Determinación in vitro e in vivo de las propiedades insecticidas de las lectinas P2 y P4 de semillas de Galactia lindenii sobre un lepidóptero
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Resumen
Algunas lectinas de origen vegetal se caracterizan por su efecto entomotóxico, provocando efectos antinutritivos, inhibición del crecimiento, disminución en el desarrollo y aumento en la mortalidad de los insectos, cuando se administran por vía oral en dieta artificial o se expresan en plantas transgénicas. En este trabajo se estudió la actividad bioinsecticida de las lectinas de Galactia lindenii, LGL-P2 y LGL-P4, la lectina LGL-P2 es específicas por trisacárido H-tipo II (Fucα1,2Galβ1,4GlcNAc), mientras que la lectina LGL-P4 específica por glucosa (Glc)/ Manosa (Man). Las lectinas fueron aisladas a partir de las semillas de Galactia lindenii y purificadas por diferentes técnicas cromatográficas, como intercambio aniónico, afinidad y filtración en gel.
Las lectinas se obtuvieron en diferentes cantidades, 6% (LGL-P2) y 0.012 % (LGL-P4); por SDS PAGE mostraron bandas de ~25 kDa y ~ 30 kDa para los monómeros de LGL-P2 y LGL-P4 respectivamente. Se llevó a cabo la caracterización estructural de la LGL-P4, mediante digestión tríptica y secuenciación de péptidos por espectrometría de masas en tándem, alcanzado una secuencia parcial con 65,8 % de cobertura; por predicción computacional se determinó que pertenece a las lectinas tipo Leguminosa (Tipo L) y que presenta una alta posibilidad de interacción con ácido-N-acetilneuramínico (NeuAc), carbohidrato presente en el intestino de insectos. Por otra parte, las lectinas mostraron un efecto dependiente de la concentración sobre la línea celular de insecto CF203, dado que disminuyeron la viabilidad celular con 10 μM (LGL-P2) y 3 μM (LGL-P4); contrariamente, con 0,03 μM LGL-P4 promovió su proliferación. Para complementar los estudios de actividad biológica, se determinó el efecto bioinsecticida de la lectina LGL-P2, realizando ensayos in vivo con larvas de primer estadio de Spodoptera frugiperda alimentadas con dieta artificial que incluyó diferentes cantidades de la lectina, observándose hasta un 66 % de mortalidad en el día once. Se determinó que LGL-P2 y LGL-P4 se unen en el intestino medio de larvas de cuarto estadio de S. frugiperda alterando la membrana peritrófica y células del intestino medio. Los resultados mostraron que las lectinas de Galactia lindenii tienen un gran potencial para el manejo integrado de insectos como S. frugiperda y por lo tanto se podrían emplear como agentes biológicos para controlar los insectos plaga, que afectan los cultivos de gran interés económico. (Texto tomado de la fuente).
Abstract
Some vegetal lectins have an entomotoxic effect, which causes (i) antinutritive effects, (Tereshchenkova et al.) growth inhibition, (iii) development decline, and (iv) mortality increase in insects, when administered orally in artificial diet or expressed in transgenic plants. This work studied the bioinsecticide activity of lectins found in Galactia lindenii, i.e., LGL-P2, and LGL-P4. Lectin LGL-P2 is specific for the type II H- trisaccharide (Fucα1,2Galβ1,4GlcNAc), while lectin LGL-P4 is specific for glucose (Glc)/Mannose (Man). These lectins were isolated from Galactia lindenii seeds and purified with different chromatographic technics, such as: anionic exchange, affinity, and gel filtration.
The lectins were obtained in different amounts, 6 % (LGL-P2) and 0.012 % (LGL-P4). Analysis of the lectins by SDS PAGE indicated bands of ∼25 kDa and ∼30 kDa for the monomers of LGL-P2 y LGL-P4, respectively. The structural characterization of LGL-P4 was performed through tryptic digestion and peptide sequencing by tandem mass spectrometry, reaching a partial sequence of 65,8 % coverage. Based on the computational prediction, it was identified that the LGL-P4 lectin was a legume type (Type L), with a high probability for interaction with acid-N-acetylneuraminic (NeuAc); this carbohydrate is present in the intestine of insects. In addition, the lectins showed a concentration effect on the insect cell line CF203, as they decreased the cell viability at 10 μM (LGL-P2) and 3 μM (LGL-P4); but promoted proliferation at 0,03 μM (LGL-P4). The bioinsecticide effect of LGL-P2 lectin was evaluated by in vivo trials in which Spodoptera frugiperda larvae in the first instar were fed. The artificial diet used in the trials included different lectin concentrations. Up to a 66% mortality at the eleventh day was found.
Furthermore, the studies showed that LGL-P2 and LGL-P4 bond to the midgut at the fourth instar of S. frugiperda, altering the peritrophic membrane and the midgut cells. Results showed that Galactia lindenii lectins have excellent potential for integrated insect management of S. frugiperda. Therefore, they could be used as biological agents to control pest insects, which affect crops of great economic interest.
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