dissertação

Proteases de Bacillus licheniformis no controle de organismos de importância na saúde única

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Dados abertos

Resumo

O controle de pragas agrícolas, fitonematoides e vetores de doenças ainda depende fortemente de pesticidas químicos, cujo uso contínuo tem favorecido a seleção de populações resistentes e provocado impactos ambientais significativos. Nesse contexto, a busca por alternativas biotecnológicas sustentáveis tem impulsionado o estudo de enzimas microbianas com potencial nematicida e inseticida. Esta dissertação teve como objetivo avaliar a eficiência de formulações proteolíticas provenientes de Bacillus licheniformis no controle de diferentes organismos de importância na Saúde Única. Foram conduzidos quatro estudos envolvendo nematoides, insetos-praga e mosquitos vetores. No primeiro artigo, foi avaliada a ação in vitro da protease HPF sobre os nematoides Panagrellus sp., Meloidogyne incognita, Haemonchus spp. e Trichostrongylus spp. Os resultados demonstraram elevada atividade nematicida, com redução de até 100% na sobrevivência de M. incognita e significativa diminuição populacional das demais especies de nematoides, evidenciando o potencial da enzima na degradação da cutícula e do corpo desses organismos. No segundo artigo, três formulações comerciais de proteases (APP1500, HPP e HPF) foram avaliadas no controle de M. incognita in vitro e em casa de vegetação. As enzimas apresentaram elevada atividade proteolítica em diferentes condições de pH e temperatura. Em casa de vegetação, promoveram reduções superiores a 80% no número de galhas e ovos do nematoide. O terceiro artigo investigou a atividade larvicida da formulação HPF sobre larvas de Aedes aegypti. Foi observada mortalidade dependente da dose e do tempo de exposição, alcançando 100% de mortalidade após 72 horas na concentração de 1,5 %(m/v). Análises morfológicas revelaram danos severos aos tecidos larvais, incluindo extravasamento do conteúdo visceral, confirmando a ação proteolítica da formulação. Por fim, o quarto artigo avaliou o efeito inseticida das formulações APP1500 e HPF sobre Spodoptera frugiperda, uma das principais pragas agrícolas. Ocorreu aumento da mortalidade larval em função da concentração e do tempo de exposição, sendo que por via de ingestão mostraram-se mais eficientes que em aplicação tópica. Além disso, foram observados sinais de resposta imune dos insetos, com escurecimento cuticular decorrente do processo de melanização. De forma geral, os resultados obtidos demonstram que as proteases provenientes de por B. licheniformis apresentam amplo espectro de ação biológica, atuando sobre organismos pertencentes a diferentes grupos taxonômicos. Os mecanismos observados sugerem que essas enzimas promovem degradação de estruturas proteicas essenciais, comprometendo a integridade da cutícula, dos ovos e dos tecidos internos dos organismos-alvo. Assim, as formulações avaliadas destacam-se como alternativas promissoras para o desenvolvimento de bioinsumos sustentáveis destinados ao manejo de fitonematoides e vetores de importância médica e pragras agrícolas.

Abstract

The control of agricultural pests, plant-parasitic nematodes, and disease vectors still relies heavily on chemical pesticides, whose continuous use has favored the selection of resistant populations and caused significant environmental impacts. In this context, the search for sustainable biotechnological alternatives has driven research into microbial enzymes with nematicidal and insecticidal potential. This dissertation aimed to evaluate the efficacy of proteolytic formulations derived from Bacillus licheniformis in controlling different organisms of One Health importance. Four studies involving nematodes, insect pests, and mosquito vectors were conducted. In the first study, the in vitro activity of the HPF protease against the nematodes Panagrellus sp., Meloidogyne incognita, Haemonchus spp., and Trichostrongylus spp. was evaluated. The results demonstrated high nematicidal activity, with up to a 100% reduction in the survival of M. incognita and a significant decrease in the populations of the other nematode species, highlighting the enzyme's potential to degrade the cuticle and body structures of these organisms. In the second study, three commercial protease formulations (APP1500, HPP, and HPF) were evaluated for the control of M. incognita in vitro and under greenhouse conditions. The enzymes exhibited high proteolytic activity under different pH and temperature conditions. Under greenhouse conditions, the formulations promoted reductions of more than 80% in the number of nematode galls and eggs. The third study investigated the larvicidal activity of the HPF formulation against Aedes aegypti larvae. Mortality was dependent on both concentration and exposure time, reaching 100% after 72 h at a concentration of 1.5% (w/v). Morphological analyses revealed severe damage to larval tissues, including leakage of visceral contents, confirming the proteolytic activity of the formulation. Finally, the fourth study evaluated the insecticidal effects of the APP1500 and HPF formulations against Spodoptera frugiperda, one of the major agricultural pests. Larval mortality increased as a function of concentration and exposure time, with ingestion treatments proving more effective than topical application. In addition, signs of an insect immune response were observed, including cuticular darkening associated with the melanization process. Overall, the results demonstrate that proteases derived from B. licheniformis exhibit a broad spectrum of biological activity against organisms belonging to different taxonomic groups. The observed mechanisms suggest that these enzymes promote the degradation of essential protein structures, compromising the integrity of the cuticle, eggs, and internal tissues of the target organisms. Therefore, the evaluated formulations represent promising alternatives for the development of sustainable bioproducts for the management of plant-parasitic nematodes, medically important vectors, and agricultural pests.

Descrição

Área de concentração

Química/Bioquímica

Linha de pesquisa

Bioquímica, tecnologia de cachaça e produtos naturais e sintéticos

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

Procedência

Impacto da pesquisa

Resumen

ISBN

DOI

Citação

SILVA, Ana Carolina. Proteases de Bacillus licheniformis no controle de organismos de importância na saúde única. 2026. 92 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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