WO2011009182A2 - Isolated nucleic acid molecule, genetic construct, vector, transgenic cell, method for producing a transgenic cell and plant, isolated and purified polypeptide, biodegradable pesticide composition, pest control method, method for producing transgenic strains resistant to insect pests - Google Patents

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Abstract

The present invention pertains to an insecticide compound derived from a strain of Bacillus thuringiensis and relates to the field of plant pest control, particularly to the control of the boll weevil - Anthonomus grandis. More specifically, the subject matter of the invention relates to a new gene for a new delta-endotoxin designated Cry8Ha and to the cloning and expression of the gene that encodes for the protein Cry8Ha in Escherichia coli. The nucleotide and protein sequence that encodes the new delta-endotoxin, recombinant vectors and host cells are disclosed. Also disclosed are processes and means for the recombinant production and use of the new delta-endotoxin for controlling the boll weevil. Additionally, the invention also provides an optimized synthetic gene for expression in cotton plants. Using the gene described herein, it is possible to transform plants using techniques known by specialists in the field for the expression of the endotoxin active against the boll weevil.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MOLÉCULA DE ÁCIDO NUCLÉICO ISOLADA, CONSTRUÇÃO GÊNICA, VETOR, CÉLULA TRANSGÊNICA, MÉTODO PARA OBTENÇÃO DE UMA CÉLULA E DE UMA PLANTA TRANSGÊNICA, POLIPEPTÍDEO ISOLADO E PURIFI- CADO, COMPOSIÇÃO PESTICIDA BIODEGRADÁVEL, MÉTODO PARA O CONTROLE DE UMA PRAGA, MÉTODO DE OBTENÇÃO DE LINHAGENS TRANSGÊNICAS RESISTENTES A UM INSETO PRAGA".  Report of the Invention Patent for "INSULATED NUCLEIC ACID MOLECULE, GENETIC CONSTRUCTION, VECTOR, TRANSGENIC CELL, METHOD FOR OBTAINING A TRANSGENIC CELL AND PLANT-FLEXED POLYDIOID PULUS, SULIFIDATED POLYPEID, A PRAGUE, METHOD FOR OBTAINING TRANSGENIC LINES RESISTANT TO A PRAGUE INSECT ".
CAMPO DA INVENÇÃO  FIELD OF INVENTION
O seguinte relatório descritivo da patente de invenção refere-se ao campo de controle de insetos-praga que atacam lavouras agrícolas, utilizando métodos e composições que compreendem δ-endotoxinas derivadas do microrganismo Bacillus thuringiensis.  The following patent specification report relates to the field of control of insect pests that attack agricultural crops using methods and compositions comprising δ-endotoxins derived from the Bacillus thuringiensis microorganism.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO  BACKGROUND OF THE INVENTION
O algodoeiro é, dentre todas as plantas domésticas e cultivá- veis, uma das mais atacadas por doenças e insetos-praga, além de apresentar alta sensibilidade à ocorrência imposta por plantas daninhas (Beltrão, E. M., Souza, J. G. O agronegócio do algodão no Brasil. Embrapa: Brasília, v.01 , 1999). Dentre os principais insetos-praga, destaca-se o bicudo-do- algodoeiro, Anthonomus grandis (Boheman, C. H. Description of new speci- es. In Schoenherr, Genera et species Curculionidum cum synonymia hujus Familiae, vol. 7, pt. 2. Paris: Roret. 461 p., 1843), considerado uma das pragas mais sérias da cultura do algodão, encontrando-se dispersa no México, Cuba, Haiti, Venezuela, Colômbia, Paraguai e Brasil. Este inseto utiliza os botões florais e frutos do seu hospedeiro como fonte de alimento e local de desenvolvimento, causando prejuízos diretos à comercialização da fibra de algodão. Os níveis de infestação crescem rapidamente e os prejuízos podem atingir até 100% da produção, caso as medidas de controle não sejam adequadas. Este inseto representa um grande potencial de dano, sendo considerado praga-chave no planejamento e controle de insetos nocivos à cultura, principalmente devido à dificuldade de controle pelos inseticidas químicos.  Among all domestic and cultivated plants, cotton is one of the most attacked by diseases and insect pests, besides having a high sensitivity to the occurrence imposed by weeds (Beltrão, EM, Souza, JG. Cotton agribusiness in Brazil. Embrapa: Brasilia, v.01, 1999). Among the main pest insects, we highlight the cotton boll weevil, Anthonomus grandis (Boheman, CH Description of new species. In Schoenherr, Genera and species Curculionidum cum synonymia hujus Familiae, vol. 7, pt. 2. Paris: Roret 461 pp. 1843), considered one of the most serious pests of cotton cultivation, found in Mexico, Cuba, Haiti, Venezuela, Colombia, Paraguay and Brazil. This insect uses the flower buds and fruits of its host as food source and development site, causing direct damages to the commercialization of cotton fiber. Infestation levels increase rapidly and losses can reach up to 100% of production if control measures are not adequate. This insect represents a great potential for damage, being considered a key pest in the planning and control of insects harmful to the crop, mainly due to the difficulty of control by chemical insecticides.
O algodoeiro e suas pragas coexistem por um longo período e- volutivo. Planta e inseto formam um sistema morfológico e bioquímico interdependente e competitivo, resultando na maioria das vezes, na utilização de parte da planta pelo inseto. Essa parte utilizada representa o dano causado pelo inseto à planta, e depende do tamanho da população da praga, e da habilidade da planta em resistir ao ataque e de se recuperar do dano sofrido (Beltrão, E. M., Souza, J. G. O agronegócio do algodão no Brasil. Embrapa: Brasília, v.01 , 1999). Cotton and its pests coexist for a long time and Volutive. Plant and insect form an interdependent and competitive morphological and biochemical system, most often resulting in the insect's use of part of the plant. This part used represents the damage caused by the insect to the plant, and depends on the size of the pest population, and the ability of the plant to resist the attack and to recover from the damage suffered (Beltrão, EM, Souza, JG. Embrapa: Brasilia, v.01, 1999).
A interação planta versus inseto pode ser visualizada de pelo menos duas maneiras: do ponto de vista do inseto, com a planta variando de adequada a completamente inadequada como hospedeira e, por outro lado, do ponto de vista da planta onde, quanto menor o número de espécies e abundância de insetos associados a ela, e quanto menor o efeito que esses insetos exercem sobre elas, maior a sua resistência sobre esses insetos (Santos, W. J. Identificação, biologia, amostragem e controle das pragas do algodoeiro. In: Embrapa Agropecuária Oeste; Embrapa Algodão. Algodão: tecnologia de produção., p. 296p. 2002).  The plant versus insect interaction can be visualized in at least two ways: from the insect's point of view, with the plant varying from adequate to completely unsuitable as a host and, on the other hand, from the plant's point of view where the smaller the number of species and abundance of insects associated with it, and the lower the effect these insects have on them, the greater their resistance to these insects (Santos, WJ Identification, biology, sampling and control of cotton pests. In: Embrapa Agropecuária Oeste Embrapa Cotton, Cotton: Production Technology, pp. 296p.
Entre um extremo e outro de resistência das plantas aos inse- tos-praga, existe um completo e extensivo arsenal de mecanismos de ataque e contra-ataque a ação dos insetos, que vão desde um simples impedi- mento morfológico a complexos componentes fitoquímicos, que interferem diretamente no processo metabólico envolvido na utilização da planta como hospedeira do inseto. Em termos práticos, a resistência do algodoeiro aos insetos-praga representa a habilidade de certas cultivares produzirem algodão de melhor qualidade em maior quantidade que outros cultivares, sob a- taque da mesma população de insetos-praga (Freire, E. C. Cultivares e produção de semente na melhoria da qualidade do algodão no nordeste e cen- tro-oeste do Brasil. Boletim informativo Embrapa/ CNPA. 1997).  Between the extremes of plant resistance to insect pests, there is a complete and extensive arsenal of insect attack and counterattack mechanisms, ranging from simple morphological impediment to complex phytochemical components, which directly affect the metabolic process involved in the use of the plant as host of the insect. In practical terms, cotton resistance to pest insects represents the ability of certain cultivars to produce better quality cotton in greater quantities than other cultivars under the same pest insect population (Freire, EC Cultivars and seed production). improving cotton quality in northeastern and central-western Brazil (Embrapa / CNPA Newsletter 1997).
Na maioria dos países onde o algodão é cultivado, a vulnerabilidade às pragas representa o principal problema desta cultura. Sem alterna- tivas de controle mais eficazes, os produtores, de forma rotineira, continuam acreditando que os inseticidas químicos sejam a única forma de proteção das lavouras. Embora eficientes, são onerosos, potencialmente danosos ao homem, ao meio ambiente e, em longo prazo, ocasionam o desencadeamento de processos de resistência, ressurgimento de pragas e redução na incidência de inimigos naturais (Panizzi, A. R. Efeito de inseticidas na população das principais pragas da soja. An. Soe. Entomol. Brasil, v.6, p.264- 275. 1977). Diante isso, a presente invenção tem como objetivo aumentar a resistência de plantas, gerando plantas transgênicas, as quais sejam capazes de expressar genes de alta atividade entomotóxica, solucionando, consequentemente, o problema do uso abusivo de inseticidas químicos. In most countries where cotton is grown, pest vulnerability represents the main problem of this crop. Without more effective control alternatives, farmers routinely continue to believe that chemical insecticides are the only form of crop protection. Although efficient, they are costly, potentially harmful to man, the environment and, in the long term, cause the triggering of resistance processes, pest resurgence and reduction in the incidence of natural enemies (Panizzi, AR Effect of insecticides in the population of the main soybean pests. An. Soe. Entomol. Brazil, v.6, p.264-275. 1977). Therefore, the present invention aims to increase plant resistance by generating transgenic plants capable of expressing genes of high entomotoxic activity, thus solving the problem of chemical insecticide abuse.
A introdução estável de genes exógenos em plantas de algodão, com a finalidade de induzir resistência a insetos-praga, é uma excelente alternativa para a diminuição de grande parte dos problemas associados aos métodos químicos. Esta tecnologia reúne várias vantagens, principalmente pelo fato de não poluir o ambiente. Dados gerais demonstram que plantas transformadas de algodão não apresentaram efeitos negativos sobre o am- biente, sendo as características herdáveis e expressas normalmente na planta (Adamczyk, J. J., L. C. Adams L. C, Hardee, D. D. Field efficacy and seasonal expression profiles for terminal Ieaves of singie and doubie Bacillus thuringiensis toxin cotton genotypes. Journal of Economic Entomology, v.94, n.6, DEC, p.1589-1593. 2001).  The stable introduction of exogenous genes in cotton plants to induce resistance to pest insects is an excellent alternative for reducing most of the problems associated with chemical methods. This technology has several advantages, mainly because it does not pollute the environment. General data show that transformed cotton plants did not have negative effects on the environment, being the heritable characteristics normally expressed in the plant (Adamczyk, JJ, LC Adams L. C, Hardee, DD Field efficacy and seasonal expression profiles for terminal Ieaves of singie and doubly Bacillus thuringiensis toxin cotton genotypes Journal of Economic Entomology, v.94, no.6, DEC, p.1589-1593 (2001).
A disponibilidade de microrganismos e compostos orgânicos na natureza para utilização biológica é muito grande, e os mesmos fornecem ampla variedade de matéria-prima para o desenvolvimento de novos produtos, com maior patogenícidade contra o inseto e amplo espectro de ação. Dentre estes microrganismos, uma grande descoberta foi a bactéria de solo Bacillus thuringiensis, a qual é amplamente utilizada como agente de controle biológico e como fonte de moléculas potenciais para programas biotecnológicos, destinados à obtenção de plantas transgênicas resistentes à insetos-praga. Com esta estratégia é possível reduzir em níveis toleráveis as populações de pragas agrícolas de interesse económico (Perlak, F. J., R. W. Deaton, T. A. Armstrong, R. L. Fuchs, S. R. Sims, J. T. Greenplate e D. A. Fischhoff. Insect resistant cotton plants. Biotechnology (N Y), v.8, n.10, p.939-943. 1990). Embora já tenham sido identificadas e descritas algumas δ- endotoxinas com atividade sobre o bicudo-do-algodoeiro, o hábito endofítico desta praga dificulta ou até mesmo inviabiliza o emprego destas toxinas por meios convencionais, as quais são comercializadas como bioinseticidas, como por exemplo, formulações protéicas contendo as toxinas Cry. Estes apresentam instabilidade no meio ambiente, baixo rendimento na purificação a partir de fontes naturais, além da fácil perda de atividade destas toxinas pelas intempéries do ambiente como chuva e sol. Diante deste problema, a estratégia de maior eficiência é a utilização dos genes codificadores de toxi- nas Cry na geração de plantas geneticamente modificadas. The availability of microorganisms and organic compounds in nature for biological use is very large, and they provide a wide variety of raw materials for the development of new products, with greater pathogenicity against the insect and broad spectrum of action. Among these microorganisms, a major discovery was the soil bacterium Bacillus thuringiensis, which is widely used as a biological control agent and as a source of potential molecules for biotechnological programs to obtain transgenic insect-resistant plants. With this strategy it is possible to reduce tolerable levels of agricultural pests of economic interest (Perlak, FJ, RW Deaton, TA Armstrong, RL Fuchs, SR Sims, JT Greenplate and DA Fischhoff. Insect resistant cotton plants. Biotechnology (NY), v.8, no.10, p.939-943, 1990). Although some δ-endotoxins with activity on cotton boll weevil have already been identified and described, the endophytic habit of this pest makes it difficult or even impossible to use these toxins by conventional means, which are marketed as bioinsecticides, such as protein formulations containing Cry toxins. They present instability in the environment, low yield in purification from natural sources, and the easy loss of activity of these toxins due to weather conditions such as rain and sun. Given this problem, the most efficient strategy is to use Cry toxin-encoding genes in the generation of genetically modified plants.
O uso de genes codificantes para este tipo de proteínas entomo- tóxicas e a expressão das mesmas em sistemas heterólogos (bactérias ou plantas transgênicas) contorna as dificuldades geradas pelo uso dos bioinseticidas. Esta estratégia vem se destacando nos últimos anos na área da transgenia, devido à especificidade destas toxinas em relação aos insetos- praga, eficiência, expressão direcionada e sua inocuidade sobre animais e humanos. Desta forma, plantas geneticamente modificadas com resistência específica ao inseto-praga podem ser geradas em sistemas de alta eficiência.  The use of coding genes for this type of entomotoxic proteins and their expression in heterologous systems (bacteria or transgenic plants) circumvents the difficulties generated by the use of bioinsecticides. This strategy has been highlighted in recent years in the field of transgenics, due to the specificity of these toxins in relation to pest insects, efficiency, targeted expression and their innocuity in animals and humans. In this way, genetically modified plants with specific insect pest resistance can be generated in high efficiency systems.
Existem alguns genes e transgenes Bt com atividade para cole- ópteros, como, por exemplo, as plantas expressando um gene cry8 da empresa DU PONT DE MENOURS com toxicidade para Leptinotarsa decemli- neata (US20030177528), o milho transgênico com um gene cry8-like da PIONEER & DU PONT com toxicidade para Diabrotica virgifera, Diabrotica un- decimpunctata howardi, Leptinotarsa decemlineata e Anthonomus grandis (US20060021096, como mencionado também nos pedidos de patente US7105332 e US2005166284), Feng, S et a/., 2005 também descrevem um gene cry8 modificado, cry8Ca, com atividade específica para insetos coleóp- teros (CN1609220-A) e, mais recentemente, a PIONEER & DU PONT des- crevem um gene sintético cry8 com toxicidade para Diabrotica virgifera virgifera em plantas monocotiledôneas como exemplo em plantas de milho (como mencionado no pedido de patente US20060288448). Atualmente, plantas expressando genes Bt do tipo cry8 são, em sua totalidade, monocotiledôneas (p.ex.: milho). Sendo assim, até a presente data, nenhuma invenção descreveu um gene desta natureza, com potencial aplicação em plantas dicotiledôneas, como é o caso da planta de algo- dão. There are some Bt genes and transgenes with activity for cholesters, such as plants expressing a cry8 gene from DU PONT DE MENOURS with toxicity to Leptinotarsa decemlinea (US20030177528), transgenic maize with a cry8-like gene. of PIONEER & DU PONT with toxicity to Diabrotica virgifera, Diabrotica un-decimpunctata howardi, Leptinotarsa decemlineata and Anthonomus grandis (US20060021096, as also mentioned in US7105332 and US2005166284), Feng, S et al., 2005 also describe. modified cry8, cry8Ca, with activity specific to beetle insects (CN1609220-A) and, more recently, PIONEER & DU PONT describe a synthetic cry8 gene with toxicity to Diabrotica virgifera virgifera in monocot plants as an example in maize plants (as mentioned in US20060288448 patent application). Currently, plants expressing cry8-type Bt genes are all monocotyledons (eg maize). Thus, to date, no invention has described a gene of this nature, with potential application to dicotyledonous plants, such as a cotton plant.
Técnicas modernas de biologia molecular, como a construção de bibliotecas combinatórias, são utilizadas para desenvolver e identificar genes análogos mutantes com objetivos específicos.  Modern molecular biology techniques, such as the construction of combinatorial libraries, are used to develop and identify mutant analog genes for specific purposes.
A construção de bibliotecas de genes análogos variantes, utili- zando técnicas de evolução molecular in vitro, têm sido empregada nas últimas três décadas. Esse fato se deve ao surgimento de ferramentas biotecnológicas, as quais servem como plataforma de engenharia genética no desenvolvimento de novas moléculas com atividade melhorada, visando principalmente a agricultura e a indústria farmacêutica (Ling Yuan, L. Kurek, I., English, J. and Keenan, R. Laboratory-directed protein evolution. Microbio- logy and Molecular Biology Review. Vol. 69, No. 3, p. 373 - 392, 2005). Existem diversas técnicas, as quais podem ser aplicadas para gerar mutações em uma sequência gênica, na presente invenção destaca-se a técnica de embaralhamento de DNA (Rosic, N. N., Huang, W., Johnston, W. A., James J. Devoss, J. J., Gillam, E. M. J. Extending the diversity of cytochrome P450 enzymes by DNA family shuffling. Gene, Vol. 35762, No of Pages 9, 2007; Ling Yuan, L. Kurek, I., English, J. and Keenan, R. Laboratory-directed protein evolution. Microbiology and Molecular Biology Reviews, Vol. 69, No. 3, p. 373 - 392, 2005; Abécassis, V, Pompon, D. and Truan, G. High efficiency family shuffling based on multi-step PCR and in vivo DNA recombination in yeast: statistical analysis of a combinatorial library between human cytochrome P450 1A1 and 1A2. Nucleic Acids Research, Vol. 28, No. 20: E 88, 2000; Zhao, H. and Arnold, F.H. Functional and nonfunctional mutations dis- tinguished by random recombination of homologous genes. Proc. Natl. Acad. Sei. U. S. A., Vol. 94, p. 7997 - 8000, 1997; Stemmer, W. P. C. Rapid evolution of a protein in vitro By DNA shufflina . Nature. London, Vol. 370, p. 389 - 391 , 1994). A técnica de embaralhamento de DNA consiste em uma evolução molecular dirigida, a qual gera mudanças pontuais na estrutura primária das moléculas de DNA por meio de mutações randômicas (Ling Yuan, L. Kurek, I., English, J. and Keenan, R. Laboratory-directed protein evolution. Microbiology and Molecular Biology Reviews, Vol. 69, No. 3, p. 373 - 392, 2005; Stemmer, W. P. C. Rapid evolution of a protein in vitro By DNA shuf- fling. Nature. London, Vol. 370, p. 389 - 391 , 1994, US5605793, US5811238, US5830721). O gene de interesse é primeiramente fragmentado de forma aleatória em pequenas sequências de 30-50 pares de base, sendo este produto recombinado em uma reação de PCR (Reação da Poli- merase em Cadeia), a qual é conduzida sem adição de oligonucleotídeos. Em uma segunda reação consecutiva, são adicionados os produtos da primeira reação e oligonucleotídeos específicos. Permite-se, desta forma, a amplificação de uma população de genes análogos mutantes/ variantes (Stemmer, W. P. C. Rapid evolution of a protein in vitro by Embaralhamento de DNA. Nature. London, Vol. 370, p. 389 - 391 , 1994; Zhao, H. and Arnold, F.H. Functional and nonfunctional mutations distinguished by random re- combination of homologous genes. Proc. Natl. Acad. Sei. U. S. A., Vol. 94, p. 7997 - 8000, 1997). The construction of variant analog gene libraries using in vitro molecular evolution techniques has been employed for the past three decades. This is due to the emergence of biotechnological tools, which serve as a genetic engineering platform in the development of new molecules with improved activity, mainly targeting agriculture and the pharmaceutical industry (Ling Yuan, L. Kurek, I., English, J. and Keenan, R. Laboratory-directed protein evolution, Microbiology and Molecular Biology Review, Vol. 69, No. 3, pp. 373-392, 2005). There are several techniques which can be applied to generate mutations in a gene sequence, in this invention the DNA shuffling technique (Rosic, NN, Huang, W., Johnston, WA, James J. Devoss, JJ, Gillam, EMJ Extending the diversity of cytochrome P450 enzymes by DNA family shuffling Gene, Vol. 35762, No of Pages 9, 2007; Ling Yuan, L. Kurek, I., English, J. and Keenan, R. Laboratory-directed protein evolution Microbiology and Molecular Biology Reviews, Vol. 69, No. 3, pp 373-392, 2005; Abecassis, V, Pompon, D. and Truan, G. High efficiency family shuffling based on multi-step PCR and in vivo DNA recombination in yeast: statistical analysis of a combinatorial library between human cytochrome P450 1A1 and 1A2. Nucleic Acids Research, Vol. 28, No. 20: E 88, 2000; Zhao, H. and Arnold, FH Functional and nonfunctional mutations dis - tinguished by random recombination of homologous genes, Proc Natl Acad Sci USA, Vol 94, pp 7997-8000, 1997; mer, WPC Rapid evolution of a protein in vitro By DNA shufflina. Nature London, Vol. 370, p. 389-391, 1994). The DNA shuffling technique consists of directed molecular evolution, which generates point changes in the primary structure of DNA molecules through random mutations (Ling Yuan, L. Kurek, I., J., and Keenan, R. Laboratory-directed protein evolution Microbiology and Molecular Biology Reviews, Vol. 69, No. 3, pp 373-392, 2005; Stemmer, WPC Rapid evolution of a protein in vitro By DNA shuffling, Nature, London, Vol. 370, pp. 389-391, 1994, US5605793, US5811238, US5830721). The gene of interest is first randomly fragmented into small sequences of 30-50 bp, and this product is recombined in a PCR (Polymerase Chain Reaction) reaction, which is conducted without the addition of oligonucleotides. In a second consecutive reaction, first reaction products and specific oligonucleotides are added. This allows the amplification of a population of mutant / variant analog genes (Stemmer, WPC Rapid evolution of a protein in vitro by DNA Shuffling. Nature. London, Vol. 370, pp. 389-391, 1994; Zhao, H. and Arnold, FH Functional and nonfunctional mutations distinguished by random recombination of homologous genes (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 94, pp. 7997-8000, 1997).
A eficiência da técnica para produzir moléculas análogas de maior atividade biológica pôde ser comprovada em diversos trabalhos como, por exemplo, em Jager et a/ (Jager, S. A. W., Jekel, P. A. and Janssen, D. B. Hybrid penicillin acylases with improved properties for synthesis of β-lactam antibiotics. Enzyme And Microbial Technology, Vol. 40, p. 1335 - 1344, 2007), onde a atividade enzimática da penicilina aciclase aumentou em 90%. A técnica pode utilizar um único ou mais genes homólogos e seu sucesso dependente de um delicado arranjo entre o tamanho da biblioteca, a diversidade biológica originada e de uma metodologia de seleção das variantes com a característica desejada (Ling Yuan, L. Kurek, I., English, J. and Keenan, R. Laboratory-directed protein evolution. Microbiology and Molecular Biology Reviews, Vol. 69, No. 3, p. 373 - 392, 2005).  The efficiency of the technique to produce analogous molecules with higher biological activity could be proven in several works, such as, for example, Jager et al. (Jager, SAW, Jekel, PA and Janssen, DB Hybrid penicillin acylases with improved properties for synthesis of β -lactam antibiotics Enzyme And Microbial Technology, Vol. 40, pp. 1335 - 1344, 2007), where the enzymatic activity of penicillin acyclase increased by 90%. The technique may utilize one or more homologous genes and their success depends on a delicate arrangement between library size, originated biological diversity and a methodology for selecting variants with the desired trait (Ling Yuan, L. Kurek, I. , English, J. and Keenan, R. Laboratory-directed protein evolution Microbiology and Molecular Biology Reviews, Vol. 69, No. 3, pp. 373-392, 2005).
