Detecção e caracterização de proteínas parasporinas em Bacillus thuringiensis

Abstract

A bactéria Gram-positiva Bacillus thuringiensis (Bt) é amplamente conhecida devido à sua grande importância no controle biológico, graças à sua capacidade de produzir inclusões cristalinas formadas por proteínas inseticidas (Cry e Cyt), ativas contra um amplo espectro de insetos. Uma nova atividade foi relatada para cristais sem atividade inseticida, a citotoxicidade contra células cancerosas humanas. Essas proteínas citotóxicas, chamadas de Parasporinas (PS), não são hemolíticas e são estruturalmente diferentes das proteínas Cry e Cyt. Até o momento, seis grupos de PS foram identificadas, com base na homologia das suas sequências de aminoácidos. As Parasporinas apresentam modo de ação diferente entre as famílias, assim como diferente espectro citotóxico e nível de atividade. A Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia possui uma Coleção de Bacillus spp. que conta com aproximadamente 2500 isolados. Esse trabalho teve como objetivo identificar, entre as estirpes dessa coleção, genes da família de Parasporinas através de diferentes marcadores moleculares, analisar o perfil proteico dessas estirpes, a possível produção de β-exotoxinas, avaliar sua toxicidade para linhagens de células tumorais, analisar a influência dessas proteínas no padrão de migração celular de linhagens de câncer e as possíveis alterações morfológicas causadas pelas toxinas Parasporinas nas células tumorais suscetíveis. Duzentos e sessenta e nove estirpes foram selecionadas aleatoriamente do banco de bactérias e triadas com os iniciadores específicos desenhados para identificação dos diferentes genes de Parasporina. Trinta e cinco estirpes apresentaram padrões de amplificação para esses genes, dentre estes, 30 isolados obtiveram amplificações para o gene parasporina 1, enquanto 5 isolados para o gene parasporina 3. O perfil proteico sugere que as proteínas secretadas por algumas estirpes possuem o tamanho esperado para o grupo de Parasporina (aproximadamente 81 e 88 kDa para as famílias 1 e 3, respectivamente). Nenhuma das estirpes positivas por PCR apresentou produção de β-exotoxinas. As proteínas das estirpes testadas não mostraram toxicidade contra as linhagens tumorais DU-145 e HeLa. A proteína PS1 da estirpe S1338 mostrou toxicidade específica a células tumorais de mama MCF-7, alterando sua morfologia após 24 horas do tratamento com a toxina ativa, sugerindo que o tipo de morte celular envolvendo a Parasporina 1 seja por apoptose. Nenhuma alteração significativa no padrão de migração das células MCF-7 pode ser observada após o tratamento com a toxina. Desta forma, nossos dados sugerem que a Parasporina 1 produzida pela estirpe S1338 possui características únicas e especificidade contra a linhagem MCF-7 de adenocarcinoma de mama. Estudos mais aprofundados sobre o mecanismo de ação desta toxina, bem como sobre o possível receptor nas células suscetíveis, poderão tornar viável a utilização das Parasporinas como terapia alternativa para o tratamento de câncer, ou até mesmo como ferramenta molecular para o diagnóstico dessa doença.