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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.2018.tde-15102018-160403
Document
Author
Full name
Renata Bolognesi
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2001
Supervisor
Committee
Terra, Clelia Ferreira (President)
Bianchi, Antonio Gildo de
Daffre, Sirlei
Title in Portuguese
A membrana peritrófica de Spodoptera frugiperda: secreção de peritrofinas e papel na imobilização e na reciclagem de enzimas digestivas
Keywords in Portuguese
Fisiologia animal
Insetos
Membrana peritrófica
Peritrofinas
Abstract in Portuguese
Os insetos possuem uma película que reveste o intestino médio (membrana peritrófica, MP), que é composta por quitina e proteínas (peritrofinas). Além de possuir as funções de proteção contra abrasão causada pela comida e contra microrganismos, a MP possui algumas funções específicas que dependem do fato de que essa estrutura compartimentaliza o lúmen do intestino médio em duas regiões denominadas espaço endoperitrófico e espaço ectoperitrófico. As funções específicas da MP são baseadas em evidências indiretas e incluem o impedimento da ligação não específica de comida na superfície celular, o decréscimo na excreção das enzimas digestivas através da sua reciclagem e, em insetos mais evoluídos, o impedimento de oligômero- e dímero-hidrolases de penetrarem no espaço endoperitrófico. As proteínas da membrana microvilar intestinal e uma peritrofina (proteína da membrana peritrófica) de Spodoptera frugiperda foram isoladas e utilizadas para a produção de anticorpos em coelho. Esses anticorpos, juntamente com um anticorpo anti-amilase de Tenebrio molitor (que reconhece as amilases de S. frugiperda), foram utilizados em estudos de imunocitolocalização realizados com a ajuda de anticorpos secundários acoplados a uma proteína fluorescente ou a partículas de ouro coloidal. Os resultados mostraram que a peritrofina de S. frugiperda é secretada pelas células colunares da região anterior do intestino médio através de vesículas que se destacam das microvilosidades (secreção microapócrina). As vesículas com dupla membrana (uma da própria vesícula e a outra da microvilosidade) tornam-se vesículas com membrana simples através da fusão entre membranas e, nesse processo, a peritrofina e parte da amilase e tripsina são liberadas. As membranas remanescentes das vesículas, ainda contendo proteínas microvilares, amilase e tripsina ligadas, são incorporadas a um material com consistência de gel que forma parte da MP. Larvas alimentadas com calcoflúor tiveram a sua MP desestruturada e, em razão disso, perderam o gradiente decrescente antero-posterior de tripsina e quimotripsina observado ao longo do intestino médio das larvas controle. Esse gradiente é presumivelmente formado por um contrafluxo de fluidos (no espaço entre a MP e o epitélio) que permite a reciclagem de enzimas.
Title in English
The peritrophic membrane of Spodoptera frugiperda secretion of peritrofinas and role in the immobilization and recycling of digestive enzymes
Keywords in English
Animal Physiology
Insects
Peritrophic Membrane
Peritrophins
Abstract in English
Insects have a film-like anatomical structure (peritrophic membrane, PM) which lines the midgut. It is composed of chitin and proteins (peritrophins). Besides the functions of protection against food abrasion and microrganisms, PM has specific functions that depend on the fact that this structure compartimentalizes the midgut lumen into an endoperitrophic and an ectoperitrophic space. Knowledge on these specific functions are based only in indirect evidence and include: prevention of non-specific food binding onto cell surface; prevention of enzyme excretion by allowing enzyme recycling and restriction of oligomer hydrolases to ectoperitrophic space. A peritrophin from Spodoptera frugiperda PM, as well as microvillar proteins from S. frugiperda anterior midgut, were isolated and used to raise antibodies in a rabbit. These antibodies, a Tenebrio molitor anti-amylase antibody that cross-reacts with S. frugiperda amylases, and wheat-germ aglutinin were used in immunolocalization experiments performed with the aid of confocal fluorescence and immunogold techniques. The results showed that the peritrophin is secreted by anterior midgut columnar cells in vesicles that pinched-off the microvilli (microapocrine secretion). The resulting double membrane vesicles become single membrane vesicles by membrane fusion, releasing peritrophin and part of the amylase and trypsin. The remaining vesicle membranes (still containing microvillar proteins and membrane-bound amylase and trypsin) are incorpored into a jelly-like material associated with PM. Calcofluor-treated larvae lacking a PM were shown to lose the trypsin and chymotrypsin decreasing gradient observed along the midgut of control larvae. This gradient is thought to be formed by a countercurrent flux of fluid (in the space between PM and midgut cells) that powers enzyme recycling.
 
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Publishing Date
2018-10-15
 
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