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Mutations in domain I interhelical loops affect the rate of pore formation by the Bacillus thuringiensis Cry1Aa toxin in insect midgut brush border membrane vesicles

Lebel, G., Vachon, V., Préfontaine, G., Girard, F., Masson, L., Juteau, M., Bah, A., Larouche, G., Vincent, C., Laprade, R., et Schwartz, J.-L. (2009). « Mutations in Domain I Interhelical Loops Affect the Rate of Pore Formation by the Bacillus thuringiensis Cry1Aa Toxin in Insect Midgut Brush Border Membrane Vesicles. », Applied and Environmental Microbiology, 75(12), p. 3842-3850. doi : 10.1128/AEM.02924-08  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

La formation de pores dans la membrane apicale des cellules épithéliales de l’intestin moyen des insectes sensibles est une étape clé du mode d’action des toxines insecticides de Bacillus thuringiensis. Pour étudier le mécanisme d’insertion des toxines dans la membrane, nous avons utilisé la mutagenèse dirigée pour remplacer individuellement au moins un résidu dans chacune des boucles interhélicoïdales formatrices de pores (domaine I) de Cry1Aa par une cystéine, un acide aminé habituellement absent de la toxine Cry1Aa activée. La toxicité de la plupart des mutants à l’égard des larves néonates de Manduca sexta était comparable à celle de Cry1Aa. Nous avons eu recours à une épreuve de gonflement osmotique pour examiner la capacité de chacune des toxines mutantes activées à perméabiliser les vésicules membranaires des bordures en brosse de l'intestin moyen de M. sexta. Après une heure de préincubation, tous les mutants, sauf le V150C, pouvaient former des pores à pH 7,5, mais l’activité du W182C était plus faible que celle des autres toxines. Lorsque le pH était haussé à 10,5, un processus par lequel le groupement thiol des résidus cystéine prend une charge négative, nous avons constaté une diminution importante de la capacité de formation de pores chez la plupart des mutants, sans que celle des toxines suivantes ne soit compromise : Cry1Aa, I88C, T122C, Y153C et S252C. La vitesse de formation des pores était également beaucoup plus faible chez les mutants F50C, Q151C, Y153C, W182C et S252C que chez Cry1Aa à pH 7,5. Au pH plus élevé, tous les mutants formaient des pores beaucoup plus lentement que Cry1Aa, sauf le mutant I88C, qui était beaucoup plus rapide, et le mutant T122C. Ces résultats indiquent que les résidus du domaine I de la boucle interhélicoïdale jouent un rôle important dans les changements de conformation qui donnent lieu à l’insertion des toxines et à la formation de pores.

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