ИСТИНА

Ранее было показано, что дельта-эндотоксины, продуцируемые энтомопатогенным микроорганизмом Bacillus thuringiensis (Cry- и Cyt- белки), наряду с относительно хорошо изученной энтомоцидной активностью, обладают антибактериальным эффектом, механизм которого в настоящее время не известен. Предлагаемый проект направлен на изучение механизма антибактериального действия эндотоксинов. Планируется исследовать влияние на этот процесс различных физико-химических факторов (температуры, рН, концентрации различных катионов и анионов), идентифицировать компоненты бактериальной клетки, участвующие во взаимодействии с Cry- и Cyt-белками; установить роль отдельных доменов молекул дельта-эндотоксинов в антибактериальном эффекте, подтвердить или опровергнуть предположение о том, что антибиотические свойства энтомоцидных белков помогают клеткам Bacillus thuringiensis конкурировать с другими микроорганизмами, попадающими во внутреннюю среду насекомого после дезорганизации кишечного эпителия

Дельта-эндотоксины Bacillus thuringiensis (ВТ) (Cry- и Cyt-белки) убивают личинок многих видов насекомых, а также обладают антибактериальными свойствами. В отличие от инсектицидной активности, механизм антибактериального действия дельта-эндотоксинов практически не изучен. Настоящая работа посвящена исследованию этого явления. Мы показали, что антибактериальной активностью обладают Cry-белки, принадлежащие к различным семействам (Cry1, Cry3, Cry4, Cry9, Cry11), а также эндотоксин Cyt1A. Было установлено, что чувствительность к дельта-эндотоксинам ВТ присуща многим видам бактерий и архей, существенно различающимся, как своей физиологией, так и строением клеточной стенки и плазматической мембраны. Она свойственна анаэробам и аэробам, мезофилам и термофилам. Антибактериальный эффект был продемонстрирован при выращивании микроорганизмов как на агаризованных средах (по образованию зон лизиса), так и в жидких (по изменению скорости нарастания биомассы и образования продуктов жизнедеятельности). Данные электронно-микроскопических исследований показали, что под влиянием дельта-эндотоксинов ВТ происходит разрушение клеточной стенки и плазматической мембраны клеток микроорганизмов и, как результат, их полный лизис. Оказалось, что серотонин оказывает эффект как на рост Moorella thermoacetica и Moorella thermoautotrophica, так и на их чувствительность к Cry-белкам. Мы установили, что прединкубация токсинов с препаратами клеточной стенки микроорганизмов или её компонентами (пептидогликаном, тейхоевой кислотой, N-ацетил-D-галактозамином) усиливает их антибиотическое действие. Из этого был сделан вывод, что взаимодействие с клеточной стенкой является важным звеном в антибактериальном эффекте этих белков. Поиск района молекулы Cry-токсинов, ответственного за их антибиотические свойства, осуществлялся как путём исследования активности продуктов ограниченного протеолиза этих белков, так и методами генной инженерии. Полученные данные показывают, что основную роль в антибактериальном эффекте Cry-белков играют альфа-спирали N-концевого домена, и, прежде всего, четвёртая - шестая альфа-спирали, т.е. те структуры их молекулы, которые ответственны за формирование пор или ионных каналов в апикальных мембранах эпителиальных клеток кишечника насекомых при осуществлении токсинами их энтомоцидного эффекта. Это позволяет предположить, что в основе обоих видов биологической активности Cry-белков лежит образование ионных каналов в чувствительных клетках. В целом, проведённые исследования существенно увеличили наши знания касательно антибактериальных свойств дельта-эндотоксинов ВТ и подготовили платформу для дальнейшего исследования этого феномена.