Author: JONATAN CARMEN RANGEL NUÑEZ

Estudio de la interactómica in vivo del baculovirus SfNPV-Ar en su hospedero Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)

JONATAN CARMEN RANGEL NUÑEZ (2021)

Spodoptera frugiperda es la plaga de mayor importancia para la producción de maíz en América; con el peligro de extenderse al resto del mundo. Actualmente el control de esta plaga está migrando hacia alternativas a las que no presente resistencia, dentro de las cuales se encuentra un baculovirus denominado SfNPV-Ar. Este microorganismo ha mostrado a nivel de laboratorio y campo su potencial para ser usado en el control del gusano cogollero S. frugiperda. La alta virulencia mostrada por el virus llevó a realizar un estudio transcriptómico y proteómico, para determinar el efecto del virus en las células columnares del intestino medio de S. frugiperda. Como resultado de la secuenciación e identificación de los genes y proteínas regulados por la infección a las 6, 12 y 24 hpi, se obtuvo que el virus induce un sistema de defensa basado en el aumento de la concentración de peróxido. Al mismo tiempo que se apaga la expresión de un modulador de la producción de especies reactivas de oxígeno, se determinó que el virus induce desde las etapas tempranas de la infección, un aumento en los genes relacionados al tráfico de lípidos

en el citoplasma, el cual podría ser causado por el aumento de las necesidades energéticas de las células o bien por la oxidación lipídica que sufre la membrana celular al acumularse el peróxido. De igual manera se determinó una sobre expresión de genes involucrados en el rearreglo del citoesqueleto, así como un arresto del ciclo celular, entre las 6 y 12 hpi, coincidiendo con las etapas previas al inicio del ensamble de las núcleo cápsides. Finalmente, a las 24 hpi, se determinó que la infección viral apagaba los procesos de rearreglo del citoesqueleto, metabolismo y arresto del ciclo celular, mientras que genes y proteínas relacionadas con la activación de la apoptosis fueron sobre expresados. Esto último podría estar relacionado al fenómeno por el cual el intestino infectado por baculovirus es el único de los tejidos que se recupera de la infección. Esta investigación aporta nuevo conocimiento en el desarrollo del proceso de infección de los baculovirus y sus hospederos, y permitirá entender como estas relaciones co-evolutivas virus-huésped, inciden en la efectividad de los baculovirus como agentes de control biológico, para así poder optimizar en el futuro, su uso como tal.

The fall armyworm is the most important pest in the maize production in the Americas continent. The control of the pest is carried out primarily by chemical products, but alternatives of control are gaining importance, alternatives like the use of the entomopathogenic virus SfNPV-Ar, this virus shows high virulence against the fall arming worm in laboratory and field. The aims of this work were to identify the effect of the primary infection by the determination of the regulation of gens and protein in three times post infection (6, 12 and 24 h). As a result of the transcriptomic and proteomic identification we found an induction of cellular defense by the accumulation of peroxide; but at the same time, the virus down regulates the main productor system of reactive oxygen species. In the other hand the infection increases the expression of genes and proteins related with mobility of cytoplasm lipids and metabolism, the cytoskeleton reorganization and cell cycle arrest, all above between the 6 and 12 hours post infection; according with the beginning of the replication of the NC. Finally, 24 hours post infection the infected cells showed a down regulation of genes and proteins related with cytoskeletal, metabolism and cell cycle arrest; at this time, the cells showed an upper regulation of genes and proteins whose function was associated to the activation of the apoptotic prosses. All above showed

how the virus took the control of the cellular machinery to control de cellular proliferation, grew up and activated defense mechanism against reactive oxygen species, in the first hours post infection, in the latest times all mechanism was shut down followed by an apoptosis signal. This could answer why the intestine was the only tissue that did recovery from de viral infection. This research brings new knowledge in the development of the infection process of baculoviruses and their hosts and will allow understanding of how these co-evolutionary virus-host relationships affect the effectiveness of baculoviruses as biological control agents so that they can optimize their use as such in the future.

