Molekulární biotechnologie č.10
•Využití poznatků molekulární biotechnologie. Mikrobiální insekticidy.


Využití molekulární biotechnologie – v mnoha oblastech
•Molekulární diagnostika
•Bioremediace a využití biomasy
•Využití škrobu a sacharidů, utilizace celulózy
•Mikrobiální insekticidy
•Baktérie stimulující růst rostlin
•Vakcíny a terapeutické proteiny.
•Příprava a využití transgenních rostlin. Nové potraviny.
•Příprava a využití transgenních zvířat.
•Genová terapie lidských somatických buněk.
•
•

Mikrobiální insekticidy (přípravky k hubení hmyzu)
•V budoucnu pravděpodobně nahradí chemické pesticidy (chemický prostředek sloužící v zemědělství k
hubení nežádoucích rostlinných nebo živočišných organismů)
•Jsou produkovány baktériemi druhu Bacillus thuringiensis

Přeměna protoxinu na toxin
•Baktérie druhu Bacillus thuringiensis
•Produkují protoxin ve formě parasporálního krystalu
•V zažívacím traktu housenek dochází k přeměně protoxinu na toxin – díky alkalickému prostředí a
přítomnosti specifických proteáz a střevní mikroflory

Parasporální krystal



Mechanismus účinku aktivního toxinu Bacillus thuringiensis
•Toxin se váže na střevní epitelové buňky  housenek
•V epitelu vznikají membránové kanálky, kterými uniká ATP.
•To vede k hladovění,  snížení buněčného metabolismu, dehydrataci a smrti hmyzu
•
•

Membránové kanálky (Glick a spol. 2003)



Toxiny různých kmenů  Bacillus thuringiensis
•Jsou vysoce specifické pro určitý druh hmyzu (hmyzích škůdců)
•Jsou biodegradabilní a proto jejich používání nevede ke vzniku resistence

Byly charakterizovány a klónovány geny
•Různých kmenů kódující různé toxiny
•Geny bývají lokalizovány na plasmidech

Izolace různě velkých plasmidů, z nichž některý nese protoxinový gen



Vyhledání plasmidu s protoxinovým genem
•Lze provést pomocí DNA/DNA hybridizace
•DNA sonda se připraví ze známého protoxinového genu

Genetické inženýrství kmenů Bacillus thuringiensis
•S cílem rozšířit specificitu účinku toxinu na další druhy škodlivého hmyzu a
•Zkonstruovat bakteriální kmeny nesoucí více genů toxicity
•Příp. docílit konstitutivní exprese
•
•

Rozšíření toxicity kmenů B.thuringiensis



Specifické geny kódující mikrobiální toxiny
•Byly klonovány do sinic (slouží jako zdroj potravy komárům) a to umožnilo ničit komáry
•Byly klonovány do půdní baktérie Pseudomonas fluorescens a to vedlo ke zlepšení růstu
hospodářských plodin – byl eliminován nežádoucí účinek hmyzích škůdců

Genově modifikovaná Pseudomonas fluorescens



Subklonování protoxinového genu



•