Científicos valencianos desvelan los mecanismos de activación de una proteína para crear biopesticidas

Investigadores de la Universitat de València-ERI Biotecmed, junto con el Centro de Investigaciones Biológicas (CIB) del CSIC y el CIBER de enfermedades raras CIBERERE-ISCIII, han desvelado el mecanismo de activación de la proteína insecticida Vip3A que ayudará a desarrollar biopesticidas más efectivos.

Estos investigadores, que participan en un estudio dirigida a mejorar el control de plagas de la agricultura, ha mostrado, por primera vez, la estructura de la proteína insecticida Vip3Aa, y los cambios sufridos para pasar de su conformación inactiva ('protoxina') a su conformación activa ('toxina'), cuyos resultados han sido publicados en la revista Nature Communications, según informa la Universitat de València.

Vip3Aa es una proteína insecticida secretada por la bacteria 'bacillus thuringiensis' que presenta una potente acción frente a un amplio espectro de insectos lepidópteros.

Hoy en día se utiliza tanto en cultivos ecológicos y convencionales como biopesticidas de pulverización (insecticidas Bt), así como en cultivos transgénicos protegidos contra el ataque de insectos (cultivos Bt), sin embargo, se desconocía el mecanismo por el que Vip3Aa inducía su acción insecticida.

"Nuestra aportación ayuda a comprender cómo actúan las proteínas Vip3 a la hora de destruir las células epiteliales del intestino medio de las larvas de los insectos, que conducen finalmente a su muerte", explican Joan Ferré y Yolanda Bel, investigadores de la Universitat de València.

Este trabajo presenta un punto de inflexión en el estudio de la acción insecticida de Vip3Aa y abre la puerta al desarrollo de nuevas aplicaciones biotecnológicas, como la ingeniería de proteínas, que permita producir proteínas insecticidas más estables y con mayor actividad para el control de plagas de la agricultura.

"Hay que destacar que esta es la primera estructura de una proteína, a resolución atómica, obtenida mediante crio-microscopía electrónica en la Universitat de València, una nueva técnica que se abre paso y que tiene mucho que ofrecer junto con la cristalografía", añade Patricia Casino, investigadora 'Ramón y Cajal' de la UV.

El estudio realizado permite mostrar la estructura de la proteína insecticida Vip3Aa, así como los cambios sufridos para pasar de su conformación inactiva ('protoxina') a su conformación activa ('toxina').

El estudio estructural llevado a cabo demuestra que la protoxina es un tetrámero de aspecto piramidal, donde la región N-terminal protrude y forma un haz de hélices retorcidas y la región C-terminal se extiende en dirección opuesta dando un aspecto ramificado.

La protoxina presenta un sitio de corte expuesto al solvente que es reconocido por proteasas, las cuales producirán un corte que facilitará la conversión de protoxina en toxina, añaden las mismas fuentes.

Este proceso conlleva una reestructuración dramática de la región N-terminal y da lugar a la formación de un entrelazado (coiled-coil) paralelo de cuatro hélices con aspecto de aguja, de casi 160 Å, una longitud suficiente como para penetrar en la membrana del insecto y contribuir al efecto tóxico.

Aunque desde hacía tiempo se sabía que las proteínas de la familia Vip3 se encontraban en solución en forma de tetrámero, nunca antes se había tenido una visión estructural de los cambios que conducían de la forma de protoxina a la forma activada, señalan los investigadores.

Así, ahora se comprende cómo actúan las proteínas Vip3 para destruir las larvas de los insectos y este trabajo permitirá el desarrollo de nuevas aplicaciones biotecnológicas para producir insecticidas más estables para el control de plagas en la agricultura.