Doctoral thesis

CIS- Doctorado en Biociencias CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGROQUÍMICA Interactómica Gusano cogollero – Control biológico Baculovirus SfNPV-Ar ARN (Ácido Ribonucleico) Proteínas Expresión diferencial Plagas Interactomal Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) Baculoviridae SfNPV-Ar RNA (Ribonucleic Acid) Protein Differential expression Pests

Estudio de la interactómica in vivo del baculovirus SfNPV-Ar en su hospedero Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)

JONATAN CARMEN RANGEL NUÑEZ (2021)

Spodoptera frugiperda es la plaga de mayor importancia para la producción de maíz en América; con el peligro de extenderse al resto del mundo. Actualmente el control de esta plaga está migrando hacia alternativas a las que no presente resistencia, dentro de las cuales se encuentra un baculovirus denominado SfNPV-Ar. Este microorganismo ha mostrado a nivel de laboratorio y campo su potencial para ser usado en el control del gusano cogollero S. frugiperda. La alta virulencia mostrada por el virus llevó a realizar un estudio transcriptómico y proteómico, para determinar el efecto del virus en las células columnares del intestino medio de S. frugiperda. Como resultado de la secuenciación e identificación de los genes y proteínas regulados por la infección a las 6, 12 y 24 hpi, se obtuvo que el virus induce un sistema de defensa basado en el aumento de la concentración de peróxido. Al mismo tiempo que se apaga la expresión de un modulador de la producción de especies reactivas de oxígeno, se determinó que el virus induce desde las etapas tempranas de la infección, un aumento en los genes relacionados al tráfico de lípidos

en el citoplasma, el cual podría ser causado por el aumento de las necesidades energéticas de las células o bien por la oxidación lipídica que sufre la membrana celular al acumularse el peróxido. De igual manera se determinó una sobre expresión de genes involucrados en el rearreglo del citoesqueleto, así como un arresto del ciclo celular, entre las 6 y 12 hpi, coincidiendo con las etapas previas al inicio del ensamble de las núcleo cápsides. Finalmente, a las 24 hpi, se determinó que la infección viral apagaba los procesos de rearreglo del citoesqueleto, metabolismo y arresto del ciclo celular, mientras que genes y proteínas relacionadas con la activación de la apoptosis fueron sobre expresados. Esto último podría estar relacionado al fenómeno por el cual el intestino infectado por baculovirus es el único de los tejidos que se recupera de la infección. Esta investigación aporta nuevo conocimiento en el desarrollo del proceso de infección de los baculovirus y sus hospederos, y permitirá entender como estas relaciones co-evolutivas virus-huésped, inciden en la efectividad de los baculovirus como agentes de control biológico, para así poder optimizar en el futuro, su uso como tal.

The fall armyworm is the most important pest in the maize production in the Americas continent. The control of the pest is carried out primarily by chemical products, but alternatives of control are gaining importance, alternatives like the use of the entomopathogenic virus SfNPV-Ar, this virus shows high virulence against the fall arming worm in laboratory and field. The aims of this work were to identify the effect of the primary infection by the determination of the regulation of gens and protein in three times post infection (6, 12 and 24 h). As a result of the transcriptomic and proteomic identification we found an induction of cellular defense by the accumulation of peroxide; but at the same time, the virus down regulates the main productor system of reactive oxygen species. In the other hand the infection increases the expression of genes and proteins related with mobility of cytoplasm lipids and metabolism, the cytoskeleton reorganization and cell cycle arrest, all above between the 6 and 12 hours post infection; according with the beginning of the replication of the NC. Finally, 24 hours post infection the infected cells showed a down regulation of genes and proteins related with cytoskeletal, metabolism and cell cycle arrest; at this time, the cells showed an upper regulation of genes and proteins whose function was associated to the activation of the apoptotic prosses. All above showed

how the virus took the control of the cellular machinery to control de cellular proliferation, grew up and activated defense mechanism against reactive oxygen species, in the first hours post infection, in the latest times all mechanism was shut down followed by an apoptosis signal. This could answer why the intestine was the only tissue that did recovery from de viral infection. This research brings new knowledge in the development of the infection process of baculoviruses and their hosts and will allow understanding of how these co-evolutionary virus-host relationships affect the effectiveness of baculoviruses as biological control agents so that they can optimize their use as such in the future.

Doctoral thesis

CIS- Doctorado en Biociencias CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGROQUÍMICA Interactómica Gusano cogollero – Control biológico Baculovirus SfNPV-Ar ARN (Ácido Ribonucleico) Proteínas Expresión diferencial Plagas Interactomal Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) Baculoviridae SfNPV-Ar RNA (Ribonucleic Acid) Protein Differential expression Pests