Bacillus thuringiensis Cyt proteins as enablers of activity of Cry and Tpp toxins against Aedes albopictus

Aedes albopictus is a species of mosquito, originally from Southeast Asia, that belongs to the Culicidae family and the Dipteran insect order. The distribution of this vector has rapidly changed over the past decade, making most of the temperate territories in the world vulnerable to important human vector-borne diseases such as dengue, yellow fever, zika or chikungunya. Bacillus thuringiensis var. israeliensis (Bti)-based insecticides represent a realistic alternative to the most common synthetic insecticides for the control of mosquito larvae. However, several studies have revealed emerging resistances to the major Bti Crystal proteins such as Cry4Aa, Cry4Ba and Cry11Aa, making the finding of new toxins necessary to diminish the exposure to the same toxicity factors overtime. Here, we characterized the individual activity of Cyt1Aa, Cry4Aa, Cry4Ba and Cry11Aa against A. albopictus and found a new protein, Cyt1A-like, that increases the activity of Cry11Aa more than 20-fold. Additionally, we demonstrated that Cyt1A-like facilitates the activity three new Bti toxins: Cry53-like, Cry56A-like and Tpp36-like. All in all, these results provide alternatives to the currently available Bti products for the control of mosquito populations and position Cyt proteins as enablers of activity for otherwise non-active crystal proteins.This research was funded by Gobierno de Navarra with grant numbers 0011-1365-2020-000297 to C.J.C. and 0011-1365-2020-000033 to A.T.-A. L.L. received a doctoral grant from the European Union’s H2020 research and innovation programme under Marie Sklodowska-Curiegrant agreement Nº801586. A.M.-G. was supported by a FPU PhD grant from the Spanish Ministry of Science and Innovation (FPU20/05496). A.B. Fernández’s contract was cofounded by the Program Torres Quevedo (Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Gobierno de España) (PTQ-2018-010091) and Bioinsectis SL

Inhibición selectiva de la actividad lipasa por una mini-proteína altamente conservada en el género Staphylococcus

Resumen del trabajo presentado en la XIII Reunión del Grupo de Microbiología Molecular de La SEM, celebrada en Granada (España), del 7 al 9 de septiembre de 202

Construcción de herramientas moleculares multifuncionales para el diseño de bioinsecticidas a la carta

Resumen del trabajo presentado en el XXVIII Congreso Nacional de la Sociedad Española de Microbiología, celebrado de forma virtual del 28 de junio al 2 de julio de 2021Bacillus thuringiensis (Bt) es una bacteria Gram-positiva que se caracteriza por la producción de diversos cristales paraesporales con actividad bioinsecticida. Estos cristales están formados principalmente por las δ-endotoxinas Cry y Cyt y su composición varía entre distintas cepas. Esto hace que naturalmente exista una amplia gama de toxinas efectivas contra una gran variedad de plagas de insectos. Sin embargo, los actuales productos comerciales basados en Bt están restringidos a unas pocas variedades y no son efectivos para todas las plagas existentes. Dicha falta de variabilidad puede favorecer la aparición de resistencias asociadas al uso sistemático de los mismos. Con el fin de aprovechar la gran diversidad natural de δ-endotoxinas hemos construido una batería de plásmidos multifuncionales que permiten hacer combinaciones de promotores/genes de forma versátil. Primero, para realizar una expresión controlada de las δ-endotoxinas, identificamos promotores con distinta fuerza de expresión. Segundo, para aumentar la modularidad de la plataforma de expresión creamos módulos que permiten el intercambio sistemático de los promotores y de los genes de las δ-endotoxinas seleccionadas. Así es posible combinar cualquier promotor con cualquier gen seleccionado, controlar la expresión simultánea de más de una δ-endotoxina e incluso alterar su orden de expresión dentro del plásmido. Esto contribuye a optimizar y maximizar la producción de las toxinas de interés. Estas herramientas moleculares pueden suponer un salto cualitativo en la industria biotecnológica para la generación a la carta de nuevos compuestos activos, permitiendo explorar nuevas combinaciones de δ-endotoxinas no presentes en aislados naturales y evitando la aparición de resistencias.Departamento de Desarrollo Económico y Empresarial, Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), Programa Operativo 2014-2020 del Gobierno de Navarr

