Mecanismo de ação da toxina Cry1ac de Bacillus thuringiensis em Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae)

Autor(es)

Igor Henrique Sena da Silva

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Jaboticabal. 2021-06-09.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias. Jaboticabal
• Data de defesa: 2021-04-09
• Orientador: Ricardo Antônio Polanczyk

Resumo

Helicoverpa armigera (Hübner, 1805) (Lepidoptera: Noctuidae), conhecida como lagarta Helicoverpa é uma praga de importância global na cultura do algodão. No entanto, também ataca várias outras culturas de importância agrícola em todo o mundo, como soja, milho, sorgo, trigo, feijão, tomate e plantas ornamentais. Este inseto é suscetível a algumas toxinas inseticidas Cry de Bacillus thuringiensis (Bt) expressas em plantas transgênicas (plantas Bt) ou usadas em bioinseticidas. No entanto, a capacidade de desenvolver resistência às plantas Bt tem ameaçado a tecnologia a longo prazo. Os mecanismos mais comuns de resistência dos lepidópteros às toxinas Cry são mutações ligadas aos receptores das toxinas, resultando na redução da ligação. Assim, a identificação e caracterização dos receptores Cry é fundamental para melhor compreender o modo de ação das toxinas e retardar a evolução da resistência e assim produzir novas toxinas Cry mais eficazes contra os insetos-praga. Previamente, nós identificamos a proibitina (PHB) de H. armígera como uma proteína de ligação a Cry1Ac. O objetivo deste trabalho foi analisar a potencial função de PHB como receptor da toxina Cry em comparação com a caderina (CAD), uma proteína do intestino médio bem conhecida como receptor de Cry1Ac. Além disso, caracterizar a interação dessas duas proteínas de membrana à diferentes toxinas Cry1A. Desta forma, a proteína HaPHB-2 e um fragmento da região de ligação da toxina a HaCAD de H. armigera foram expressos em células de Escherichia coli e ensaios de ligação qualitativos e quantitativos com diferentes toxinas Cry1 foram realizados, bem como ensaios de competição. Nós demonstramos que as toxinas Cry1Ab, Cry1Ac e Cry1Fa se ligaram ao HaPHB-2 de forma semelhante a HaCAD. A proteína HaPHB-2 competiu com a ligação de Cry1Ac as BBMVs de H. armigera. Uma redução da ligação da toxina às HaBBMVs foi observada na presença de HaPHB-2 em uma forma dependente da concentração. Além disso, diferentes toxinas mutantes de Cry1Ab localizadas no domínio II (Cry1Ab-F371A e Cry1Ab-G439D) ou domínio III (Cry1Ab-L511A e Cry1Ab-N514A), que haviam sido previamente caracterizadas como afetadas na ligação ao receptor, foram analisadas em relação à sua interação de ligação com HaPHB-2 e toxicidade contra H. armigera. Uma toxina mutante em β-16 (Cry1Ab-N514A) mostrou ligação aumentada a HaPHB-2, o que correlacionou com toxicidade seis vezes maior contra H. armigera, enquanto outro mutante de β-16 (Cry1Ab-L511A) que foi afetado na ligação a HaPHB-2 perdeu toxicidade contra H. armigera. Nós encontramos que a região β-16 do domínio III de Cry1Ab está envolvida na interação com HaPHB-2 e toxicidade. Este trabalho identifica a região de Cry1Ab envolvida na ligação ao HaPHB-2 de um inseto da ordem Lepidoptera, sugerindo que esta proteína de membrana pode participar como um novo receptor no mecanismo de ação das toxinas Cry1 em H. armigera. Esta é a primeira caracterização da interação HaPHB-Cry1A, corroborando que HaPHB-2 também participa do mecanismo de ação da toxina Cry1Ab em H. armigera, aumentando a compreensão sobre o modo de ação das toxinas Cry1 nesta importante praga global. (AU)

• Processo FAPESP: 18/13974-7 - Mecanismo de ação da toxina Cry1Ac de Bacillus thuringiensis em Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae)
• Beneficiário: Igor Henrique Sena da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado