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Cepas de Bt

¿Qué es Bacillus thuringiensis (Bt)?

Bacillus thuringiensis (Bt) es una bacteria Gram-positiva que forma espora de Resistencia durante la fase estacionaria de crecimiento y un cristal parasporal compuesto de d-endotoxinas (entre otras, proteínas Cry y Cyt) con actividad insecticida.

Bt es una bacteria patógena facultativa, pero también es capaz de vivir en el medio ambiente, fuera de su huésped. Sin embargo, se cree que los insectos son el sitio óptimo para multiplicar e intercambiar material genético.

El ciclo de vida del Bt tiene dos fases de crecimiento distintas (Figura 1).

La primera fase, llamada fase de crecimiento vegetativo, ocurre cuando las condiciones nutricionales y de aireación son beneficiosas. Las esporas germinan y las células crecen y se reproducen por fisión binaria siempre que los nutrientes estén disponibles.

Cuando se encuentra con condiciones desfavorables, Bt entra en la fase estacionaria, también conocida como fase de crecimiento de la esporulación, donde las células forman una espora resistente y una o más inclusiones de cristales paraesporales de naturaleza proteica.

Figura 1. Representación esquemática del ciclo de vida de Bacillus thuringiensis. Durante la fase vegetativa, la bacteria crece exponencialmente y cada célula se divide en dos nuevas células. Cuando se enfrenta a una falta de nutrientes, entra en la fase estacionaria en la que esporula y las proteínas se agregan para formar los cristales parasporales. Finalmente, las células se someten a la autólisis y liberan el cristal y la espora, que volverán a germinar cuando las condiciones se vuelvan favorables.

¿Qué hacen las proteínas de cristal Bt?

El Bt puede volverse infeccioso una vez que las esporas y los cristales son ingeridos por el huésped y llegan al intestino medio, donde los cuerpos cristalinos se solubilizan en su pH alcalino en protoxinas y, posteriormente, las enzimas intestinales las activan proteolíticamente en toxinas.

Una vez que esto ocurre, las toxinas se unen a receptores específicos en la cara apical de las células epiteliales del mesenterón y forman un poro en la membrana celular. Esto produce un desequilibrio osmótico en las células y, eventualmente, su lisis.

La muerte del huésped puede ser el resultado de la disrupción celular del intestino medio, lo que en última instancia conduce a una alimentación ineficiente y/o septicemia derivada del crecimiento vegetativo en el hemocelo de Bt u otras bacterias en el lumen (Figura 2).

Figura 2. Resumen esquemático del modo de acción de las proteínas cristalinas de Bacillus thuringiensis. Una vez que las esporas y los cristales llegan al intestino medio del huésped (1), las proteínas cristalinas se solubilizan (2) y son procesadas por las proteasas del intestino medio (3). Las toxinas activadas son capaces de atravesar la matriz peritrófica (4) y unirse a receptores de membrana específicos (5) ubicados en las células epiteliales del intestino medio. Esta unión permite que las toxinas formen poros (6), lo que conduce a la lisis celular osmótica. La muerte celular masiva altera la integridad de la capa epitelial del intestino medio (7), lo que es suficiente para producir la muerte del huésped.

¿Qué proteínas produce Bt y para qué sirven?

Las proteínas cristalinas Bt más estudiadas son los miembros de la clase de proteínas Cry (cristal), que tienen una estructura de 3 dominios (como Cry1, Cry2, Cry3, Cry4, Cry5, Cry9, etc.). Otras proteínas cristalinas son las toxinas Cyt (citolíticas), cuya forma activa contiene un solo dominio (Cyt2Aa).

Las toxinas de cristales Bt tienen una especificidad objetivo, lo que significa que una proteína determinada tendrá un efecto de control sobre una plaga específica, pero puede no funcionar sobre una diferente.

La literatura a menudo describe muchas proteínas como activas contra un orden específico de insectos, como lepidópteros, dípteros y coleópteros, o contra diferentes especies de nematodos. En principio, el rango de proteínas que funcionan eficazmente contra un número determinado de dianas es bastante estrecho.

Esto se evidencia en las cepas Bt desarrolladas como productos comerciales, que generalmente albergan contenidos genéticos similares para el control de especies pertenecientes al mismo orden de insectos.

¿Por qué las cepas de Bt de Bioinsectis son diferentes?

Las soluciones Bt actuales en el mercado de la protección de cultivos están dirigidas principalmente al control de plagas de lepidópteros. La mayoría de los productos comerciales disponibles se basan en cepas de serovar kurstaki, que expresan principalmente combinaciones de variantes de proteínas Cry1A y Cry2A, y serovar aizawai que, además, incluyen Cry1C y/o Cry1D. El resultado, es una oferta altamente redundante de principios activos que se traduce en una menor diferenciación entre productos.

Con el fin de proporcionar al mercado cepas Bt nuevas y diferenciadas, el departamento de investigación y desarrollo de BIOINSECTIS se ha dedicado a construir una nueva colección de miles de aislados Bt de los cuales, hasta la fecha, se han secuenciado más de 600 cepas únicas. En la actualidad, el equipo continúa caracterizando aquellos con nuevas combinaciones de genes insecticidas a nivel biológico, proporcionando a las empresas del sector ingredientes activos sin precedentes y competitivos que superan a los productos basados en Bt disponibles actualmente (Tabla 1).

Tabla 1. Contenido genético insecticida de las cepas Bt de Bioinsectis (BST-Bt) en comparación con las cepas comerciales serovares kurstaki y aizawai

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