Revelen el mecanisme d'activació de la proteïna insecticida Vip3A que ajudarà a desenvolupar biopesticides més efectius

Un equip d'investigació de la Universitat de València-ERI Biotecmed, juntament amb investigadores i investigadors del Centre d'Investigacions Biològiques (CIB) del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i el CIBER de malalties rares CIBERERE-ISCIII, han mostrat, per primera vegada, l'estructura de la proteïna insecticida Vip3Aa, així com els canvis patits per a passar de la seua conformació inactiva (‘protoxina’) a la seua conformació activa (‘toxina’). Els resultats d'aquest treball han sigut publicats en la revista Nature Communications.

Vip3Aa és una proteïna insecticida secretada pel bacteri Bacillus thuringiensis que presenta una potent acció enfront d'un ampli espectre d'insectes lepidòpters. Hui en dia, s'utilitza tant en cultius ecològics i convencionals com biopesticides de polvorització (insecticides Bt), així com en cultius transgènics protegits contra l'atac d'insectes (cultius Bt). No obstant això, es desconeixia el mecanisme pel qual Vip3Aa induïa la seua acció insecticida.

“La nostra aportació ajuda a comprendre com actuen les proteïnes Vip3 a l'hora de destruir les cèl·lules epitelials de l'intestí mitjà de les larves dels insectes, que conduïxen finalment a la seua mort”, expliquen Joan Ferré i Yolanda Bel, investigadors de la Universitat de València.

Aquest treball presenta un punt d'inflexió en l'estudi de l'acció insecticida de Vip3Aa i obri la porta al desenvolupament de noves aplicacions biotecnològiques, com l'enginyeria de proteïnes, que permeta produir proteïnes insecticides més estables i amb major activitat per al control de plagues de l'agricultura.

“Cal destacar que aquesta és la primera estructura d'una proteïna, a resolució atòmica, obtinguda mitjançant crio-microscòpia electrònica a la Universitat de València, una nova tècnica que s'obri pas i que té molt a oferir juntament amb la cristal·lografia”, comenta Patrícia Casino, investigadora ‘Ramón y Cajal’ de la Universitat de València.

Estudi Estructural de la proteïna Vip3A

L'estudi realitzat permet mostrar l'estructura de la proteïna insecticida Vip3Aa, així com els canvis patits per a passar de la seua conformació inactiva (‘protoxina’) a la seua conformació activa (‘toxina’).

L'estudi estructural dut a terme demostra que la protoxina és un tetràmer d'aspecte piramidal, on la regió N-terminal protrudix i forma un feix d'hèlices retorçudes i la regió C-terminal s'estén en direcció oposada donant un aspecte ramificat. La protoxina presenta un lloc de tall exposat al solvent que és reconegut per proteases, les quals produiran un tall que facilitarà la conversió de protoxina en toxina. Aquest procés comporta una reestructuració dramàtica de la regió N-terminal i dóna lloc a la formació d'un entrellaçat (coiled-coil) paral·lel de quatre hèlices amb aspecte d'agulla. Aquesta agulla, de quasi 160 Å, té una longitud suficient per a penetrar en la membrana de l'insecte i contribuir a aquest efecte tòxic. Encara que des de feia temps se sabia que les proteïnes de la família Vip3 es trobaven en solució en forma de tetràmer, mai abans s’havia tingut una visió estructural dels canvis que conduïen de la forma de protoxina a la forma activada. Així, ara es comprén com actuen les proteïnes Vip3 per a destruir les larves dels insectes. Aquest treball permetrà el desenvolupament de noves aplicacions biotecnològiques per a produir insecticides més estables per al control de plagues en l'agricultura.