Una nueva mini-proteína induce la formación de agregados proteicos que insolubilizan las lipasas extracelulares de Staphylococcus aureus

Resumen del trabajo presentado en el XXIX Congreso Sociedad Española Microbiología, celebrado en Burgos (España), del 25 al 28 de junio de 2023Recientemente, se han descubierto experimentalmente numerosas mini-proteínas (< 50 aminoácidos) implicadas en procesos esenciales para las bacterias. Sin embargo, la existencia de estas miniproteínas se encuentra sesgada por la deficiente anotación de los genomas, que normalmente se basa en algoritmos arbitrarios que las excluyen. Mediante la combinación de diversas tecnologías de última generación, nuestro grupo está estudiando las mini-proteínas que constituyen el proteoma oculto de Staphylococcus aureus, una de las bacterias patógenas de mayor relevancia clínica. En este estudio presentamos la caracterización funcional de una mini-proteína de 21 aminoácidos (5’Lip), altamente conservada en el género Staphylococcus, que no se encuentra anotada en las bases de datos públicas. 5’Lip está codificada en la región 5’ del mRNA que produce SAL1, una de las dos lipasas extracelulares importantes para la virulencia de este patógeno. Descubrimos que la expresión constitutiva de 5’Lip disminuía la actividad lipasa de los sobrenadantes de cultivo debido a una reducción en la cantidad de lipasas extracelulares, mayoritariamente de SAL2. Mutaciones puntuales en 5’Lip demostraron que la fenilalanina 20 es esencial para su función. Los análisis de expresión y localización subcelular revelaron que la disminución de la actividad lipasa es debida a la inducción por parte de 5 ́Lip de la formación de agregados proteicos asociados a la superficie celular que capturan e insolubilizan a las lipasas. Interesantemente, los estudios proteómicos indicaron que las PSMs (phenol-soluble modulins), otras mini-proteínas de S. aureus que pueden formar amiloides estructurados, posiblemente también estén involucradas en este proceso. Además, demostramos que SAL2, marcada con la proteína fluorescente MARS, co-localiza con el colorante Tioflavina-T, indicando el posible carácter amiloide de estos complejos proteicos. Los próximos estudios están dirigidos a demostrar la relación entre 5’Lip, las PSMs y las lipasas en la formación de los agregados amiloides para así definir su función biológica.Este trabajo ha sido financiado por la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia e Innovación en el marco del Programa Estatal de Generación de Conocimiento y Fortalecimiento Científico y Tecnológico del Sistema de I+D+i (Ref. PID2019-105216GB-I00)

Bacillus thuringiensis Cyt Proteins as Enablers of Activity of Cry and Tpp Toxins against Aedes albopictus

Aedes albopictus is a species of mosquito, originally from Southeast Asia, that belongs to the Culicidae family and the Dipteran insect order. The distribution of this vector has rapidly changed over the past decade, making most of the temperate territories in the world vulnerable to important human vector-borne diseases such as dengue, yellow fever, zika or chikungunya. Bacillus thuringiensis var. israeliensis (Bti)-based insecticides represent a realistic alternative to the most common synthetic insecticides for the control of mosquito larvae. However, several studies have revealed emerging resistances to the major Bti Crystal proteins such as Cry4Aa, Cry4Ba and Cry11Aa, making the finding of new toxins necessary to diminish the exposure to the same toxicity factors overtime. Here, we characterized the individual activity of Cyt1Aa, Cry4Aa, Cry4Ba and Cry11Aa against A. albopictus and found a new protein, Cyt1A-like, that increases the activity of Cry11Aa more than 20-fold. Additionally, we demonstrated that Cyt1A-like facilitates the activity three new Bti toxins: Cry53-like, Cry56A-like and Tpp36-like. All in all, these results provide alternatives to the currently available Bti products for the control of mosquito populations and position Cyt proteins as enablers of activity for otherwise non-active crystal proteins