Interações moleculares das proteínas CRY1 e VIP3 no controle de lepidópteros em cana-de-açúcar

Abstract

O potencial biotecnológico das proteínas Cry e Vip provenientes da bactéria Bacillus thuringiensis é amplamente conhecido. Porém, a evolução da resistência de pragas é a principal ameaça a longo prazo do controle de insetos-praga por plantas transgênicas com toxinas desta bactéria. Estudos relatam a necessidade de se retardar a evolução da resistência e dentre as possibilidades, a utilização de mais de um gene na construção de plantas transgênicas mostra-se eficiente. Dessa forma, é importante buscar novos genes, com diferentes modos de ação, e selecionar os que apresentam atividade entomotóxica diferenciada para Diatraea flavipennella e Elasmopalpus lignosellus, que são pragas secundárias e potenciais da cana-de-açúcar. Para tanto, proteínas Cry1 e Vip3 foram expressas em Escherichia coli e a toxicidade verificada por meio de bioensaios com lagartas neonatas de ambas as espécies de insetos-praga. As proteínas foram purificadas, solubilizadas, ativadas com tripsina e biotiniladas. As BBMVs (Brush Border Membrane Vesicles) foram preparadas a partir dos intestinos de lagartas das duas espécies para realização de ensaios de competição homóloga e heteróloga. Considerando a CL50, as proteínas Cry1Ac e Vip3Aa foram as mais efetivas no controle dos insetos-praga em estudo. O ensaio de ligação mostrou que ocorreu interação entre todas as proteínas e os receptores das duas espécies de lagartas. Os ensaios de competição heteróloga demonstraram não haver competição entre as proteínas Cry1 e Vip3 pelos mesmos sítios de ligação para ambas espécies de insetos estudadas. Os resultados obtidos sugerem a combinação de Cry1Aa ou Cry1Ac com Vip3Aa para futuros eventos de geração de cana-de-açúcar geneticamente modificada o que poderia contribuir para o manejo da resistência por estes insetos.

The biotechnological potential of Cry and Vip proteins from the bacterium Bacillus thuringiensis is widely known. However, the evolution of pest resistance is a major threat to long-term control of insect pests by transgenic plants with toxins of this bacterium. Studies have reported the need to slow down the evolution of resistance and, among the possibilities, the use of more than one gene in the construction of transgenic plants is shown to be efficient. Thus, it is important to look for new genes with different modes of action, and select those with different entomotoxic activity to Diatraea flavipennella and Elasmopalpus lignosellus, which are secondary and potential sugarcane pests. Therefore, Cry1 and Vip3 proteins were expressed in Escherichia coli and the toxicity was verified by bioassays using neonate larvae of both species of the insect pests. The proteins were purified, solubilized, and activated with trypsin and biotinylated. The BBMVs (Brush Border Membrane Vesicles) were prepared using the intestines of the two species to perform the homologous and heterologous competition assays. Considering the LC50, the Cry1Ac and Vip3Aa proteins were the most effective in controlling the insect pests in this study. The binding assays showed that there was interaction between the proteins and the receptors of the two species of larvae. The heterologous competition assays showed no competition between Cry1 and Vip3 proteins for the same binding sites for both species studied. The results suggest that the combination of Cry1Aa or Cry1Ac with Vip3Aa for future events of sugarcane generation genetically modified could contribute to resistance management for these insects.