Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis (o Bt) és un bacteri gram positiu de la família Bacillaceae, utilitzat de manera habitual com a pesticida. És un microorganisme àmpliament distribuït. Es pot trobar al tracte digestiu d’erugues, a la superfície de plantes, en ambient aquàtics, femtes animals o a molins de farina i a magatzems de gra.[1] També s’ha observat en experiments de laboratori parasitant arnes com la Cadra calidella.[2]

Infotaula d'ésser viuBacillus thuringiensis Modifica el valor a Wikidata
Bt-toxin-crystals.jpg
Espores i vidres bipiramidals del cep T08025 de Bacillus thuringiensis morrisoni. Modifica el valor a Wikidata
Dades
Tinció de GramGrampositiu Modifica el valor a Wikidata
Taxonomia
Super-regneProkaryota
RegneBacteria
FílumFirmicutes
ClasseBacilli
OrdreBacillales
FamíliaBacillaceae
GènereBacillus
EspècieBacillus thuringiensis Modifica el valor a Wikidata
Nomenclatura
EpònimTuríngia i Ernst Berliner Modifica el valor a Wikidata

Durant el procés de generació d’endòspores, moltes soques de Bt produeixen unes proteïnes cristal·litzades anomenades δ-endotoxines que tenen acció insecticida. Això ha portat a que s’utilitzi aquesta espècie com a insecticida i, més recentment, s’han creat cultius vegetals genèticament modificats utilitzant gens específics de Bt.[3] No totes les soques de Bt productores de cristalls tenen propietats insecticides.[4]

Taxonomia i descobrimentModifica

Descobert al 1902 dins dels cucs de seda pel japonès Ishiwatari Shigetane. El va batejar B. sotto, utilitzant la paraula sottō (卒倒, col·lapse) degut a la paràlisis bacil·lar.[5] Al 1911 el microbiòleg alemany Ernst Berliner el va redescobrir quan, estudiant una malaltia anomenada Schlaffsucht , va aconseguir aïllar-lo en unes erugues de l’espècie Ephestia kuehniella a Thuringia (d’aquí el nom de thuringiensis) [6]. B. sotto seria més tard catalogat amb el nom de B. thuringiensis var. sotto.[7]

Al 1976 Robert A. Zakharyan va identificar la presència d’un plasmidi en una soca de Bt i va suggerir que aquest plasmidi podia estar involucrat en la formació de l’endòspora i la cristal·lització.[8] Bt està estretament relacionat amb B. cereus, un bacteri del sòl, i amb B. anthracis, el causant de l’àntrax; els tres microorganismes bàsicament es diferencien per la composició del seus plasmidis.[9] Tots tres són aerobis capaços de produir endòspores.

Hi ha vàries subespècies de Bacillus thuringiensis reconegudes: B. thuringiensis subsp. kurstaki (Btk), subsp. israelensis (Bti)o subsp. aizawa.

Mecanisme de l’acció insecticidaModifica

Després de l’esporulació, B. thuringiensis forma cristalls de proteïna amb acció insecticida. Aquestes proteïnes contenen δ-endotoxins  i estan codificades pels gens cry (també són anomenades proteïnes Cry).[10] En la majoria de soques de B. thuringiensis, els gens cry estan localitzats a un plasmidi.[11][12]

Les toxines Cry tenen activitat insecticida en moltes espècies de l’ordre dels Lepidòpters, Dípters, Coleòpters i Himenòpter, així com també efecte sobre nematodes.[13][14]

Quan les toxines cristal·litzades són ingerides pels insectes, aquestes es desnaturalitzen i s’alliberen al tracte intestinal. La toxina Cry s’incereix a la membrana de l’intestí, paralitzant el tracte intestinal. L’insecte deixa de menjar i mor per inanició. Alhora, bacteris Bt vius poden colonitzar l’insecte, fet que contribueix a la mort de l’individu parasitat.[11]

S’ha observat que, quan el bacteri no està parasitant un insecte, un sARN anomenat BtsR1 pot silenciar la toxina Cry inhibint la seva expressió. La inhibició d’aquest gen afavoreix que els insectes mengin més espores resultant finalment en la mort de l’hoste.

Al 1996 es van descobrir unes noves proteïnes amb propietats insecticides. Es van anomenar Proteïnes Vegetatives Insecticides (conegudes com a VIP per les seves sigles en anglès, InterPro: IPR022180). Aquestes proteïnes no comparteixen cap seqüència homòloga amb les proteïnes Cry, no competeixen pels mateixos receptors i ataquen a d’altres insectes.[15][16]

Al 2000 es va descobrir un subgrup de proteïnes Cry, anomenades parasporines, a través d’una soca de B. thuringiensis amb propietat no insecticides.  Les proteïnes del grup de les parasporines no són hemolítiques però són capaces de matar cèl·lules canceroses.[17] Al 2013 s’havien descobert sis subfamílies de parasporines, anomenades de la PS1 a la PS6.[18]

BibliografiaModifica

  • Schnepf H.E., N. Crickmore, J. Van Rie, Dereclus, J. Baum, J. Feitelson, D.R. Zeigler y D.H. Dean. 1998. Bacillus thuringiensis and its pesticidal crystal proteins. Microbiol Mol. Biol. Rev. 62: 775-806.