A associação das técnicas de embaralhamento de DNA (criação de bibliotecas combinatórias) e apresentação de proteínas na superfície de bacteriófagos - Phage Display, tornam a seleção e a expressão de novas moléculas muito mais eficientes (Stoop, A. A., Jespers, L, Lasters, I., Elde- ring, E. And Pannekoek, H. High-density mutagenesis by combined DNA shuffling and Phage display to assign essential amino acid residues in prote- in-protein interactions: application to study structure-function of plasminogen activation inhibitor 1 (PAN). J. Mol. Biol., Vol. 301 , p. 1135 - 1147, 2000). The combination of DNA shuffling techniques libraries (Phage Display) and the presentation of proteins on the surface of bacteriophages - make the selection and expression of new molecules much more efficient (Stoop, AA, Jespers, L, Lasters, I., Ellington, E. And Pannekoek , H. High density mutagenesis by combined DNA shuffling and Phage display to assign essential amino acid residues in protein-protein interactions: application to study structure-function of plasminogen activation inhibitor 1 (PAN). J. Mol. Biol., Vol 301, pp. 1135-1147, 2000).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO  SUMMARY OF THE INVENTION
A presente invenção fornece moléculas que codificam novas δ- endotoxinas naturais, análogos mutantes e análogos sintéticos para o controle de insetos-praga, particularmente o bicudo-do-algodoeiro (Anthonomus grandis), o qual apresenta susceptibilidade às novas toxinas.  The present invention provides molecules encoding new natural δ-endotoxins, mutant analogs and synthetic analogs for pest insect control, particularly cotton boll weevil (Anthonomus grandis), which is susceptible to new toxins.
São também aspectos da invenção, construções gênicas contendo as moléculas de ácido nucleico codificantes para as δ-endotoxinas, vetores de transformação e expressão, células e organismos transgênicos, métodos para a expressão heteróloga das novas δ-endotoxinas em organismos transgênicos, bem como o uso das mesmas no controle de pragas. A invenção compreende, também, um método para obtenção de uma planta transgênica caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) trans- formar uma célula de planta com uma construção gênica de acordo com a reivindicação 4; b) cultivar a célula transformada, contendo a construção gênica de interesse estavelmente inserida em seu genoma, sob condições i- deais de crescimento em cultura celular; e c) regenerar uma planta transgênica expressando o produto da construção inserida, a partir da célula trans- formada e de obtenção de plantas transgênicas.  Also aspects of the invention are gene constructs containing δ-endotoxin-encoding nucleic acid molecules, transformation and expression vectors, cells and transgenic organisms, methods for heterologous expression of novel δ-endotoxins in transgenic organisms, as well as the use of them in pest control. The invention also comprises a method for obtaining a transgenic plant comprising the following steps: a) transforming a plant cell with a gene construct according to claim 4; b) culturing the transformed cell containing the gene construct of interest stably inserted into its genome under ideal cell culture growth conditions; and c) regenerate a transgenic plant expressing the product of the inserted construct from the transformed cell and obtaining transgenic plants.
A invenção também fornece genes análogos sintéticos, os quais são otimizados para transformação e expressão dos mesmos em plantas, particularmente em plantas de algodão.  The invention also provides synthetic analog genes which are optimized for transformation and expression thereof in plants, particularly cotton plants.
Outra concretização da invenção refere-se aos peptídeos sinté- ticos de δ-endotoxinas usados para o tratamento de plantas infectadas, no controle de insetos-praga e a utilização destes na elaboração de composições pesticidas biodegradáveis. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS Another embodiment of the invention relates to synthetic δ-endotoxin peptides used for the treatment of infected plants, the control of pest insects and their use in the preparation of biodegradable pesticide compositions. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1: Amplificação do gene cry8. Reação de amplificação por PCR, utilizando-se oligonucieotídeos específicos descritos por Bravo et al (1998). Gel de agarose 1 ,0% corado com brometo de etídio (A) Primeira rodada com os oligonucieotídeos descritos por Bravo et al (1998). Linha 1. Marcador de peso molecular 1 Kb ladder plus. Linha 2. Bandas amplificadas de aproximadamente 400 pb com o oligonucieotídeos cry8b, 2a. rodada. A seta indica o produto provável desejado. Linha 3. Oligonucieotídeos cry8a, 2a. rodada. Linha 4. Oligonucieotídeos cry8geral. Linha 5. Oligonucleotí- deos cry8a, 1a. Rodada. Linha 6. Oligonucieotídeos cry8geral, 1a. Rodada. (B) Segunda rodada com o oligonucleotídeo cr Sò Linha 1. Marcador de peso molecular 1 Kb ladder plus. Linha 2 e 3. Amplificação utilizando 1 pL da reação 1 (Figura A) e amostra da linha 2 com a banda de aproximadamente 450 pb.  Figure 1: Cry8 gene amplification. PCR amplification reaction using specific oligonucleotides described by Bravo et al (1998). Ethidium bromide stained 1.0% agarose gel (A) First round with oligonucleotides described by Bravo et al (1998). Line 1. Molecular weight marker 1 Kb ladder plus. Line 2. Amplified bands of approximately 400 bp with cry8b oligonucleotides, 2a. round. The arrow indicates the desired probable product. Lane 3. cry8a, 2a oligonucleotides. round. Lane 4. cry8general oligonucleotides. Lane 5. Cry8a oligonucleotides, 1a. Round. Lane 6. cry8general oligonucleotides, 1a. Round. (B) Second round with cr oligonucleotide Only Line 1. Molecular weight marker 1 Kb ladder plus. Lines 2 and 3. Amplification using 1 pL from reaction 1 (Figure A) and sample from line 2 with approximately 450 bp band.
Figura 2: TAIL-PCR. Representação esquemática da técnica de TAIL-PCR (Liu ef a/.,1995). 1. Primeira amplificação com os oligonucieotídeos específico 1 e arbitrário. 2. Resultado da primeira amplificação gerando produtos inespecíficos (a, b) e o produto específico (c). 3. Segunda amplificação com o mesmo oligonucleotídeo arbitrário e oligonucleotídeo espe- cífico mais interno gerando o segundo produto específico (d). 4. Terceira amplificação com o mesmo oligonucleotídeo arbitrário e o oligonucleotídeo específico 3 gerando o produto final (e). 5. Produto final específico.  Figure 2: TAIL-PCR. Schematic representation of the TAIL-PCR technique (Liu ef a /., 1995). 1. First amplification with specific 1 and arbitrary oligonucleotides. 2. Result of the first amplification generating nonspecific products (a, b) and the specific product (c). 3. Second amplification with the same arbitrary oligonucleotide and innermost specific oligonucleotide generating the second specific product (d). 4. Third amplification with the same arbitrary oligonucleotide and specific oligonucleotide 3 generating the final product (e). 5. Specific end product.
Figura 3: Clonagem do gene cry8 da estirpe S811 por TAIL- PCR. Géis de agarose 1 ,0% corados com brometo de etídio e marcador de peso molecular 1 Kb ladder plus. (A) Primeiro TAIL-PCR utilizando-se os oligonucieotídeos arbitrários AD1 , AD2, AD3, AD4, mostrando as sucessivas rodadas de amplificações com cada oligonucieotídeos específico. (B) Primeiro TAIL-PCR utilizando-se os oligonucieotídeos arbitrários AD5, AD10, AD11 , W4, mostrando as sucessivas rodadas de amplificações com cada oligonucieotídeos específico. (C) Segundo TAIL-PCR utilizando-se os oligonucieotídeos arbitrários AD3, AD4, AD2 e AD1 , mostrando as sucessivas rodadas de amplificações com cada oligonucleotídeo específico. As setas indicam os produtos potencialmente positivos que foram subsequentemente clonados e sequenciados. Figure 3: Cloning of strain S811 cry8 gene by TAIL-PCR. 1.0% agarose gels stained with ethidium bromide and 1 Kb ladder plus molecular weight marker. (A) First TAIL-PCR using arbitrary oligonucleotides AD1, AD2, AD3, AD4, showing successive rounds of amplifications with each specific oligonucleotide. (B) First TAIL-PCR using arbitrary oligonucleotides AD5, AD10, AD11, W4, showing successive rounds of amplifications with each specific oligonucleotide. (C) According to TAIL-PCR using arbitrary oligonucleotides AD3, AD4, AD2 and AD1, showing successive rounds of amplifications with each specific oligonucleotide. The arrows indicate potentially positive products that were subsequently cloned and sequenced.
Figura 4: Dendrograma do alinhamento da nova toxina Cry8Ka1, obtido após as duas rodadas de TAIL-PCR. Análise com as demais toxinas Cry8 depositadas no banco de dados até o momento, mostrando a alta identidade entre elas e que o gene clonado codifica uma proteína distinta das demais. A escala indica que no espaço representado existe a troca de 0,1 aa. O dendrograma foi feito utilizando o programa MEGA4 (Tamura K, Dudley J, Nei M & Kumar S (2007) MEGA4: Molecular Evolutio- nary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution 24:1596-1599).  Figure 4: Dendrogram of the alignment of the new Cry8Ka1 toxin obtained after the two rounds of TAIL-PCR. Analysis with the other Cry8 toxins deposited in the database so far, showing the high identity between them and that the cloned gene encodes a distinct protein from the others. The scale indicates that in the represented space there is an exchange of 0.1 aa. The dendrogram was made using the MEGA4 program (Tamura K, Dudley J, Nei M & Kumar S (2007) MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution 24: 1596-1599).
Figura 5: Mapa do vetor comercial pET101/D-TOPO para expressão heteróloga em Escherichia coli. Representação esquemática do vetor, incluindo o promotor pT7. Pomotor T7: Induzido por IPTG permite a expressão em larga escala em algumas linhagens de Escherichia coli; Ope- ron lac (/acO): Sítio de ligação do repressor lac, importante para a redução da expressão basal das proteínas recombinantes (sua função pode ser regulada pela presença ou ausência de glicose no meio de cultura); RBS: Sítio de ligação do ribossomo, localizado acima da região 5' do gene a ser clo- nado na posição idealpara início do processo de tradução; Sítio de clonagem TOPO: Região que compreende a localização exata de onde o inserto será clonado; Epitopo V5 (Gly- Lys-Pro-lle-Pro-Asn-Pro-Leu-Leu- Gly- Leu-Asp-Ser-Thr): Utilizado para a detecção de proteínas recombinantes por western blot utilizando anticorpos anti-V5; 6His C-terminal: Importante para a purificação de proteínas, utilizando para tal, resinas as quais possuem metal acoplado; Terminador T7: Sequência do bacteriófago T7 que permite a finalização da transcrição dos genes; Promotor bla: Promotor do gene de resistência a ampicilina; Gene de resisteência a ampicilina β- lactamase): Seleciona os plasmídeos resistentes em E.co//'; Origem de re- plicação pBR322 (ori): Elemento de replicação e manutenção do plasmí- deo em E.coli. Figure 5: Commercial vector map pET101 / D-TOPO for heterologous expression in Escherichia coli. Schematic representation of the vector, including the pT7 promoter. Pomotor T7: Induced by IPTG allows large-scale expression in some Escherichia coli strains; Operon lac (/ acO): Lac repressor binding site, important for reducing basal expression of recombinant proteins (their function may be regulated by the presence or absence of glucose in the culture medium); RBS: Ribosome binding site, located above the 5 'region of the gene to be cloned in the ideal position for the initiation of the translation process; Cloning Site TOP: Region comprising the exact location from which the insert will be cloned; V5 Epitope (Gly-Lys-Pro-lle-Pro-Asn-Pro-Leu-Leu-Gly-Leu-Asp-Ser-Thr): Used for western blot detection of recombinant proteins using anti-V5 antibodies; C-terminal 6His: Important for protein purification using resins which have metal coupled; T7 Terminator: T7 bacteriophage sequence that allows for the completion of gene transcription; Bla promoter: ampicillin resistance gene promoter; Ampicillin resistance gene (β-lactamase): Selects E.co// ' resistant plasmids; Origin of replication pBR322 (ori): Element of replication and maintenance of the E.coli plasmid.
Figura 6: Esquema do sistema de ligação do produto de PCR no vetor de pET101/D-TOPO. (A) A extremidade coesiva do vetor onde o produto de PCR será clonado é demonstrada juntamente com a presença da enzima topoisomerase. (B) O produto de PCR é diretamente clonado pela adição dos 4 pares de bases do oligonucleotídeo de orientação direta. A extremidade coesiva do vetor de clonagem (GTGG) invade a extremidade 5' do produto de PCR, anelando-se com as quatro bases adicionadas (CACC) e estabilizando o produto de PCR na orientação correia. A topoisomerase então cliva o pedaço sobressalente do produto de PCR para que a ligação seja efetiva. Figure 6: Wiring product wiring system diagram PCR in the pET101 / D-TOP vector. (A) The cohesive end of the vector where the PCR product will be cloned is demonstrated together with the presence of the topoisomerase enzyme. (B) The PCR product is directly cloned by the addition of the 4 base pairs of the direct orientation oligonucleotide. The cohesive end of the cloning vector (GTGG) invades the 5 ' end of the PCR product, annealing with the four added bases (CACC) and stabilizing the PCR product in the correct orientation. The topoisomerase then cleaves the spare part of the PCR product for binding to be effective.
Figura 7: Análise por SDS-PAGE 12% da proteína recombi- nante Cry8Ka1 purificada por cromatografia de afinidade (Ni-NTA). Linha 1. Marcador de peso molecular. Linha 2. Extrato total da E. coli expressando a proteína recombinante Cry8Ka1. Linha 3. Fração não retida na resina Ni-NTA. Linhas 4, 5 e 6. Proteína Cry8Ka1 eluída da resina Ni-NTA em diferentes concentrações para confirmação do grau de pureza da mesma. 5 pg (linhas 2, 3 e 4), 10 pg (linha 5) e 15 pg (linha 6) de amostra foram adicionadas a tampão de amostra, submetidas a SDS-PAGE 12%, a 25 mA e coradas com nitrato de prata.  Figure 7: 12% SDS-PAGE analysis of affinity chromatography purified Cry8Ka1 recombinant protein (Ni-NTA). Line 1. Molecular weight marker. Lane 2. Total extract of E. coli expressing recombinant protein Cry8Ka1. Line 3. Fraction not retained in Ni-NTA resin. Lines 4, 5 and 6. Cry8Ka1 protein eluted from Ni-NTA resin at different concentrations to confirm its purity. 5 pg (lines 2, 3 and 4), 10 pg (line 5) and 15 pg (line 6) of sample were added to sample buffer, subjected to 12% SDS-PAGE, 25 mA and stained with silver nitrate. .
Figura 8: Bioensaios contra A. grandis e S. frugiperda com as toxinas Cry8Ka1 e Cry8Ka1 recombinantes. (A) Bioensaio contra S. frugiperda utilizando Cry8Ka1. Dieta de superfície demonstrando mortalidade de 50% na concentração de 5 pg/mL. (B) Bioensaio contra A. grandis utilizando Cry8Ka1. Dieta incorporada demonstrando mortalidade de 50% na concentração de 230 pg/mL. (C) Bioensaio contra A. grandis uti- lizando Cry8Ka1. Dieta incorporada demonstrando mortalidade de 50% na concentração de 160pg/mL. Como controle foi utilizada a água de diálise na qual as proteínas foram submetidas. Todos os experimentos foram realizados em triplicatas com 30 insetos de A. grandis e 90 de S. frugiperda.  Figure 8: Bioassays against A. grandis and S. frugiperda with recombinant Cry8Ka1 and Cry8Ka1 toxins. (A) Bioassay against S. frugiperda using Cry8Ka1. Surface diet showing 50% mortality at 5 pg / mL concentration. (B) Bioassay against A. grandis using Cry8Ka1. Incorporated diet demonstrating 50% mortality at 230 pg / mL concentration. (C) Bioassay against A. grandis using Cry8Ka1. Incorporated diet demonstrating 50% mortality at 160pg / mL concentration. As control was used the dialysis water in which the proteins were submitted. All experiments were performed in triplicates with 30 A. grandis and 90 S. frugiperda insects.
Figura 9. Esquema da Técnica de embaralhamento de DNA utilizando um único gene como substrato. Esquema da amplificação do gene cry8Ka1 com oligonucleotídeos específicos para inserção do sítio de restrição à enzima Sf/Ί. Fragmentações, amplificações e reconstrução dos genes análogos mutantes. Figure 9. Schematic of DNA shuffling technique using a single gene as substrate. Scheme of cry8Ka1 gene amplification with specific oligonucleotides for insertion of the restriction site to the enzyme Sf / Ί. Fragmentation, amplification and reconstruction of mutant analog genes.
Figura 10. Interação entre BBMVs de A. grandis e fagos de fusão. Para a leitura da absorbância foi utilizado o comprimento de onda de 405nm. R-1 a R-6 - Ciclos de seleção e o número de lavagens por ciclo. A maior absorbância, ou seja, maior número de fagos de fusão com especificidade a BBMVs do inseto A. grandis, ocorreu a partir do 5o ciclo da seleção. Figure 10. Interaction between A. grandis BBMVs and fusion phages. For absorbance reading the wavelength of 405nm was used. R-1 to R-6 - Selection cycles and the number of washes per cycle. The greater the absorbance, ie greater number of fusion phage with specificity insect BBMVs A. grandis occurred from the fifth selection cycle.
Figura 11. PCR de colónia de variantes BI utilizando oligo- nucleotídeos iniciadores específicos. Foto de gel de agarose 1% exibindo DNA amplificado no tamanho esperado de aproximadamente 2000pb. Neste gel cinco colónias, além do controle positivo, apresentaram o tamanho esperado (4, 6, 10, 17 e 18). 1 - Marcador 1 Kb plus® (INVITROGEN). 2 a 18 - Variantes do gene cry8Ka1. 19 - Controle negativo (PCR sem DNA). 20 - Controle positivo, gene cry8Ka1 com oligonucleotídeos iniciadores específi- cos.  Figure 11. PCR of colony BI variants using specific primer oligonucleotides. 1% agarose gel photo showing amplified DNA of approximately 2000bp expected size. In this gel five colonies, besides the positive control, presented the expected size (4, 6, 10, 17 and 18). 1 - Marker 1 Kb plus® (INVITROGEN). 2 to 18 - Cry8Ka1 gene variants. 19 - Negative control (PCR without DNA). 20 - Positive control, cry8Ka1 gene with specific primer oligonucleotides.
Figura 12. Bioensaio com larvas neonatas de A. grandis para a determinação da atividade inseticida das proteínas Cry8Ka1 e Cry8Ka5 (mutante). Controle - Controle negativo, dieta sem a adição das proteínas em estudo. A - Mortalidade de larvas alimentadas com Cry8Ka1 ; B - Mortalidade de larvas alimentadas com Cry8Ka5. Foi observado na concentração de 6 pg/mL de dieta um aumento de duas vezes na atividade inseticida da nova molécula.  Figure 12. Bioassay with neonate larvae of A. grandis for determination of insecticidal activity of proteins Cry8Ka1 and Cry8Ka5 (mutant). Control - Negative control, diet without the addition of proteins under study. A - Mortality of Cry8Ka1-fed larvae; B - Mortality of Cry8Ka5-fed larvae. At a concentration of 6 pg / mL diet, a two-fold increase in insecticidal activity of the new molecule was observed.
Figura 13. Representação da estrutura modelada da toxina nativa Cry8Ka1 utilizando programa Modeller e visualizada pelo PyMOL (Delano, W. L. The PyMOL Molecular Graphics System (2002) on World Wi- de Web http://www.pymol.org). No análago Cry8Ka5 o esqueleto da estrutura permanece o mesmo sendo apenas as cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos substituídas. Na Figura estão indicados os resíduos de aminoácidos de Cry8Ka1 que foram substituídos na sequência do análogo Cry8Ka5. Em A, representação da molécula com os três domínios I, II e III. Em B, Destaque para o domínio I, formado por sete α-hélices. A arginina 132 substituída por glutamina esta localizada na hélice 3. Em C, destaque para as três folhas β anti-paralelas do domínio II, com indicação dos resíduos de Cry 8 nativa substituídos na molécula do análogo: tirosina 311 substituída em Cry8Ka5 por cisteína e prolina 372 pela alanina. Em D, o β sanduíche do Domínio III, e indicação dos três resíduos substituídos na molécula do análogo (arginina 559 por glicina, lisina 589 por ácido glutâmico e ácido glutâmico 645 pela asparagina. Figure 13. Representation of modeled structure of native Cry8Ka1 toxin using Modeller program and visualized by PyMOL (Delano, WL The PyMOL Molecular Graphics System (2002) on World Web http://www.pymol.org). In the Cry8Ka5 analog the framework backbone remains the same with only the side chains of the substituted amino acid residues. Shown in the Figure are the amino acid residues of Cry8Ka1 that have been substituted in the sequence of the Cry8Ka5 analog. In A, representation of the molecule with the three domains I, II and III. In B, highlight for domain I, formed by seven α-propellers. Glutamine-substituted arginine 132 is located on helix 3. In C, highlight for the three domain II anti-parallel β leaves, indicating native Cry 8 residues substituted on the analog molecule: tyrosine 311 substituted on Cry8Ka5 by cysteine and proline 372 by alanine. In D, the Domain III β sandwich, and indication of the three residues substituted on the analog molecule (arginine 559 for glycine, lysine 589 for glutamic acid and glutamic acid 645 for asparagine.
Figura 14. Gráfico da atividade entomotóxica dos genes cry8 análogos ao gene nativo cry8Ka1. O bioensaio foi conduzido com os fagos de fusão. Legenda: C- - Controle negativo utilizando fagos HELPER. Cry8Ka1 - Proteína original expressa no sistema de fago. Cry8Ka2, Cr 8Ka3, Cry8Ka4 e Cry8Ka5 - Variantes da toxina Cry8 expressas no sistema de fago.  Figure 14. Graph of entomotoxic activity of cry8 genes analogous to native cry8Ka1 gene. The bioassay was conducted with the fusion phages. Caption: C- - Negative control using HELPER phages. Cry8Ka1 - Original protein expressed in the phage system. Cry8Ka2, Cr 8Ka3, Cry8Ka4 and Cry8Ka5 - Cry8 toxin variants expressed in the phage system.
Figura 15. Alinhamento da sequência de nucleotídeos de Cry8Ka1 com as sequências de Cry8AB00.1, 50C (b) e Cry8Bb1. A pri- meira linha representa a sequência de Cry8Ka1 ; a segunda linha, Cry8AB00.1 , sequência 3 da patente US 73297361 ; a terceira linha, Cry8AB00.1 , sequência 5 da patente US 7339092; a quarta linha, a sequência de 50C (b) da patente US 5554534; a quinta linha, Cry8Bb1 , sequência 15 da patente WO2005083095; a sexta linha, Cry8Bb1 , sequência 17 da pa- tente WO2005083095. Os números acima dos alinhamentos referem-se à posição de cada nucleotídeo na sequência. As sequências foram alinhadas utilizando o programa CLUSTALW2. (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields , G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; Mc- William, H; Valentin, F; Wallace, IM; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gib- son, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007;23:2947-2948. doi: 10.1093/bioinformatics/btm404). O alinhamento completo das sequências pode ser observado no Pedido de Patente correspondente brasileiro protocolado sob o número 012090001018.  Figure 15. Alignment of Cry8Ka1 nucleotide sequence with Cry8AB00.1, 50C (b) and Cry8Bb1 sequences. The first line represents the sequence of Cry8Ka1; the second line, Cry8AB00.1, sequence 3 of US patent 73297361; the third line, Cry8AB00.1, sequence 5 of US patent 7339092; the fourth line is the 50C (b) sequence of US 5554534; the fifth line, Cry8Bb1, sequence 15 of WO2005083095; the sixth line, Cry8Bb1, sequence 17 of patent WO2005083095. The numbers above the alignments refer to the position of each nucleotide in the sequence. The sequences were aligned using the CLUSTALW2 program. (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields, G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; Mc-William, H; Valentin, F; Wallace , IM; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007; 23: 2947-2948. Doi: 10.1093 / bioinformatics / btm404). Full sequence alignment can be seen in the corresponding Brazilian Patent Application filed under number 012090001018.
