Gislaine Angélica Rodrigues Silva

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1 Gislaine Angélica Rodrigues Silva Caracterização e envolvimento de esterases com a resistência a inseticidas em Oryzaephilus mercator e Oryzaephilus surinamensis (Coleoptera: Silvanidae) Orientadora: Prof.ª Dr.ª Ana Silvia Lapenta Maringá 2007

2 Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) (Biblioteca Central - UEM, Maringá PR., Brasil) S586c Silva, Gislaine Angélica Rodrigues Caracterização e envolvimento de esterases com a resistência a inseticidas em Oryzaephilus mercator e Oryzaephilus surinamensis (Coleoptera: Silvanidae) / Gislaine Angélica Rodrigues Silva. -- Maringá : [s.n.], f. : il. color. Orientador : Profª. Drª. Ana Silvia Lapenta. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Maringá. Departamento de Ciências Biológicas, Esterase. 2. Organofosforado. 3. Resistência a inseticidas. 4. Oryzaephilus mercator. 5. Oryzaephilus surinamensis. I. Universidade Estadual de Maringá. Pós-Graduação em Ciências Biológicas (área de concentração Biologia Celular). II. Título. CDD 21.ed

3 A Deus, minha inspiração. A minha mãe, uma mulher admirável.

4 Agradecimentos A Deus, por seu amor e sua fidelidade em minha vida. Aos meus pais Gilson e Rute, por tudo que sou e tudo o que vir a ser, por acreditarem e apoiarem mais essa conquista. A minha irmã Aline por sua amizade e seu companheirismo e a Duda, minha sobrinha amada. A UEM, ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas e ao Departamento de Biologia Celular e Genética, pela estrutura e oportunidade. Aos professores, cujo auxílio foi relevante. Ao CNPq, pelo apoio financeiro. A minha orientadora Ana Silvia, pela disponibilidade em me orientar e desenvolver este trabalho, por sua paciência, pelo apoio e aprendizado. Quero agradecer sua amizade e seu exemplo profissional, o qual admiro. Aos professores Maria de Fátima, Maria Cláudia, Sandra Collet, Erasmo Renesto e José Ricardo, pelo aprendizado, e especialmente, agradeço a Claudete Mangolin, pela oportunidade, dedicação e direcionamento nos meus primeiros experimentos. Aos membros da banca, professoras Luciana Paes de Barros Machado e Claudete Aparecida Mangolin. Aos técnicos Sérgio e Valmir por todo o auxílio, o qual foi importante para a realização deste trabalho. As minhas amigas e companheiras de pesquisa, Débora, Ana Luíza, Adriana e Lara, pelo desenvolvimento da pesquisa.

5 A Adriana Rezende, Fábio, Suzana, Liriana, Tati, Cristiano, Ivone e Ana Paula e a todos os colegas e amigos do laboratório pelo ambiente agradável de trabalho. Aos meus amigos de graduação e pós-graduação. As minhas amigas Carol Gaburo, Carol Emanuelle, Joicy, Léia, Lilian, Adriana Heidemann e Amanda, pelo companheirismo em todos os momentos. Ao Edner, meu namorado, pelo seu incentivo e carinho. A Fernanda, uma amiga muito especial que tem estado ao meu lado nesses oito anos, comemorando comigo mais esta etapa. A minha amiga, irmã, Araceli, por acrescentar coisas boas e dividir muitos momentos.

6 Caracterização e envolvimento de esterases com a resistência a inseticidas em Oryzaephilus mercator e Oryzaephilus surinamensis (Coleoptera: Silvanidae) Resumo Oryzaephilus mercator e Oryzaephilus surinamensis são espécies cosmopolitas de insetos praga que atacam diversos grãos e produtos armazenados, causando prejuízos na comercialização destes. Uma estratégia de controle destes insetos é obtida por meio do uso de inseticidas, porém, várias espécies têm se mostrado resistente a estes compostos. Mecanismos metabólicos de resistência a inseticidas envolvendo as esterases têm sido estudados, pois estas estão relacionadas com a detoxificação. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de identificar e caracterizar as esterases, verificar a toxicidade dos organofosforados malathion e clorpirifós-metil em diferentes linhagens destas espécies e, também, analisar o possível envolvimento destas enzimas nos mecanismos de resistência a estes inseticidas. Por meio da técnica de eletroforese em gel de poliacrilamida foram identificadas sete esterases em quatro linhagens de O. mercator, destas três são colinesterases, duas carboxilesterases e duas acetilesterases. Em duas linhagens de O. surinamensis foram encontradas cinco esterases, destas, quatro foram identificadas como colinesterases. Todas as linhagens foram submetidas a bioensaios com o malathion e clorpirifós-metil. Em O. mercator, dentre as linhagens naturais, a OmLA apresentou maior resistência, sendo que esta, pode estar associada com a maior sensibilidade das esterases OmEST-3 e 4 e pela presença da OmEST-1, específica desta linhagem. Em O. surinamensis, pôde ser observado que na linhagem OsLPA, mais resistente, também houve uma maior sensibilidade das esterases aos inseticidas testados. Isto é indicativo de que estas esterases possam estar relacionadas

7 com mecanismos de detoxificação aos inseticidas por seqüestro destes. A espécie de O. surinamensis, quando comparada com a de O. mercator, apresentou uma elevada resistência, verificado pelo cálculo da CL 50. Esta maior resistência pode estar relacionada com duas esterases: a OsEST-2, por apresentar homologia com a OmEST-1, cuja presença foi verificada somente na linhagem resistente OmLA e, a OsEST-5, por ser uma enzima altamente expressa nesta espécie, sendo que em O. mercator não foi encontrada nenhuma enzima com altos níveis de expressão.

8 Characterization and involvement of esterases in their resistance to insecticides in Oryzaephilus mercator and Oryzaephilus surinamensis (Coleoptera: Silvanidae) Abstract Oryzaephilus mercator and Oryzaephilus surinamensis are worldwide pestering insect species which attack grains and stored products with subsequent commercial liabilities. Although insect control strategy favors the use of insecticides, several species are resistant to the chemical compounds involved. Esterases resistant metabolic mechanisms to insecticides have been investigated owing to their relationship with detoxification. Current research identifies and characterizes the esterases, checks the toxicity of the organophosphates malathion and chlorpyriphos-methyl in different insect strains, and analyzes possible involvement of esterases in resistance mechanisms to the above insecticides. Esterases analysis by polyacrylamide gel electrophoresis technique detected seven esterases in four strains of O. mercator, or rather, three cholinesterases, two carboxylesterases and two acetylesterases. Five esterases, four of which were identified as cholinesterases, were detected in two O. surinamensis strains. All strains underwent bioassays with malathion and chlorpyriphos. Since OmLA exhibited the greatest resistance in O. mercator, within natural strains, it may be associated to the higher sensitivity of esterases OmEST-3 and 4 and by OmEST-1, proper of the strain. There was a higher esterase sensitivity to insecticides under analysis in the more resistant O. surinamensis OsLPA strain. This fact shows that these esterases may be related to de-intoxification mechanisms to insecticides by their sequestration. When compared to O. mercator, species O. surinamensis is highly resistant, as CL 50 evidences. High resistance may be related to OsEST-2 esterases by being homologous to OmEST-1, verified only in OmLA-resistant strains; and to OsEST-5, a highly

9 significant enzyme in the species. No highly significant enzyme has been found in O. mercator.