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New insights about the toxicity of 2,4-D: Gene expression analysis reveals modulation on several subcellular responses in Chironomus riparius

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dc.contributor.authorda Silva Pinto, Thandy Junio
dc.contributor.authorMartínez Guitarte, José Luis
dc.contributor.authorAmaral Dias, Mariana
dc.contributor.authorMontagner, Cassiana Carolina
dc.contributor.authorGaeta Espindola, Evaldo Luiz
dc.contributor.authorMuñiz González, Ana Belén
dc.contributor.editorElsevier
dc.date.accessioned2025-01-29T12:58:33Z
dc.date.available2025-01-29T12:58:33Z
dc.date.issued2024-09
dc.descriptionThe registered version of this article, first published in “Pesticide Biochemistry and Physiology,Volume 204, 2024, 106088,", is available online at the publisher's website: Elsevier, https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106088
dc.description.abstractHerbicides are the main class of pesticides applied in crops and are capable of polluting the surrounding freshwater system; thus, understanding their impact on non-target species, whose mechanism of action is not described, helps to elucidate the real risks of these pollutants to the environment. 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is frequently detected in water and, due to its persistence, poses a risk to wildlife. In this way, the present work aimed to describe the implication of exposure to concentrations of 2,4-D already reported in aquatic environments in several physiological mechanisms of C. riparius at molecular and biochemical levels. To achieve this, bioassays were conducted with fourth instar larvae exposed to three concentrations of 2,4-D (0.1, 1.0, and 7.5 μg L 1). Larvae were collected after 24 and 96 h of exposure, and the expression of 42 genes, related to six subcellular mechanisms, was assessed by Real-Time PCR (RT-PCR). Besides, the activity of the enzymes catalase (CAT), glutathione S-transferase (GST), and acetylcholinesterase (AChE) was determined. The main metabolic route altered after exposure to 2,4-D was the endocrine system (mainly related to 20-hydroxyecdysone and juvenile hormone), confirming its endocrine disruptor potential. Four of the eleven stress response genes studied were down-regulated, and later exposure modulated DNA-repair genes suggesting genotoxic capacity. Moreover, only one gene from each detoxification phase was modulated at short exposure to 1.0 μg L 1. The molecular responses were not dose-dependent, and some early responses were not preserved after 96 h, indicating a transient response to the herbicide. Exposure to 2,4-D did not alter the activity of CAT, GST, and AChE enzymes. The responses described in this study reveal new mechanistic pathways of toxicity for 2,4-D in non-target organisms and highlight potential ecological consequences for chironomids in aquatic systems at the edges of agricultural fields.en
dc.description.abstractLos herbicidas son la principal clase de pesticidas aplicados en cultivos y son capaces de contaminar el sistema de agua dulce circundante; por lo tanto, comprender su impacto en especies no objetivo, cuyo mecanismo de acción no está descrito, ayuda a dilucidar los riesgos reales de estos contaminantes para el medio ambiente. El ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) se detecta frecuentemente en el agua y, debido a su persistencia, supone un riesgo para la vida silvestre. De esta manera, el presente trabajo tuvo como objetivo describir la implicación de la exposición a concentraciones de 2,4-D ya reportadas en ambientes acuáticos en varios mecanismos fisiológicos de C. riparius a niveles moleculares y bioquímicos. Para lograrlo, se realizaron bioensayos con larvas de cuarto estadio expuestas a tres concentraciones de 2,4-D (0,1, 1,0 y 7,5 μg L −1 ). Las larvas se recolectaron después de 24 y 96 h de exposición, y se evaluó la expresión de 42 genes, relacionados con seis mecanismos subcelulares, mediante PCR en tiempo real (RT-PCR). Además, se determinó la actividad de las enzimas catalasa (CAT), glutatión S-transferasa (GST) y acetilcolinesterasa (AChE). La principal ruta metabólica alterada después de la exposición a 2,4-D fue el sistema endocrino (relacionado principalmente con 20-hidroxiecdisona y hormona juvenil), lo que confirma su potencial disruptor endocrino. Cuatro de los once genes de respuesta al estrés estudiados fueron regulados a la baja, y la exposición posterior moduló los genes de reparación del ADN, lo que sugiere capacidad genotóxica. Además, solo un gen de cada fase de desintoxicación fue modulado en una exposición corta a 1,0 μg L −1 . Las respuestas moleculares no fueron dosis dependientes, y algunas respuestas tempranas no se conservaron después de 96 h, lo que indica una respuesta transitoria al herbicida. La exposición al 2,4-D no alteró la actividad de las enzimas CAT, GST y AChE. Las respuestas descritas en este estudio revelan nuevas vías mecanísticas de toxicidad del 2,4-D en organismos no objetivo y destacan posibles consecuencias ecológicas para los quironómidos en sistemas acuáticos en los bordes de los campos agrícolas.es
dc.description.versionversión publicada
dc.identifier.citationJunio da Silva Pinto,Thandy, Martínez-Guitarte,José-Luis, Amaral Dias,Mariana,Montagner, Cassiana Carolina,Luiz Gaeta Espindola, Evaldo, Muñiz-González, Ana-Belén "New insights about the toxicity of 2,4-D: Gene expression analysis reveals modulation on several subcellular responses in Chironomus riparius",Pesticide Biochemistry and Physiology,Volume 204,2024,106088,https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106088.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106088
dc.identifier.issnISSN 0048-3575
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14468/25646
dc.journal.issue106088
dc.journal.titlePesticide Biochemistry and Physiology
dc.journal.volume204
dc.language.isoen
dc.publisherElsevier
dc.relation.centerFacultades y escuelas::Facultad de Ciencias
dc.relation.departmentFísica Matemática y de Fluídos
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.es
dc.subject32 Ciencias Médicas ::3206 Ciencias de la Nutrición ::3206.03 Sustancias tóxicas naturales
dc.subject23 Química::2302 Bioquímica
dc.subject31 Ciencias Agrarias::3101 Agroquímica::3101.06 Herbicidas
dc.subject.keywordsEndocrine disruptoren
dc.subject.keywordsEnzyme activityen
dc.subject.keywordsAuxin herbicideen
dc.subject.keywordsRT-PCRen
dc.subject.keywordsDisruptor endocrinoes
dc.subject.keywordsActividad enzimáticaes
dc.subject.keywordsHerbicida auxínicoes
dc.subject.keywordsPCR en tiempo reales
dc.titleNew insights about the toxicity of 2,4-D: Gene expression analysis reveals modulation on several subcellular responses in Chironomus ripariusen
dc.titleNuevos conocimientos sobre la toxicidad del 2,4-D: el análisis de la expresión genética revela la modulación de varias respuestas subcelulares en Chironomus ripariuses
dc.typeartículoes
dc.typejournal articleen
dspace.entity.typePublication
relation.isAuthorOfPublicationa078395f-9ae2-4e6a-b18c-2549d07bdea9
relation.isAuthorOfPublicationa060ad9d-22bf-4c0e-8f5c-4146308d7839
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