Cry1Ac

Cry1Ac es una proteína cristalina de endotoxina delta producida por la bacteria del suelo grampositiva Bacillus thuringiensis (Bt) durante la esporulación , la cual depende de la cepa bacteriana en número y tipo 5, 19 y 43. Las esporas de la bacteria Bt son tóxicas si son ingeridas por miembros del orden Lepidoptera , ya que la bacteria actúa como insecticida para las larvas. ^{[ 1 ]}

Debido a esto, los genes para estos se han introducido en cultivos de importancia comercial mediante ingeniería genética para conferir resistencia a las plagas en esas plantas ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ].}

Un modelo aceptado de la toxina es que, al ser ingerida por lepidópteros, las larvas se activan debido a las enzimas intestinales y a las características de solubilidad del cristal. Inicialmente, los cristales son inactivos y, por lo tanto, insolubles, hasta que se encuentran en condiciones alcalinas. Al ser ingeridos por larvas de lepidópteros, son susceptibles a Bt porque el pH de su intestino medio cumple las condiciones alcalinas necesarias para que la protoxina se active. ^{[ 1 ]} La activación sigue una serie de pasos que evidentemente conducen a la muerte del insecto. Comenzando en el intestino del insecto, cuando la bacteria ingresa al intestino, los cristales se disuelven y las protoxinas se activan debido a la proteasa del intestino medio del insecto ; luego, se produce el reconocimiento del sitio de unión en la membrana del borde en cepillo del intestino medio, lo que lleva a la formación de poros que interrumpen el transporte de la membrana, lo que resulta en que la protoxina se vuelva entomocida. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Las toxinas Cry1A en diferentes insectos lepidópteros contienen diferentes receptores de unión. Se han identificado cuatro sitios de unión ^{[ 7 ]} :

• Proteína similar a la cadherina (CADR)
• Aminopoptidasa-N (APN) anclada a glicosilfosfatidilinositol (GPI)
• Fosfatasa alcalina (ALP) anclada a GPI
• glicoconjugado

La estructura de la proteína es similar a la de otras de la familia Cry, como se observa mediante difracción de rayos X. Las proteínas Cry1Aa, Cry3A y CytB, en concreto, comparten moléculas globulares similares que contienen una estructura de tres dominios conectados por enlaces singulares. ^{[ 5 ] [ 7 ]}

• El dominio I está compuesto por hélices alfa hidrofóbicas y anfipáticas . Este dominio se localiza en el extremo N-terminal de la proteína activada , donde tiene lugar la formación de poros en la membrana celular.
• El dominio II está compuesto por láminas beta antiparalelas . Cry1Ac y otras toxinas similares contienen fragmentos que determinan la especificidad y los sitios de unión al receptor para varias toxinas en el dominio II.
• El dominio III también está compuesto por láminas beta y participa en la especificidad al igual que el dominio II, pero también participa en la estabilidad estructural.

Debido a las similitudes de los dominios II y III con los de las proteínas de unión a carbohidratos, se ha sugerido que las fracciones de carbohidratos podrían tener un papel en el modo de acción de las toxinas Cry que contienen estructuras de tres dominios. ^{[ 7 ]}

Las toxinas Bt se utilizan como insecticidas en larvas de lepidópteros, pero la toxina en sí misma ha logrado tres aplicaciones principales ^{[ 7 ]} :

1. Control de plagas en el bosque
2. Control de vectores de enfermedades humanas
3. Desarrollo de plantas resistentes a los insectos

El control de plagas forestales es la aplicación más exitosa de las tres. El éxito del control de plagas en los bosques se observa principalmente en Estados Unidos y Canadá. El uso de insecticidas se basa en la cepa Bt de HD-1, que produce diversas toxinas Cry, como Cry1Aa, Cry1Ab, Crys1Ac y Cry2Aa. El éxito de la aplicación de Bt no solo depende de la susceptibilidad de las larvas a la bacteria, sino también de factores externos como las condiciones climáticas, el momento de la aplicación y la dosis del insecticida. Una combinación adecuada determina la probabilidad de que las larvas ingieran las toxinas. ^{[ 7 ]}