ReferènciesModifica

  1. Madigan, Michael T., 1949-. Brock biology of microorganisms. 11th ed. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2006. ISBN 0-13-144329-1. 
  2. Cox, P.D. «The influence of photoperiod on the life-cycles of Ephestia calidella (Guenée) and Ephestia figulilella Gregson (Lepidoptera: Phycitidae)» (en anglès). Journal of Stored Products Research, 11, 2, 1975-06, pàg. 75–85. DOI: 10.1016/0022-474X(75)90043-0.
  3. Kumar, P. Ananda; Sharma, R. P.; Malik, V. S.. The Insecticidal Proteins of Bacillus thuringiensis (en anglès). 42. Academic Press, 1996, p. 1–43. DOI 10.1016/s0065-2164(08)70371-x. 
  4. Roh, Jong Yul; Choi, Jae Young; Li, Ming Shun; Jin, Byung Rae; Je, Yeon Ho «Bacillus thuringiensis as a specific, safe, and effective tool for insect pest control». Journal of Microbiology and Biotechnology, 17, 4, 2007-04, pàg. 547–559. ISSN: 1017-7825. PMID: 18051264.
  5. New Innovative Pesticides: An Evaluation of Incentives and Disincentives for Commercial Development by Industry (en anglès). Environmental Protection Agency, Office of Pesticide Programs Criteria and Evaluation Division, Economic Analysis Branch, 1977. 
  6. Reardon, Richard C.; Dubois, Normand R.; McLane, Winfred; National Center of Forest Health Management (U.S.). Bacillus thuringiensis for managing gypsy moth : a review. [Morgantown, W. Va.] : USDA Forest Service, National Center of Forest Health Management, 1994. 
  7. Insect pathology : an advanced treatise. Vol. 2. Nova York: Academic Press, 1963, p. 32. ISBN 978-0-323-14317-2. 
  8. Pathogens of invertebrates : application in biological control and transmission mechanisms, p. 159. ISBN 0-306-41700-6. 
  9. Økstad, Ole Andreas; Kolstø, Anne-Brit. Genomics of Bacillus Species (en anglès). New York, NY: Springer New York, 2011, p. 29–53. DOI 10.1007/978-1-4419-7686-4_2. ISBN 978-1-4419-7685-7. 
  10. «Bacillus thuringiensis toxin nomenclature». [Consulta: 5 març 2020].
  11. 11,0 11,1 Dean, Donald H. «Biochemical Genetics of the Bacterial Insect-Control Agent Bacillus thuringiensis: Basic Principles and Prospects for Genetic Engineering» (en anglès). Biotechnology and Genetic Engineering Reviews, 2, 1, 1984-10, pàg. 341–363. DOI: 10.1080/02648725.1984.10647804. ISSN: 0264-8725.
  12. Beegle, Clayton C.; Yamamoto, Takashi «INVITATION PAPER (C.P. ALEXANDER FUND): HISTORY OF BACILLUS THURINGIENSIS BERLINER RESEARCH AND DEVELOPMENT» (en anglès). The Canadian Entomologist, 124, 4, 01-07-1992, pàg. 587–616. DOI: 10.4039/Ent124587-4. ISSN: 0008-347X.
  13. Schnepf, E.; Crickmore, N.; Van Rie, J.; Lereclus, D.; Baum, J. «Bacillus thuringiensis and its pesticidal crystal proteins». Microbiology and molecular biology reviews: MMBR, 62, 3, 1998-09, pàg. 775–806. ISSN: 1092-2172. PMC: PMC98934. PMID: 9729609.
  14. Wei, Jun-Zhi; Hale, Kristina; Carta, Lynn; Platzer, Edward; Wong, Cynthie «Bacillus thuringiensis crystal proteins that target nematodes». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 100, 5, 04-03-2003, pàg. 2760–2765. DOI: 10.1073/pnas.0538072100. ISSN: 0027-8424. PMC: PMC151414. PMID: 12598644.
  15. Palma, Leopoldo; Hernández-Rodríguez, Carmen Sara; Maeztu, Mireya; Hernández-Martínez, Patricia; Ruiz de Escudero, Iñigo «Vip3C, a novel class of vegetative insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis». Applied and Environmental Microbiology, 78, 19, 2012-10, pàg. 7163–7165. DOI: 10.1128/AEM.01360-12. ISSN: 1098-5336. PMC: 3457495. PMID: 22865065.
  16. Estruch, J. J.; Warren, G. W.; Mullins, M. A.; Nye, G. J.; Craig, J. A. «Vip3A, a novel Bacillus thuringiensis vegetative insecticidal protein with a wide spectrum of activities against lepidopteran insects». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 93, 11, 28-05-1996, pàg. 5389–5394. DOI: 10.1073/pnas.93.11.5389. ISSN: 0027-8424. PMC: PMC39256. PMID: 8643585.
  17. Ohba, Michio; Mizuki, Eiichi; Uemori, Akiko «Parasporin, a new anticancer protein group from Bacillus thuringiensis». Anticancer Research, 29, 1, 2009-01, pàg. 427–433. ISSN: 0250-7005. PMID: 19331182.
  18. Nagamatsu, Yasunori; Okamura, Shoutarou; Saitou, Hiroyuki; Akao, Tetsuyuki; Mizuki, Eiichi «Three Cry toxins in two types from Bacillus thuringiensis strain M019 preferentially kill human hepatocyte cancer and uterus cervix cancer cells». Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 74, 3, 2010, pàg. 494–498. DOI: 10.1271/bbb.90615. ISSN: 1347-6947. PMID: 20208360.

Enllaços externsModifica

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Bacillus thuringiensis