Биоинформатики СПбГУ раскрыли механизм эволюции природных токсинов, воздействующих на насекомых-вредителей
Белковые токсины Cry крайне важны для современного сельского хозяйства, так как служат основой для более чем половины препаратов на мировом рынке биологических средств защиты растений от насекомых‑вредителей. Эксперты Санкт‑Петербургского государственного университета описали процесс появления новых вариантов этих соединений в ходе эволюции, что позволит более точно прогнозировать их свойства и область применения в сельском хозяйстве и биотехнологии.
Почвенные бактерии вида Bacillus thuringiensis вырабатывают токсины Cry — белки с инсектицидными свойствами, то есть способностью уничтожать вредителей. Во время спорообразования они формируют кристаллы, которые специфично действуют против гусениц, жуков, комаров и других вредителей, но остаются безопасными для людей, теплокровных животных и полезных насекомых, например пчел. По этой причине их давно применяют в сельском хозяйстве и при создании биопрепаратов, защищающих хозяйственно ценные растения. Результаты работы опубликованы в научном журнале The ISME Journal.
Белок Cry состоит из трех стабильных и автономных функциональных частей — доменов, сочетание которых определяет свойства и круг организмов, которые он поражает. Домены участвуют в распознавании цели, взаимодействии с ней и формировании токсического эффекта. Как отмечают ученые, насекомые со временем адаптируются к существующим биологическим средствам поражения. Поэтому одним из основных двигателей эволюции белков становится обмен доменами, обеспечивающий появление измененных вариантов, способных точечно уничтожать конкретные группы вредителей.