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In silico identification of the protein targets of chaetoglobosins and benzotriazines for the selection of alternative nematicides to control Meloidogyne incognita

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Resumo

Fitonematoides do gênero Meloidogyne são parasitas responsáveis pela redução da produção agrícola em todo mundo. Dentre os métodos para o controle de tais parasitas se destaca o manejo químico, que pode ocasionar a contaminação do homem e do ambiente com substâncias de elevada toxicidade. Portanto, novos métodos e produtos para o controle de tais nematoides, com menores impactos sobre o homem e ambiente, são demandados pela sociedade em geral. Em decorrência, várias substâncias orgânicas ativas contra nematoides têm sido identificadas. Entretanto, a produção dessas substâncias em escala comercial nem sempre é exequível, o que torna necessário o uso de tais substâncias como base para o desenvolvimento de novos nematicidas de custo acessível. Para tanto, a química computacional é uma ferramenta muito promissora. Logo, com vistas a contribuir para o desenvolvimento de novos nematicidas para o controle de Meloidogyne spp., este trabalho objetivou identificar in silico os alvos proteicos das chaetoglobosinas A e B, e das benzotriazinas A6 e A8, nos referidos nematoides, para que sirvam de modelos para a geração futura de estruturas químicas mais eficientes como nematicidas. Além disso, também se investigou in vitro e in vivo as atividades nematicidas dos inibidores dos alvos de cada grupo de substâncias. Os resultados do estudo in silico mostram que as afinidades das chaetoglobosinas A e B pela proteína transportadora de serotonina dependente de sódio (SERT) são similares às afinidades calculadas para os inibidores de tal proteína; e que as afinidades das benzoatriazinas A6 e A8 pela proteína quinase ativada por mitógeno 14 (MAPK14) também são similares aos valores calculados para os inibidores dessa proteína. Dentre os inibidores da SERT, selecionou-se a paroxetina, que apresentou concentração letal para 50% (CL 50 ) dos juvenis do segundo estádio (J2) de Meloidogyne incognita igual a 351,26 μg/mL. Nas mesmas condições, o controle positivo (fluensulfona) apresentou CL50 de 39,31 μg/mL. A paroxetina também reduziu a patogenicidade de M. incognita em casa de vegetação. Dentre os inibidores da MAPK14, o que se mostrou mais promissor foi o TCS ERK 11e, que apresentou atividade nematicida moderada contra J2 de M. incognita in vitro. Portanto, o estudo futuro de inibidores da SERT e MAPK14 se mostra potencialmente útil para o desenvolvimento de novos nematicidas com vistas ao controle de M. incognita.

Abstract

Phytonematodes of the genus Meloidogyne are parasites responsible for reducing agricultural production worldwide. Among the methods for controlling these parasites is chemical management, which can lead to contamination of humans and the environment with highly toxic substances. Therefore, new methods and products for controlling these nematodes, with less impact on humans and the environment, are in demand by society in general. As a result, several organic substances active against nematodes have been identified. However, the production of these substances on a commercial scale is not always feasible, which makes it necessary to use them as a basis for the development of new, affordable nematicides. To this end, computational chemistry is a very promising tool. Therefore, in order to contribute to the development of new nematicides for the control of Meloidogyne spp., this work aimed to identify in silico the protein targets of chaetoglobosins A and B, and benzotriazines A6 and A8, in the aforementioned nematodes, so that they can serve as models for the future generation of more efficient chemical structures as nematicides. In addition, the ematicidal activities of the inhibitors of the targets of each group of substances were also investigated in vitro and in vivo. The results of the in silico study show that the affinities of chaetoglobosins A and B for the sodium-dependent serotonin transporter protein (SERT) are similar to the affinities calculated for inhibitors of this protein; and that the affinities of benzoatriazines A6 and A8 for mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) are also similar to the values calculated for inhibitors of this protein. Among the SERT inhibitors, paroxetine was selected, which showed a lethal concentration for 50% (LC 50 ) of Meloidogyne incognita second stage juveniles (J2) equal to 351.26 μg/mL. Under the same conditions, the positive control (fluensulfone) showed an LC50 of 39.31 μg/mL. Paroxetine also reduced the pathogenicity of M. incognita under greenhouse conditions. Among the MAPK14 inhibitors, the most promising was TCS ERK 11e, which showed moderate nematicidal activity against J2 of M. incognita in vitro. Therefore, the future study of SERT and MAPK14 inhibitors is potentially useful for the development of new nematicides to control M. incognita .

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HODELA, Geraldo Jamisse. In silico identification of the protein targets of chaetoglobosins and benzotriazines for the selection of alternative nematicides to control Meloidogyne incognita. 2025. 117 p. Tese (Doutorado em Agroquímica) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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