La bacteria Bacillus thuringiensis (Bt) produce una amplia variedad de proteínas con actividad insecticida, que constituyen la base de los productos insecticidas biológicos de uso más extendido. La búsqueda de una mayor efectividad y la aparición de cierta tolerancia de los insectos a las proteínas Bt, han llevado al estudio de la acción sinérgica entre ellas y al desarrollo de compuestos que potencien su acción.

 

Las principales características tóxicas de Bacillus thuringiensis residen en determinadas proteínas que produce la bacteria, tanto en su fase de esporulación(las proteínas “Cry” y “Cyt” que se acumulan en formas cristalinas) como en la fase vegetativa (las proteínas "Vip" que se secretan al medio), y que tienen características toxicológicas similares.

Existe gran variedad de proteínas Cry descritas hasta el momento, siendo cada una de ellas muy específica para unas pocas especies de insectos. Sin embargo, para algunas especies existen pocas posibilidades de control altamente eficiente con toxinas Bt, a lo que hay que añadir que de todas las proteínas Cry conocidas, menos de una decena de ellas se han empleado en formulados comerciales.

El estrecho rango de actuación de las proteínas Cry y su baja variabilidad en formulados comerciales aumentan la probabilidad de aparición de resistencia en insectos plaga, lo cual puede inhabilitar su uso.

Como respuesta a este problema, se han planteado diversos enfoques, como la búsqueda de proteínas Cry alternativas a las conocidas o el empleo de estrategias que aumenten la toxicidad de las que son poco efectivas o que superen la tolerancia aparecida en los insectos.

Dentro de estas estrategias están el uso de combinaciones de proteínas Bt (Cry, Vip y Cyt) que aportan efectos sinérgicos, mayores que el efecto aditivo, o el empleo directo de compuestos o sustancias sinergistas, con escasa actividad por sí mismas pero que mejoran significativamente la de otros compuestos, al ser combinados.

Se han descrito efectos sinérgicos de ciertos compuestos relacionados con daños en la membrana intestinal del insecto (zwittermicina, quitinasas,...) o inhibidores de enzimas intestinales (p.ej. proteasas), pero la mayor parte de los estudios se han centrado en el efecto que tienen las combinaciones de proteínas Cry entre sí y la combinación de éstas con las proteínas Cyt y Vip.

Combinaciones de proteínas Cry

Las cepas de Bt más empleadas eficazmente en el control de dípteros son las del serovar Bti  (B. thuringiensis subsp. israelensis) que expresa las proteínas Cry4Aa, Cry4Ba, Cry10Aa y Cry11Aa.

Los estudios realizados han mostrado sinergismo entre combinaciones de sus proteínas Cry frente a diferentes dípteros, como Culex quinquefasciatus, Culex pipiens, Aedes aegyptii y Anopheles stephensi.

Combinaciones de proteínas Cry y Vip

Las cepas de Bt, además de expresar más de una proteína Cry, también pueden expresar proteínas insecticidas en su etapa de crecimiento vegetativo, las denominadas proteínas Vip.

Estudios realizados empleando diversas Cry1A y Vip3A, con Heliothis virescens, Spodoptera frugiperda y Diatraea saccharalis, muestran efectos antagónicos entre ellas en las dos primeras especies y un efecto sinérgico en D. saccharalis. Estos resultados sugieren que los efectos no son universales y que existen distintos tipos de interacción entre las proteínas según la especie ensayada, cuyas bases están todavía por determinar.

Combinaciones de proteínas Cry y Cyt

Las proteínas Cyt son proteínas insecticidas que se localizan también en el cristal de Bt, y que tienen actividad específica contra dípteros in vivo pero, a diferencia de las proteínas Cry, tienen actividad citolítica no específica in vitro. Estas proteínas aparecen en formulados que se han utilizado para
el control biológico de especies de mosquito transmisores de enfermedades como la malaria, el dengue o la fiebre amarilla.

En concreto, el serovar Bti se ha utilizado en el control de mosquitos y mosca negra durante más de 30 años. Este serovar, además de las proteínas Cry, acumula en el cristal las proteínas Cyt1Aa y Cyt2Ba, observándose una mayor toxicidad del cristal, comparado con la suma de toxicidades de sus componentes individuales. En particular, en A. aegypti, se ha observado sinergismo  entre Cyt1A y distintas proteínas Cry.

Este sinergismo entre las proteínas Cyt-Cry en mosquitos parece deberse a que la Cyt1Aa, en su mecanismo de actuación, se inserta en la membrana intestinal del insecto con facilidad, formando acumulos que adquieren la función de receptores en la membrana para las proteínas Cry, adicionales a los propios receptores Cry existentes en el insecto. Esto facilitaría la formación de poros en la membrana de las células diana del intestino del insecto.

Uso de fragmentos de receptores de membrana

El primer compuesto en describirse dentro de este grupo fue un fragmento de la cadherina (receptor de proteínas Cry) del lepidóptero Manduca sexta, que potenciaba la actividad de Cry1Ab contra este insecto.

El efecto sinérgico de fragmentos de cadherina ha sido constatado en diferentes insectos con distintas combinaciones de proteínas Cry. Por ejemplo, la cadherina de Anopheles gambiae mejora la toxicidad de Cry4Ba contra este mosquito y contra A. aegypti,  o la cadherina del coleóptero Diabrotica virgifera , que potencia la actividad de las proteínas Cry3Aa y Cry3Bb contra distintos coleópteros, aumentando hasta 13 veces la toxicidad de esta última.

Otros fragmentos de receptores de proteínas Cry también han sido examinados como sinergistas, aunque de forma menos exhaustiva. Por ejemplo, se observa un sinergismo entre proteínas Cry y fragmentos de una aminopeptidasa en A. gambiae, de la fosfatasa alcalina en H. armigera y de un transportador tipo ABC en células de Spodoptera frugiperda.
 

 

Fuente: www.seea.es

Articulo original: Ascensión Andrés Garrido y Baltasar Escriche Soler: Compuestos sinergistas con las proteínas Cry de Bacillus thuringiensis, Boletin SEEA n4 2019