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Tipo: Dissertação
Título: Ecotoxicoproteômica aplicada à avaliação dos efeitos da proteína inseticida Cry1F aos estágios iniciais de peixe-zebra (Danio rerio)
Título em inglês: Ecotoxicoprotemics applied the evaluation of the effects of the insecticidal protein Cry1F to the early stages of zebrafish (Danio rerio)
Autor(es): Vieira, Leonardo Rogério
Orientador: Farias, Davi Felipe
Palavras-chave: Avaliação de risco;Organismos não-alvo;Proteína Cry1F;Toxina Bt;Ecossistemas aquáticos
Data do documento: 2019
Citação: VIEIRA, Leonardo Rogério. Ecotoxicoproteômica aplicada à avaliação dos efeitos da proteína inseticida Cry1F aos estágios iniciais de peixe-zebra (Danio rerio). 2019. 72 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: Por mais de 50 anos, a bactéria do solo Bacillus thuringensis (Bt) e suas toxinas Cry vêm sendo largamente utilizadas na agricultura como bioinseticidas. Dentre as entomotoxinas Cry mais utilizadas, podemos destacar a proteína Cry1F. Essa proteína é expressa em culturas transgênicas de algodão, milho e soja para conferir proteção contra o ataque de insetos lepidópteros. Apesar de vários estudos indicarem que proteínas Cry são inócuas a organismos não-alvo terrestres, muito pouco se sabe sobre os efeitos dessas proteínas sobre vertebrados aquáticos. Aliado a isso, diversos estudos têm relatado a entrada dessas proteínas em ecossistemas aquáticos. Dessa forma, utilizando testes toxicológicos clássicos, aliados a uma abordagem ecotoxicoproteômica, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da proteína Cry1F, na concentração de 1,1 mg/L (pior cenário de contaminação de ambientes aquáticos por proteínas Cry), sobre os estágios iniciais da vida do peixe-zebra (Danio rerio). Após a realização do teste de embriotoxicidade em peixe (Teste FET nº 236, OECD), foi observado que, na concentração testada, o controle negativo (água) e Cry1F apresentaram taxa de sobre sobrevivência de 98.67 ± 2.36 e 91.67 ± 10.41%, respectivamente, não havendo diferença estatística entre os tratamentos (p < 0.05). Além disso, os embriões e larvas de peixe-zebra não apresentaram nenhuma alteração morfológica ou de desenvolvimento durante as 96 h de exposição à Cry1F. Contudo, a dosagem de biomarcadores de toxicidade mostrou que os níveis enzimáticos de acetilcolinesterase (AchE), glutationa-S-transferase (GST) e lactato desidrogenase (LDH), nas larvas tratadas com Cry1F, foram alterados (p < 0,05) quando comparados ao controle negativo. A análise proteômica mostrou que as larvas tratadas com Cry1F apresentaram 5 proteínas superexpressas quando comparadas ao grupo controle: histona H4, histona H2A, proteína cognata de choque térmico de 71 kDa, Zgc:153405 e Zgc:163061; enquanto que 10 proteínas foram subexpressas: apolipoproteina A-I, canal aniônico dependente de voltagem 2, homólogo 1 da proteína solúvel ácida cerebral, subunidade d da ATP sintase mitocondrial, aldolase B frutose-bifosfato, profilina, coactasin, apolipoproteina A-lb, Zgc:86599 e isoenzima adenilato quinase 1. Ademais, diversas vias metabólicas relacionadas às proteínas diferencialmente expressas foram alteradas, como por exemplo aquelas envolvidas no metabolismo de ATP, de lipídeos, de colesterol e de DNA. Assim, fica claro que na concentração testada, a proteína Cry1F, embora não promova qualquer mudança fenotípica nas larvas de peixe-zebra, provoca distúrbios no proteoma, bem como promove alterações nos níveis de enzimas biomarcadoras de toxicidade.
Abstract: For over 50 years, the Bacillus thuringensis (Bt) soil bacterium and its Cry toxins have been widely used in agriculture as bioinsecticides. Among the Cry entomotoxins most used, we can highlight the Cry1F protein. This protein is found in transgenic cotton, maize and soybean crops to provide protection against the attack of lepidopteran insects. Although some studies indicate that Cry proteins are innocuous to non-target terrestrial organisms, very little is known about the effects of these proteins on aquatic vertebrates. In addition, studies have reported the entry of proteins into aquatic ecosystems. Thus, through the use of classic toxicological tests coupled to an ecotoxicoproteomics approach, this study had as aim to evaluate the effect of Cry1F protein, at the concentration of 1.1 mg/L (worst-case scenario of environmental contamination with Cry proteins), on the earlier life stages of the zebrafish (Danio rerio). After performing the embryotoxicity test in fish (FET Test No. 236, OECD), it was observed that, in the tested concentration, the survival ratios of the negative control (water) and Cry1F were 98.67 ± 2.36 and 91.67 ± 10.41%, with no difference between treatments (p < 0.05). In addition, embryos and larvae of zebrafish did not show any morphological or developmental changes during the 96 hours of exposure to Cry1F. However, the dosage of toxicity biomarkers showed that the enzymatic levels of acetylcholinesterase (AchE), glutathione-S-transferase (GST) and lactate dehydrogenase (LDH) in Cry1F treated larvae were altered (p < 0.05) when compared to the negative control. Proteomic analysis showed that Cry1F treated larvae had 5 overexpressed proteins when compared to the control group: histone H4, histone H2A, cognate 71 kDa heat shock protein, Zgc: 153405 and Zgc: 163061; while 10 were underexpressed: apolipoprotein A-I, voltage-dependent anion channel 2, brain acid soluble protein homologue 1, mitochondrial ATP synthase d subunit, aldolase B fructose-biphosphate, profilin, coactasin, apolipoprotein A-Ib, Zgc: 86599 and adenylate kinase 1 isoenzyme. In addition, several metabolic pathways related to differentially expressed proteins have been altered, for example those involved in the metabolism of ATP, lipids, cholesterol and DNA. Thus, it is clear that at the concentration tested, the Cry1F protein, while do not promote any phenotypic change in zebrafish larvae, causes disorders in the proteome, as well as promotes changes in the leves of enzymatic biomarker of toxicity.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/41538
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