Identification and characterization of a new mosquitocidal Bacillus sphaericus and its toxin proteins

Abstract

Yaklaşık 50 yıldan fazla süredir bacteriyel insektisitler sivrisineklerin kontrolü için kullanılmaktadır. Bazı B. sphaericus suşları sporulasyon aşamasında ikili toksinler olarak bilinen yüksek toksin olan proteinleri üretirler. Bu toksinler BinA (41,9 kDa) ve reseptör bağlanma proteini olan BinB (51.4 kDa) proteinlerinden oluşurlar. Bu proteinler sıtma, dang humması, sarı humma gibi hastalıkların taşıyıcısı olabilen sivrisinek larvaları üzerinde toksik etki gösterir. Bu çalışmada kapsamında sivrisinek larvaları üzerinde toksik etkiye sahip yeni bir Bacillus sphaericus (MBI5) suşu tanımlanmıştır. Yapılan laboratuvar biyoassay testlerinde test edilen MBI5 suşunun Culex pipiens larvalarını üzerinde yüksek düzeyde toksik olduğu, ancak pupa ve erginler üzerinde öldürücü olmadığı saptanmıştır. BinA ve BinB genleri pET-16b plasmidine klonlandı ve Escherichia coli DH5α.suşunda eksprese edildi. BinA ve BinB proteinlerinin aktif formları E. coli BL21 suşundan pürifiye edildi. Pürifiye edilmiş BinA proteinin LC50 değeri C. pipiens larvasına karşı 8. saatte 206,8 ng ml-1 olarak bulundu. BinB proteininde Culex larvalarına karşı bir toksik etki gözlenmedi. 1:1 oranında hazırlanmış BinA ve BinB protein karışımının Culex pipiens larvasına karşı 8. saatte LC50 değeri 379,7 ng ml-1 olarak kaydedildi.B. sphaericus (MBI5) suşunun, sivrisinek türlerinin larvalarına karşı etkili yeni bir bakteriyel insektisit olduğu ilk defa bu çalışma ile ortaya konulmuştur.

The bacterial insecticides have been used for the control of vector mosquitoes for more than five decades. Some strains of Bacillus sphaericus produce a highly toxic protein called binary toxins during sporulation. These toxins are composed of toxic BinA (41.9 kDa) and receptor binding BinB (51.4 kDa) proteins and show toxicity against mosquito larvae which vectors of malaria, dengue fever, and yellow fever. In this study, a new mosquitocidal B. sphaericus (MBI5) strain is identified. The toxicity of MBI5 is tested in laboratory bioassay that was able to kill the larvae of Culex pipiens. Bioassay test results showed that MBI5 was able to kill the larvae, but not pupa and adults of Culex pipiens.The BinA and BinB genes were cloned into pET-16b and expressed in Escherichia coli DH5α. The active form of BinA and BinB proteins were purified from the E. coli BL21. The purified BinA protein showed LC50 dose 206,8 ng ml-1 at 8 h against Culex pipiens larvae. The BinB protein was reported as non-toxic against Culex. The 1:1 molar ratio combination of BinA and BinB proteins showed LC50 dose 379,7 ng ml-1 at 8 h against Culex pipiens larvae.The results showed that newly isolated and identified B. sphaericus MBI5 strain can be used as a potential bacterial insecticide against laves of mosquito species.