of fipronil resistance in Brazilian cattle ticks (Rhipicephalus (Boophilus) microplus) using in vitro larval bioassays

Fipronil is a phenylpyrazolic insecticide that is widely used in agriculture and has been recently used to control the cattle tick, Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Because of the serious problems associated with resistance to the available acaricides, this product has been used as an important alternative to control acaricide-resistant ticks. The objective of this work was to analyse the fipronil sensitivity of ticks that were collected from farms with a history of fipronil use by larval bioassays. A total of 11 Brazilian tick populations were studied: one population from Rio Grande do Sul, one population from Mato Grosso do Sul and nine populations from Sao Paulo. To validate the assays, susceptible reference strains, POA (Porto Alegre, Brazil) and Mozo (Dilave, Uruguay), and ticks from six different farms that never used fipronil were tested. The resistance of various tick populations to technical grade fipronil (95.3%) was primarily evaluated using the larvae immersion test (LIT) and the larval packet test (LPT), when a sufficient number of larvae was collected. Using the LIT, the resistance ratios (RR(50)) of the tick populations from Rio Grande do Sul and Mato Grosso do Sul were 14.9 and 2.6, respectively, and the populations derived from Sao Paulo had RR(50)s ranging from 2.5 to 6.9. Four populations were evaluated with the LPT, and two populations displayed lower RR(50), while other populations displayed higher RR(50) than those determined by the LIT. This article reports the first cases of fipronil resistance in Brazil and highlights the LIT as a more sensitive technique for the evaluation of fipronil resistance in R. (B) microplus ticks. We suggest the use of the LIT as an evaluation tool for monitoring fipronil resistance in the control programmes of R. (B) microplus. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Rhipicephalus (Boophilus) microplus (Acari: Ixodidae) resistance to fipronil in Uruguay evaluated by in vitro bioassays

Rhipicephalus (Boophilus) microplus obtained from four local populations in Uruguay (2007-2008) were subjected to various bioassay techniques to determine the presence of fipronil resistance within the country. Resistance ratios (RRs) obtained by larval immersion test varied between 3.3 and 3635 for tick populations subjected to treatment with fipronil for the last 3-7 years. The highest RR was observed in the population which received fewer treatments. Using discriminating concentration (8 ppm) for larval immersion test, all field strains were correctly diagnosed as fipronil-resistant. This study presents the first diagnoses of cattle tick resistance to fipronil in Uruguay`s field populations. It also highlights the importance of the possible conflict between programs to control agricultural pests and cattle ticks. The findings provide valuable information for selection and adoption of new control alternatives to manage drug resistance exhibited by cattle ticks. (C) 2009 Elsevier BM. All rights reserved.

In vitro tests to establish LC(50) and discriminating concentrations for fipronil against Rhipicephalus (Boophilus) microplus (Acari: Ixodidae) and their standardization

Laboratory test was carried out on larvae and adults of the cattle tick, Rhipicephalus (Boophilus) microplus, to determine fipronil toxicity. Adult immersion test (AIT, N = 26), larval immersion test (LIT, N = 71) and larval packet test (LPT, N = 41) were standardized using susceptible strain (Mozo). Dose-response curves were compared with a fipronil resistant strain. Four variables were analyzed from AIT results: mortality, weight of eggs on day 7 and on day 14, index of fertility, and index of fecundity. For larval test, dose mortality curves were analyzed. In spite of the high LC(50) variability, all variables determined for AIT were appropriate to discriminate both strains. AIT and LIT had more sensitivity than LPT, with larger resistance factors. It was used two times LC(99.9) as discriminating doses (DCs) following FAO suggestion. For mortality by AIT, LIT and LPT the DCs were estimated: 4.98 ppm, 7.64 ppm and 2365.8 ppm, respectively, for Mozo strain. DCs mortality values estimated for resistant strain by AIT, LIT and LPT were: 6.96 x 10(5) ppm, 343.26 ppm and 5.7 x 10(3) ppm, respectively and their respective resistant factors were: 202.4, 5.36 and 1.52. Protocols for AIT, LIT and LPT have been presented in this paper. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Determination of the susceptibility of Rhipicephalus (Boophilus) microplus (Acari: Ixodidae) to ivermectin and fipronil by Larval Immersion Test (LIT) in Uruguay