Figura 16. Alinhamento da sequência de nucleotídeos de Cry8Ka1 com Cry8Bb1. A primeira linha representa a sequência de Cry8Ka1 ; da segunda linha à 32a linha, Cry8Bb1 , sequências 1 , 3, 5, 7, 11, 13, 17, 18, 21, 25, 29, 33, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51 , 59, 61, 67, 69, 71 , 73, 75, 77, 79, 81 , 83, 91 e 93 da patente WO2005063996. Os números acima dos alinhamentos referem-se à posição de cada nucleotídeo na sequência. As sequências foram alinhadas utilizando o programa CLUSTALW2. (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields , G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; McWilliam, H; Valentin, F; Wallace, IM; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007;23:2947-2948. doi: 10.1093/bioinformatics/btm404). O alinhamento completo das sequências pode ser observado no Pedido de Patente correspondente brasileiro proto- colado sob o número 012090001018. Figure 16. Alignment of Cry8Ka1 nucleotide sequence to Cry8Bb1. The first line represents the sequence of Cry8Ka1; the second line to the 32 line, Cry8Bb1, sequences 1, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 18, 21, 25, 29, 33, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 59 , 61, 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 91 and 93 of WO2005063996. The numbers above the alignments refer to the position of each nucleotide in the sequence. The sequences were aligned using the CLUSTALW2 program. (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields, G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; McWilliam, H; Valentin, F; Wallace, IM ; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007; 23: 2947-2948. Doi: 10.1093 / bioinformatics / btm404). The complete alignment of the sequences can be seen in the corresponding Brazilian Patent Application under number 012090001018.
Figura 17. Alinhamento da sequência de nucleotídeos de Cry8Ka1 com Cry8Bb1. A primeira linha representa a sequência de Cry8Ka1 ; da segunda linha à 31a linha, Cry8Bb1 , sequências 1 , 3, 7, 11 , 13, 17, 18, 21 , 25, 29, 33, 39, 41 , 43, 45, 47, 49, 51 , 59, 61 , 67, 69, 71 , 73, 75, 77, 79, 81 , 83, 91 e 93 da patente US 7105332. Os números acima dos alinhamentos referem-se à posição de cada nucleotídeo na sequência. As sequências foram alinhadas utilizando o programa CLUSTALW2. (http://www.ebi. ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields , G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; McWilliam, H; Valentin, F; Wallace, IM; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007;23:2947-2948. doi: 10.1093/bioinformatics/btm404). O alinhamento completo das sequências pode ser observado no Pedido de Patente correspondente brasileiro protocolado sob o número 012090001018. Figure 17. Alignment of Cry8Ka1 nucleotide sequence to Cry8Bb1. The first line represents the sequence of Cry8Ka1; the second line to the 31 line, Cry8Bb1, sequences 1, 3, 7, 11, 13, 17, 18, 21, 25, 29, 33, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 59, 61 , 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 91 and 93 of US 7105332. The numbers above the alignments refer to the position of each nucleotide in the sequence. The sequences were aligned using the CLUSTALW2 program. (http: //www.ebi. ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields, G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; McWilliam, H; Valentin, F; Wallace, IM ; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007; 23: 2947-2948. Doi: 10.1093 / bioinformatics / btm404). Full sequence alignment can be seen in the corresponding Brazilian Patent Application filed under number 012090001018.
Figura 18. Alinhamento da sequência de nucleotídeos de Figure 18. Alignment of the nucleotide sequence of
Cry8Ka1 com Cry8Bb1. A primeira linha representa a sequência de Cry8Ka1 ; da segunda linha à 31a linha, Cry8Bb1 , sequências 1 , 3, 7, 11 , 13, 17, 18, 21, 25, 29, 33, 39, 41 , 43, 45, 47, 49, 51 , 59, 61 , 67, 69, 71 , 73, 75, 77, 79, 81 , 83, 91 e 93 da patente US 7378499. Os números acima dos ali- nhamentos referem-se à posição de cada nucleotídeo na sequência. As sequências foram alinhadas utilizando o programa CLUSTALW2. (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields , G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; McWilliam, H; Valentin, F; Wallace, IM; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007;23:2947-2948. doi: 10.1093/bioinformatics/btm404). O alinhamento completo das sequências pode ser observado no Pedido de Patente correspondente brasileiro protocolado sob o número 012090001018. Cry8Ka1 with Cry8Bb1. The first line represents the sequence of Cry8Ka1; the second line to the 31 line, Cry8Bb1, sequences 1, 3, 7, 11, 13, 17, 18, 21, 25, 29, 33, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 59, 61 , 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 91 and 93 of US 7378499. The numbers above the alignments refer to the position of each nucleotide in the sequence. The sequences were aligned using the CLUSTALW2 program. (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields, G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; McWilliam, H; Valentin, F; Wallace, IM; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007; 23: 2947-2948. doi: 10.1093 / bioinformatics / btm404). Full sequence alignment can be seen in the corresponding Brazilian Patent Application filed under number 012090001018.
Figura 19. Alinhamento das sequencias de aminoácidos da nova δ-endotoxina Cry8Ka1 com sequências de Cry8. As sequências foram alinhadas utilizando o programa CLUSTALW2 (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields , G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; McWilliam, H; Valentin, F; Wallace, IM; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics. 2007;23:2947-2948. doi: 10.1093/bioinformatics/btm404). Os resíduos contendo * são aminoácidos conservados; : , substituições conservativas; . , substituições semiconserva- tivas. O alinhamento completo das sequências pode ser observado no Pedido de Patente correspondente brasileiro protocolado sob o número 012090001018.  Figure 19. Alignment of amino acid sequences of the new Cry8Ka1 δ-endotoxin with Cry8 sequences. The sequences were aligned using the CLUSTALW2 program (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/) (Larkin, MA; Blackshields, G; Brown, NP; Chenna, R; McGettigan, PA; McWilliam, H ; Valentin, F; Wallace, IM; Wilm, A; Lopez, R; Thompson, JD; Gibson, TJ; Higgins, DG. ClustalW and ClustalX version 2. Bioinformatics 2007; 23: 2947-2948 doi: 10.1093 / bioinformatics / btm404). Residues containing * are conserved amino acids; :, conservative substitutions; . , semi-conservative substitutions. Full sequence alignment can be seen in the corresponding Brazilian Patent Application filed under number 012090001018.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO  DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Na presente invenção, foi identificado e clonado um novo gene pertencente à família cry8, com alta toxicidade a insetos coleópteros, especificamente ao bicudo-do-algodoeiro. Os códons desta sequência foram oti- mizados para sua expressão em plantas, especificamente, para plantas de algodão. Além disso, foi construída uma biblioteca combinatória, através da técnica de embaralhamento de DNA, com o intuito de desenvolver genes análogos mutantes, os quais também codificam para a proteína da família Cry8. Os genes análogos mutantes gerados, assim como o gene original, possuem potencial efeito no controle do bicudo-do-algodoeiro.  In the present invention, a new gene belonging to the cry8 family was identified and cloned with high toxicity to Coleoptera insects, specifically to cotton boll weevil. The codons of this sequence have been optimized for their expression in plants, specifically for cotton plants. In addition, a combinatorial library was constructed using the DNA shuffling technique to develop mutant analog genes, which also encode the Cry8 family protein. The generated mutant analog genes, as well as the original gene, have potential effect on the control of cotton boll weevil.
Para alcançar o objetivo desejado, ou seja, genes de δ- endotoxinas com atividade sobre o bicudo do algodoeiro, realizou-se inicialmente, uma varredura no banco de germoplasma de B. thuringiensis da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, com o intuito de identificar estirpes com atividade sobre o bicudo-do-algodoeiro. As estirpes efetivas tiveram seu material genético extraído e submetido a técnicas de biologia molecular para identificação, caracterização e posterior clonagem dos genes cry. A partir desta varredura, foi identificada uma estirpe, denominada S811 , altamente efetiva contra o bicudo-do-algodoeiro. In order to reach the desired objective, that is, δ-endotoxin genes with activity on cotton weevil, an initial scan of the B. thuringiensis germplasm bank of Embrapa Genetic Resources and Biotechnology was performed, in order to identify strains with activity on cotton boll weevil. The effective strains had their genetic material extracted and submitted to molecular biology techniques for identification, characterization and subsequent cloning of cry genes. From this scan, we identified a strain, called S811, highly effective against cotton boll weevil.
Para a clonagem dos genes cry da estirpe S811 (Banco de Germoplasma, Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia) foi feita uma amplificação inicial por PCR com oligonucleotídeos específicos para diversas famílias de δ-endotoxinas. A amplificação com oligonucleotídeos espe- cíficos para a família Cry8 resultou em um fragmento de cerca de 500 pb correspondente à extremidade 5' de um gene novo da família cry8. Para obter a sequência completa do gene foi utilizada a técnica de TAIL-PCR (Rea- ção da Polimerase em Cadeia por Entrelaçamento Termal Assimétrico), com oligonucleotídeos específicos derivados das sequências previamente ampli- ficadas e oito oligonucleotídeos iniciadores arbitrários. O TAIL-PCR consiste numa aplicação da técnica de PCR que permite o isolamento de segmentos de DNA adjacentes a sequências conhecidas (Liu & Whittier, Efficient isola- tion and mapping of Arabidopsis thaliana T-DNA insert junctions by thermal asymmetric interlaced PCR. Plant J. 8: 457-463. 1995).  For the cloning of cry genes of strain S811 (Germplasm Bank, Embrapa Genetic Resources and Biotechnology) an initial PCR amplification was performed with oligonucleotides specific for several δ-endotoxin families. Amplification with specific Cry8 family oligonucleotides resulted in a fragment of about 500 bp corresponding to the 5 'end of a new cry8 family gene. To obtain the complete gene sequence, the TAIL-PCR (Asymmetric Thermal Interlacing Chain Polymerase Reaction) technique was used, with specific oligonucleotides derived from the previously amplified sequences and eight arbitrary primer oligonucleotides. TAIL-PCR is an application of the PCR technique that allows the isolation of DNA segments adjacent to known sequences (Liu & Whittier, Efficient isolation and mapping of Arabidopsis thaliana T-DNA insert junctions by thermal asymmetric interlaced PCR. 8: 457-463. 1995).
Resumidamente, são feitas sequencialmente três reações de Briefly, three reactions of
PCR utilizando três oligonucleotídeos sequenciais específicos de um lado e um oligonucleotídeo de sequência arbitrária do outro lado. É feito um ciclo inicial a baixa estringência de modo a permitir o anelamento do oligonucleotídeo arbitrário com o segmento alvo de sequência desconhecida, seguido de alguns ciclos a alta estringência de modo a favorecer o anelamento do oligonucleotídeo específico e a amplificação linear da sequência alvo. Alter- nando-se ciclos de alta e de baixa estringência, são formadas moléculas dupla fita e a amplificação da sequência alvo torna-se logarítmica. Num segundo e terceiro ciclo de amplificações produtos não específicos deixam de ser amplificados e são eliminados. PCR using three sequence-specific oligonucleotides on one side and one arbitrary sequence oligonucleotide on the other side. An initial low stringency loop is made to allow annealing of the arbitrary oligonucleotide to the unknown sequence target segment, followed by a few rounds at high stringency to favor specific oligonucleotide annealing and linear amplification of the target sequence. By changing high and low stringency cycles, double-stranded molecules are formed and amplification of the target sequence becomes logarithmic. In a second and third round of amplification non-specific products are no longer amplified and are eliminated.
Fragmentos amplificados no TAIL-PCR e, potencialmente positivos, foram clonados e sequenciados em ambas as direções em um seqiien- ciador automático. No total, foram realizadas duas reações sequenciais de TAIL-PCR e amplificados 2688 pb (SEQ ID N° 1) equivalentes a 896 aminoácidos (SEQ ID N° 2) de um novo gene de B. thuríngiensis pertencente à família de δ-endotoxinas Cry8. A sequência protéica predita do novo gene, denominado cry8Ka1 (nomenclatura seguindo regras oficiais http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/), apresenta os três domínios estruturais característicos da extremidade N-terminal ativada das δ-endotoxinas e 240 aminoácidos da extensão C-terminal. Esta sequência original serviu como molde para a geração de análogos com atividade ento- motóxica melhorada. Potentially positive, amplified TAIL-PCR fragments were cloned and sequenced in both directions in one sequence. Automatic copier. In total, two sequential TAIL-PCR reactions were performed and 2688 bp (SEQ ID NO: 1) equivalent to 896 amino acids (SEQ ID NO: 2) amplified from a new B. thuringgiensis gene belonging to the Cry8 δ-endotoxin family . The predicted protein sequence of the new gene, called cry8Ka1 (nomenclature following official rules http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/), presents the three structural domains characteristic of the activated N-terminal end of the δ-endotoxins and 240 amino acids of the C-terminal extension. This original sequence served as a template for the generation of analogues with improved enthoxy activity.
Para obtenção de genes cry análogos, com alta entomotoxicida- de para o bicudo-do-algodoeiro, foi utilizado o gene cry8Ka1 isolado da cepa S811 de B. thuríngiensis. Este gene foi utilizado como substrato no processo de originar genes variantes pela técnica de embaralhamento de DNA. Os variantes foram selecionadas quanto a capacidade de se ligarem a receptores presentes na membrana do intestino médio do bicudo-do-algodoeiro (BBMVs), pela técnica de apresentação de proteínas na superfície de bacte- riófagos - Phage display (Barbas III, C. F.; Burton, D. R.; Scott, J. K.; Silver- man, G. J. Selection from antibody libraries. In: Phage display- laboratory manual -USA: Cold Spring Laboratory, p. 0.1- 0.20, 2001).  To obtain analogous cry genes with high entomotoxicity for cotton weevil, the cry8Ka1 gene isolated from the B. thuríngiensis strain S811 was used. This gene was used as a substrate in the process of generating variant genes by DNA shuffling technique. The variants were selected for their ability to bind to receptors present on the cotton boll weevil midgut membrane (BBMVs) by the protein presentation technique on the surface of bacteriophages - Phage display (Barbas III, CF; Burton , DR; Scott, JK; Silverman, GJ Selection from antibody libraries In: Phage display-laboratory manual (USA: Cold Spring Laboratory, pp. 0.1-20, 2001).
Para a seleção dos variantes do gene cry8 da presente invenção utilizamos a técnica de apresentação de proteínas na superfície de bacterió- fagos - Phage Display (Zhang, Q., Bai, G., Cheng, J., Yu, Y., Tian, W. and Yang, W. Use of an enhanced green fluorescence protein linked to a single chain fragment variable antibody to localize Bursaphelenchus xylophilus cel- lulose. Biosci. Biotechnol. Biochem, Vol. 71, No 6, p. 1514 - 1520, 2007; Andris-Widhopf, J., Rader, C, Steinberger, P., Fuller, R., Barbas III, C. F. Methods for the generation of chicken monoclonal antibody fragments by Phage display. Journal of Immunological Methods, Vol. 242, p. 159 - 181 , 2000; Stoop, A. A., Jespers, L, Lasters, I., Eldering, E. and Pannekoek, H. High-density mutagenesis by combined DNA shuffling and Phage display to assign essential amino acid residues in protein-protein interactions: applica- tion to study structure-function of plasminogen activation inhibitor 1 (PAI-I). J. Mol. Biol., Vol. 301, p. 1135 - 1147, 2000; Barbas III, C. F., Bain, J. D., Hoekstra, D. M., And Lerner, R. A. Semisynthetic combinatorial antibody li- braries: A chemical solution to the diversity problem. Proc. Nati. Acad. Sci. USA, Vol. 89, p. 4457 - 446 , 1992). For the selection of cry8 gene variants of the present invention we used the bacteriophage surface protein presentation technique - Phage Display (Zhang, Q., Bai, G., Cheng, J., Yu, Y., Tian, W. and Yang, W. Use of an enhanced green fluorescence protein linked to a single chain fragment variable antibody to localize Bursaphelenchus xylophilus cellulose Biosci Biotechnol Biochem, Vol. 71, No 6, 1514 - 1520, 2007 ; Andris-Widhopf, J., Rader, C., Steinberger, P., Fuller, R., Barbas III, CF Methods for the generation of monoclonal chicken antibody fragments by Phage display.Journal of Immunological Methods, Vol. 159 - 181, 2000; Stoop, AA, Jespers, L, Lasters, I., Eldering, E. and Pannekoek, H. High density mutagenesis by combined DNA shuffling and Phage display to assign essential amino acid residues in protein-protein interactions : applica- tion to study structure-function of plasminogen activation inhibitor 1 (PAI-I). J. Mol. Biol., Vol. 301, p. 1135-1147, 2000; Barbas III, CF, Bain, JD, Hoekstra, MD, And Lerner, RA Proc. Nati. Acad. Sci. USA, Vol. 89, p. 4457-446, 1992).
Ao final, a toxina nativa Cry8Ka1, seus análogos mutantes e sintéticos tiveram seus efeitos entomotóxicos avaliados in vitro, por meio de bi- oensaios seletivos. Para isso, os genes análogos selecionados foram clo- nados em vetores de expressão heteróloga (Escherichia colí) e as toxinas recombinantes geradas utilizadas em bioensaios contra os insetos-praga do algodoeiro (SEQ ID N° 5 a 12).  In the end, the native Cry8Ka1 toxin, its mutant and synthetic analogues had their entomotoxic effects evaluated in vitro by selective bioassays. For this purpose, the selected analogous genes were cloned into heterologous expression vectors (Escherichia colí) and the generated recombinant toxins used in bioassays against cotton pest insects (SEQ ID N ° 5 to 12).
A invenção descreve novas entomotoxinas e métodos, os quais possibilitam a geração de tecnologias capazes de controlar insetos-praga de grande interesse económico. Mais especificamente, os ácidos nucleicos (genes) da presente invenção, incluindo fragmentos e variantes dos mesmos, compreendem sequências nucleotídicas, as quais codificam proteínas (polipeptídeos) entomotóxicas. As proteínas entomotóxicas descritas são biologicamente ativas contra alguns insetos-praga pertencentes à ordem Co- leóptera, como por exemplo: o bicudo-do-algodoeiro, Anthonomus grandis; o verme da raiz do milho ocidental, Diabrotica virgifera virgifera; a vaquinha, Diabrotica longicornis barberi; o besouro do pepino, Diabrotica undecim- punctata howardi. Pragas adicionais incluem: larvas de besouros elatérios como Melanotus, Eleodes, Conoderus, e Aeolus spp; besouro japonês, Po- pillia japonica; larva branca, Phyllophaga crinita; pulguinha do milho e do ar- roz, Chaetocnema pulicaria; besouro do caule de girassol, Cylindrocupturus adspersus; besouro de semente de girassol cinza, Smicronyx sordidus; besouro de girassol, Zygogramma exclamationis; besouro de alfafa, Hypera nigrirostris; besouro 'sem asa' de crucíferas, Phyllotreta cruciferae; besouro da batata Colorado, Leptinotarsa decemlineata; besouro 'sem asa' listrado, Phyllotreta striolata; besouro 'sem asa' listrado da raiz de mostarda, Phyllotreta nemorum e o besouro de Brassica, Meligethes aeneus.  The invention describes novel entomotoxins and methods which enable the generation of technologies capable of controlling pest insects of great economic interest. More specifically, the nucleic acids (genes) of the present invention, including fragments and variants thereof, comprise nucleotide sequences which encode entomotoxic proteins (polypeptides). The described entomotoxic proteins are biologically active against some pest insects belonging to the Coleoptera order, such as the cotton boll weevil, Anthonomus grandis; the western corn root worm, Diabrotica virgifera virgifera; the cow, Diabrotica longicornis barberi; the cucumber beetle, Diabrotica undecimpunctata howardi. Additional pests include: larvae of electic beetles such as Melanotus, Eleodes, Conoderus, and Aeolus spp; Japanese beetle, Polyponia japonica; whiteworm, Phyllophaga crinita; maize and rice flea, Chaetocnema pulicaria; sunflower stem beetle, Cylindrocupturus adspersus; gray sunflower seed beetle, Smicronyx sordidus; sunflower beetle, Zygogramma exclamationis; alfalfa beetle, Hypera nigrirostris; 'wingless' beetle of crucifers, Phyllotreta cruciferae; Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata; striped wingless beetle, Phyllotreta striolata; Striped 'wingless' beetle of mustard root, Phyllotreta nemorum and Brassica beetle, Meligethes aeneus.
Além das sequências nucleotídicas, a presente invenção tam- bém descreve um vetor de expressão compreendendo as sequências gêni- cas codificadoras de proteínas com alta atividade entomotóxica. In addition to nucleotide sequences, the present invention also It also describes an expression vector comprising gene sequences encoding proteins with high entomotoxic activity.
As sequências nucleotídicas da invenção possuem uso direto nos métodos de controle dos insetos-praga, particularmente da ordem Cole- optera. A presente invenção provê novas técnicas, as quais não dependem do uso dos pesticidas químicos sintéticos tradicionais. A invenção diz respeito a pesticidas biodegradáveis ocorrendo naturalmente e genes codificando os mesmos.  The nucleotide sequences of the invention have direct use in pest insect control methods, particularly of the Coleoptera order. The present invention provides new techniques which do not depend on the use of traditional synthetic chemical pesticides. The invention relates to naturally occurring biodegradable pesticides and genes encoding them.
Em algumas concretizações a invenção provê um gene codifica- dor para δ-endotoxinas da família Cry8, obtido de fontes naturais, denominado cry8Ka1 (seguindo nomenclatura oficial destes genes; wvvw.http://epunix.biols.susx.ac.uk/Home/Neil_Crickmore/ Bt.html). Foram criados por mutação in vitro, genes análogos mutantes e genes sintéticos ao gene nativo, também codificadores de δ-endotoxinas. Em outras concretiza- ções, a invenção provê microrganismos e plantas geneticamente modificados capazes de expressar (produzir) as novas δ-endotoxinas, bem como métodos envolvendo o uso dos ácidos nucléicos em composições e/ou produtos pesticidas para atuar contra os insetos-praga em questão. A invenção também está relacionada às possíveis sequências codificadoras ou aos fragmentos variantes codificadores de δ-endotoxinas.  In some embodiments the invention provides a gene coding for Cry8 family δ-endotoxins, obtained from natural sources, called cry8Ka1 (following official nomenclature of these genes; wvvw.http: //epunix.biols.susx.ac.uk/Home / Neil_Crickmore / Bt.html). Mutant analog genes and synthetic genes to the native gene were also created by in vitro mutation, also coding for δ-endotoxins. In other embodiments, the invention provides genetically modified microorganisms and plants capable of expressing (producing) the new δ-endotoxins, as well as methods involving the use of nucleic acids in pesticide compositions and / or products to act against pest insects in question. The invention also relates to possible coding sequences or variant fragments encoding δ-endotoxins.
Na descrição que segue, vários termos são utilizados extensivamente. As seguintes definições são providas para facilitar o entendimento da invenção.  In the following description, various terms are used extensively. The following definitions are provided to facilitate understanding of the invention.
