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de Oliveira CFR, de Oliveira Flores TM, Henrique Cardoso M, Garcia Nogueira Oshiro K, Russi R, de França AFJ, dos Santos EA, Luiz Franco O, de Oliveira AS, Migliolo L. Dual Insecticidal Effects of Adenanthera pavonina Kunitz-Type Inhibitor on Plodia interpunctella is Mediated by Digestive Enzymes Inhibition and Chitin-Binding Properties. Molecules 2019; 24:E4344. [PMID: 31795088 PMCID: PMC6930628 DOI: 10.3390/molecules24234344] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/19/2019] [Revised: 10/10/2019] [Accepted: 10/14/2019] [Indexed: 11/16/2022] Open
Abstract
The Indianmeal moth, Plodia interpunctella, is one of the most damaging pests of stored products. We investigated the insecticidal properties of ApKTI, a Kunitz trypsin inhibitor from Adenanthera pavonina seeds, against P. interpunctella larvae through bioassays with artificial diet. ApKTI-fed larvae showed reduction of up to 88% on larval weight and 75% in survival. Trypsin enzymes extracted from P. interpunctella larvae were inhibited by ApKTI, which also demonstrated capacity to bind to chitin. Kinetic studies revealed a non-competitive inhibition mechanism of ApKTI for trypsin, which were further corroborated by molecular docking studies. Furthermore, we have demonstrated that ApKTI exhibits a hydrophobic pocket near the reactive site loop probably involved in chitin interactions. Taken together, these data suggested that the insecticidal activity of ApKTI for P. interpunctella larvae involves a dual and promiscuous mechanisms biding to two completely different targets. Both processes might impair the P. interpunctella larval digestive process, leading to larvae death before reaching the pupal stage. Further studies are encouraged using ApKTI as a biotechnological tool to control insect pests in field conditions.
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Affiliation(s)
| | - Taylla Michelle de Oliveira Flores
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, 79117-900, Brazil; (T.M.d.O.F.); (M.H.C.); (K.G.N.O.); (O.L.F.)
- Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, PB, 58059-900, Brazil
| | - Marlon Henrique Cardoso
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, 79117-900, Brazil; (T.M.d.O.F.); (M.H.C.); (K.G.N.O.); (O.L.F.)
- Centro de Análises Bioquímica e Proteômicas, Programa de Pós Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
| | - Karen Garcia Nogueira Oshiro
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, 79117-900, Brazil; (T.M.d.O.F.); (M.H.C.); (K.G.N.O.); (O.L.F.)
- Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, Faculdade de Medicina, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 70910-900, Brazil
| | - Raphael Russi
- Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 59078-900, Brazil; (R.R.); (A.F.J.d.F.); (E.A.d.S.); (A.S.d.O.)
| | - Anderson Felipe Jácome de França
- Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 59078-900, Brazil; (R.R.); (A.F.J.d.F.); (E.A.d.S.); (A.S.d.O.)
| | - Elizeu Antunes dos Santos
- Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 59078-900, Brazil; (R.R.); (A.F.J.d.F.); (E.A.d.S.); (A.S.d.O.)
| | - Octávio Luiz Franco
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, 79117-900, Brazil; (T.M.d.O.F.); (M.H.C.); (K.G.N.O.); (O.L.F.)
- Centro de Análises Bioquímica e Proteômicas, Programa de Pós Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia, Universidade Católica de Brasília, Brasília, DF, 70790-160, Brazil
- Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, Faculdade de Medicina, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 70910-900, Brazil
| | - Adeliana Silva de Oliveira
- Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 59078-900, Brazil; (R.R.); (A.F.J.d.F.); (E.A.d.S.); (A.S.d.O.)
| | - Ludovico Migliolo
- S-Inova Biotech, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS, 79117-900, Brazil; (T.M.d.O.F.); (M.H.C.); (K.G.N.O.); (O.L.F.)
- Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, PB, 58059-900, Brazil
- Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 59078-900, Brazil; (R.R.); (A.F.J.d.F.); (E.A.d.S.); (A.S.d.O.)
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