Rhipicephalus (Boophilus) microplus is an important cattle pest in Uruguay, and the law regulates its control. It is resistant to organophosphates, synthetic pyrethroids and, as recently discovered, to fipronil. Resistance to macrocyclic lactones (MLs) and amitraz have not been documented; however, veterinarians and farmers have reported treatment failures. The objective of the present work was to study the susceptibility of cattle tick strains from different Uruguayan counties to ivermectin (IVM) and fipronil by using the Larval Immersion Test (LIT). The Mozo strain was used as the susceptible reference strain. From 2007 to 2009, twenty-eight tick populations were collected from different cattle farms with and without history of IVM or fipronil use. A probit analysis estimated dose-mortality regressions, lethal concentrations (LC), and confidence intervals. The resistance ratio (RR) was determined at the LC(50) and LC(90) estimates. To classify a tick population in relation to resistance, three categories based on a statistical analysis of LC and RR between field populations and Mozo strains were defined: susceptible (no differences), incipient resistance (differences and RR(50) < 2) and resistant (differences and RR(50) >= 2). Eighteen field populations were tested with IVM and five of them presented a RR(50) range between 1.35 and 1.98 and the LC(50/90), which is statistically different from the Mozo strain (incipient resistance). However, the RR(90) increases >= 2 in four of the populations, confirming that tick resistance to IVM is emergent. The low RR values obtained could be a result of a low frequency of treatments with IVM. Twenty-seven tick populations were tested with fipronil and six were diagnosed as resistant according to the LIT. Cross-resistance was not observed between fipronil and IVM on these tick populations. The current study presents different R. (B.) microplus populations with an incipient resistance to IVM, and indicates that the fipronil tick resistance is restricted to certain areas in Uruguay. (c) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Clonagem, caracterização e expressão de cDNAs similares a calreticulina e paramiosina isolados de glândula salivar do carrapato Boophilus microplus (Canestrini, 1887)

O carrapato Boophilus microplus é um dos mais importantes ectoparasitas dos rebanhos bovinos, estando em todas as áreas tropicais e subtropicais entre o paralelo 32 °N e 32 °S, abrangendo regiões que se dedicam à pecuária na América, África, Ásia e Oceania. O controle do carrapato B. microplus é realizado principalmente com o uso de acaricidas, entretanto devido a crescente preocupação com os problemas criados pela poluição química do ambiente, ao alto custo e toxicidade das drogas e ao aparecimento de carrapatos resistentes aos acaricidas, alternativas para o controle do B. microplus devem ser encontradas. A sobrevivência dos carrapatos depende grandemente da sua capacidade de evadir o sistema imunológico dos hospedeiros, portanto antígenos da glândula salivar poderiam ser alvos para intervenção imunoprofilática. Neste trabalho foram isolados cDNAs não previamente descritos correspondentes a antígenos presentes na glândula salivar. cDNAs que codificam para proteínas similares a paramiosina e calreticulina foram seqüenciados, expressos em Escherichia coli e as proteínas recombinantes purificadas, tendo sido produzidos soros policlonais contra as proteínas recombinantes em coelhos. As seqüências foram caracterizadas e alinhamentos múltiplos com outras seqüências foram determinados. O gene da calreticulina mostrou ser expresso em todos os estágios e tecidos testados, tanto em experimentos de RT-PCR quanto de Western blot, tendo sido demonstrado também a sua secreção pela saliva. Análise filogenética indica o agrupamento do gene de B. microplus com seqüências de outros artrópodos. Soros de bovinos infestados não reconhecem a calreticulina recombinante, apesar dela ser reconhecida pelo soro de cães infestados pelo carrapato Rhippicephalus sanguineus. A paramiosina mostrou-se, em ensaios de Western blot, também estar presente em todos os estágios testados, porém não na saliva. A paramiosina recombinante foi capaz de ligar colágeno e IgGs. Ambas as proteínas correspondem a proteínas multi-funcionais possivelmente envolvidas na imunomodulação do hospedeiro, tendo sido sugeridas como imunógenos protetores contra outros parasitas.

Clonagem e caracterização parcial de cDNA de glândula salivar de Boophilus microplus (Acari:Ixodidae) similar a glutationa s-transferase