Como descrito aqui, o termo "análogo" descreve sequências nu- cleotídicas ou protéicas diferentes das sequências originais especificamente identificadas, onde um ou mais nucleotídeos ou resíduos de aminoácidos foram deletados, substituídos e/ou adicionados. Estas sequências podem ser caracterizadas pela porcentagem de identidade de suas sequências, por algoritmos comuns empregados no estado da técnica, com as sequências nucleotídicas (SEQ ID N° 1-2) ou protéicas (SEQ ID N° 3-4) descritas aqui. A identidade percentual é determinada pelo alinhamento de duas sequências a serem comparadas, determinando o número de resíduos idênticos na por- ção alinhada, dividindo este número pelo número total de resíduos na sequência pesquisada e multiplicando o resultado por 100. Esse alinhamento pode ser feito através de ferramentas de domínio público, como BLASTN e BLASTP, disponíveis na página do Centro Nacional para Informação Biotec- nológica/NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov). O alinhamento de sequência e o cálculo de porcentagem de identidade da presente invenção foram realizados conforme descrito com as sequências depositadas no Banco de Genes. As Figuras 15-19 mostram o alinhamento da sequência da presente invenção (Cry8Ka1) com as sequências descritas no estado da técnica. As described herein, the term "analog" describes nucleotide or protein sequences other than the specifically identified parent sequences, where one or more nucleotides or amino acid residues have been deleted, substituted and / or added. These sequences may be characterized by the percent identity of their sequences, by common algorithms employed in the state of the art, with the nucleotide (SEQ ID NO: 1-2) or protein sequences (SEQ ID NO: 3-4) described herein. Percentage identity is determined by aligning two sequences to be compared by determining the number of identical residues in the proportion. by dividing this number by the total number of residues in the searched sequence and multiplying the result by 100. This alignment can be done through public domain tools such as BLASTN and BLASTP, available on the National Center for Biotechnological Information / NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov). Sequence alignment and percent identity calculation of the present invention were performed as described with sequences deposited in the Gene Bank. Figures 15-19 show the alignment of the sequence of the present invention (Cry8Ka1) with the sequences described in the prior art.
Como usado aqui, os termos "ácido nucléico" e "sequências nucleotídicas" fazem referência a um polímero desoxiribonucleotídeo de cadeia dupla (DNA), englobando análogos conhecidos que possuem a essência natural dos nucleotídeos naturais e hibridizam especificamente com ácidos nucleicos de cadeia simples de maneira similar aos nucleotídeos ocorrendo naturalmente.  As used herein, the terms "nucleic acid" and "nucleotide sequences" refer to a double-stranded deoxyribonucleotide (DNA) polymer, encompassing known analogs that possess the natural essence of natural nucleotides and specifically hybridize to single-stranded nucleic acids. similar to naturally occurring nucleotides.
O termo "oligonucleotídeo" é referido aqui como 'primers' e 'sondas' da presente invenção, e é definido como uma molécula de ácido nucleico compreendendo de dez a trinta deoxiribonucleotídeos, preferencialmente mais do que oito. O tamanho exato dos oligonucleotídeos é dependente dos fatores experimentais particulares de cada etapa do processo.  The term "oligonucleotide" is referred to herein as primers and probes of the present invention, and is defined as a nucleic acid molecule comprising from ten to thirty deoxyribonucleotides, preferably more than eight. The exact size of oligonucleotides is dependent on the particular experimental factors of each process step.
Conforme usado na presente invenção, os termos "codificador", "codificando" ou "codificado" significam que uma sequência nucleotídica possui uma informação, a qual será traduzida biologicamente da seqiiência de nucleotídeo em uma sequencia proteica específica. A informação codificada de uma proteína é especificada pelos códons expressos na sequência nucleotídica. Estes códons são explorados por cada organismo vivo de maneira diferenciada, podendo partes de sequências nucleotídicas distintas serem traduzidas biologicamente em peptídeos idênticos.  As used herein, the terms "encoding", "encoding" or "encoded" mean that a nucleotide sequence has information, which will be biologically translated from the nucleotide sequence into a specific protein sequence. Coded information for a protein is specified by codons expressed in the nucleotide sequence. These codons are explored by each living organism differently, and parts of distinct nucleotide sequences can be translated biologically into identical peptides.
Como usado aqui, o termo "antisense", usado no contexto da orientação de uma sequência de nucleotídeo, refere-se a uma sequência complementar de uma sequencia codificante de polinucleotídeo, que é operacionalmente ligada no sentido 3'-5' portanto, a partir da extremidade 5' de um gene. A cadeia antisense é complementar a cadeia de orientação sense gerando um mRNA final capaz de hibridizar com o mRNA produzido a partir da transcrição da sequência original. As used herein, the term "antisense", used in the context of orientation of a nucleotide sequence, refers to a complementary sequence of a polynucleotide coding sequence, which is operably linked in the 3'-5 'direction therefore from the 5' end of a gene. The antisense strand is complementary to the sense orientation strand by generating a final mRNA capable of hybridizing to the mRNA produced from the original sequence transcription.
O termo "gene" corresponde a uma sequência nucleotídica específica localizada em uma região em particular do cromossomo, sendo responsável por codificar um produto final específico. O gene também carrega em sua estrutura primária toda a informação necessária para os processos de transcrição e tradução biológica, como por exemplo, regiões promotoras e reguladoras da transcrição. No caso da presente invenção, gene compreende uma sequência nucleotídica codificadora correspondente as toxinas Cry provenientes de Bacillus thuringiensis.  The term "gene" corresponds to a specific nucleotide sequence located in a particular region of the chromosome and is responsible for encoding a specific end product. The gene also carries in its primary structure all the information necessary for transcription and biological translation processes, such as transcription promoter and regulatory regions. In the case of the present invention, gene comprises a coding nucleotide sequence corresponding to Cry toxins from Bacillus thuringiensis.
O termo "vetor" diz respeito a um replicon, como plasmídeo, fago ou vírus, no qual outras sequências genéticas ou elementos (sejam eles de DNA ou RNA) podem ser ligados. Desta forma, os genes podem ser replicados juntamente com o vetor. Preferencialmente um dos vetores de interesse da presente invenção diz respeito ao fagomídeo. O termo "fagomídeo" diz respeito a um vetor que contém sequência para replicação em fago e em bactéria, este vetor tem características que atendem as especificações da célula hospedeira bem como agentes selecionadores e promotores. Um exemplo é o fagomídeo pComb3X (Andris-Widhopf, J.; Rader, C; Steinberger, P.; Fuller, R., Barbas III, C. F. Methods for the gen- eration of chicken monoclonal antibody fragments by Phage display. Journal of Immunological Methods, 242: 159-181 , 2000), que tem como característica fusionar a sequência de interesse ao gene da proteína III, do bacteriófago filamentoso M13, localizada no capsídeo virai. O termo "vetor recombinante" é resultante da combinação de um vetor comercial com genes da presente invenção operacionalmente ligado a um polinucleotídeo endógeno e/ou heterólogo de interesse que por sua vez está operacionalmente ligado a um sinal de terminação. Tais vetores podem ser obtidos comercialmente, incluindo aqueles fornecidos por Clontech Laboratories, Inc (Palo Alto, Calif.), Stratagene (La Jolla, Calif), Invitrogen (Carlsbad, Calif.), New En- gland Bioiabs (Beverly, Mass.) e Promega (Madison, Wis.). Alguns exemplos de vetores utilizados na presente invenção, mas não limitados, são os veto- res pGEM-T easy (Promega Corporation), pET101/ D-TOPO (Invitrogen), pComb3X (Andris-Widhopf, J.; Rader, C; Steinberger, P.; Fuller, R., Barbas III, C. F. Methods for the generation of chicken monoclonal antibody fragmente by Phage display. Journal of Immunological Methods, 242: 59-181 , 2000). A obtenção de vetores recombinantes compreendendo promotores ligados a ácidos nucleicos é conhecida no estado da técnica e pode ser encontrada em Sambrook et al. (Sambrook, J., Russell, D. W., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1989). The term "vector" refers to a replicon, such as plasmid, phage or virus, to which other gene sequences or elements (whether DNA or RNA) may be linked. In this way the genes can be replicated along with the vector. Preferably one of the vectors of interest of the present invention concerns the phagemid. The term "phagemid" refers to a vector containing sequence for phage and bacterial replication, this vector has characteristics that meet host cell specifications as well as selection agents and promoters. An example is the pComb3X phagemid (Andris-Widhopf, J.; Rader, C.; Steinberger, P.; Fuller, R., Barbas III, CF Methods for Generation of Chicken Monoclonal Antibody Fragments by Phage display. Journal of Immunological Methods, 242: 159-181, 2000), which has the characteristic of fusing the sequence of interest to the protein III gene of the filamentous bacteriophage M13, located in the viral capsid. The term "recombinant vector" results from the combination of a commercial vector with genes of the present invention operably linked to an endogenous and / or heterologous polynucleotide of interest which is in turn operably linked to a termination signal. Such vectors may be obtained commercially, including those provided by Clontech Laboratories, Inc. (Palo Alto, Calif.), Stratagene (La Jolla, Calif.), Invitrogen (Carlsbad, Calif.), New York, California. gland Bioiabs (Beverly, Mass.) and Promega (Madison, Wis.). Some but not limited examples of vectors used in the present invention are pGEM-T easy (Promega Corporation), pET101 / D-TOPO (Invitrogen), pComb3X (Andris-Widhopf, J .; Rader, C; Steinberger) vectors. Fuller, R., Barbas III, CF Methods for the generation of monoclonal chicken antibody fragment by Phage display.Journal of Immunological Methods, 242: 59-181, 2000). Obtaining recombinant vectors comprising nucleic acid-linked promoters is known in the art and can be found in Sambrook et al. (Sambrook, J., Russell, DW, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1989).
Um "vetor de expressão" é um vetor especializado que contém um gene com regiões regulatórias necessárias para a expressão em uma célula hospedeira. Tais vetores podem ser obtidos comercialmente, incluindo aqueles fornecidos por Clontech Laboratories, Inc (Palo Alto, Calif.), Stratagene (La Jolla, Calif), Invitrogen (Carlsbad, Calif.), New England Bioiabs (Beverly, Mass.) e Promega (Madison, Wis.). O termo "operacionalmente ligado" significa que as sequências regulatórias necessárias para expressão da sequência codificante estão colocadas na molécula de DNA em posições apropriadas de maneira que quando juntadas à sequência codificante, esta mantenha a fase de leitura adequada para efeito de sua expressão. Essa mesma definição é, às vezes, aplicada para o arranjo de sequências codificantes e elementos controladores da transcrição (por exemplo, promotores, acentuadores ou "enhancers" e elementos de terminação) no vetor de expressão. Uma região codificante exógena é tipicamente flanqueada por regiões regulatórias operacionalmente ligadas que regulam a expressão da região codificante exógena em uma célula transformada (podendo ser microrganismo, vegetal ou animal). Uma região regulatória típica operacionalmente ligada a uma região codificante exógena inclui um promotor, isto é, um fragmento de ácido nucléico que pode causar transcrição de regiões codificantes exógenas, posicionado na região 5' da região codificante exógena. A presente invenção não está limitada para o uso de qualquer promotor, estes podem ser induzíveis, constitutivos e tecido-específicos. Preferencialmente, o promotor da presente invenção é do grupo dos promotores dos genes da fibra de algodão, podendo ser, mas não estando limitado a E6, H6S, Rac13, LTP, ACP, Expansina, CAP, Anexina, FbL2A e actina 2. An "expression vector" is a specialized vector that contains a gene with regulatory regions required for expression in a host cell. Such vectors may be obtained commercially, including those provided by Clontech Laboratories, Inc. (Palo Alto, Calif.), Stratagene (La Jolla, Calif.), Invitrogen (Carlsbad, Calif.), New England Bioiabs (Beverly, Mass.) And Promega. (Madison, Wis.). The term "operably linked" means that the regulatory sequences required for expression of the coding sequence are placed in the DNA molecule at appropriate positions such that when joined to the coding sequence, it retains the appropriate reading phase for the purpose of its expression. This same definition is sometimes applied for the arrangement of coding sequences and transcriptional controlling elements (e.g., promoters, enhancers, and terminating elements) in the expression vector. An exogenous coding region is typically flanked by operably linked regulatory regions that regulate expression of the exogenous coding region in a transformed cell (may be microorganism, plant or animal). A typical regulatory region operably linked to an exogenous coding region includes a promoter, that is, a nucleic acid fragment that can cause transcription of exogenous coding regions, positioned at the 5 'region of the exogenous coding region. The present invention is not limited to the use of any promoter, they may be inducible, constitutive and tissue specific. Preferably, the promoter of the present invention is from the group of cotton fiber gene promoters, which may be, but is not limited to, E6, H6S, Rac13, LTP, ACP, Expansin, CAP, Annexin, FbL2A and actin 2.
O promotor pode conter elementos "enhancers". Um "enhancer" é uma sequência de DNA que pode estimular a atividade do promotor. Ela pode ser um elemento inato do promotor ou um elemento heterólogo inserido para aumentar o nível e/ou a tecido-especificidade de um promotor. "Promotores constitutivos" referem-se àqueles que dirigem a expressão gênica em todos os tecidos e durante todo tempo. Promotores "tecido- específicos" ou "desenvolvimento-específicos" são aqueles que dirigem a expressão gênica quase que exclusivamente em tecidos específicos, tais como folhas, raízes, caules, flores, frutos ou sementes, ou em estágios específicos do desenvolvimento em um tecido, como no início ou final da embriogênese.  The promoter may contain enhancer elements. An enhancer is a DNA sequence that can stimulate promoter activity. It may be an innate promoter element or a heterologous element inserted to increase the level and / or tissue specificity of a promoter. "Constitutive promoters" refer to those who drive gene expression in all tissues at all times. "Tissue-specific" or "development-specific" promoters are those that drive gene expression almost exclusively in specific tissues, such as leaves, roots, stems, flowers, fruits or seeds, or at specific stages of development in a tissue, as at the beginning or end of embryogenesis.
Conforme descrito anteriormente, a expressão "vetores de expressão" pode compreender um promotor induzível operacionalmente ligado a uma sequência de ácido nucléico codificando a proteína pesticida da presente invenção. Promotores "induzíveis" podem dirigir a expressão de um polinucleotídeo com o qual eles estejam operacionalmente ligados, em um tecido ou estágio específico do desenvolvimento ou respondendo a condições ambientais. Em um dos aspectos da invenção, vetores de expressão compreendem um promotor induzível firmemente regulado operacionalmente ligado à uma molécula de ácido nucleico codificando uma proteína pesticida. Tal vetor de expressão pode adicionalmente compreender um gene marcador de seleção (por exemplo, um gene codificando uma proteína que confere resistência a antibiótico) operacionalmente ligado a um promotor constitutivo ou a um promotor induzível firmemente regulado. Dependendo da aplicação, ele pode beneficiar a expressão da sequência de ácido nucleico codificando uma proteína pesticida através de um promotor induzível de inseto-praga. Em um aspecto da presente invenção pode ser vantajoso utilizar promotores que são expressos localmente ou próximo do sítio de infecção da praga. As described above, the term "expression vectors" may comprise an inducible promoter operably linked to a nucleic acid sequence encoding the pesticidal protein of the present invention. "Inducible" promoters may direct expression of a polynucleotide to which they are operatively linked, at a specific tissue or stage of development or in response to environmental conditions. In one aspect of the invention, expression vectors comprise a tightly regulated inducible promoter operably linked to a nucleic acid molecule encoding a pesticidal protein. Such an expression vector may further comprise a selection marker gene (e.g., a gene encoding an antibiotic resistance conferring protein) operably linked to a constitutive promoter or a tightly regulated inducible promoter. Depending on the application, it may benefit the expression of the nucleic acid sequence encoding a pesticide protein through an inducible insect pest promoter. In one aspect of the present invention it may be advantageous to use promoters that are expressed locally or near the pest infection site.
Em um dos aspectos da invenção, o promotor é um promotor expresso em plantas. Como usado aqui, o termo "promotor expresso em plantas" significa uma sequência de DNA que é capaz de iniciar e/ou controlar a transcrição em uma célula de planta. Isso inclui qualquer promotor de origem vegetal; qualquer promotor de origem não vegetal que seja capaz de direcionar a síntese do gene presente no T-DNA de Agrobaterium; promotores tecido-específicos ou órgão-específicos, incluindo mas não limitados a promotores semente-específicos (WO8903887), promotores específicos de órgãos primordiais (como mencionado no pedido de patente US20030175783, An, Y. Q., Huang, S., McDowell, J. M., McKin- ney, E. C, Meagher, R. B., Conserved expression of the Arabidopsis ACT1 and ACT3 actin subclass in organ primordia and mature pollen. The Plant Celi 8, 5-30, 1996), promotores específicos de caule (como mencionado no pedido de patente US20030175783, Keller, B., Sauer, N., Lamb, C. J., Glycine-rich cell wall proteins in bean: Gene structure and association of the protein with the vascular system. EMBO J. 7: 3625-3633, 1988), promotores específicos de folhas (como mencionado no pedido de patente US20030175783, Hudspeth, R. L, Gruía, J. W., Structure and expression of the maize gene encoding the phosphoenolpyruvate carboxylase involved in C4 photosynthesis. Plant Mol Biol 12:579-589, 1989), promotores específicos de mesófilo, promotores específicos de raiz (como mencionado no pedido de patente US20030175783, Keller, B., Lamb, C. J., Specific expression of a novel cell wall hydroxyproline-rich glycoprotein gene in lateral root initiation. Genes Devei. 3:1639-1646, 1989), promotores específicos de tubérculos (como mencionado no pedido de patente US20030175783, Keil, ML, Sán- chez-Serrano, J. J., Willmitzer, L, Both wound-inducible and tuber-spceific expression are mediated by the promoter of a single member of the potato proteinase inhibitor II gene family. EMBO J. 8: 1323:1330, 1989), promotores específicos de tecidos vasculares (como mencionado no pedido de patente US20030175783, Peleman J., Saito, K., Cottyn, B., Engler, G., Seurinck, J., Van Montagu, M., Inze, D., Structure and expression analyses of t e S- adenosylmethionine synthetase gene family in Arabidopsis thaliana. Gene 84: 359-369, 1989), promotores específicos de estames (WO8910396, W09213956), promotores específicos da zona de deiscência (W09713865); e semelhantes. In one aspect of the invention, the promoter is a plant expressed promoter. As used herein, the term "plant expressed promoter" means a DNA sequence that is capable of initiating and / or controlling transcription in a plant cell. This includes any promoter of plant origin; any promoter of non-plant origin capable of directing the synthesis of the gene present in the Agrobaterium T-DNA; tissue-specific or organ-specific promoters, including but not limited to seed-specific promoters (WO8903887), primordial organ-specific promoters (as mentioned in US20030175783, An, YQ, Huang, S., McDowell, JM, McKin Ney, E. C, Meagher, RB, Conserved expression of the Arabidopsis ACT1 and ACT3 actin subclass in organ primordia and mature pollen. The Plant Celi 8, 5-30, 1996), stem-specific promoters (as mentioned in US20030175783, Keller, B., Sauer, N., Lamb, CJ, Glycine-rich cell wall proteins in bean: Gene structure and association of the protein with the vascular system (EMBO J. 7: 3625-3633, 1988), leaf-specific promoters (as mentioned in patent application US20030175783, Hudspeth, R.L, Greece, JW, Structure and expression of the maize gene encoding the phosphoenolpyruvate carboxylase involved in C 4 photosynthesis. Plant Mol Biol 12: 579-589, 1989 ), mesophil-specific promoters o, root-specific promoters (as mentioned in US20030175783, Keller, B., Lamb, CJ, Specific expression of a novel cell wall hydroxyproline-rich glycoprotein gene in lateral root initiation. Devi genes. 3: 1639-1646, 1989), tuber-specific promoters (as mentioned in US20030175783, Keil, ML, Sanchez-Serrano, JJ, Willmitzer, L., Both wound-inducible and tuberculosis expression are mediated by the promoter of a single member of the potato proteinase inhibitor II gene family EMBO J. 8: 1323: 1330, 1989), vascular tissue specific promoters (as mentioned in patent application US20030175783, Peleman J., Saito, K., Cottyn, B., Engler, G., Seurinck, J., Van Montagu, M., Inze, D., Structure and expression analyzes of the S-adenosylmethionine synthetase gene family in Arabidopsis thaliana. Gene 84: 359-369 (1989), stamen-specific promoters (WO8910396, W09213956), dehiscence zone-specific promoters (W09713865); and the like.
Uma "sequência líder" ou "sequência sinal" na presente invenção significa uma sequência de ácido nucleico que, quando operacionalmente ligada a uma molécula de ácido nucleico, permite a secreção do produto da molécula de ácido nucleico. A sequência líder está preferencialmente localizada na região 5' da molécula de ácido nucleico. Preferencialmente, a sequência líder é obtida do mesmo gene que o promotor utilizado para dirigir a transcrição da molécula de ácido nucleico, ou é obtida do gene onde a molécula de ácido nucleico é derivada. Preferencialmente a presente invenção utiliza a sequência sinal proveninente de uma cultivar de algodão brasileira.  A "leader sequence" or "signal sequence" in the present invention means a nucleic acid sequence which, when operatively linked to a nucleic acid molecule, allows secretion of the product from the nucleic acid molecule. The leader sequence is preferably located in the 5 'region of the nucleic acid molecule. Preferably, the leader sequence is obtained from the same gene as the promoter used to direct transcription of the nucleic acid molecule, or is obtained from the gene where the nucleic acid molecule is derived. Preferably the present invention utilizes the signal sequence from a Brazilian cotton cultivar.
O sinal de terminação da transcrição e a região de poliadenilação da presente invenção inclui, mas não está limitado a, sinal de terminação de SV40, sinal de adenilação de HSV TK, sinal de terminação do gene da nopalina sintetase de Agrobacterium tumefasciens (NOS), sinal de terminação do gene da octopina sintetase, sinal de terminação do gene 19S e 35S do CaMV, sinal de terminação do gene da álcool desidrogenase de milho, sinal de terminação do gene da manopina sintetase, sinal de terminação do gene da beta-faseolina, sinal de terminação do gene da ssRUBISCO, sinal de terminação do gene da sucrose sintetase, sinal de terminação do vírus que ataca o Trifolium subterranean (SCSV), sinal de terminação do gene trpC de Aspergillus nidulans, e outros semelhantes.  The transcription termination signal and polyadenylation region of the present invention includes, but is not limited to, SV40 termination signal, HSV TK adenylation signal, Agrobacterium tumefasciens (NOS) nopaline synthase gene termination signal, octopine synthase gene termination signal, CaMV 19S and 35S gene termination signal, corn alcohol dehydrogenase gene termination signal, mannopine synthase gene termination signal, beta-phaseoline gene termination signal, ssRUBISCO gene termination signal, sucrose synthase gene termination signal, virus termination signal attacking Trifolium subterranean (SCSV), Aspergillus nidulans trpC gene termination signal, and the like.
Os termos "polipeptídeo", "peptídeo" e "proteína" são usados de forma interrelacionada para referir a um polímero de resíduos de aminoácidos. Os termos aplicam-se para polímeros de aminoácidos onde um ou mais resíduo de aminoácido é um análogo químico artificial de um aminoácido correspondente ocorrendo naturalmente, bem como para polímeros de aminoácidos ocorrendo naturalmente. The terms "polypeptide", "peptide" and "protein" are used interrelated to refer to a polymer of amino acid residues. The terms apply to amino acid polymers where one or more amino acid residue is an artificial chemical analog of a corresponding naturally occurring amino acid as well as to naturally occurring amino acid polymers.
Polipeptídeos da invenção podem ser produzidos ou através de um ácido nucleico descrito aqui, ou pelo uso de técnicas padrões de biologia molecular. Por exemplo, uma proteína truncada da invenção pode ser produzida pela expressão de um ácido nucleico recombinante da invenção em uma célula hospedeira apropriada, ou alternativamente pela combinação de procedimentos, tais como digestão utilizando protease e purificação.  Polypeptides of the invention may be produced either by a nucleic acid described herein or by the use of standard molecular biology techniques. For example, a truncated protein of the invention may be produced by expressing a recombinant nucleic acid of the invention in an appropriate host cell, or alternatively by combining procedures such as protease digestion and purification.
O termo "substancialmente pura" refere-se a preparações compreendendo pelo menos 50-60% de peso do componente de interesse (por exemplo, ácido nucleico, oligonucleotídeo, polipeptídeo, proteína, etc). Mais preferencialmente, a preparação compreende pelo menos 75% de peso, e mais preferencialmente 90-99% de peso do componente de interesse. A pureza é medida por meio de métodos apropriados para o componente de interesse (por exemplo, espectometria de massa e similares).  The term "substantially pure" refers to preparations comprising at least 50-60% by weight of the component of interest (e.g., nucleic acid, oligonucleotide, polypeptide, protein, etc.). More preferably, the preparation comprises at least 75 wt%, and more preferably 90-99 wt% of the component of interest. Purity is measured by methods appropriate for the component of interest (e.g. mass spectrometry and the like).
