Detección y caracterización de genes cry en bacterias diferentes a Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis (Bt) es el bioinsecticida más exitoso contra diferentes plagas en la agricultura y el sector de salud pública. Su actividad se atribuye a las proteínas Cry que expresa durante la esporulación, estas proteínas no son exclusivas de Bt, ya que se han identificado proteínas Cry en otras bacterias.

En este trabajo se analizó una colección de 223 cepas de Bacillus, en la cual se excluyó a Bt; con la finalidad de establecer la distribución de los genes cry. Además, se realizó la identificación in silico de proteínas Cry en genomas de Bacillus mediante el uso de un perfil de Modelos Ocultos de Markov (HMM) diseñado a partir del C-terminal de las proteínas Cry.

Se identificó y caracterizó la cepa LBIC-004, ésta no forma inclusiones proteicas y el análisis de los genes 16S rRNA, gyrB y hag mostraron un alto porcentaje de identidad a B. cereus. El patrón de plásmidos muestra seis plásmidos pequeños (>12kpb a 3kpb) y dos mega plásmidos. El gen cry (1953pb) codifica una proteína de 651aa (74.9kDa), la cual presenta una estructura tridimensional de tres dominios predicha mediante el software Phyre2. La proteína tiene una identidad del 41% con la proteína Cry8Ca, lo cual indica que es un gen cry nuevo (cry-like). El gen cry-like fue transformado en cepas acristalíferas de Bt, ésta, al igual que la cepa LBIC-004 fue utilizada para realizar bioensayos contra Caenorhabditis elegans, Aedes aegypti, Manduca sexta y Phyllophaga sp; sin embargo, ninguna mostró toxicidad. Con el modelo HMM se analizaron 857 genomas de Bacillus, se logró identificar 174 proteínas Cry, de las cuales 42 correspondían a B. cereus, B. spp. y B. subtilis, el resto correspondía a Bt, sin embargo, un análisis de tipificación multilocus de secuencias revelo que las proteínas Cry se encuentran ampliamente distribuidas en el grupo Bacillus cereus.

Francisco Castillo Esparza estudió la licenciatura en Bioquímica en la Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Realizó sus estudios de posgrado en el departamento de Ingeniería Genética de CINVESTAV-Unidad Irapuato para obtener el grado de maestro en ciencias, posteriormente, obtuvo el grado de doctor en ciencias en el departamento de Biotecnología y Bioquímica en CINVESTAV-Unidad Irapuato, bajo la dirección del Dr. Jorge E. Ibarra (Investigador CINVESTAV 3D, SNI III). Durante sus estudios de posgrado trabajó con la expresión de proteínas heterólogas en plantas y la identificación, caracterización y distribución de genes cry, así como el efecto insecticida de las proteínas en plagas.