Mehanizem delovanja insekticidnih proteinskih kompleksov iz gobe bukov ostrigar (Pleurotus ostreatus) na membrane črevesnega epitela ličink koruznega hrošča (Diabrotica virgifera virgifera)

Milijaš Jotić, Matej (avtor), Sepčić, Kristina (mentor), Kostanjšek, Rok (komentor)

Ostreolizin A6 (OlyA6) je protein, ki ga proizvaja goba bukov ostrigar (Pleurotus ostreatus). Veže se na membranske domene sfingomielina/holesterola in skupaj s proteinsko partnersko molekulo, pleurotolizinom B (PlyB), tvori 13-merne transmembranske pore, perforacija membrane pa vodi v smrt celice. Poleg tega se OlyA6 1000-krat močneje veže na ceramid fosfoetanolamin (CPE), ki je glavni sfingolipid žuželk, zaradi česar OlyA6 v kombinaciji s PlyB deluje selektivno insekticidno proti koruznemu hrošču. V nalogi smo analizirali histološke spremembe stolpičastega epitela srednjega črevesa ličink koruznega hrošča, hranjenih z OlyA6/PlyB, kjer smo opazili vakuolizacijo citoplazme, zatekanje apikalnih celičnih površin v lumen črevesja in delaminacijo pod epitelom ležeče bazalne lamine. Prav tako smo s krioelektronsko mikroskopijo raziskali membranske interakcije kompleksa OlyA6/PlyB z lipidnimi vezikli (sestavljenimi iz komercialnih lipidov, ki vsebujejo CPE, ali izoliranih nepolarnih lipidov iz ličink koruznega hrošča) in vezikli iz membran mikrovilnega epitela črevesja. V vseh naštetih sistemih je prišlo do nastanka transmembranskih por, podobnih tistim, značilnim za membrane, ki vsebujejo kombinacijo sfingomielina/holesterola. Ti rezultati močno nakazujejo, da je za molekularni mehanizem insekticidnega delovanja OlyA6/PlyB odgovorna specifična interakcija OlyA6 s CPE in posledičen nastanek transmembranskih por v srednjem črevesu žuželke, kar odpira povsem nove možnosti pri selektivnem zatiranju škodljivcev.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: bioinsekticid, egerolizin, koruzni hrošč, ostrigar, porotvorni protein, protein z domeno MACPF
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Organizacija: BF - Biotehniška fakulteta
• Leto izida: 2021
• PID: 20.500.12556/RUL-129479
• COBISS.SI-ID: 75097603
• Datum objave v RUL: 02.09.2021

MILIJAŠ JOTIĆ, Matej, 2021, Mehanizem delovanja insekticidnih proteinskih kompleksov iz gobe bukov ostrigar (Pleurotus ostreatus) na membrane črevesnega epitela ličink koruznega hrošča (Diabrotica virgifera virgifera) [na spletu]. Magistrsko delo. [Dostopano 5 maj 2025]. Pridobljeno s: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=129479

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Mechanism of action of insecticidal protein complexes from oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) on western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera) midgut epithelium membranes

Izvleček

Ostreolysin A6 (OlyA6) is a protein produced by the oyster mushroom (Pleurotus ostreatus). It binds to membrane sphingomyelin/cholesterol domains, and together with its protein partner, pleurotolysin B (PlyB), it forms 13-meric transmembrane pore complexes. Further, OlyA6 binds 1000 times more strongly to the insect-specific membrane sphingolipid, ceramide phosphoethanolamine (CPE). In tandem with PlyB, OlyA6 has potent and selective insecticidal activity against the western corn rootworm. We analysed the histological alterations of the midgut wall columnar epithelium of western corn rootworm larvae fed with OlyA6/PlyB, which showed vacuolisation of the cell cytoplasm, swelling of the apical cell surface into the gut lumen, and delamination of the basal lamina underlying the epithelium. Additionally, cryo-electron microscopy was used to explore the membrane interactions of the OlyA6/PlyB complex using lipid vesicles composed of artificial lipids containing CPE or isolated nonpolar lipids from western corn rootworm larvae and brush border membrane vesicles. Multimeric transmembrane pores were formed in all vesicle preparations, similar to those described for sphingomyelin/cholesterol membranes. These results strongly suggest that the molecular mechanism of insecticidal action of OlyA6/PlyB arises from specific interactions of OlyA6 with CPE and the consequent formation of transmembrane pores in the insect midgut, which opens new options for highly selective suppression of crop pests.

• Ključne besede: bioinsecticide, aegerolysin, western corn rootworm, oyster mushroom, pore-forming protein, MACPF-protein