O carrapato Boophilus microplus é um ectoparasita hematófago de bovino que causa sérias perdas econômicas. Estudos para o desenvolvimento de formas alternativas de controle do carrapato tem sido realizados para diminuir ou substituir a aplicação de agentes químicos, que contaminam o ambiente, os derivados da carne, além dos problemas de resistência das gerações de carrapatos aos acaricidas. As vacinas são uma forma alternativa de controle do carrapato. As enzimas glutationa S-transferase (GSTs) são alvo potencial para intervenção imunológica contra alguns parasitas. Este trabalho teve como objetivo isolar e caracterizar parcialmente um cDNA de B. microplus similar a GST da classe Mu. O clone SG2 foi isolado dentre aproximadamente 8 x 103 pfu de fagos recombinantes de uma biblioteca de cDNA de glândula salivar de partenógina, sondada com anti-soro de coelho contra glândula salivar. O clone SG2 contendo um inserto de 864 pb teve sua seqüência determinada e a fase de leitura aberta corresponde a 220 amino ácidos. A análise desta seqüência indicou que o gene clonado codifica uma GST de B. microplus (BmGST) com um motivo altamente conservado entre os resíduos 60 e 68 que compreende o sítio de ligação a glutationa (GSH) e outro motivo SLAILRYL, centrado no resíduo 78 da seqüência. No alinhamento múltiplo da AgSG2 com outras GSTs foi observada uma similaridade de até 41% com GSTs da classe Mu de outros organismos e inclusive com outra GST da classe Mu isolada de larva de B. microplus (HE et al., 1999). A proteína recombinante AgSG2 purificada apresentou atividade enzimática contra o substrato cromogênico CDNB. Ensaios de atividade enzimática com extratos de tecidos, secreções e excreções foram realizados para verificar a presença de GST. Ensaios de RT-PCR com tecidos de B. microplus indicaram que os sítios de síntese de BmGST são glândulas salivares e intestino de partenógina e teleógina.

Purificação e caracterização da microfilina, o segundo inibidor de trombina da saliva do carrapato Boophilus microplus

A saliva do carrapato bovino Boophilus microplus contém dois inibidores de trombina: o BmAP e a microfilina. Este trabalho apresenta a purificação e a caracterização deste último anticoagulante. A microfilina foi purificada da saliva por cromatografia de gel filtração, ultrafiltração em membrana de exclusão de 3 kDa e cromatografia de afinidade em trombina-Sepharose. A análise por espectrometria de massas mostrou uma massa molecular de 1770 Da. Com uma composição de 16 aminoácidos, a microfilina é o segundo menor inibidor peptídico de trombina já descrito. A microfilina inibe a fibrinocoagulação e a agregação plaquetária induzida por trombina com IC50 de 5 M. Como ela não inibe a atividade amidolítica da enzima sobre S2238, mas inibe a hidrólise de um substrato sintético longo que interage com o exosítio I da trombina, o mecanismo de ação proposto para a microfilina é o bloqueio do exosítio I da enzima. A microfilina é resistente à temperatura e não inibe a atividade amidolítica de fXa, plasmina, proteína C ativada, uroquinase, quimiotripsina e tripsina. O estudo mais detalhado da microfilina permitirá sua avaliação como antígeno contra o carrapato e/ou como droga antitrombótica.

Caracterização molecular e morfofisiológica de diferentes isolados do fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e análise morfológica do processo de infecção em Boophilus microplus

A caracterização molecular e morfofisiológica de 28 isolados de Metarhizium ssp. foi avaliada por análises de seqüências do espaçador transcrito interno (ITS1 e ITS2), presença de elementos dsRNA e taxa de crescimento e esporulação em diferentes temperaturas e pH. A patogenicidade de 19 isolados do fungo entomopatogênico Metarhizium ssp. foi avaliada para fêmeas ingurgitadas do carrapato Boophilus microplus. As alterações cronológicas durante o processo de infecção Metarhizium anisopliae isolado E6 em B. microplus foi avaliada em detalhe por microscopia óptica e eletrônica de varredura e transmissão. O seqüenciamento do espaçador transcrito interno confirmou a identidade taxonômica dos isolados avaliados como M. anisopliae var. anisopliae ou M. anisopliae var. majus e mostrou que dois isolados (CG291 e CG423), previamente classificados como Metarhizium flavoviride, são pertencentes a M. anisopliae var. anisopliae. Os testes sobre a influência da temperatura e pH no desenvolvimento e esporulação dos isolados evidenciaram que a melhor temperatura de crescimento para a maioria desses foi 28oC e que o crescimento foi ótimo na faixa de pH entre 4 a 9. Os bioensaios mostraram que três isolados (C14, CG47 e CG97) foram altamente patogênicos para fêmeas ingurgitadas de B. microplus sendo tão virulentos quanto o isolado E6, previamente analisado, causando cerca de 90-100% de mortalidade ao 4o dia de infecção. Outros isolados foram menos virulentos ou não mostraram virulência para o carrapato. A presença de dsRNA foi avaliada em 28 isolados e detectada em 21 isolados. Vários padrões de dsRNA foram observados baseados no tamanho molecular analisado por eletroforese em gel de agarose. Nenhuma correlação foi observada entre a presença de dsRNA e a virulência do fungo. As observações microscópicas evidenciaram que o fungo M. anisopliae isolado E6 invade seu hospedeiro por penetração direta da cutícula, sendo que este processo envolveu as etapas de adesão e germinação dos conídios, formação do apressório e penetração do fungo na cutícula do hospedeiro. A adesão e germinação dos conídios na superfície da cutícula se iniciou após 24 h de infecção. Neste mesmo tempo, ocorreu diferenciação do apressório, estrutura que exerce a pressão mecânica durante o processo de penetração, sendo que este processo é facilitado pela ação de enzimas hidrolíticas secretadas pelo fungo. A penetração de algumas hifas ocorreu até 24 h após a infecção do fungo, embora, neste mesmo tempo de infecção, a maioria dos conídios ainda estivesse em processo de germinação. A penetração em massa do fungo foi observada 72 h após a infecção e, após 96 h, as hifas emergiram na superfície da cutícula para originarem novos conídios e assegurarem a perpetuação do fungo. A intensa invasão das hifas nos tecidos adjacentes confirmou a eficácia do isolado E6 na infecção do carrapato B. microplus.