Cry1Ac se considera más respetuoso con el medio ambiente, ya que es una bacteria que habita en el suelo y ha reducido considerablemente el uso de insecticidas químicos para el control de plagas. Esto resulta beneficioso porque ataca a grupos específicos de insectos sin afectar a otros organismos ni al ecosistema general de los bosques y demás vegetación. Por lo tanto, su uso es seguro, ya que no es tóxico para los seres humanos, el ganado ni la fauna silvestre. ^{[ 7 ]}

El éxito de la sustitución de insecticidas químicos por alternativas ambientales se observa en el desarrollo de cultivos transgénicos. Las proteínas Bt Cry en estos cultivos se producen continuamente, lo que a su vez protege la forma degradada de la toxina. Cabe destacar que el auge de los cultivos resistentes a los insectos ha tenido un efecto positivo en el rendimiento de los cultivos, en particular en el algodón Bt , la berenjena Bt , la soja Bt y el arroz Bt . ^{[ 7 ]}

Un ejemplo del éxito en el rendimiento de los cultivos, el arroz es uno de los cultivos más importantes y esenciales para muchos países. Antes del uso de insecticidas, muchos miembros del grupo de los lepidópteros afectaban a las plantas de arroz indica. Específicamente, el barrenador amarillo del tallo (YSB), Scipophaga incertulas , ya que las larvas perforaban los tallos de las plantas de arroz y luego penetraban en los tejidos de las plantas. Esto resultaba en daños masivos a las plantas y, a su vez, afectaba el rendimiento de la producción de cultivos. Pero la introducción de Cry1Ac en la planta de arroz transgénico redujo significativamente la cantidad de daño que el YSB causaba al rendimiento del arroz. ^{[ 8 ]} Aunque los cultivos transgénicos han recibido atención debido a una serie de problemas, incluidas las controversias sobre los alimentos genéticamente modificados, ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} y el caso Séralini . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Además, genera cierta preocupación respecto a su uso a largo plazo. Con el uso prolongado, su eficacia se pondrá en entredicho, ya que comenzará a desarrollarse resistencia, así como el flujo genético de los cultivos y los insectos. El uso del insecticida en campos de algodón Bt en Australia, China, España y Estados Unidos ha creado un importante potencial de resistencia en los insectos . ^{[ 14 ]} Entre las posibles causas de resistencia se encuentran las mutaciones que afectan a los receptores de unión, la proteasa o la respuesta inmunitaria. También se cree que la cola hidrofóbica y la unión a GPI de las toxinas Bt pueden influir en la resistencia de los insectos al insecticida. ^{[ 15 ]}

Cry1Ac también se ha utilizado para desarrollar aplicaciones médicas, ya que Bt es un inmunógeno y un adyuvante de la mucosa en mamíferos. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

Una posible aplicación de Cry1Ac en vacunas es su capacidad como vehículo para el desarrollo de vacunas orales (gotas o cápsulas). Dado que puede dirigirse de forma natural al tejido linfoide asociado al intestino (GALT), resulta idóneo para la inmunidad de las mucosas. Considerando que la mayoría de los patógenos ingresan al organismo a través del tracto respiratorio , las mucosas y el intestino, la administración oral ofrece ventajas potenciales en cuanto a seguridad para los profesionales sanitarios y los pacientes, además de reducir los costos. ^{[ 19 ]}

En los ensayos, la administración oral produjo respuestas de anticuerpos sistémicas y mucosas , sin que se observara toxicidad significativa. Esto podría dar lugar a nuevas y singulares aplicaciones médicas en el futuro. ^{[ 19 ]}

En un estudio más reciente, se ha demostrado que Cry1Ac es un adyuvante de la mucosa, lo que significa que puede proporcionar inmunidad protectora contra enfermedades letales. Específicamente contra la meningoencefalitis amebiana primaria (MAP) causada por la ameba Naegleria fowleri , que ataca el cerebro . Esta ameba puede invadir y atacar el sistema nervioso y el cerebro humanos, lo que casi siempre resulta fatal. Cuando se contrae una infección por Naegleria fowleri, generalmente comienza en la mucosa nasal, lo que hace que el uso de Cry1Ac sea ideal. Cuando se administra Cry1Ac solo, se ha demostrado que proporciona un 60 % de protección contra la enfermedad. La alta tasa de protección sugiere que Cry1Ac podría estimular la respuesta inmune y los anticuerpos adaptativos. ^{[ 20 ]}

• Bacillus thruingiensis
• Llorar toxinas

• organismo modificado genéticamente