RESUMO: Bacillus thuringiensis subsp. israelensis vem sendo empregada no controle do díptero Aedes aegypti, vetor do vírus causador de doenças como dengue, febre Chikungunya e Zika, que se tornou um dos grandes problemas de saúde pública no Brasil e em outros países de clima tropical, que favorece a proliferação e o desenvolvimento do transmissor. Em virtude do potencial de B. thuringiensis no controle de dípteros, a proposta deste trabalho foi testar as proteínas Cry2Aa e Cry2Ab da linhagem de Bacillus thuringiensis subsp. thuringiensis T01-328 no controle de A. aegypti, em comparação à linhagem díptero específica B. thuringiensis subsp. israelensis. Para tanto, foram realizados bioensaios com larvas de A. aegypti com o esporo-cristal de ambas as linhagens, bem como com as proteínas Cry2Aa e Cry2Ab com expressão heteróloga em Escherichia coli. A linhagem B. thuringiensis thuringiensis T01-328 apresentou atividade inseticida contra as larvas, porém foi menos tóxica que a B. thuringiensis subsp. israelensis. As proteínas Cry2Aa e Cry2Ab expressas de forma heteróloga foram eficazes no controle de A. aegypti. Os resultados obtidos sugerem as proteínas Cry2Aa e Cry2Ab da linhagem B. thuringiensis thuringiensis T01-328 como alternativas para contribuir no controle do A. aegypti.

ABSTRACT: Bacillus thuringiensis subsp. israelensis has been used to control the Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) mosquito larvae, the vector of virus diseases such as dengue, Chikungunya and Zika fever, which have become a major public health problem in Brazil and other tropical countries since the climate favors the proliferation and development of the transmitting vector. Because B. thuringiensis has shown potential for controlling insects of the Diptera order, this work aimed at testing the Bacillus thuringiensis subsp. thuringiensis strain T01-328 and its proteins Cry2Aa and Cry2Ab for control A. aegypti and at comparing the results to the B. thuringiensis subsp. israelensis specific dipteran strain. To this end, bioassays using spore-crystal of both strains, and Cry2Aa and Cry2Ab proteins from the heterologous expression in Escherichia coli, were performed against A. aegypti larvae. The results showed that the B. thuringiensis thuringiensis T01-328 has insecticidal activity against the larvae, but it is less toxic than B. thuringiensis subsp. israelensis. Cry2Aa and Cry2Ab proteins expressed heterologously were effective for controlling A. aegypti larvae. Therefore, the results indicate that the Cry2Aa and Cry2Ab proteins of the B. thuringiensis thuringiensis T01-328 can be used as an alternative to assist in the control of A. aegypti.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade e a capacidade de ligação das proteínas Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac e Cry1Ca, de Bacillus thuringiensis, a receptores intestinais de Helicoverpa armigera. Realizou-se análise de ligação das proteínas ativadas às vesículas de membrana da microvilosidade apical (VMMA) do intestino médio deH. armigera, além de ensaios de competição heteróloga para avaliar sua capacidade de ligação. Cry1Ac destacou-se como a proteína mais tóxica, seguida por Cry1Ab e Cry1Aa. A proteína Cry1Ca não foi tóxica às lagartas e, portanto, não foi possível determinar os seus parâmetros de toxicidade CL50 e CL90. As proteínas Cry1Aa, Cry1Ab e Cry1Ac são capazes de se ligar a um mesmo receptor nas membranas intestinais, o que aumenta o risco do desenvolvimento de resistência cruzada. Portanto, a utilização conjunta dessas proteínas deve ser evitada.

Abstract: The objective of this work was to evaluate the toxicity and the binding capacity of the Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, and Cry1Ca proteins, from Bacillus thuringiensis, to Helicoverpa armigera intestine receptors. Binding analysis of the activated proteins to the brush-border membrane vesicles (BBMV) in the midgut of H.armigera, besides heterologous competition assays to evaluate their binding capacity, was performed. Cry1Ac stood out as the most toxic protein, followed by Cry1Ab and Cry1Aa. The Cry1Ca protein had no toxicity to the caterpillars and, therefore, it was not possible to evaluate its LC50 and LC90 toxicity parameters. The Cry1Aa, Cry1Ab, and Cry1Ac proteins are able to bind themselves to the same receptor in the midgut membrane, which increases the risk of developing cross-resistance. Therefore, the use of these proteins together should be avoided.

