endotoxinas delta

Las delta-endotoxinas ( δ-endotoxinas ) son una familia de toxinas formadoras de poros producidas por la bacteria Bacillus thuringiensis . Son útiles por su acción insecticida y son la principal toxina producida por el maíz Bt genéticamente modificado (GM) y otros cultivos GM. Durante la formación de esporas , las bacterias producen cristales de estas proteínas (de ahí el nombre de toxinas Cry ), también conocidas como cuerpos parasporales , junto a las endosporas ; por lo tanto, algunos miembros se conocen como parasporinas . El grupo de toxinas Cyt (citolíticas) es otro grupo de delta-endotoxinas que se forman en el citoplasma. Las toxinas VIP (proteínas insecticidas vegetativas) se forman en otras etapas del ciclo de vida. ^{[ 2 ]}

Cuando un insecto ingiere estas proteínas, se activan mediante escisión proteolítica . En todas las proteínas se escinde el extremo N-terminal, mientras que en algunos casos se escinde una extensión C-terminal . Una vez activada, la endotoxina se une al epitelio intestinal y provoca la lisis celular mediante la formación de canales selectivos de cationes , lo que conduce a la muerte. ^{[ 3 ] [ 1 ]}

Durante muchos años no hubo claridad en cuanto a la relación entre la aminopeptidasa N y las toxinas Bt. Aunque AP-N se une a las proteínas Cry in vitro ^{[ 4 ]} (revisado por Soberón et al. 2009 ^{[ 5 ]} y Pigott & Ellar 2007 ^{[ 6 ]} ), ^{[ 7 ]} no se conocían casos de resistencia , o incluso de unión reducida in vitro , debido a la alteración de la estructura de AP-N hasta 2002, y había cierta duda de que el mecanismo de resistencia fuera tan sencillo. De hecho, Luo et al. 1997, Mohammed et al. 1996 y Zhu et al. 2000 encontraron positivamente que esto no ocurre en ejemplos de Lepidoptera . ^{[ 4 ]} Posteriormente, sin embargo, Herrero et al. 2005 mostraron una correlación entre la no expresión y la resistencia a Bt, ^{[ 7 ]} y Zhang et al. encontraron resistencia real en Helicoverpa armigera . 2009, ^{[ 7 ] [ 8 ]} en Ostrinia nubilalis por Khajuria et al. 2011, y en Trichoplusia ni por Baxter et al. 2011 y Tiewsiri & Wang 2011 (también todos Lepidoptera). ^{[ 7 ]} Continúa confirmándose que las AP-N no afectan por sí mismas la resistencia en algunos casos, posiblemente debido a que se requiere la unión secuencial de la toxina para producir su efecto. En esta secuencia, cada paso de unión no es teóricamente indispensable, pero si ocurre, contribuye al resultado final de la formación del poro. ^{[ 8 ]}

La región activada de la toxina delta está compuesta por tres dominios estructurales distintos : un dominio helicoidal N-terminal ( InterPro : IPR005639 ) implicado en la inserción en la membrana y la formación de poros; un dominio central de lámina beta implicado en la unión al receptor; y un dominio beta-sándwich C-terminal ( InterPro : IPR005638 ) que interactúa con el dominio N-terminal para formar un canal. ^{[ 1 ] [ 3 ]}  

B. thuringiensis codifica muchas proteínas de la familia de la endotoxina delta ( InterPro : IPR038979 ), y algunas cepas codifican varios tipos simultáneamente. ^{[ 9 ]} Un gen que se encuentra principalmente en plásmidos , ^{[ 10 ]} las endotoxinas delta a veces aparecen en genomas de otras especies, aunque en una proporción menor que las que se encuentran en B. thuringiensis . ^{[ 11 ]} Los nombres de los genes se ven como , que en este caso indica una toxina Cry de la superfamilia 3 familia B subfamilia b. ^{[ 12 ]} Cry3Bb

Las proteínas Cry que son de interés para la investigación del cáncer se enumeran bajo una nomenclatura de parasporina (PS) además de la nomenclatura Cry. No matan insectos, sino células leucémicas . ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} Las toxinas Cyt tienden a formar su propio grupo distinto de las toxinas Cry. ^{[ 16 ]} No todas las toxinas Cry —en forma cristalina— comparten directamente una raíz común. ^{[ 17 ]} Ejemplos de toxinas que no son de tres dominios pero que tienen un nombre Cry incluyen Cry34/35Ab1 y toxinas binarias de sándwich beta relacionadas ( tipo Bin ), Cry6Aa y muchas parasporinas de sándwich beta. ^{[ 18 ]}

Entre las delta-endotoxinas específicas que se han insertado mediante ingeniería genética se encuentran Cry3Bb1, presente en MON 863 , y Cry1Ab, presente en MON 810 , ambas variedades de maíz . Cry3Bb1 es particularmente útil porque mata insectos coleópteros como el gusano de la raíz del maíz , una actividad que no se observa en otras proteínas Cry. ^{[ 1 ]} Otras toxinas comunes incluyen Cry2Ab y Cry1F en algodón y maíz . ^{[ 19 ]} Además, Cry1Ac es eficaz como adyuvante de vacunas en humanos. ^{[ 20 ]}

Algunas poblaciones de insectos han comenzado a desarrollar resistencia a la delta-endotoxina, habiéndose encontrado cinco especies resistentes hasta 2013. Las plantas con dos tipos de delta-endotoxina tienden a desarrollar resistencia más lentamente, ya que los insectos tienen que evolucionar para superar ambas toxinas a la vez. Plantar plantas no transgénicas junto con las plantas resistentes reducirá la presión selectiva para el desarrollo de la toxina. Finalmente, no se deben plantar plantas con dos toxinas junto con plantas con una sola toxina, ya que estas últimas actúan como un paso intermedio para la adaptación en este caso. ^{[ 19 ]}

• Cry3Bb1 en la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos