Potencial biotecnológico de inibidores de carboxipeptidase de Solanum melongena (ICP-SMEL) e Solanum tuberosum (PCI) para controle de fitopatógenos: estudos de caracterização, estruturais, filogenéticos e antimicrobianos
Authors:   , Gomes Geniana da Silva 
Published: December 2023

A crescente necessidade de estratégias sustentáveis para o controle de fitopatógenos impulsionou a pesquisa sobre moléculas de defesa em plantas. Dentre essas moléculas, os inibidores de carboxipeptidases (ICPs) presentes em solanáceas receberam atenção devido à sua habilidade de inibir proteases produzidas por patógenos e à sua atividade antimicrobiana. Este estudo investigou a prospecção e caracterização desses ICPs, com foco nas solanáceas Solanum melongena e Solanum tuberosum, como potenciais agentes de defesa e para controle de fitopatógenos. O primeiro capítulo se concentrou na caracterização dos ICPs da família Solanaceae. Diversas metodologias, incluindo análises de bioinformática, potencial antimicrobiano e análises filogenéticas, foram utilizadas para explorar a distribuição e conservação desses ICPs. As relações filogenéticas foram estabelecidas dentro da família Solanaceae, revelando uma presença marcante em gêneros como Capsicum, Nicotiana e Solanum. Características físico-químicas indicaram semelhanças com peptídeos antimicrobianos, enquanto estudos funcionais demonstraram sua atividade contra diversos patógenos. A inserção dos ICPs em uma nova subclasse (PR-6) das proteínas relacionadas à patogênese (proteínas PR) proporcionou novas perspectivas sobre suas funções como agentes de defesa. O segundo capítulo enfocou a caracterização do ICP derivado de Solanum melongena (ICP-SMEL). Métodos como extração de folhas, purificação por cromatografia e análises espectrométricas foram empregados para identificar e caracterizar o ICP- SMEL. Detalhes foram fornecidos sobre sua atividade antimicrobiana, estabilidade estrutural e inibição específica de metalocarboxipeptidases. A eficácia comprovada do ICP-SMEL contra bactérias e nematoides ressaltou seu potencial como agente de defesa vegetal. No terceiro capítulo, a interação entre o ICP-SMEL e metalocarboxipeptidases (MCPs) foi examinada detalhadamente. Simulações de docking e dinâmica molecular foram empregadas para compreender o mecanismo de inibição. A expansão gênero-específica dos ICPs nas solanáceas foi evidenciada, e o estudo demonstrou como o ICP-SMEL inibiu as MCPs de maneira estável, com interações precisas nos subsítios catalíticos. Esses resultados reforçaram a eficácia dos ICPs como moléculas de defesa das solanáceas. O quarto capítulo ampliou o escopo para considerar a importância dos ICPs no controle de fitonematoides. A expressão heteróloga dos ICPs foi investigada, validando sua atividade antimicrobiana e estrutura enovelada. A pesquisa destacou a relevância central das metaloproteases (MPs) na virulência vegetal. A análise das interações ICP-MCP revelou insights sobre o mecanismo de inibição competitiva, enfatizando o potencial dos ICPs como alvos promissores no combate aos fitonematoides. Em conclusão, este estudo explorou a prospecção e caracterização dos inibidores de carboxipeptidases (ICPs) nas solanáceas, com ênfase especial em Solanum melongena e Solanum tuberosum. Os resultados revelaram o potencial antimicrobiano e de defesa dos ICPs, destacando padrões de conservação de sequências, estabilidade estrutural e inibição específica de metalocarboxipeptidases. As interações ICP-MCP e sua relevância na virulência vegetal também foram enfatizadas. Essas descobertas contribuem para a compreensão das estratégias de controle de fitopatógenos e oferecem perspectivas valiosas para o desenvolvimento de abordagens sustentáveis na proteção de culturas agrícolas. Os ICPs emergem como alvos estratégicos para pesquisas biotecnológicas futuras, visando o controle de pragas vegetais e a segurança dos produtos agrícolas. Palavras-chave: Inibidores de carboxipeptidase. Solanáceas. Potencial antimicrobiano. Defesa de plantas. Controle de fitopatógenos. Potencial