Resumo:O objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade de novas proteínas Vip3Aa e sua capacidade de ligação a vesículas de membrana da microvilosidade apical (VMMA) do intestino de lagartas neonatas de Spodoptera frugiperda, Anticarsia gemmatalise Heliothis virescens. Proteínas expressas pelos genes vip3Aa42 e vip3Aa43 mostraram-se tóxicas a S. frugiperda (CL50 de 78,2 e 113 ng cm-2, respectivamente) e A. gemmatalis(CL50 de 239,2 e 57,5 ng cm-2, respectivamente), e pouco tóxicas a H. virescens (CL50>5.000 ng cm-2). Os ensaios de ligação às VMMA mostraram que as proteínas unem-se de forma efetiva aos receptores nas vesículas das espécies avaliadas, mas essa capacidade de ligação somente é efetiva na ativação da toxicidade para as populações avaliadas de S. frugiperdae A. gemmatalis.

Abstract:The objective of this work was to evaluate the toxicity of new Vip3Aa proteins and their binding capacity to brush-border membrane vesicles (BBMV) in the intestine of Spodoptera frugiperda, Anticarsia gemmatalis, and Heliothis virescens neonate larvae. The proteins expressed by the genes vip3Aa42 and vip3Aa43 showed toxicity to S. frugiperda (LC50 of 78.2 and 113 ng cm-2, respectively) and A. gemmatalis(LC50 of 239.2 and 57.5 ng cm-2, respectively), but they showed low toxicity to H. virescens(LC50>5,000 ng cm-2). BBMV binding assays showed that the proteins bind effectively to the receptors on vesicles of the evaluated species, but this binding capacity is only effective on the activation of toxicity to the evaluated populations of S. frugiperdaand A. gemmatalis.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar o gene vip3A de Bacillus thuringiensis e verificar a toxicidade da proteína Vip3Aa50 a larvas da lagarta-do-cartucho (Spodoptera frugiperda) e da lagarta-da-soja (Anticarsia gemmatalis). O gene vip3A foi amplificado por PCR, com iniciadores específicos, e gerou um fragmento de 2.370 pb. Esse fragmento foi clonado em vetor pGEM-T Easy e, em seguida, sequenciado, subclonado em vetor de expressão pET-28a (+) e inserido em células de Escherichia coli BL21 (DE3). A expressão da proteína Vip3Aa50 foi induzida por isopropil-β-D-1-tiogalactopiranosídeo (IPTG), visualizada em SDS-PAGE e detectada por "Western blot". Os ensaios de toxicidade revelaram alta atividade da proteína Vip3Aa50 contra as larvas neonatas da lagarta-da-soja e da lagarta-do-cartucho, com CL50 de 20,3 e 79,6 ng cm-2, respectivamente. O gene vip3Aa50 é um novo gene da classe vip3A.

The objective of this work was to characterize the vip3A gene of Bacillus thuringiensis and to evaluate the toxicity of Vip3Aa50 protein to the fall armyworm (Spodoptera frugiperda) and velvetbean caterpillar (Anticarsia gemmatalis) larvae. The gene vip3A was amplified by specific PCR primers, generating a 2,370-bp fragment. This fragment was cloned into the pGEM-T Easy vector, and then it was sequenced, subcloned into the pET-28a (+)'s expression vector, and inserted into Escherichia coli BL21 (DE3) cells. The Vip3Aa50 protein expression was induced by isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG), visualized in SDS-PAGE, and detected by Western blot. The toxicity bioassay showed a high activity of Vip3Aa50 protein against both velvetbean and fall armyworm neonate larvae, with LC50 at 20.3 and 79.6 ng cm-2 respectively. The vip3Aa50 gene, is a new gene of vip3A class.