O termo "proteína isolada" ou "proteína isolada e purificada" é, às vezes, utilizado na presente invenção. Este termo refere-se a uma proteína produzida pela expressão de uma molécula de ácido nucleico isolada da presente invenção. Alternativamente, este termo pode referir-se a uma proteína que foi suficientemente separada de outras proteínas as quais ela poderia estar naturalmente associada, tal como ela existe na sua forma "substancialmente pura". O termo "isolado" não exclui misturas sintéticas ou artificiais com outros compostos ou materiais, ou a presença de impurezas que não interferem com a atividade fundamental da proteína, e que pode estar presente, por exemplo, em uma purificação incompleta, adição de estabilizadores, ou combinados dentro, por exemplo, em uma composição agriculturalmente aceitável.  The term "isolated protein" or "isolated and purified protein" is sometimes used in the present invention. This term refers to a protein produced by the expression of an isolated nucleic acid molecule of the present invention. Alternatively, this term may refer to a protein that has been sufficiently separated from other proteins to which it could be naturally associated as it exists in its "substantially pure" form. The term "isolated" does not exclude synthetic or artificial mixtures with other compounds or materials, or the presence of impurities that do not interfere with the fundamental activity of the protein, and which may be present, for example, in incomplete purification, addition of stabilizers, or combined in, for example, in an agriculturally acceptable composition.
O termo "veículo agriculturalmente aceitável" refere-se a soluções nas quais uma proteína pesticida ou uma sequência de ácido nucleico codificadora de uma proteína pesticida possa ser mantida sem a alteração das propriedades funcionais da molécula da proteína aqui descrita para uso agrícola. Os veículos utilizados na presente invenção podem ser líquidos ou sólidos. Veículos líquidos que podem ser utilizados para formar composições utilizando proteína recombinante da presente invenção podem ser, mas não estão limitados a água ou solventes orgânicos, tais como poli- óis, ésteres, cloreto de metileno, álcool, ou óleo vegetal. Outros componen- tes que podem ser incluídos na formulação incluem umectantes, preservativos, espessantes, agentes antimicrobianos, antioxidantes, emulsificadores, polímeros formadores de filme e misturas destes. Umectantes podem incluir polióis, açúcares (tais como melaço), glicóis e sais higroscópicos. Membranas vítreas, polímeros formadores de filmes incluem goma rosina, látex, pir- rolidona polivinil, álcool polivinil, cloreto polivinil, polietileno, acetato de poli- vinil, e misturas destes. Aditivos opcionais adicionais incluem metil, metalcri- lato, e misturas destes. The term "agriculturally acceptable carrier" refers to solutions in which a pesticidal protein or nucleic acid sequence encoding a pesticidal protein may be maintained without altering the functional properties of the protein molecule described herein for agricultural use. The vehicles used in the present invention may be liquid or solid. Liquid carriers which may be used to form compositions using recombinant protein of the present invention may be, but are not limited to water or organic solvents such as polyols, esters, methylene chloride, alcohol, or vegetable oil. Other components that may be included in the formulation include humectants, preservatives, thickeners, antimicrobial agents, antioxidants, emulsifiers, film-forming polymers and mixtures thereof. Humectants may include polyols, sugars (such as molasses), glycols and hygroscopic salts. Glass membranes, film-forming polymers include rosin gum, latex, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyethylene, polyvinyl acetate, and mixtures thereof. Additional optional additives include methyl, methacrylate, and mixtures thereof.
Os termos "análogo peptídico" ou "análogo mutante" significam um análogo natural ou mutante de uma proteína, compreendendo uma série de fragmentos lineares ou discontínuos daquela proteína e no qual pode ter um ou mais aminoácidos recolocado(s) com outro(s) aminoácido(s) e que pode ter sua atividade biológica alterada, auxiliada, aumentada ou diminuída quando comparada com a proteína parental nativa ou não-mutada.  The terms "peptide analog" or "mutant analog" mean a natural or mutant analog of a protein, comprising a series of linear or discontinuous fragments of that protein and in which it may have one or more amino acids replaced with another amino acid (s). (s) and may have their biological activity altered, aided, increased or decreased compared to the native or non-mutated parental protein.
O termo "atividade biológica" diz respeito a uma função ou um grupo de funções executado por uma molécula em um contexto biológico (isto é, em um organismo ou substituto in vitro ou algum outro modelo similar). Para as proteínas entomotóxicas, a atividade biológica é caracterizada pelas propriedades físico-químicas como por exemplo, estruturação em domínios altamente hidrofóbicos, capazes de formar oligômeros, e afinidade por membrana biológicas, causando a destruição das mesmas. Esta afinidade por membranas pode ser ocasionada pela presença de receptores específicos bem como pela simples interação química entre ambas.  The term "biological activity" refers to a function or group of functions performed by a molecule in a biological context (ie, an in vitro organism or substitute or some other similar model). For entomotoxic proteins, biological activity is characterized by physicochemical properties such as structuring in highly hydrophobic domains capable of forming oligomers, and biological membrane affinity, causing their destruction. This membrane affinity can be caused by the presence of specific receptors as well as by the simple chemical interaction between them.
Como usado aqui, o termo "impactando insetos-praga" refere-se ao efeito de mudar nos insetos a alimentação, crescimento, e/ou comportamento em qualquer estágio do desenvolvimento, incluindo, mas não limitado a: matar o inseto; retardar o crescimento; impedir capacidade reprodutiva; atividade anti-alimentação; e outros semelhantes. As used herein, the term "impacting pest insects" refers to the effect of changing on insects feeding, growth, and / or behavior at any stage of development, including, but not limited to: killing the insect; slow growth; prevent capacity reproductive; anti-eating activity; and the like.
Os termos "atividade pesticida" e "atividade inseticida" são utilizados sinonimamente para referir-se a atividade de um organismo ou uma substância (p.ex: uma proteína) que pode ser medida por, mas não estando limitada a mortalidade da praga, perda de peso da praga, repelência à pragas, e outros comportamentos e mudanças físicas de uma praga depois da alimentação e exposição por um apropriado período de tempo. Dessa forma, o impacto da atividade pesticida deve ter pelo menos um parâmetro mensurável de aptidão da praga. Por exemplo, "proteínas pesticidas" são proteínas que desencadeiam a atividade pesticida por elas mesmas ou em combinação com outras proteínas. Endotoxinas e δ- endotoxina são proteínas pesticidas. Outros exemplos de proteínas pesticidas incluem, por exemplo, pentina-1 e jaburetox.  The terms "pesticidal activity" and "insecticidal activity" are used synonymously to refer to the activity of an organism or a substance (eg a protein) that can be measured by, but not limited to, pest mortality, loss pest weight, pest repellency, and other behaviors and physical changes of a pest after feeding and exposure for an appropriate period of time. Thus, the impact of pesticide activity must have at least one measurable parameter of pest suitability. For example, "pesticidal proteins" are proteins that trigger pesticidal activity by themselves or in combination with other proteins. Endotoxins and δ-endotoxins are pesticide proteins. Other examples of pesticidal proteins include, for example, pentin-1 and jaburetox.
O termo "quantidade efetiva de pesticida" diz respeito a uma quantidade de uma substância ou organismo que tem atividade pesticida quando presente no ambiente da praga. Para cada substância ou organismo, a quantidade efetiva de pesticida é determinada empiricamente para cada praga afetada em um ambiente específico. Similarmente o termo "quantidade efetiva de pesticida" pode ser usado para referir a uma "quantidade efetiva de pesticida" quando uma praga é um inseto-praga.  The term "effective amount of pesticide" refers to an amount of a substance or organism that has pesticidal activity when present in the pest environment. For each substance or organism, the effective amount of pesticide is determined empirically for each pest affected in a specific environment. Similarly the term "effective amount of pesticide" may be used to refer to an "effective amount of pesticide" when a pest is an insect pest.
O termo "recombinantemente engenheirado" ou "engenheirado" diz respeito a utilização da tecnologia do DNA recombinante para gerar (engenheirar) uma mudança na estrutura da proteína baseando-se no entendimento do mecanismo de ação da mesma, podendo os aminoácidos serem introduzidos, deletados ou substituídos.  The term "recombinantly engineered" or "engineered" refers to the use of recombinant DNA technology to generate (engineer) a change in protein structure based on an understanding of its mechanism of action, and amino acids may be introduced, deleted or deleted. replaced.
O termo "Embaralhamento de DNA" é utilizado para descrever um método empregado em evolução molecular dirigida in vitro para gerar variantes de uma única sequência gênica, ou duas ou mais sequências gê- nicas homólogas por meio de recombinações de fragmentos gerados ran- domicamente, com recuperação de sequências modificadas e com consequente modificação de resíduos de aminoácidos na proteína codificada pelo análogo mutante. O termo "apresentação de proteínas na superfície de bacteriófa- gos - Phage display" diz respeito a um sistema de expressão e de interações de proteínas fusionadas a bacteriófagos que permitem uma varredura em células, tecidos ou órgãos a procura de pares receptores-ligantes, sendo es- ses ligantes proteínas que se ligam aos receptores presentes no alvo em estudo. The term "DNA shuffling" is used to describe a method employed in in vitro directed molecular evolution to generate variants of a single gene sequence, or two or more homologous gene sequences by recombination of randomly generated fragments with retrieving modified sequences and thereby modifying amino acid residues in the protein encoded by the mutant analog. The term "Phage display surface protein presentation" refers to a bacteriophage-fused protein expression and interaction system that allows cells, tissues, or organs to be scanned for receptor-ligand pairs. these ligands are proteins that bind to receptors present on the target under study.
Como usado aqui, o termo "sequência de nucleotídeo mutada" ou "mutação" ou "sequência de nucleotídeo mutageneizada" diz respeito a uma sequência de nucleotídeo que foi mutada ou alterada para conter para conter um ou mais resíduos de nucleotídeos (p.ex.: pares de base) que não estão presentes no tipo selvagem ou na sequência não-mutada. Tal mutagênese ou alteração consiste de uma ou mais adições, deleções, ou substituições ou realocamento de resíduos de ácidos nucleicos.  As used herein, the term "mutated nucleotide sequence" or "mutation" or "mutagenized nucleotide sequence" refers to a nucleotide sequence that has been mutated or altered to contain to contain one or more nucleotide residues (e.g. : base pairs) that are not present in the wild type or in the unchanged sequence. Such mutagenesis or alteration consists of one or more additions, deletions, or substitutions or reallocation of nucleic acid residues.
O termo "análogo" ou "mutante" é utilizado para identificar um gene que foi alterado por mutação e que o torna diferente do tipo selvagem ou da variação normal da população.  The term "analog" or "mutant" is used to identify a gene that has been altered by mutation and makes it different from wild type or normal population variation.
Como usado aqui, o termo "melhora da atividade inseticida" ou "melhora da atividade pesticida" caracteriza um polipeptídeo ou uma δ- endotoxina da invenção que possui a atividade pesticida contra coleópteros melhorada em relação às outras δ-endotoxinas que sejam efetivas contra insetos. Para medir a melhora da atividade pesticida ou inseticida deve-se requerer uma demonstração de aumento da toxicidade de pelo menos 10%, contra o inseto alvo, e mais preferencialmente 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 60%, 70%, 100%, 200% ou um maior aumento de toxicidade com relação à atividade inseticida das δ- endotoxinas Cry8 existentes que sejam ativas contra o mesmo inseto.  As used herein, the term "enhancement of insecticidal activity" or "enhancement of pesticidal activity" characterizes a polypeptide or δ-endotoxin of the invention that has improved coleopteran pesticidal activity over other δ-endotoxins that are effective against insects. To measure the improvement of pesticide or insecticide activity, a demonstration of at least 10% increase in toxicity against the target insect should be required, and more preferably 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%. , 50%, 60%, 70%, 100%, 200% or a greater increase in toxicity with respect to the insecticidal activity of existing Cry8 δ-endotoxins that are active against the same insect.
O termo "toxina" ou "endotoxina" está relacionado a um polipeptídeo, o qual aprenseta atividade tóxica inseticida. É conhecido, no estado da técnica, que as δ-endotoxinas de ocorrência natural, são sinteti- zadas por B. thuríngiensis, os quais esporulam liberando a inclusão cristalina protéica contendo a δ-endotoxina.  The term "toxin" or "endotoxin" is related to a polypeptide which exhibits toxic insecticidal activity. It is known in the prior art that naturally occurring δ-endotoxins are synthesized by B. thuríngiensis, which sporulate by releasing protein crystalline inclusion containing δ-endotoxin.
Para um interesse particular da invenção, foram otimizadas se- quências codificando proteínas pesticidas desta invenção. Como usada a- qui, os termos "sequências de nucleotídeos otimizadas" ou "sequências sintéticas" referem-se a ácidos nucleicos que são otimizados para expressão em um organismo particular. Sequências de nucleotídeos otimizadas inclu- em aquelas sequências que foram tão modificadas que o conteúdo GC da sequência de nucleotídeos passa a ficar alterado. Tal modificação na sequência de nucleotídeo pode ou não compreender uma região codificadora. Onde a sequência modificada de nucleotídeo compreende uma região codificadora, as alterações no conteúdo de GC podem ser feitas em vista de ou- tro fenómeno genético, como por exemplo, a preferência de um códon por um organismo particular ou a tendência do conteúdo de GC na região codificadora. For a particular interest of the invention, the following were optimized: sequences encoding pesticidal proteins of this invention. As used herein, the terms "optimized nucleotide sequences" or "synthetic sequences" refer to nucleic acids that are optimized for expression in a particular organism. Optimized nucleotide sequences include those sequences that have been so modified that the GC content of the nucleotide sequence becomes altered. Such modification of the nucleotide sequence may or may not comprise a coding region. Where the modified nucleotide sequence comprises a coding region, changes in GC content may be made in view of another genetic phenomenon, such as the preference of a codon for a particular organism or the tendency of GC content in the genome. coding region.
Em algumas concretizações da invenção, onde a sequência de nucleotídeo otimizada compreende a região codificadora, a alteração no conteúdo de GC não resulta em uma mudança na proteína codificada pela sequência de nucleotídeo. Em outras concretizações, a alteração no conteúdo de GC resulta em mudanças na proteína codificada que podem ser mudanças em aminoácidos conservados que podem não alterar significantemente a função da proteína codificada. O conteúdo de GC de uma sequên- cia de nucleotídeo pode diferir da sequência de nucleotídeo nativa em pelo menos 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, ou 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%,20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, ou 50%, ou mais. Então, o conteúdo de GC de uma sequência de nucleotídeo otimizada pode ser 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51 %, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, ou 80%, ou maior.  In some embodiments of the invention, where the optimized nucleotide sequence comprises the coding region, the change in GC content does not result in a change in the protein encoded by the nucleotide sequence. In other embodiments, the change in GC content results in changes in encoded protein that may be changes in conserved amino acids that may not significantly alter the function of the encoded protein. The GC content of a nucleotide sequence may differ from the native nucleotide sequence by at least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%. , or 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43% , 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, or 50% or more. So the GC content of an optimized nucleotide sequence can be 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70% , 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, or 80% or greater.
Um especialista no assunto tem conhecimento de que avanços no campo da biologia molecular tais como uma mutagênese sítio-específica ou ao acaso, metodologia da reação de polimerase em cadeia (PCR), e téc- nicas da engenharia protéica dispõem de uma extensiva coleção de ferramentas e protocolos viáveis para o uso para alterar ou engenheirar ambas as sequências de aminoácido e sequências genéticas disfarçadas de proteínas de interesse agrícola. Então, as proteínas pesticidas da invenção po- dem ser alteradas de várias maneiras, incluindo substituição de aminoácido, deleções, truncações, e inserções. Métodos para tais manipulações são geralmente conhecidos no estado da técnica. Por exemplo, uma sequência de aminoácido variante da proteína pesticida da presente invenção pode ser preparada pela introdução de mutações dentro de um ácido nucleico sintéti- co (p.ex.: molécula de DNA). Métodos para mutagênese e alterações em á- cidos nucleicos são bem descritos no estado da técnica. One skilled in the art is aware that advances in the field of molecular biology such as site-specific or random mutagenesis, polymerase chain reaction (PCR) methodology and Protein engineering experts have an extensive collection of workable tools and protocols for use to alter or engineer both amino acid sequences and disguised genetic sequences of proteins of agricultural interest. Thus, the pesticidal proteins of the invention may be altered in a number of ways, including amino acid substitution, deletions, truncations, and insertions. Methods for such manipulations are generally known in the prior art. For example, a variant amino acid sequence of the pesticidal protein of the present invention may be prepared by introducing mutations into a synthetic nucleic acid (e.g., DNA molecule). Methods for mutagenesis and nucleic acid changes are well described in the state of the art.
O desenho do gene sintético foi realizado com base na sequência original do gene, incluindo a porção N-terminal da proteína com os três domínios responsáveis pela atividade inseticida. No desenho do gene sinté- tico foram modificados 262 pares de base, resultando na eliminação de 25 possíveis sinais de poliadenilação, 17 motivos de instabilidade, 95 códons pouco usados em plantas e no aumento do conteúdo de G-C de 35.6 para 43:8%. A sequência protéica final do gene sintético é idêntica a seqijência original, ou seja, permaneceu inalterada.  Synthetic gene design was based on the original gene sequence, including the N-terminal portion of the protein with the three domains responsible for insecticidal activity. In the design of the synthetic gene, 262 base pairs were modified, resulting in the elimination of 25 possible polyadenylation signals, 17 instability motifs, 95 rarely used codons in plants and an increase in G-C content from 35.6 to 43: 8%. The final protein sequence of the synthetic gene is identical to the original sequence, ie remained unchanged.
Entende-se que os polipeptídeos da invenção podem ser produzidos tanto pela expressão de um ácido nucleico descrito aqui, ou pelo uso de técnicas padrões de biologia molecular.  It is understood that the polypeptides of the invention may be produced either by expression of a nucleic acid described herein or by the use of standard molecular biology techniques.
Sabe-se que proteínas pesticidas podem ser oligoméricas e variam em peso molecular, número de resíduos, componentes peptídicos, ati- vidades contra pragas particulares, e outras características. No entanto, pelos métodos descritos aqui, proteínas ativas contra uma variedade de pragas podem ser isoladas e caracterizadas. As proteínas pesticidas da invenção podem ser usadas em combinação com δ-endotoxinas Bt ou outras proteínas inseticidas para aumentar a ação no inseto alvo. Além do mais, o uso de proteínas pesticidas da presente invenção em combinação com δ- endotoxinas de Bt ou outros princípios inseticidas de uma natureza diferente podem ter uma utilidade particular para prevenção e/ou manejo da resistên- cia à inseto. Outros princípios inseticidas incluem, mas não estão limitados a inibidores de protease (ambos serina e cisteína), lectinas, alfa-amilases, e peroxidases. Pesticide proteins are known to be oligomeric and vary in molecular weight, number of residues, peptide components, activities against particular pests, and other characteristics. However, by the methods described herein, proteins active against a variety of pests can be isolated and characterized. The pesticidal proteins of the invention may be used in combination with δ-endotoxins Bt or other insecticidal proteins to enhance action on the target insect. Moreover, the use of pesticidal proteins of the present invention in combination with Bt δ-endotoxins or other insecticidal principles of a different nature may have particular utility for preventing and / or managing resistance. the insect. Other insecticidal principles include, but are not limited to protease inhibitors (both serine and cysteine), lectins, alpha-amylases, and peroxidases.
A invenção também diz respeito a microrganismos transforma- dos com pelo menos um ácido nucleico da presente invenção, com um gene quimérico compreendendo o ácido nucleico, ou com um vetor de expressão compreendendo o gene quimérico. Preferencialmente, o microrganismo é um que se multiplica em plantas. Mais preferencialmente, o microrganismo é uma bactéria colonizadora de raiz. Uma concretização da presente invenção diz respeito a uma proteína pesticida encapsulada, que compreende um microrganismo transformado compreendendo pelo menos uma proteína pesticida da invenção.  The invention also relates to microorganisms transformed with at least one nucleic acid of the present invention, a chimeric gene comprising the nucleic acid, or an expression vector comprising the chimeric gene. Preferably, the microorganism is one that multiplies in plants. More preferably, the microorganism is a root colonizing bacterium. One embodiment of the present invention relates to an encapsulated pesticidal protein comprising a transformed microorganism comprising at least one pesticidal protein of the invention.
A invenção também provê composições pesticidas compreendendo um organismo transformado da invenção. Preferencialmente o mi- crorganismo transformado está presente na composição pesticida em uma quantidade pesticida efetiva, junto com um veículo carregador aceitável. A invenção também compreende composições pesticidas compreendendo uma proteína isolada da invenção, sozinha ou em combinação com um organismo transformado da invenção e/ou uma proteína pesticida encapsula- da da invenção, em uma quantidade inseticida efetiva, junto com um veículo aceitável.  The invention also provides pesticidal compositions comprising a transformed organism of the invention. Preferably the transformed microorganism is present in the pesticidal composition in an effective pesticidal amount, together with an acceptable carrier vehicle. The invention also comprises pesticidal compositions comprising an isolated protein of the invention alone or in combination with a transformed organism of the invention and / or an encapsulated pesticidal protein of the invention in an effective insecticidal amount together with an acceptable carrier.
A invenção também provê um método de aumentar o alcance do inseto alvo através do uso de proteínas pesticidas da invenção em combinação com pelo menos uma segunda proteína pesticida que seja diferente da proteína pesticida da invenção. Qualquer proteína pesticida conhecida no estado da técnica pode ser utilizada no método da presente invenção. Tais proteínas pesticidas incluem, mas não estão limitadas a δ-endotoxinas de Bt, inibidores de protease, lectinas, alfa amilases, hidrolases acil lipídicas, e peroxidases.  The invention also provides a method of increasing the range of the target insect by the use of the inventive pesticide proteins in combination with at least one second pesticide protein that is different from the inventive pesticide protein. Any pesticidal protein known in the art may be used in the method of the present invention. Such pesticidal proteins include, but are not limited to Bt δ-endotoxins, protease inhibitors, lectins, alpha amylases, acyl lipid hydrolases, and peroxidases.
A invenção também compreende plantas transgênicas ou transformadas compreendendo pelo menos uma sequência nucleotídica da invenção. Preferencialmente, a planta é estavelmente transformada com um gene quimérico compreendendo pelo menos uma sequência nucleotídica da invenção operacionalmente ligada a um promotor que dirige a expressão em células vegetais. Como usado aqui, o termo "plantas transgênicas" ou "plantas transformadas" refere-se a uma planta que compreende dentro de seu genoma um polinucleotídeo heterólogo. Geralmente, o polinucleotídeo hete- rólogo é integrado ao genoma de uma planta transgênica, de forma estável para que o polinucleotídeo seja passado para gerações sucessivas. O polinucleotídeo heterólogo pode ser integrado dentro do genoma sozinho ou como parte de um vetor recombinante. The invention also comprises transgenic or transformed plants comprising at least one nucleotide sequence of the invention. Preferably, the plant is stably transformed with a chimeric gene comprising at least one nucleotide sequence of the invention operably linked to a promoter that directs expression in plant cells. As used herein, the term "transgenic plants" or "transformed plants" refers to a plant comprising within its genome a heterologous polynucleotide. Generally, the heterologous polynucleotide is stably integrated into the genome of a transgenic plant so that the polynucleotide is passed on to successive generations. The heterologous polynucleotide may be integrated within the genome alone or as part of a recombinant vector.
Como usado aqui, o termo "transgênico" inclui qualquer célula, linhagem celular, calos, tecidos, parte da planta, ou genótipo da planta que tem sido alterado pela presença do ácido nucleico heterólogo incluindo a- queles transgênicos inicialmente alterados bem como aqueles criados por cruzamento sexual ou propagação sexual do transgênico sexual.  As used herein, the term "transgenic" includes any cell, cell line, callus, tissue, plant part, or plant genotype that has been altered by the presence of heterologous nucleic acid including those initially altered as well as those created by sexual crossing or sexual propagation of the sexual transgenic.
