Person: Lai, Liliana
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Job Title
Last Name
Lai
First Name
Liliana
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Agronomía, Biotecnología y Alimentación
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IMAB. Research Institute for Multidisciplinary Applied Biology
ORCID
0000-0002-6428-0078
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811870
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Publication Open Access Bacillus thuringiensis Cyt proteins as enablers of activity of Cry and Tpp toxins against Aedes albopictus(2023) Lai, Liliana; Villanueva, Maite; Muruzabal Galarza, Ane; Fernández González, Ana Beatriz; Unzue Pozas, Argiñe; Toledo Arana, Alejandro; Caballero Murillo, Primitivo; Caballero Sánchez, Carlos; Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology - IMABAedes albopictus is a species of mosquito, originally from Southeast Asia, that belongs to the Culicidae family and the Dipteran insect order. The distribution of this vector has rapidly changed over the past decade, making most of the temperate territories in the world vulnerable to important human vector-borne diseases such as dengue, yellow fever, zika or chikungunya. Bacillus thuringiensis var. israeliensis (Bti)-based insecticides represent a realistic alternative to the most common synthetic insecticides for the control of mosquito larvae. However, several studies have revealed emerging resistances to the major Bti Crystal proteins such as Cry4Aa, Cry4Ba and Cry11Aa, making the finding of new toxins necessary to diminish the exposure to the same toxicity factors overtime. Here, we characterized the individual activity of Cyt1Aa, Cry4Aa, Cry4Ba and Cry11Aa against A. albopictus and found a new protein, Cyt1A-like, that increases the activity of Cry11Aa more than 20-fold. Additionally, we demonstrated that Cyt1A-like facilitates the activity three new Bti toxins: Cry53-like, Cry56A-like and Tpp36-like. All in all, these results provide alternatives to the currently available Bti products for the control of mosquito populations and position Cyt proteins as enablers of activity for otherwise non-active crystal proteins.Publication Embargo New functions for Cyt proteins and sporulation determinants in Bacillus thuringiensis(2023) Lai, Liliana; Caballero Murillo, Primitivo; Caballero Sánchez, Carlos; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraEn este estudio, primero nos centramos a encontrar nuevas proteínas insecticidas y factores sinérgicos con actividad contra larvas de A. albopictus. Nuestro primer objetivo, fue caracterizar la actividad individual de las proteínas del cristal Cyt1Aa, Cry4Aa, Cry4Ba y Cry11Aa contra A. albopictus y encontrar nuevas proteínas que contribuyesen a diversificar los ingredientes activos basados en Bt actualmente disponibles. Uno de nuestros resultados nos permitió encontrar y caracterizar una nueva proteína Cyt1A-like, que aumentaba la actividad de Cry11Aa más de 10 veces y activaba a tres proteínas nuevas Cry53-like, Cry56Alike y Tpp36-like que no eran tóxicas por sí solas. Estos resultados posicionaron a las proteínas Cyt como facilitadores de la actividad de proteínas cristalinas que, de otro modo, no resultaban tóxicas. Como segundo objetivo, nos centramos en comprender el vínculo entre la esporulación y la formación de cristales en Bt. En la literatura, se describe extensamente cómo se acoplan ambos procesos están estrechamente relacionados. Sin embargo, la mayoría de dichos estudios suelen girar en torno a reguladores generales de la esporulación que, además, son críticos para la expresión de proteínas cristalinas. En este caso, nuestro objetivo fue encontrar determinantes de esporulación que fueran críticos para la generación de las esporas, pero prescindibles para la formación de los cristales. A través de una estrategia de mutagénesis aleatoria, descubrimos un gen esencial para la esporulación, spoIIIAA, que no afectaba a la producción del cristal. El transcriptoma del mutante spoIIIAA reveló que varios genes de la esporulación, así como una hidrolasa de la pared celular se encontraban afectados en su expresión. Además, varios factores de virulencia se encontraron sobre expresados, sin embargo, los genes de la proteína cristalina mantuvieron sus niveles de expresión sin cambios. Finalmente, reproducimos la misma mutación, mediante mutagénesis dirigida, en la cepa AM 65-52. Tanto la cepa parental como el mutante asporígeno derivado conservaron la capacidad de producir cristales activos contra las larvas de Aedes aegypti y A. albopictus. En resumen, en este trabajo proporcionamos nuevos conocimientos sobre las proteínas del cristal con actividad frente a mosquitos, especialmente las proteínas Cyt y su capacidad para habilitar la actividad de proteínas que, de otro modo, no serían tóxicas. Análogamente, se presentan resultados que posicionan a SpoIIIAA como un regulador crítico de la esporulación que no afecta a la expresión de las proteínas cristalinas.Publication Open Access Potential of Cry10Aa and Cyt2Ba, two minority δ-endotoxins produced by Bacillus thuringiensis ser. israelensis, for the control of Aedes aegypti larvae(MDPI, 2020) Valtierra de Luis, Daniel; Villanueva San Martín, Maite; Lai, Liliana; Williams, Trevor; Caballero Murillo, Primitivo; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology - IMAB; Agronomía, Biotecnología y AlimentaciónBacillus thuringiensis ser. israelensis (Bti) has been widely used as microbial larvicide for the control of many species of mosquitoes and blackflies. The larvicidal activity of Bti resides in Cry and Cyt δ-endotoxins present in the parasporal crystal of this pathogen. The insecticidal activity of the crystal is higher than the activities of the individual toxins, which is likely due to synergistic interactions among the crystal component proteins, particularly those involving Cyt1Aa. In the present study, Cry10Aa and Cyt2Ba were cloned fromthe commercial larvicideVectoBac-12AS® and expressed in the acrystalliferous Bt strain BMB171 under the cyt1Aa strong promoter of the pSTAB vector. The LC50 values for Aedes aegypti second instar larvae estimated at 24 hpi for these two recombinant proteins (Cry10Aa and Cyt2Ba) were 299.62 and 279.37 ng/mL, respectively. Remarkable synergistic mosquitocidal activity was observed between Cry10Aa and Cyt2Ba (synergistic potentiation of 68.6-fold) when spore + crystal preparations, comprising a mixture of both recombinant strains in equal relative concentrations, were ingested by A. aegypti larvae. This synergistic activity is among the most powerful described so far with Bt toxins and is comparable to that reported for Cyt1A when interacting with Cry4Aa, Cry4Ba or Cry11Aa. Synergistic mosquitocidal activity was also observed between the recombinant proteins Cyt2Ba and Cry4Aa, but in this case, the synergistic potentiation was 4.6-fold. In conclusion, although Cry10Aa and Cyt2Ba are rarely detectable or appear as minor components in the crystals of Bti strains, they represent toxicity factors with a high potential for the control of mosquito populations.