Análisis de las interacciones moleculares de la toxina Cry3Aa de Bacillus thuringiensis en la membrana del epitelio intestinal de Leptinotarsa decemlineata (escarabajo de la patata)

Resumen

Leptinotarsa decemlineata (escarabajo de la patata) es el insecto defoliador de patata de mayor importancia económica a nivel mundial, que también puede atacar otras plantas de interés económico como berenjena y tomate, y que ha desarrollado resistencia frente a un gran número de los insecticidas químicos utilizados para combatirlo. Las toxinas Cry de Bacillus thuringiensis, las cuales son altamente específicas para sus dianas e inocuas para los vertebrados, la gran mayoría de los invertebrados y las plantas, constituyen una herramienta de gran valor para el control de esta plaga, sin provocar efectos perjudiciales sobre el medio ambiente. En el presente trabajo hemos profundizado en el estudio del modo de acción de la toxina Cry3Aa de B. thuringiensis en L. decemlineata, centrándonos en los eventos que tienen lugar como consecuencia de su interacción con la membrana del epitelio intestinal. Hemos encontrado que la toxina Cry3Aa interactúa con proteínas localizadas tanto en los lipid rafts como fuera de estos microdominios de membrana, entre las que hemos identificado, por homología de secuencia, las proteínas prohibitina-1 y -2, RACK1, anexina, actina, y V-ATPasa, proteínas cuya interacción con Cry3Aa no había sido descrita, ni se habían previamente identificado en L. decemlineata. Como resultado de su interacción con la membrana del epitelio intestinal, la toxina Cry3Aa se proteoliza por proteasas asociadas a dicha membrana. La proteólisis tiene lugar por regiones expuestas del dominio III de Cry3Aa y es catalizada por cisteín proteasas de la familia de las intestaínas y por metaloproteasas probablemente de la familia de las ADAM. El reconocimiento de la toxina Cry3Aa por las metaloproteasas ADAM debe producirse a través de una secuencia localizada en el lazo 1 del dominio II. Mediante el análisis de la influencia de moduladores de la actividad proteolítica de metaloproteasas ADAM en la proteólisis de la toxina Cry3Aa, catalizada por vesículas de la membrana del borde en cepillo del epitelio intestinal, comprobamos que el compuesto extractor de colesterol MCD disminuye la proteólisis de la toxina y el inhibidor de calmodulina TFP produce su incremento. La unión de la proteína calmodulina a Cry3Aa impide la proteólisis de la toxina catalizada por las metaloproteasas ADAM asociadas a la membrana. Desde el punto de vista funcional, el procesado proteolítico de la toxina Cry3Aa catalizado por las metaloproteasas de tipo ADAM es necesario para su toxicidad en células disociadas del epitelio intestinal y en larvas de L. decemlineata.