O termo "plantas" refere-se a organismos fotossintéticos, ambos eucariotos e procariotos, onde o termo "plantas desenvolvidas" refere-se a plantas eucariotas. O termo refere-se a plantas inteiras, órgãos vegetais (p.ex.: folhas, caules, raízes, flores, entre outros), sementes, células vegetais, e progénies dos mesmos. Partes das plantas transgênicas também estão incluídas dentro do escopo da invenção compreendendo, por exemplo, células vegetais, protoplastos, tecidos, calos, embriões, bem como flores, óvulos, caules, frutos, folhas, raízes originados de plantas transgênicas ou sua progénie previamente transformada com uma molécula de DNA da invenção e, portanto, consistindo de pelo menos parte das células transgênicas, são também objeto da presente invenção. Os ácidos nucleicos da invenção podem ser utilizados para conferir tratos desejados em essencialmente qualquer planta. Então, a invenção possui uso sobre várias espécies de plantas, incluindo espécies dos géneros Anona, Arachis, Artocarpus, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Carica, Citrus, Citrullus, Capsicum, Carthamus, Cocos, Coffea, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Elaeis, Pragana, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoseyamus, Lactuca, Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon, Malus, Manihot, Majorana, Medicago, Nicotiana, Olea, Oryza, Panieum, Pannesetum, Passiflora, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pisum, Pyrus, Prunus, Psidium, Raphanus, Ricinus, Secale, Senecio, Sinapis, Solanum, Sorghum, Theobromus, Trigonella, Triticum, Vicia, Vitis, Vigna, e Zea. Particularmente a presente invenção diz respeito a plantas de algodão transformadas com as sequências nucieotídicas da presente invenção bem como fragmentos e derivados das mesmas, mais especificamente plantas transformadas de Gossypium hirsutum. The term "plants" refers to photosynthetic organisms, both eukaryotes and prokaryotes, where the term "developed plants" refers to eukaryotic plants. The term refers to whole plants, plant organs (e.g., leaves, stems, roots, flowers, among others), seeds, plant cells, and progenies thereof. Parts of transgenic plants are also included within the scope of the invention comprising, for example, plant cells, protoplasts, tissues, corns, embryos as well as flowers, eggs, stems, fruits, leaves, roots originating from transgenic plants or their previously transformed progeny. with a DNA molecule of the invention and therefore consisting of at least part of the transgenic cells, are also object of the present invention. The nucleic acids of the invention may be used to confer desired treatments on essentially any plant. Thus, the invention has use over various plant species, including species of the genera Anona, Arachis, Artocarpus, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Carica, Citrus, Citrullus, Capsicum, Carthamus, Coconuts, Coffea, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Elaeis, Pragana, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoseyamus, Lactuca, Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon, Malus, Manihot, Majorana, Medicago, Nicotiana, Olea, Oryza, Panieum, Pannesetum, Passiflora, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pyrus, Prunus, Psidium, Raphanus, Ricinus, Secale, Senecio, Sinapis, Solanum, Sorghum, Theobromus, Trigon Triticum, Vicia, Vitis, Vigna, and Zea. Particularly the present invention relates to cotton plants transformed with the nucleotide sequences of the present invention as well as fragments and derivatives thereof, more specifically transformed Gossypium hirsutum plants.
Protocolos de transformação bem como protocolos para introdu- zir sequências de nucleotídeos dentro de plantas podem variar dependendo do tipo de planta ou de célula vegetal, por exemplo, monocotiledôneas ou dicotiledôneas, alvos da transformação. Métodos viáveis de introduzir sequências nucieotídicas em células vegetais e a subsequente inserção dentro do genoma vegetal são bem descritos no estado da técnica e podem ser, mas não estão limitados a técnicas tais como eletroporação e microinjeção de protoplastos de células de plantas, ou a construção pode ser introduzida diretamente no tecido vegetal utilizando-se métodos balísticos, tais como bombardeamento de partículas recobertas com DNA.  Transformation protocols as well as protocols for introducing nucleotide sequences into plants may vary depending on the type of plant or plant cell, for example, monocotyledons or dicotyledons, targets of transformation. Viable methods of introducing nucleotide sequences into plant cells and subsequent insertion into the plant genome are well described in the state of the art and may be, but are not limited to techniques such as electroporation and microinjection of plant cell protoplasts, or construction may be introduced directly into plant tissue using ballistic methods such as bombardment of DNA-coated particles.
Técnicas de microinjeção são conhecidas no estado da técnica e bem descritas em literatura científica e patentária (Zhou, G., Wang, J., Zeng, Y., Huang, J., Qian, S., Liu, G., Introduction of exogenous DNA into cotton embryos. Meth. in Enzymol., 101, 433-448, 1983) (como mencionado no pedido de patente US4743548). A introdução de construções gênicas utilizando-se precipitações de polietileno glicol é descrita em Paszkowski et ai (Paszkowski, J., Shillito, R. D., Saul, M., Mandák, V., Hohn, T. Hohn, B., Po- trykus, I., Direct gene transfer to plants. Embo J. 3: 2717-2722, 1984) (como mencionado no pedido de patente US20020 52501). Técnicas de eletroporação são descritas em Fromm et ai (Fromm, M. E., Taylor, L. P. Walbot, V., Expression of genes electroporated into monocot and dicot plant cells. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 82:5824, 1985) (como mencionado no pedido de patente US20020152501). Técnicas de transformações balísticas são descritas em Klein et ai (Klein, T. M., Wolf,. E. D., Wu, R., Sanford, J. C, High velocity microprojectiles for delivering nucleic acids into living cells. Nature 327:70- 73, 1987) (como mencionado no pedido de patente US20020152501). Microinjection techniques are known in the state of the art and well described in scientific and patent literature (Zhou, G., Wang, J., Zeng, Y., Huang, J., Qian, S., Liu, G., Introduction of exogenous DNA into cotton embryos, Meth in Enzymol., 101, 433-448, 1983) (as mentioned in US patent application 4743548). Introduction of gene constructs using polyethylene glycol precipitates is described in Paszkowski et al. (Paszkowski, J., Shillito, RD, Saul, M., Mandák, V., Hohn, T. Hohn, B., Tryptus , I., Direct gene transfer to plants, Embo J. 3: 2717-2722, 1984) (as mentioned in US20020 52501). Electroporation techniques are described in Fromm et al (Fromm, ME, Taylor, LP Walbot, V., Expression of genes electroporated into monocot and dicot plant cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 5824, 1985) (as mentioned in US20020152501). Ballistic transformation techniques are described in Klein et al (Klein, TM, Wolf, ED, Wu, R., Sanford, J. C, High velocity microprojectiles for delivering nucleic acids into living cells. Nature 327: 70-73, 1987) (as mentioned in US20020152501).
Alternativamente, as construções gênicas podem ser combinadas com regiões flanqueadoras de T-DNA apropriadas e introduzidas em um vetor convencional, o hospedeiro Agrobacterium tumefaciens. A função de virulência do hospedeiro Agrobacterium tumefaciens direcionará a inserção das construções gênicas e marcador adjacente dentro do DNA da célula vegetal quando a célula é infectada pela bactéria. Técnicas de transformação mediadas por Agrobacterium tumefaciens, incluindo desarmamento e o uso de vetores binários, são bem descritas na literatura científica (como mencionado no pedido de patente US 20020152501 , Horsch, R. B., Fraley, R. T., Rogers, S. G., Sanders, P. R., Lloyd, A., Hoffmann, N. Inheritance of functi- onal foreign genes in plants. Science 233:496-498, 1984; e Fraley, R. T., Rogers, S. G., Horsch, R. B., Sanders, P. R., Flick, J. S., Adams, S. P., Bitt- ner, M. L, Brand, L A., Fink, C. L, Fry, J. S., Galluppi, G. R., Goldberg, S. B., Hoffmann, N. L, Woo, S. C. Expression of bacterial genes in plant cells. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 80:4803, 1983).  Alternatively, the gene constructs may be combined with appropriate T-DNA flanking regions and introduced into a conventional vector, the host Agrobacterium tumefaciens. The virulence function of the host Agrobacterium tumefaciens will direct the insertion of the gene constructs and adjacent marker into the plant cell DNA when the cell is infected with the bacterium. Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation techniques, including disarmament and the use of binary vectors, are well described in the scientific literature (as mentioned in US Patent Application 20020152501, Horsch, RB, Fraley, RT, Rogers, SG, Sanders, PR, Lloyd). , A., Hoffmann, N. Inheritance of functional foreign genes in plants Science 233: 496-498, 1984, and Fraley, RT, Rogers, SG, Horsch, RB, Sanders, PR, Flick, JS, Adams, SP, Bittner, M.L., Brand, L.A., Fink, C.L., Fry, JS, Galluppi, GR, Goldberg, SB, Hoffmann, N.L., Woo, SC Expression of bacterial genes in plant cells Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80: 4803, 1983).
Células de plantas transformadas derivadas de qualquer uma das técnicas de transformação descritas acima podem ser cultivadas para regenerar uma planta inteira que possua o genótipo transformado e então o fenótipo desejado, tal como resistência a insetos. Tais técnicas de regeneração contam com a manipulação de certos fitohormônios em meio de crescimento de cultura de tecidos, tipicamente contendo um marcador biocida e/ou herbicida, que deve ser introduzido junto com a sequência de nucleotí- deos desejada. Regeneração de plantas a partir de cultura de protoplastos é descrita em Evans et al (Evans, D. E., and Bravo, J. E., Protoplasts Isolation and Culture, Handbook of Plant Celi Culture, vol. 1 , 124-176, MacMillilan Publishing Company, New York, 1983); e Binding 1985 (Binding, H., Rege- neration of Plants, Plant Protoplasts, pp. 21-73, CRC Press, Boca Raton, 1985) (como mencionado no pedido de patente US20020 52501). A regeneração pode ser também obtida através de calos de planta, explantes, órgãos, ou parte da mesma. Tais técnicas de regeneração são descritas ge- ralmente em Klee et aí (Klee, H., Horsch, R., Rogers, S., Agrobacterium- mediated plant transformation and its furt er applications to plant biology. Ann. Ver. Of Plant Phys. 38:467-486, 1987 (como mencionado no pedido de patente US20020 52501). Transformed plant cells derived from any of the transformation techniques described above can be cultured to regenerate an entire plant having the transformed genotype and then the desired phenotype, such as insect resistance. Such regeneration techniques rely on the manipulation of certain phytohormones in tissue culture growth media, typically containing a biocidal and / or herbicidal marker, which must be introduced together with the desired nucleotide sequence. Plant regeneration from protoplast culture is described in Evans et al (Evans, DE, and Bravo, JE, Protoplasts Isolation and Culture, Handbook of Plant Celi Culture, Vol. 1, 124-176, MacMillilan Publishing Company, New York , 1983); and Binding 1985 (Binding, H., Regeneration of Plants, Plant Protoplasts, pp. 21-73, CRC Press, Boca Raton, 1985) (as mentioned in US20020 52501). Regeneration can also be achieved through plant calli, explants, organs, or part thereof. Such regeneration techniques are generally described. in Klee et al (Klee, H., Horsch, R., Rogers, S., Agrobacterium-mediated plant transformation and its applications for plant biology. Ann. See. Of Plant Phys. 38: 467-486, 1987 (as mentioned in US20020 52501).
Sabe-se que os genes codificando as proteínas pesticidas podem ser usados para transformar organismos patogênicos a insetos. Tais organismos incluem baculovírus, fungos, protozoários, bactérias, e nematói- des.  Genes encoding pesticide proteins are known to be used to transform pathogens to insects. Such organisms include baculoviruses, fungi, protozoa, bacteria, and nematodes.
Um gene codificando uma proteína pesticida da invenção pode ser introduzido através de um vetor viável dentro de um hospedeiro microbiano, e o dito hospedeiro pode ser aplicado no ambiente, ou em plantas, ou em animais. O termo "introduzido" no contexto de inserir um ácido nucleico dentro de uma célula significa "transfecção" ou "transformação" ou "transdução" e inclui a incorporação de um ácido nucleico dentro de uma célula pro- cariótica ou eucariótica onde o ácido nucleico pode ser incorporado dentro do genoma da célula (p.ex.: cromossomo, plasmídeo, plastídeo, ou DNA mi- tocondrial), convertido dentro de um replicon autónomo, ou expresso transi- entemente (p.ex.: RNAm transfectado).  A gene encoding a pesticidal protein of the invention may be introduced via a viable vector into a microbial host, and said host may be applied to the environment, or to plants, or to animals. The term "introduced" in the context of inserting a nucleic acid into a cell means "transfection" or "transformation" or "transduction" and includes the incorporation of a nucleic acid into a prokaryotic or eukaryotic cell where the nucleic acid may be be incorporated into the cell genome (eg, chromosome, plasmid, plastid, or mitochondrial DNA), converted into an autonomous replicon, or transiently expressed (eg, transfected mRNA).
Microorganismos hospedeiros têm sido conhecidos por ocupar a "fitosfera" (filoplano, filosfera, rizosfera, e/ou rizoplano) de uma ou mais cultivares de interesse selecionada(s). Esses microorganismos de interesse são selecionados para serem capazes de competir com sucesso em um meio ambiente particular com microorganismos selvagens, provendo uma manutenção e expressão estável do gene expressando a proteína pesticida, e desejavelmente, melhorar a proteção do pesticida da degradação ambiental e inativação.  Host microorganisms have been known to occupy the "phytosphere" (phylloplane, philosopher, rhizosphere, and / or rhizoplane) of one or more cultivars of selected interest (s). These microorganisms of interest are selected to be able to successfully compete in a particular environment with wild microorganisms, providing stable maintenance and expression of the gene expressing the pesticidal protein, and desirably improving the protection of the pesticide from environmental degradation and inactivation.
Tais microorganismos incluem, mas não estão limitados a bactérias, algas e fungos. Particularmente os microorganismos incluem bactérias tais como Pseudomonas, Erwinia, Serratia, Klebsiella, Xanthomonas, Strep- tomyces, Rhizobium, Rhodopseudomonas, Methylius, Agrobacterium, Ace- tobacter, Lactobacillus, Arthrobacter, Azotobacter, Leuconostoc, e Alcalige- nes, fungos, particularmente leveduras, por exemplo, Saccharomyces, Cryp- W 201 Such microorganisms include, but are not limited to bacteria, algae and fungi. Particularly the microorganisms include bacteria such as Pseudomonas, Erwinia, Serratia, Klebsiella, Xanthomonas, Streptomyces, Rhizobium, Rhodopseudomonas, Methylius, Agrobacterium, Acabacter, Lactobacillus, Arthrobacter, Azotobacter, Leuconostoces, and Alcalige-,. , for example, Saccharomyces, Cryp- W 201
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tococcus, Kluyveromyces, Sporobolomyces, Rhodotorula, e Aureobasidium. De particular interesse existem as espécies bacterianas da fitosfera como Pseudomonas syringae, Pseudomonas fluorescens, Serratia marcescens, Acetobacter xylinum, Agrobacteria, Rhodopseudomonas spheroides, Xan- thomonas campestris, Rhizobium melioti, Alcaligenes entrophus, Clavibacter xyli e Azotobacter vinlandir e espécies de leveduras da fitosfera tais como Rhodotorula rubra, R. glutinis, R. marina, R. aurantiaca, Cryptococcus albi- dus, C. diffluens, C. laurentii, Saccharomyces rosei, S. pretoriensis, S. cere- visiae, Sporobolomyces rosues, S. odorus, Kluyveromyces veronae, e Aure- obasidium pollulans. tococcus, Kluyveromyces, Sporobolomyces, Rhodotorula, and Aureobasidium. Of particular interest are bacterial species of the phytosphere such as Pseudomonas syringae, Pseudomonas fluorescens, Serratia marcescens, Acetobacter xylinum, Agrobacteria, Rhodopseudomonas spheroides, Xanthomonas campestris, Rhizobium melioti, Alcaligenes entrophus, Clavibacter xylland and Azotobacter levir sp. such as Rhodotorula rubra, R. glutinis, R. marina, R. aurantiaca, Cryptococcus albidus, C. diffluens, C. laurentii, Saccharomyces rosei, S. pretoriensis, S. cerevisiae, Sporobolomyces rosues, S. odorus, Kluyveromyces veronae, and Aureobasidium pollulans.
Existem vários métodos viáveis para introduzir um gene expressando a proteína pesticida dentro de um microrganismo hospedeiro sob condições que permitam a manutenção e a expressão estável do gene. Por exemplo, vetores de expressão podem ser construídos contendo a seqíiên- cia nucleotídica de interesse operacionalmente ligada a sinais regulatórios de transcrição e tradução para expressão da sequência de nucleotídeo. Quando uma sequência de nucleotídeo homóloga interna do organismo se encontra com a sequência no vetor de expressão, poderá haver uma recombinação entre elas e o gene que codifica a proteína pesticida se integra- rá no genoma do organismo hospedeiro de forma estável.  There are several viable methods for introducing a gene expressing the pesticidal protein into a host microorganism under conditions that permit the maintenance and stable expression of the gene. For example, expression vectors may be constructed containing the nucleotide sequence of interest operably linked to regulatory transcriptional and translational signals for expression of the nucleotide sequence. When an internal homologous nucleotide sequence of the organism meets the sequence in the expression vector, there may be a recombination between them and the gene encoding the pesticidal protein will integrate into the host organism's genome stably.
Células hospedeiras viáveis, onde as células contendo a proteína pesticida serão tratadas para prolongar a atividade da proteína pesticida na célula quando a célula tratada for aplicada no meio ambiente da praga alvo, podem incluir células de procariotos ou eucariotos, normalmente sendo limitadas àquelas células que não produzem substâncias tóxicas em organismos superiores. No entanto, organismos que produzem substâncias tóxicas em organismos superiores podem ser usados, desde que a toxina seja instável ou o nível de aplicação suficientemente baixo para evitar qualquer possibilidade de toxicidade a hospedeiros mamíferos. Particularmente os hospedeiros são procariotas e eucariotas menos desenvolvidos como os fungos. Exemplos de procariotos, ambos gram negativos e gram positivos, incluem, mas não estão limitados a Enterobacteriaceae, tais como Escheri- chia, Erwinia, Shigella, Salmonella, e Proteus; Bacillaceae; Rhizobiceae, tais como Rhizobium; Spiríllaceae, tais como Photobacterium, Zymomonas, Ser- ratia, Aeromonas, Vibrio, Desulfovibrio, Spirillum; Lactobacillaceae; Pseu- domonadaceae, tais como Pseudomonas e Acetobacter; Azotobacteraceae e Nitrobacteraceae. Entre os eucariotos podem ser exemplificados os fungos, tais como Phycomycetes e Ascomycetes, os quais incluem leveduras, tais como Saccharomyces e Schizosaccharomyces; e Basidiomycetes, tais como Rhodotorula, Aureobasidium, Sporobolomyces, e semelhantes. Viable host cells, where cells containing the pesticidal protein will be treated to prolong the activity of the pesticidal protein in the cell when the treated cell is applied to the target pest environment, may include prokaryotic or eukaryotic cells, usually being limited to those cells that do not. produce toxic substances in higher organisms. However, organisms that produce toxic substances in higher organisms may be used as long as the toxin is unstable or the level of application sufficiently low to avoid any possibility of mammalian host toxicity. Particularly the hosts are less developed prokaryotes and eukaryotes such as fungi. Examples of prokaryotes, both gram negative and gram positive, include, but are not limited to Enterobacteriaceae, such as Escheridi. Chia, Erwinia, Shigella, Salmonella, and Proteus; Bacillaceae; Rhizobiceae, such as Rhizobium; Spirillaceae, such as Photobacterium, Zymomonas, Serratia, Aeromonas, Vibrio, Desulfovibrio, Spirillum; Lactobacillaceae; Pseudodonadaceae, such as Pseudomonas and Acetobacter; Azotobacteraceae and Nitrobacteraceae. Among eukaryotes can be exemplified fungi such as Phycomycetes and Ascomycetes which include yeast such as Saccharomyces and Schizosaccharomyces; and Basidiomycetes, such as Rhodotorula, Aureobasidium, Sporobolomyces, and the like.
Características de interesse particular na seleção de uma célula hospedeira para o propósito de produzir a proteína pesticida incluem a facilidade de introdução do gene da proteína pesticida dentro do sistema de expressão, eficiência de expressão, estabilidade da proteína no hospedeiro, e a presença de capacidades genéticas auxiliares. Características de interesse para o uso de uma microcápsula pesticida incluem qualidade protetora para o pesticida, tais como espessura da parede celular, pigmentação, e empacotamento intracelular ou formação de corpos de inclusão; afinidade foliar; ausência de toxicidade a mamíferos; atratividade para ingestão pelas pragas; facilidade de matar e fixar sem prejudicar a toxina; e semelhantes. Outras considerações incluem facilidade de formulação e manuseio, eco- nomia, estabilidade de estocagem, e semelhantes.  Features of particular interest in selecting a host cell for the purpose of producing the pesticidal protein include the ease of introducing the pesticidal protein gene into the expression system, expression efficiency, protein stability in the host, and the presence of genetic capabilities. auxiliaries. Features of interest for the use of a pesticidal microcapsule include protective quality for the pesticide, such as cell wall thickness, pigmentation, and intracellular packaging or inclusion body formation; leaf affinity; absence of mammalian toxicity; attractiveness for ingestion by pests; ease of killing and fixing without harming the toxin; and the like. Other considerations include ease of formulation and handling, economy, storage stability, and the like.
Organismos hospedeiros de particular interesse incluem leveduras, tais como Rhodotorula spp., Aureobasidium spp., Saccharomyces spp., e Sporobolomyces spp., organismos filoplanos tais como Pseudomonas spp., Erwinia spp., e Flavobacterium spp., e outros organismos, incluindo Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Saccharomyces ce- revisiae, Bacillus thuringiensis, Escherichia coli, Bacillus subtilis, e outros semelhantes.  Host organisms of particular interest include yeast, such as Rhodotorula spp., Aureobasidium spp., Saccharomyces spp., And Sporobolomyces spp., Philoplane organisms such as Pseudomonas spp., Erwinia spp., And Flavobacterium spp., And other organisms, including Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Saccharomyces cevisia, Bacillus thuringiensis, Escherichia coli, Bacillus subtilis, and the like.
Na presente invenção, um microorganismo transformado (contendo a sequência codificadora da proteína pesticida da invenção) ou uma proteína pesticida isolada pode ser formulado como um veículo carregador aceitável dentro de uma composição pesticida, que pode ser, por exemplo, uma suspensão, uma solução, uma emulsão, um pó, um grânulo dispersível, um pó umedecido, um concentrado emulsificado, um aerosol, um grânulo impregnado, um adjuvante, uma cápsula coberta, e também encapsulações em, por exemplo, substâncias poliméricas. In the present invention, a transformed microorganism (containing the coding sequence of the pesticidal protein of the invention) or an isolated pesticidal protein may be formulated as an acceptable carrier vehicle within a pesticidal composition, which may be, for example, a suspension, a solution, an emulsion, a powder, a dispersible granule, a moistened powder, an emulsified concentrate, an aerosol, an impregnated granule, an adjuvant, a covered capsule, and also encapsulations in, for example, polymeric substances.
