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Meccanismo d'azione e resistenza di Bacillus thuringiensis: una nuova prospettiva

Bacillus thuringiensis (Bt) �? il patogeno degli insetti impiegato con maggior successo per il controllo delle specie dannose. Bt produce differenti proteine ad attività insetticida, innocue per i vertebrati e attive quasi esclusivamente contro larve di Lepidotteri, Ditteri e Coleotteri, utilizzate per la produzione di formulati e di piante geneticamente modificate resistenti all¿attacco degli insetti sensibili (piante Bt). Questi prodotti, valida alternativa agli insetticidi chimici di sintesi, sono impiegati in tutto il mondo per il controllo degli insetti dannosi all¿agricoltura, ma il loro futuro utilizzo �? minacciato dallo sviluppo di resistenza negli insetti target. A seguito dell¿ingestione e dell¿attivazione ad opera di proteasi intestinali, le tossine Bt si legano a specifici recettori presenti nella membrana apicale delle cellule assorbenti intestinali e formano un poro causandone la morte. Esperimenti di espressione eterologa di recettori per tossine Bt in cellule non target indicano che l¿effetto tossico non dipende esclusivamente dal legame al recettore. Inoltre, il movimento di ioni attraverso il poro non �? la sola causa della morte della cellula, ma si accompagna all¿attivazione di cascate del segnale che innescano processi di morte cellulare. Va peraltro sottolineato che, sebbene molti casi di resistenza a Bt siano associati ad alterazioni nel legame delle tossine ai recettori, si sono osservati casi di resistenza anche quando gli eventi di pre-binding e binding sono inalterati. Nonostante la loro importanza, sono quasi del tutto sconosciuti gli eventi che caratterizzano la risposta delle cellule intestinali al legame delle tossine e alla formazione del poro e l¿obiettivo del presente progetto �? proprio colmare questa lacuna. La caratterizzazione dei processi di morte cellulare innescati dalle tossine Bt rappresenta una sfida ambiziosa nell¿ambito della definizione del loro meccanismo d¿azione e i risultati che otterremo avranno un forte impatto sulla conoscenza dei meccanismi di resistenza e sulla sua gestione. Studieremo la cascata di eventi indotta dalle tossine Bt su colture primarie di cellule intestinali ottenute da larve sensibili e su intestini isolati da larve sensibili trattate con le medesime proteine. Gli studi verranno eseguiti utilizzando diverse tossine con diverso grado di tossicità al fine di chiarire se specifiche risposte cellulari sono responsabili della differente sensibilità dell¿insetto. Verrà poi eseguito uno studio sulla risposta delle cellule intestinali alle tossine in larve resistenti con pre-binding e binding inalterati che chiarirà se la resistenza �? dovuta ad alterazioni nell¿attivazione dei pathway di morte cellulare, il che rappresenterebbe un nuovo meccanismo di resistenza. Verranno utilizzate le larve polifaghe dei Lepidotteri Helicoverpa armigera e Spodoptera littoralis, responsabili di ingenti perdite di prodotti agricoli e note per lo sviluppo di resistenza a molti insetticidi Bt e non.

Principal Investigators:
  • LUCIA COLOMBO loading ,
  • SILVIA CACCIA loading
Financing institution:
MINISTERO DELL'ISTRUZIONE, DELL'UNIVERSITA' E DELLA RICERCA
Type:
FiR2013 - FIRB bando Futuro in Ricerca 2013
Project leader:
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI MILANO
Year:
2014
Duration:
36
Status:
Closed
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