Obtenção e avaliação da proteína BYC (Boophilus Yolk pro-Cathepsin) recombinante em uma vacina contra o carrapato Boophilus microplus

O carrapato Boophilus microplus é um ectoparasita hematófago que infesta os rebanhos bovinos de regiões tropicais e subtropicais, causando grande prejuízo à pecuária. O principal método de controle deste parasita baseia-se no uso de acaricidas, entretanto, o uso de vacinas tem sido estudado como um método de controle promissor. A Boophilus Yolk pro-Cathepsin (BYC) é uma aspártico proteinase presente no ovo do carrapato e envolvida na embriogênese que foi anteriormente testada como imunógeno vacinal. Neste estudo, o cDNA da BYC foi amplificado por PCR e clonado em dois vetores de expressão para produção de duas formas da proteína recombinante com cauda de histidina, rBYC e rBYC-Trx (fusionada com tioredoxina). As duas formas foram expressas em Escherichia coli na forma de corpúsculos de inclusão (CI) e comparadas quanto ao nível de expressão, solubilidade e rendimento na purificacão. Três agentes desnaturantes (N-lauroil sarcosina, hidrocloreto de guanidina e uréia) foram testados para solubilização dos CIs. Sarcosina foi o agente mais eficiente, solubilizando mais de 90 % de rBYC-Trx e rBYC. As duas proteínas recombinantes foram purificadas em cromatografia de afinidade por metal (Ni2+), sob condições desnaturantes. O rendimento na purificação da proteína solúvel foi de 84 % para r-BYC-Trx e 6 % para rBYC. As duas formas foram reconhecidas por soro de coelhos, camundongos e bovinos previamente imunizados com BYC nativa, demonstrando a existência de epítopos comuns entre a BYC nativa e as formas recombinantes expressas em E. coli. Para verificar o potencial vacinal da proteína recombinante, um grupo de bovinos Hereford foi imunizado com rBYC e desafiado com 20.000 larvas de B. microplus por animal. Os soros dos bovinos imunizados reconheceram a BYC nativa em ELISA e “Western blot”, com títulos entre 500 e 4.000. Os resultados do desafio mostraram uma proteção parcial contra a infestação, com 25 % de proteção global. O perfil de expressão de citocinas (IL-2, IL-4, IL-10, IFN-γ) foi verificado por RT-PCR, porém os resultados não permitiram identificar a polarização da resposta imune em Th1 ou Th2. Os resultados de imunoproteção obtidos com a BYC recombinante foram similares aos obtidos na imunização de bovinos com BYC nativa, indicando a possibilidade de uso da forma recombinante como imunógeno vacinal.

Cell Death in Salivary Glands of Rhipicephalus (Boophilus) microplus (Canestrini, 1887) (Acari: Ixodidae) Females at Semi-engorged Feeding Stage

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Rhipicephalus (Boophilus) microplus: Distinct acute phase proteins vary during infestations according to the genetic composition of the bovine hosts, Bos taurus and Bos indicus

Tick bites may trigger acute phase responses. Positive and negative acute phase proteins were measured in infested cattle genetically resistant and susceptible to ticks. During heavier infestations levels of haptoglobin increased significantly in susceptible bovines; levels of serum amyloid A increased in resistant bovines; levels of alpha-l-acid glycoprotein decreased significantly in resistant bovines; levels of transferrin decreased significantly in susceptible bovines.In conclusion, tick infestations trigger acute phase responses and enhancement of specific acute phase proteins differs according to the genetic composition of hosts. Acute phase proteins may constitute useful biological signatures for monitoring the stress induced by tick infestations. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Controle de larvas de Boophilus microplus por Metarhizium anisopliae em pastagens infestadas artificialmente

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Effect of Metarhizium anisopliae fungus on off-host Rhipicephalus (Boophilus) microplus from tick-infested pasture under cattle grazing in Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)