Tais composições divulgadas aqui podem ser obtidas pela adi- ção de um agente superfície-ativo, um veículo carregador inerte, um preservativo, um umectante, um estimulante de alimentação, um atrativo, um a- gente encapsulante, um ligante, um emulsificador, um corante, um protetor U.V. (ultra-violeta), um tampão, um agente de fluxo ou fertilizante, doadores de micronutriente, ou outras preparações que influenciam o crescimento da planta. Um ou mais agroquímicos incluindo, mas não limitados a herbicidas, inseticidas, fungicidas, bactericidas, nematicidas, moluscocidas, acaricidas, reguladores de crescimento de planta, suportes de colheita, e fertilizantes, podem ser combinados com veículos carregadores, surfactantes ou adjuvantes normalmente utilizados em formulações, ou outros componentes uti- lizados para facilitar o manuseio e aplicação para uma praga alvo em particular. Carregadores e adjuvantes viáveis podem ser sólidos ou líquidos e correspondem a substâncias ordinariamente empregadas em uma tecnologia de formulação, por exemplo, natural ou substâncias minerais regeneradas, solventes, dispersantes, agentes umidificantes, ligantes, ou fertilizan- tes. Os ingredientes ativos da presente invenção são normalmente aplicados na forma de composições e podem ser aplicados na área cultivada, plantas, ou sementes a ser tratadas. Por exemplo, as composições da presente invenção podem ser aplicadas em grãos nas preparações ou durante a estocagem em um silo de grãos, por exemplo. As composições da presen- te invenção podem ser aplicadas simultaneamente ou em sucessão com outros compostos. Métodos de aplicar um ingrediente ativo da presente invenção ou uma composição agroquímica da presente invenção que contenha pelo menos uma das proteínas pesticidas produzidas pelas cepas bacterianas da presente invenção incluem, mas não estão limitados a aplicação foli- ar, cobertura de semente, e aplicação no solo. O número de aplicações e taxa de aplicação dependerá da intensidade da infestação pela praga correspondente. Exemplos de materiais inertes incluem, mas não estão limitados a minerais inorgânicos tais como kaolina, filosilicatos, carbonatos, sulfatos, fosfatos, ou materiais botânicos tais como cortiça, caroço de milho em pó, massa do amendoim, massa do arroz, concha da noz. Such compositions disclosed herein may be obtained by the addition of a surface active agent, an inert carrier vehicle, a preservative, a humectant, a food stimulant, an attractant, an encapsulant agent, a binder, an emulsifier, a dye, a UV (ultraviolet) protector, a buffer, a flow agent or fertilizer, micronutrient donors, or other preparations that influence plant growth. One or more agrochemicals including, but not limited to, herbicides, insecticides, fungicides, bactericides, nematicides, molluscides, acaricides, plant growth regulators, crop supports, and fertilizers may be combined with carrier vehicles, surfactants or adjuvants commonly used in formulations, or other components used to facilitate handling and application to a particular target pest. Viable fillers and adjuvants may be solid or liquid and correspond to substances ordinarily employed in a formulation technology, for example, natural or regenerated mineral substances, solvents, dispersants, wetting agents, binders, or fertilizers. The active ingredients of the present invention are usually applied in the form of compositions and may be applied to the cultivated area, plants, or seeds to be treated. For example, the compositions of the present invention may be applied to grains in preparations or during storage in a grain silo, for example. The compositions of the present invention may be applied simultaneously or in succession with other compounds. Methods of applying an active ingredient of the present invention or an agrochemical composition of the present invention containing at least one of the pesticidal proteins produced by the bacterial strains of the present invention include, but are not limited to foliar application, seed coverage, and application in ground. The number of applications and rate of application will depend on the intensity of the infestation by the corresponding pest. Examples of inert materials include, but are not limited to inorganic minerals such as kaolin, phyllylicates, carbonates, sulfates, phosphates, or botanical materials such as cork, corn kernel powder, peanut pasta, rice pasta, walnut shell.
As composições da presente invenção podem estar em uma forma viável para aplicação direta ou como um concentrado da composição primária que requer diluição com uma quantidade viável de água ou outro diluente antes de ser aplicada. A concentração pesticida irá variar dependendo da natureza da formulação em particular, especificamente, se é um concentrado ou será utilizado diretamente. A composição pode conter de 1 a 98% de um veículo inerte líquido ou sólido, e 0 a 50%, preferencialmente de 0,1% a 50% de um surfactante. Essas composições serão administradas em uma taxa rotulada para produtos comerciais, preferencialmente cerca de 0,01 Ib - 5,0 Ib por acre quando na forma seca e cerca de 0,01 pts - 10 pts por acre quando na forma líquida.  The compositions of the present invention may be in a viable form for direct application or as a concentrate of the primary composition which requires dilution with a viable amount of water or other diluent prior to application. The pesticidal concentration will vary depending on the nature of the particular formulation, specifically whether it is a concentrate or will be used directly. The composition may contain from 1 to 98% of a liquid or solid inert carrier, and 0 to 50%, preferably from 0.1% to 50% of a surfactant. These compositions will be administered at a labeled rate for commercial products, preferably about 0.01 lb - 5.0 lb per acre when in dry form and about 0.01 pts - 10 lb per acre when in liquid form.
As concretizações da presente invenção podem ser efetivas contra uma variedade de pragas. Para os propósitos da presente invenção, as pragas incluem, mas não estão limitadas a, insetos, fungos, bactérias, nematóides, ácaros, patógenos protozoários, parasitas animais, e seme- lhantes. Pragas de particular interesse são insetos-praga, particularmente insetos-praga que causam danos significativos para plantas agrícolas. En- tende-se como "insetos-praga" insetos e outras pragas similares tais como, por exemplo, os insetos das ordens Diptera, Hymenoptera, Lepidoptera, Mallophaga, Homoptera, Hemiptera, Orthroptera, Thysanoptera, Dermapte- ra, Isoptera, Anoplura, Siphonaptera, Trichoptera, etc, particularmente Co- leoptera, especialmente Anthonomus grandis, Diabrotica virgifera e Lepidoptera. Insetos-praga da presente invenção da maioria das cultivares incluem, mas não estão limitadas a Milho: Ostrínia nubilalis, Agrotis ipsilon, Helico- verpa zea, Spodoptera frugiperda, Diatraea grandiosella, Elasmopalpus lig- nosellus, Diatraea saccharalis, Diabrotica virgifera virgifera, Diabrotica longi- cornis barberi, Diabrotica undecímpunctata howardi, Melanotus spp., Cyclocephala borealis, Cyclocephala immaculata, PopilHa japonica, Chaetocnema pulicaria, Sphenophorus maidis, Rhopalosiphum maidis, Anuraphis maidira- dicis, Blissus leucopterus leucopterus, Melanoplus femurrubrum, Melanoplus sanguinipes, Hylemya platura, Agromyza parvicornis, Anaphothrips obscru- rus, Solenopsis milesta, Tetranychus urticae; Sorgo: Chilo partellus, Spodop- tera frugiperda, Helicoverpa zea, Elasmopalpus lignosellus, Feltia subterrânea, Phyllophaga crinita, Eleodes, Conoderus, e Aeolus spp., Oulema mela- nopus, Chaetocnema pulicaria, Sphenophorus maidis, Rhopalosiphum maidis, Sipha flava, Blissus leucopterus leucopterus, Contarinia sorghicola, Tetranychus cinnabarinus, Tetranychus urticae; Trigo: Pseudaletia unipunctata, Spodoptera frugiperda, Elasmopalpus lignosellus, Agrotis orthogonia, Elasmopalpus lignosellus, Oulema melanopus, Hypera punctata, Diabrotica un- decimpunctata howardi, Schizaphis graminum, Macrosiphum avenae, Melanoplus femurrubrum, Melanoplus differentialis, Melanoplus sanguinipes, Ma- yetiola destructor, Sitodiplosis mosellana, Meromyza americana, Hylemya coarctata, Frankliniella fusca, Cephus cinctus, Aceria tulipae; Girassol: C- ylindrocupturus adspersus, Smicronyx fulus, Smicronyx sordidus, Suleima helianthana, Homoeosoma electellum, Zygogramma exclamationis, Bothyrus gibbosus, Neolasioptera murtfeldtiana; Algodão: Heliothis virescens, lagarta- das-maçãs; Helicoverpa zea, lagarta da espiga do milho; Spodoptera exígua, lagarta do cartucho; Pectinophora gossypiella, lagarta rosada; Anthonomus grandis, bicudo-do-algodoeiro; Aphis gossypii, pulgão-do-algodoeiro; Pseu- datomoscelis seriatus, pulga saltadora do algodão; Trialeurodes abutilonea, mosca branca Bemisia tabaci; Melanoplus femurrubrum, gafanhoto; Melanoplus differentialis, gafanhoto; Thrips tabaci, tripes-do-fumo; Franklinkiella fusca, tripés; Tetranychus cinnabarinus, ácaro vermelho; Tetranychus urticae, ácaro-rajado; Arroz: Diatraea saccharalis, Spodoptera frugiperda, Helicoverpa zea, Colaspis brunnea, Lissorhoptrus oryzophilus, Sitophilus oryzae, Nephotettix nigropictus, Blissus leucopterus leucopterus, Acrosternum hilare; Soja: Pseudoplusia includens, Anticarsia gemmatalis, Plathypena scabra, Ostrinia nubilalis, Agrotis ipsilon, Spodoptera exigua, Heliothis virescens, Helicoverpa zea, Epilachna varivestis, Myzus persicae, Empoasca fabae, A- crosternum hilare, Melanoplus femurrubrum, Melanoplus differentialis, H- ylemya platura, Sericothrips variabilis, Thrips tabaci, Tetranychus turkestani, Tetranychus urticae; Cevada: Ostrinia nubilalis, Agrotis ipsilon, Schizaphis graminum, Blissus leucopterus leucopterus; Acrosternum hilare, Euschistus servus, Jylemya platura, Mayetiola destructor, Petrobia latens; Canola: Vre- vicoryne brassicae, Phyllotreta cruciferae, Phyllotreta striolata, Phyllotreta nemorum, Meligethes aeneus, Meligethes rufímanus, Meligethes nigrescens, Meligethes canadianus, e Meligethes viridescens; Batata, Leptinotarsa de- cemlineata. Embodiments of the present invention may be effective against a variety of pests. For purposes of the present invention, pests include, but are not limited to, insects, fungi, bacteria, nematodes, mites, protozoan pathogens, animal parasites, and the like. Pests of particular interest are pest insects, particularly pest insects that cause significant damage to agricultural plants. "Pest insects" are insects and other similar pests such as, for example, insects of the orders Diptera, Hymenoptera, Lepidoptera, Mallophaga, Homoptera, Hemiptera, Orthroptera, Thysanoptera, Dermapterra, Isoptera, Anoplura, Siphonaptera, Trichoptera, etc., particularly Coleoptera, especially Anthonomus grandis, Diabrotica virgifera and Lepidoptera. Pest insects of the present invention from most cultivars include, but are not limited to Corn: Ostrinia nubilalis, Agrotis ipsilon, Helicoverpa zea, Spodoptera frugiperda, Diatraea grandiosella, Elasmopalpus lignosellus, Diatraea saccharalis, Diabrotica longgifera virgera virgifera virgifera virgifera - cornis barberi, Diabrotica undecimpunctata howardi, Melanotus spp., Cyclocephala borealis, Cyclocephala immaculata, PopilHa japonica, Chaetocnema pulicaria, Sphenophorus maidis, Rhopalosiphum maidis, Anuraphis maidira-dicis, Blissus leucopterus leucopterus, Melanoplus femurrubrum, Melanoplus sanguinipes, Hylemya platura, Agromyza parvicornis, Anaphothrips obscrurusus, Solenopsis, Solenopsis; Sorghum: Chilo partellus, Spodopera frugiperda, Helicoverpa zea, Elasmopalpus lignosellus, Underground feltia, Phyllophaga crinita, Eleodes, Conoderus, and Aeolus spp. leucopterus, Contarinia sorghicola, Tetranychus cinnabarinus, Tetranychus urticae; Wheat: Pseudaletia unipunctata, Spodoptera frugiperda, Elasmopalpus lignosellus, Agrotis orthogonia, Elasmopalpus lignosellus, Oulema melanopus, Hypera punctata. mosellana, Meromyza americana, Hylemya coarctata, Frankliniella fusca, Cephus cinctus, Aceria tulipae; Sunflower: C-ylindrocupturus adspersus, Smicronyx fulus, Smicronyx sordidus, Suleima helianthana, Homoeosoma electellum, Zygogramma exclamationis, Bothyrus gibbosus, Neolasioptera murtfeldtiana; Cotton: Heliothis virescens, apple caterpillar; Helicoverpa zea, corn cob caterpillar; Small Spodoptera, cartridge caterpillar; Pectinophora gossypiella, pink caterpillar; Anthonomus grandis, cotton boll; Aphis gossypii, cotton aphid; Pseudostomoscelis seriatus, cotton jumping flea; Trialeurodes abutilonea, whitefly Bemisia tabaci; Melanoplus femurrubrum, grasshopper; Melanoplus differentialis, grasshopper; Thrips tabaci, smoke thrips; Franklinkiella fusca, tripods; Tetranychus cinnabarinus, red mite; Tetranychus urticae, guinea fowl; Rice: Diatraea saccharalis, Spodoptera frugiperda, Helicoverpa zea, Colaspis brunnea, Lissorhoptrus oryzophilus, Sitophilus oryzae, Nephotettix nigropictus, Blissus leucopterus leucopterus, Acrosternum hilare; Soybeans: Pseudoplusia includens, Anticarsia gemmatalis, Plathypena scabra, Ostrinia nubilalis, Agrotis ipsilon, Spodoptera exigua, Heliothis virescens, Helicoverpa zea, Epilachna varivestis, Myzus persicae, Empoasca fabae, Melanoplum, Melanoplumum, Melanoplumum ylemya platura, Sericothrips variabilis, Thrips tabaci, Tetranychus turkestani, Tetranychus urticae; Barley: Ostrinia nubilalis, Agrotis ipsilon, Schizaphis graminum, Blissus leucopterus leucopterus; Acrosternum hilare, Euschistus servus, Jylemya platura, Mayetiola destructor, Petrobia latens; Canola: Vrevoryne brassicae, Phyllotreta cruciferae, Phyllotreta striolata, Phyllotreta nemorum, Meligethes aeneus, Meligethes rufímanus, Meligethes nigrescens, Meligethes canadianus, and Meligethes viridescens; Potato, Leptinotarsa delinlineata.
Os exemplos abaixo são colocados de forma a ilustrar e elucidar melhor a invenção e não podem ser tidos como forma de limitar a presente invenção.  The examples below are set forth to further illustrate and elucidate the invention and may not be construed as limiting the present invention.
EXEMPLOS  EXAMPLES
Técnicas usuais de biologia molecular (p.ex.: transformação de bactérias e eletroforese em gel de agarose de ácidos nucleicos) estão des- critas por meio de termos comumente empregados. Detalhes da prática de tais técnicas são descritos em Sambrook et al (Sambrook, J., Russell, D. W., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Labo- ratory Press. 1989).  Usual molecular biology techniques (eg, bacterial transformation and electrophoresis on nucleic acid agarose gel) are described by commonly used terms. Details of practicing such techniques are described in Sambrook et al (Sambrook, J., Russell, D.W., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1989).
Exemplo 1 - Seleção da estirpe S811 de Bacillus thuringiensis proveniente do Banco de Germoplasma da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnológicos.  Example 1 - Selection of Bacillus thuringiensis strain S811 from the Embrapa Germplasm Bank Genetic and Biotechnological Resources.
Em um trabalho prévio de Silva-Werneck et al. (Monerat, R. G., Silva, S. F., Silva-Werneck, J. O. Catálogo do banco de germoplasma de bactérias do género Bacillus. Brasília: Embrapa-Cenargen, Documentos 60, 65 p., 2001), foram identificadas e caracterizadas diversas estirpes pertencentes ao Banco de Germoplasma Microbiano da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia. Dentre estas, selecionou-se a estirpe S811 devido a sua elevada atividade entomotóxica contra insetos da ordem Coleóptera, como, por exemplo, Anthonomus grandis. A avaliação da toxicidade foi feita por meio de bioensaios seletivos, utilizando-se como substrato o extrato pro- téico total da bactéria Bacillus thuringiensis S811.  In a previous paper by Silva-Werneck et al. (Monerat, RG, Silva, SF, Silva-Werneck, OJ Catalog of Bacillus Bacteria Germplasm Bank. Brasilia: Embrapa-Cenargen, Documents 60, 65 p. 2001), several strains belonging to the Bank were identified and characterized. of Microbial Germplasm of Embrapa Genetic Resources and Biotechnology. Among these, strain S811 was selected due to its high entomotoxic activity against Coleopteran insects, such as Anthonomus grandis. Toxicity was assessed by selective bioassays using the total protein extract of Bacillus thuringiensis S811 as substrate.
Para obtenção do extrato bruto protéico a estirpe foi cultivada em meio de cultura caldo nutritivo (MCCN; caldo nutriente 8 g/L, extrato de levedura 1 g/L e 1 g/L de fosfato de potássio monobásico) a 30°C, sob uma agitação de 200 rpm. Após 12 horas de cultivo, com a cultura em fase vegetativa e após 48 - 72 horas com completa esporulação, pode-se obter o ma- terial genético e o extrato protéico bruto, respectivamente. To obtain crude protein extract the strain was grown in culture medium nutrient broth (MCCN; nutrient broth 8 g / l, yeast extract 1 g / l and 1 g / l monobasic potassium phosphate) at 30 ° C under a stirring of 200 rpm. After 12 hours of cultivation, with the culture in the vegetative phase and after 48 - 72 hours with complete sporulation, the genetic material and the crude protein extract can be obtained, respectively.
Exemplo 2 - Identificação, isolamento e caracterização do gene cry8 proveniente da estirpe de Bacillus thuringiensis S811.  Example 2 - Identification, isolation and characterization of the cry8 gene from Bacillus thuringiensis strain S811.
A extração de DNA total do Bacillus thuringiensis S811 foi realizada de acordo com o protocolo de CTAB (2 % CTAB, 0,2 % de β- mercaptoetanol). Após 12 horas de cultivo, 30 mL da cultura, em fase vegetativa, foram centrifugados a 5000 rpm por 20 minutos. O sedimento foi congelado em nitrogénio líquido e macerado seguindo-se as descrições do protocolo descrito por Romano, E. (Romano, E. Extração de DNA de tecidos vegetais. In: Manual de transformação genética de plantas. A.C.M. Brasileiro & V.T.C. Carneiro (Eds). Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, Brasília, 1998). O produto final foi seco e ressuspendido em 50 pL de água Milli-Q e, posteriormente, armazenado a -20°C.  Total DNA extraction from Bacillus thuringiensis S811 was performed according to the CTAB protocol (2% CTAB, 0.2% β-mercaptoethanol). After 12 hours of cultivation, 30 mL of the culture in the vegetative phase were centrifuged at 5000 rpm for 20 minutes. The pellet was frozen in liquid nitrogen and macerated following the protocol descriptions described by Romano, E. (Romano, E. Plant DNA Extraction. In: Plant Genetic Transformation Manual. ACM Brasileiro & VTC Carneiro (Eds Embrapa Genetic Resources and Biotechnology, Brasília, 1998). The final product was dried and resuspended in 50 µl Milli-Q water and then stored at -20 ° C.
Para identificação de genes codificadores de toxinas Cry na estirpe S811 , foi utilizada a técnica de PCR (Reação em Cadeia da Polimera- se). As amplificações foram realizadas utilizando oligonucleotídeos específicos para detecção de genes do subgrupo cryl (Cerón, J.; Covarrubias, L.; Quintero, R.; Ortiz, A.; Ortiz, M.; Aranda, E.; Lina, L., Bravo, A. PCR analysis of the cryl insecticidal crystal family genes from Bacillus thuringiensis. Appl. Environ. Microbiol., 60, 353-356, 1994; Cerón, J.; Ortiz, A.; Quintero, R.; Giiereca, L., Bravo, A. Specific PCR primers directed to identify cryl and crylll genes within a Bacillus thuringiensis strain collection. Appl. Environ. Microbiol., 61 , 3826-3831 , 1995) e cry8 (Bravo, A.; Sarabia, S.; Lopez, L; Ontiveros, H.; Abarca, C; Ortiz, A.; Ortiz, M.; Lina, L;. Villalobos, F.J.; Pena, G.; Nunez-Valdez, M.E.; Soberon, M.; Quintero, R. Characterization of cry Genes in a Mexican Bacillus thuringiensis Strain Collection. Appl. Environ. Microbiol., v. 64, p. 4965-4972, 1998). As condições de reação PCR contendo os oligonucleotídeos do grupo cryl foram descritas por Cerón et al (Ce- rón, J.; Covarrubias, L; Quintero, R.; Ortiz, A.; Ortiz, M.; Aranda, E.; Lina, L., Bravo, A. PCR analysis of the cryl insecticidal crystal family genes from Ba- cillus thuríngiensis. Appl. Environ. Microbiol., 60, 353-356, 1994) e as condições de reação de PCR contendo os oligonucleotídeos do grupo cry8 foram descritas por Bravo et ai (Bravo, A.; Sarabia, S.; Lopez, L.; Ontiveros, H.; Abarca, C; Ortiz, A.; Ortiz, ML; Lina, L;. Villalobos, F.J.; Pena, G.; Nunez- Valdez, M.E.; Soberon, M.; Quintero, R. Characterization of cry Genes in a Mexican Bacillus thuríngiensis Strain Collection. Appl. Environ. Microbiol., v. 64, p. 4965-4972, 1998). Todas as reações foram realizadas em volumes de 25 pL contendo 2,5 pg de DNA total, 10 mM Tris-HCI pH 8,4, 2 mM de Mg- Cl2, 50 mM KCI, 200 mM de cada dNTP (deoxi-ribonucleotídeos trifosfato), 500 nM de cada oligonucleotídeo e 0,1 U/pL de Taq DNA polimerase para cada amostra de DNA. A amplificação foi realizada em termociclador (Mas- terCicle Gradient Eppendorf) sob as seguintes condições: desnaturação prévia a 94 °C por 2 minutos, repetição e 30 ciclos a 94 °C por 45 segundos (desnaturação), anelamento dos oligonucleotídeos por 45 segundos (temperatura específica para cada oligonucleotídeo), 72 °C por 2 minutos (extensão da DNA polimerase) e ao final uma extensão final de 72 °C por 5 minutos. Os fragmentos amplificados por PCR foram separadas e visualizados em gel 0,8% de agarose. Os fragmentos de DNA foram excisados do gel e purificados utilizando-se kit GeneClean (Bio101 System) e quantificados por es- pectrofotometria. Os fragmentos purificados foram então ligados a 50 ng de vetor comercial pGEMT-easy (PROMEGA), na razão molar de 3:1 (inser- to.vetor) com 4 U/pL T4 DNA ligase e tampão 1 X no volume final de 15 pL. Os vetores gerados foram utilizados para transformar células competentes de Escherichia coii por eletroporação. Os clones positivos foram identificados por PCR de colónia e tiveram seu DNA plasmidial extraído. Os DNAs plasmidiais obtidos foram sequenciados em um seqiienciador automático ABI, utilizando-se oligonucleotídeos gerais T7, SP6, reverso e universal (Nag, D.K., Huang, H.V. and Berg, D.E. Bidirectional Chaintermination Nu- cleotide Sequencing: Transposon Tn5seq1 as a Móbile Source of Primer Sites. Gene 64, 135-145.1988). As sequências obtidas foram comparadas com as sequências do Banco de Dados (GeneBank e SwissProt) pelo programa BLAST (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/). O alinhamento múltiplo das sequências dos clones obtidos foi realizado com as sequências mais similares de- positadas no Banco de Dados (GeneBank) foi feito pelo CLUSTALW (http://www.ebi.ac.uk/clustalw/) (Thompson, J. D., D. G. Higgins e T. J. Gib- son. CLUSTALW: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, positionspecific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res, v.22, n.22, Nov 11 , p.4673-4680. 1994). To identify Cry toxin coding genes in strain S811, the PCR (Polymerase Chain Reaction) technique was used. Amplifications were performed using specific oligonucleotides for detection of cryl subgroup genes (Cerón, J.; Covarrubias, L .; Quintero, R .; Ortiz, A.; Ortiz, M .; Landa, L.; Bravo, A. PCR analysis of the insecticidal cryl crystal family genes from Bacillus thuringiensis Appl Environ Microbiol, 60, 353-356, 1994 Cerón, J. Ortiz, A. Quintero, R. Giiereca, L. ., Bravo, A. Specific PCR primers directed to identify cryl and cryol genes within a Bacillus thuringiensis strain collection. Appl. Environ. Microbiol., 61, 3826-3831, 1995) and cry8 (Bravo, A .; Sarabia, S. ; Lopez, L.; Ontiveros, H.; Abarca, C.; Ortiz, A.; Ortiz, M.; Lina, L.; Villalobos, F.; Pena, G.; Nunez-Valdez, ME; Soberon, M.; Quintero; , R. Characterization of cry Genes in a Mexican Bacillus thuringiensis Strain Collection (Appl. Environ. Microbiol., V. 64, pp. 4965-4972, 1998). PCR reaction conditions containing the cryl group oligonucleotides were described by Cerón et al (Ce- Rón, J .; Covarrubias, L; Quintero, R .; Ortiz, A .; Ortiz, M .; Aranda, E .; Lina, L., Bravo, A. PCR analysis of the insecticidal cryl crystal family genes from Bacillus thuringgiensis. Appl. Environ. Microbiol., 60, 353-356, 1994) and PCR reaction conditions containing cry8 group oligonucleotides have been described by Bravo et al (Bravo, A.; Sarabia, S.; Lopez, L.; Ontiveros, H. ; Abarca, C.; Ortiz, A.; Ortiz, ML; Lina, L.; Villalobos, FJ; Pena, G.; Nunez-Valdez, ME; Soberon, M.; Quintero, R. Characterization of cry Genes in a Mexican Bacillus thuringgiensis Strain Collection, Appl Environ, Microbiol., V. 64, pp. 4965-4972, 1998). All reactions were performed in 25 pL volumes containing 2.5 pg total DNA, 10 mM Tris-HCI pH 8.4, 2 mM Mg-Cl 2 , 50 mM KCI, 200 mM of each dNTP (deoxy ribonucleotides triphosphate), 500 nM of each oligonucleotide and 0.1 U / pL of Taq DNA polymerase for each DNA sample. Amplification was performed in a thermal cycler (MasterCicle Gradient Eppendorf) under the following conditions: previous denaturation at 94 ° C for 2 minutes, repetition and 30 cycles at 94 ° C for 45 seconds (denaturation), oligonucleotide annealing for 45 seconds ( specific temperature for each oligonucleotide), 72 ° C for 2 minutes (DNA polymerase extension) and at the end a final extension of 72 ° C for 5 minutes. PCR amplified fragments were separated and visualized on 0.8% agarose gel. DNA fragments were excised from the gel and purified using GeneClean kit (Bio101 System) and quantified by spectrophotometry. The purified fragments were then ligated into 50 ng of commercial vector pGEMT-easy (PROMEGA) at a 3: 1 molar ratio (insert.vector) with 4 U / pL T4 DNA ligase and 1 X buffer at the final volume of 15 µl. pL The generated vectors were used to transform competent Escherichia coii cells by electroporation. Positive clones were identified by colony PCR and had their plasmid DNA extracted. The plasmid DNAs obtained were sequenced in an ABI automated sequencer using general T7, SP6, reverse and universal oligonucleotides (Nag, DK, Huang, HV and Berg, DE Bidirectional Nucleotide Sequencing: Transposon Tn5seq1 as a Mobile Source of Primer Sites, Gene 64, 135-145.1988). The sequences obtained were compared to the Database sequences (GeneBank and SwissProt) by the BLAST program (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/). Multiple alignment of the clone sequences obtained was performed with the most similar sequences deposited in the Database (GeneBank) by CLUSTALW (http://www.ebi.ac.uk/clustalw/) (Thompson, JD, DG Higgins and TJ Gibson CLUSTALW: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, positionspecific gap penalties and weight matrix choice Nucleic Acids Res, v.22, n.22, Nov 11, p.4673-4680 1994).
A primeira reação de amplificação por PCR com os oligonucleo- tídeos específicos para a família cry8, Bravo et al, 1998, teve como resultado um fragmento de 442 pb (Figura 1) correspondente à extremidade 5' de um novo gene pertencente a família cry8 (SEQ. ID NO.1). Como intuito de obter a sequência completa do gene cry8, realizou-se duas rodadas de amplificação pela técnica de TAIL-PCR (Reação da Polimerase em Cadeia por Entrelaçamento Termal Assimétrico) (Liu, Y.; Whittier, R.F. Thermal asym- metric interlaced PCR: Automatable amplification and sequencing of insert end fragments from P1 and YAC clones for chromosome walking. Genomics, v. 25, p. 674-681 , 1995) (Figura 2). Esta técnica consiste uma aplicação da técnica de PCR que permite o isolamento de segmentos de DNA adjacentes a sequências conhecidas, utilizando para tal o DNA genômico do organismo. A técnica utiliza oligonucleotídeos específicos sequenciais, junto a pequenos oligonucleotídeos arbitrários degenerados de modo a controlar termicamen- te a eficiência de amplificação relativa de produtos específicos e inespecífi- cos. Intercalando-se ciclos de altas e baixas estringências, produtos específicos são preferencialmente amplificados sobre produtos não-específicos.  The first PCR amplification reaction with the cry8 family-specific oligonucleotides, Bravo et al, 1998, resulted in a 442 bp fragment (Figure 1) corresponding to the 5 'end of a new cry8 family gene ( SEQ ID NO.1). In order to obtain the complete cry8 gene sequence, two rounds of amplification were performed by the TAIL-PCR (Asymmetric Thermal Interlacing Chain Polymerase Reaction) technique (Liu, Y .; Whittier, RF Thermal asymmetric interlaced PCR). : Automatic amplification and sequencing of insert end fragments from P1 and YAC clones for chromosome walking Genomics, v. 25, pp. 674-681, 1995) (Figure 2). This technique is an application of the PCR technique that allows the isolation of DNA segments adjacent to known sequences, using the genomic DNA of the organism. The technique utilizes sequential specific oligonucleotides along with degenerate small arbitrary oligonucleotides to thermally control the relative amplification efficiency of specific and unspecific products. By interspersing high and low stringency cycles, specific products are preferably amplified over non-specific products.
Resumidamente, feitas três reações sequenciais de PCR utilizando usando oligonucleotídeos específicos derivados das sequências pre- viamente amplificadas de um lado (Bravo, A.; Sarabia, S.; Lopez, L.; Ontiveros, H.; Abarca, C; Ortiz, A.; Ortiz, M.; Lina, L;. Villalobos, F.J.; Pena, G.; Nunez-Valdez, M.E.; Soberon, M.; Quintero, R. Characterization of cry Genes in a Mexican Bacillus thuringiensis Strain Collection. Appl. Environ. Microbiol., v. 64, p. 4965-4972, 1998) e oito oligonucleotídeos arbitrários do outro (Liu, Y.; Whittier, R.F. Thermal asymmetric interlaced PCR: Automata- ble amplification and sequencing of insert end fragments from P1 and YAC clones for chromosome walking. Genomics, v. 25, p. 674-681 , 1995). Fragmentos foram amplificados, clonados, sequenciados e analisados nas mesmas condições descritas anteriormente para a identificação inicial do gene. Briefly, three PCR sequential reactions are performed using specific oligonucleotides derived from previously amplified one-sided sequences (Bravo, A.; Sarabia, S.; Lopez, L.; Ontiveros, H.; Abarca, C.; Ortiz, A ; Ortiz, M .; Lina, L.; Villalobos, FJ; Pena, G .; Nunez-Valdez, ME; Soberon, M .; Quintero, R. Characterization of cry. Genes in a Mexican Bacillus thuringiensis Strain Collection. Appl. Environ. Microbiol., V. 64, p. 4965-4972, 1998) and eight arbitrary oligonucleotides from the other (Liu, Y .; Whittier, RF Thermal asymmetric interlaced PCR: Automated amplification and sequencing of insert fragments from P1 and YAC clones for chromosome walking. Genomics, v. 25 , pp. 674-681, 1995). Fragments were amplified, cloned, sequenced and analyzed under the same conditions as described above for initial gene identification.
O produto final, obtido pela técnica de TAIL-PCR, contém 2688 pb amplificado (SEQ ID N° 1) e codifica uma nova δ-endotoxina de 896 ami- noácidos (SEQ ID N° 2). A análise da sequência nucleotídica pelo programa BLASTn, tendo como padrão de busca o banco de dados de patentes depositados no NCBI, indentificou a sequência da presente invenção como sendo correspondente à família Cry8, apresentando mais de 90% de identidade, como demonstrado nos alinhamentos (Figuras 18, 19, 20 e 21).  The final product, obtained by the TAIL-PCR technique, contains 2688 bp amplified (SEQ ID NO: 1) and encodes a new 896 amino acid δ-endotoxin (SEQ ID NO: 2). Analysis of the nucleotide sequence by the BLASTn program, using the NCBI filed patent database as the search pattern, identified the sequence of the present invention as corresponding to the Cry8 family, having more than 90% identity as shown in the alignments ( Figures 18, 19, 20 and 21).
Análises da sequência protéica predita do novo gene Cry8 mostram a presença dos três domínios estruturais característicos das δ- endotoxinas, em sua porção N-Terminal. As análises também demonstram a presença de mais 240 aminoácidos da extensão C-terminal da nova δ- endotoxina (Figura 3).  Analyzes of the predicted protein sequence of the new Cry8 gene show the presence of the three characteristic structural domains of δ-endotoxins in their N-terminal portion. The analyzes also show the presence of an additional 240 amino acids of the C-terminal extension of the new δ-endotoxin (Figure 3).
O alinhamento das sequências de aminoácidos da presente invenção com outras proteínas patenteadas da família Cry8 mostra que a nova δ-endotoxina difere 80% das outras sequências de aminoácidos, apresentando cerca de 150 aminoácidos conservados (Figura 19).  Alignment of the amino acid sequences of the present invention with other patented proteins of the Cry8 family shows that the new δ-endotoxin differs 80% from other amino acid sequences, having about 150 conserved amino acids (Figure 19).
Quando comparada a outras δ-endotoxinas, a nova δ-endotoxina Cry8, apresentou maior similaridade com o gene cry8Aa (53% identidade e 67% similaridade), seguido dos genes cry8Ba (53% identidade e 66% similaridade) e cry8Ca (49% identidade e 65% similaridade). A Figura 4 apresenta um dendograma do alinhamento da nova toxina Cry8 com as demais toxinas Cry8 depositadas no banco de dados até o momento atual. Na Figura 4 po- demos observar a alta identidade entre as toxinas. A escala indica que no espaço representado existe a troca de pelo menos 0,1 aa.  When compared to other δ-endotoxins, the new Cry8 δ-endotoxin was more similar to the cry8Aa gene (53% identity and 67% similarity), followed by the cry8Ba (53% identity and 66% similarity) and cry8Ca (49%) genes. identity and 65% similarity). Figure 4 shows a dendogram of the alignment of the new Cry8 toxin with the other Cry8 toxins deposited in the database to date. In Figure 4 we can observe the high identity between the toxins. The scale indicates that in the represented space there is at least 0.1 aa exchange.
As extremidades N-terminal e C-terminal da nova δ-endotoxina Cry8Ka1 apresentam alta identidade com outras δ-endotoxinas Cry8, enquanto os três domínios estruturais são menos conservados, particularmente o segundo e terceiro domínios (Tabela 1), que estão envolvidos na ligação ao receptor, sugerindo novas atividades/especificidades inseticidas para o gene isolado. N-terminal and C-terminal ends of new δ-endotoxin Cry8Ka1 have high identity with other Cry8 δ-endotoxins, while the three structural domains are less conserved, particularly the second and third domains (Table 1), which are involved in receptor binding, suggesting new insecticidal activities / specificities for the isolated gene.
Tabela 1. Identidade média entre os domínios da δ- endotoxina Cry8Ga e os domínios correspondentes em outras δ endotoxina Cry8.  Table 1. Mean identity between the Cry8Ga δ-endotoxin domains and the corresponding domains in other Cry8 δ endotoxin domains.
Cry8Ka1  Cry8Ka1
N-terminal Domínio I Domínio II Domínio III C-terminal N-terminal Domain I Domain II Domain III C-terminal
Cry8Aa 87.7% 48.6% 29.8% 35.5% 90.7%Cry8Aa 87.7% 48.6% 29.8% 35.5% 90.7%
Cry8Ba 89.8% 47.7% 31.3% 37.6% 91.1%Cry8Ba 89.8% 47.7% 31.3% 37.6% 91.1%
Cry8Ca 73.5% 57.7% 31.6% 33.3% 68.6% Cry8Ca 73.5% 57.7% 31.6% 33.3% 68.6%
Exemplo 3 - Construção do vetor de expressão contendo o no- vo gene cry8Ka1 e obtenção da toxina recombinante.  Example 3 - Construction of the expression vector containing the new cry8Ka1 gene and obtaining the recombinant toxin.
Para expressão da proteína heteróloga foi utilizado o vetor de expressão comercial pET101-D/TOPO (Invitrogen - Figura 5). O vetor foi adquirido em sua forma linearizada com uma extremidade abrupta e outra coesiva, complementar à extremidade do inserto de gene amplificado. Neste sistema, o produto de PCR é diretamente clonado pela adição dos quatro pares de bases do oligonucleotídeo de orientação "sense". A extremidade coesiva do vetor de clonagem (GTGG) invade a extremidade 5' do produto de PCR, anelando-se com as quatro bases adicionadas (CACC) e estabiliza o produto de PCR na correta orientação. A topoisomerase então cliva a por- ção sobressalente do produto de PCR para que a ligação seja efetiva (Figura 6). Os insertos podem ser clonados desta forma com 90% de eficiência. For expression of the heterologous protein we used the commercial expression vector pET101-D / TOPO (Invitrogen - Figure 5). The vector was acquired in its linearized form with one abrupt and one cohesive end, complementary to the amplified gene insert end. In this system, the PCR product is directly cloned by the addition of the four base pairs of the sense orienting oligonucleotide. The cohesive end of the cloning vector (GTGG) invades the 5 ' end of the PCR product, annealing with the four added bases (CACC) and stabilizes the PCR product in the correct orientation. Topoisomerase then cleaves the spare portion of the PCR product for binding to be effective (Figure 6). The inserts can be cloned in this way with 90% efficiency.
Para amplificar o gene cry8 com as extremidades complementares, foram desenhados oligonucleotídeos com base no códon de iniciação (ATG) dos genes, com adição da sequência CACC na região 5' do oligonu- cleotídeo em orientação "sense", segundo instruções do fabricante do sistema pET Directional TOPO cloning (Invitrogen). O oligonucleotídeo "anti- sense" não possui o códon de terminação, pois o mesmo encontra-se logo após a cauda de poli-histidina (Figura 5). Estes oligonucleotídeos foram então utilizados em uma reação de PCR com volume final de 25 μΙ_, contendo 400 nM de cada oligonucleotideo, 200 mM de dNTPs, 1 X do tampão para a enzima pfu, 2,5 U de DNA polimerase pfu (Stratagene) e 10 ng dos genes cry clonados no vetor pGEMT-easy (Invitrogen). A amplificação foi realizada em termociclador (Mastercycler Gradient - Eppendorf) sob as seguintes condições: desnaturação prévia a 94 °C por 1 ,5 minuto uma repetição de 30 ciclos a 94 °C por 1 minuto (desnaturação); 55 °C por 1 minuto (anelamento dos oligonucleotídeos) e 72 °C por 2 minutos (Extensão da DNA polimerase) e ao final uma extensão 72 °C por 5 minutos. To amplify the cry8 gene with complementary ends, oligonucleotides based on the initiation codon (ATG) of the genes were designed, with addition of the CACC sequence in the 5 'region of the oligonucleotide in "sense" orientation, according to the system manufacturer's instructions. pET Directional TOP cloning (Invitrogen). The antisense oligonucleotide does not have the stop codon as it is soon after the polyhistidine tail (Figure 5). These oligonucleotides were then used in a 25 μΙ_ final volume PCR reaction containing 400 nM of each oligonucleotide, 200 mM dNTPs, 1 X pfu enzyme buffer, 2.5 U pfu DNA polymerase (Stratagene) and 10 ng of cry genes cloned into pGEMT-easy vector (Invitrogen). Amplification was performed in a thermocycler (Mastercycler Gradient - Eppendorf) under the following conditions: previous denaturation at 94 ° C for 1.5 minutes a repetition of 30 cycles at 94 ° C for 1 minute (denaturation); 55 ° C for 1 minute (oligonucleotide annealing) and 72 ° C for 2 minutes (DNA polymerase extension) and at the end a 72 ° C extension for 5 minutes.
O produto gerado foi então submetido a uma reação de ligação nas seguintes condições: 10 ng do produto de PCR, 200 mM de NaCI, 10 mM de MgCI2, 1 μΐ_ do vetor pET101. A mistura foi incubada à temperatura ambiente, 25 °C, por 30 minutos. Células competentes de E. coli TOP10 fo- ram transformadas com 3 pl_ do sistema de ligação (10 ng) por choque térmico. Para este procedimento, os 10 ng de DNA foram misturados a 200 pL de células competentes e a mistura incubada em gelo por 30 min. O choque térmico foi realizado por 3 minutos a 42 °C. As células foram imediatamente transferidas para o gelo e subsequentemente foram adicionados 500 μΙ_ de meio de cultura SOC (2% triptona; 0,5% extrato de levedura; 0,05% NaCI; 2,5 mM KCI; 20 mM MgCI2). Posteriormente, as células foram inoculadas em 10 mL de meio de cultura Luria-Bertani ágar contendo 100 μΜ de ampi- cilina/mL e crescidas durante 16 horas, a 37 °C. Para verificação de clones positivos foi realizada uma PCR de colónia, a qual utilizou como molde o DNA das bactérias transformadas e as mesmas condições descritas para a clonagem dos genes. Os clones positivos foram então inoculados em 5 mL de meio Luria-Bertani ágar contendo 100 μΜ de ampicilina/mL.  The generated product was then subjected to a ligation reaction under the following conditions: 10 ng PCR product, 200 mM NaCl, 10 mM MgCl 2, 1 μΐ_ of the pET101 vector. The mixture was incubated at room temperature 25 ° C for 30 minutes. Competent E. coli TOP10 cells were transformed with 3 µl of the ligation system (10 ng) by thermal shock. For this procedure, the 10 ng DNA was mixed to 200 µl of competent cells and the mixture incubated on ice for 30 min. Thermal shock was performed for 3 minutes at 42 ° C. The cells were immediately transferred to ice and subsequently 500 μΙ of SOC culture medium (2% tryptone; 0.5% yeast extract; 0.05% NaCl; 2.5 mM KCI; 20 mM MgCl2) were added. Subsequently, cells were inoculated into 10 mL Luria-Bertani agar culture medium containing 100 μΜ ampicillin / mL and grown for 16 hours at 37 ° C. For positive clones, a colony PCR was performed, which used the transformed bacteria DNA as template and the same conditions described for gene cloning. Positive clones were then inoculated into 5 mL Luria-Bertani agar medium containing 100 μΜ ampicillin / mL.
Para expressão do novo gene, os plasmídieos gerados foram transformados por choque térmico em células de Escherichia coli BL21 (DE) Star (Invitrogen). Foram adicionados 10 ng dos vetores pET101/cry8Ka1 em 200 pL de células competentes e incubou-se a mistura em gelo por 30 minutos. O choque térmico foi realizado por 3 min a 42 °C e, logo em seguida, a mistura de células foi colocada no gelo. Em seguida, adicionou-se 250 μΙ_ de meio SOC e incubou-se por 30 minutos a 37 °C e 200 rpm de agitação. A- pós este período as células foram inoculadas em 10 mL de meio LB-amp e crescidas por 16 horas. Esta cultura foi então utilizada com pré-inóculo para a expressão. Para cada 100 mL de meio Luria-Bertoni foram adicionados a 5 mL do pré-inóculo. O material foi incubado a 37 °C com 200 rpm de agitação. Após a cultura atingir a ϋθβοο entre 0,6-0,8 foi adicionado o indutor (IPTG) na concentração de 1 m e a cultura permaneceu a 37 °C por mais 16 horas a fim de se obter a toxina recombinante Cr 8Ka1. Determinadas as condições de cultura ideais para melhor rendimento da expressão da proteína recombinante, as células foram inoculas em volumes de 500 mL. Após as 18 h de cultivo, o montante de células foi centrifugado por 10 minutos a 4000 g e o sobrenadante foi descartado. O precipitado de células foi res- suspenso em 10 mL de tampão de lise (50 mM de tampão fosfato pH 7,8; 300 mM NaCI, 10% glicerol, 0,5% triton X-100 contendo ou não 2 mg/mL li- sozima) e as células foram rompidas por ultra-som (3 X 5 min). O produto lisado foi então centrifugado por 15 min a 10000 g. O sobrenadante foi então recolhido, quantificado pela metodologia descrita por Lowry et al. (Lowry, O. H., N. J. Rosebrough, A. L. Farr e R. J. Randall. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem, v.193, n.1 , Nov, p.265-275. 1951). For expression of the new gene, the generated plasmids were transformed by thermal shock into Escherichia coli BL21 (DE) Star cells (Invitrogen). 10 ng of the pET101 / cry8Ka1 vectors were added in 200 µl of competent cells and the mixture was incubated on ice for 30 minutes. The thermal shock was performed for 3 min at 42 ° C and then Cell mixture was placed on ice. Then 250 μΙ SOC was added and incubated for 30 minutes at 37 ° C and 200 rpm shaking. After this time the cells were inoculated in 10 ml LB-amp medium and grown for 16 hours. This culture was then used as a pre-inoculum for expression. For each 100 mL of Luria-Bertoni medium was added to 5 mL of the pre-inoculum. The material was incubated at 37 ° C with 200 rpm shaking. After the culture reached ϋθβοο between 0.6-0.8 the inducer (IPTG) was added at a concentration of 1 m and the culture remained at 37 ° C for a further 16 hours to obtain the recombinant Cr 8Ka1 toxin. Determining the optimal culture conditions for better yield of recombinant protein expression, cells were inoculated in 500 ml volumes. After 18 h of cultivation, the amount of cells was centrifuged for 10 minutes at 4000 g and the supernatant was discarded. The cell pellet was resuspended in 10 mL lysis buffer (50 mM phosphate buffer pH 7.8; 300 mM NaCl, 10% glycerol, 0.5% triton X-100 whether or not containing 2 mg / mL li - sozyme) and cells were ultrasonically disrupted (3 X 5 min). The lysed product was then centrifuged for 15 min at 10,000 g. The supernatant was then collected, quantified by the methodology described by Lowry et al. (Lowry, OH, NJ Rosebrough, AL Farr and RJ Randall. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem, v.193, no.1, Nov, p.265-275. 1951).
Com o intuito de obter a toxina recombinante purificada, o sobrenadante obtido foi submetido à cromatografia de afinidade a Níquel (Ni), utilizando-se 5 ml da resina Ni-NTA (ácido nitrilotríacético-Níquel), com a ca- pacídade de reter 5-10 mg de proteína recombinante com cauda de poli- histidina. A resina foi então empacotada em uma coluna de vidro e equilibrada com 4 volumes de coluna com solução de equilíbrio (50 mM de tampão fosfato de sódio pH 7,8; 300mM NaCI e 10 mM imidazol). A amostra foi adicionada (não excedendo a capacidade total da resina) e a porção não retida, reservada e quantificada para análise. O excesso de material foi retirado com a adição de 3 volumes de coluna de tampão de equilíbrio. A lavagem foi realizada com 6 volumes de coluna de solução de lavagem (50 mM de tampão fosfato pH 7,8; 300 mM NaCI e 20 mM imidazol). A proteína foi eluída com dois volumes de coluna de tampão de eluição (50 mM de tampão fosfato pH 7,8; 300mM NaCI e 250 mM imidazol). O material eluído foi então dialisado contra 15 mM tampão carbonato (1 ,59 g de Na2CO3 e 2,93 g de NaHCO3), quantificado por Lowry e submetido à eletroforese unidimensional em gel de poliacrilamida 12 % (Figura 7). A Figura 7 mostra todo o processo de expressão e purificação da nova δ-endotoxina, em gel de poliacrilamida 12%. In order to obtain the purified recombinant toxin, the obtained supernatant was subjected to nickel (Ni) affinity chromatography using 5 ml of the Ni-NTA (nitrilotriacetic acid-nickel) resin, with the ability to retain 5 -10 mg of recombinant polyhistidine tail protein. The resin was then packaged on a glass column and equilibrated with 4 column volumes with equilibration solution (50 mM sodium phosphate buffer pH 7.8; 300 mM NaCl and 10 mM imidazole). The sample was added (not exceeding the total resin capacity) and the non-retained portion reserved and quantified for analysis. Excess material was removed with the addition of 3 column volumes of equilibration buffer. Washing was performed with 6 column volumes of wash solution (50 mM phosphate buffer pH 7.8; 300 mM NaCl and 20 mM imidazole). The protein was eluted with two column volumes of elution buffer (50mM phosphate buffer pH 7.8; 300mM NaCl and 250mM imidazole). The eluted material was then dialyzed against 15 mM carbonate buffer (1.59 g Na 2 CO 3 and 2.93 g NaHCO 3 ), quantified by Lowry and subjected to one-dimensional 12% polyacrylamide gel electrophoresis (Figure 7). Figure 7 shows the whole process of expression and purification of the new δ-endotoxin in 12% polyacrylamide gel.
Exemplo 4 - Bioensaios seletivos contra o bicudo-do-algodoeiro para determinação da atividade entomotóxica da nova δ-endotoxina recom- binante Cry8Ka1.  Example 4 - Selective bioassays against cotton weed for determination of entomotoxic activity of new recombinant δ-endotoxin Cry8Ka1.
Com a finalidade de verificar a atividade das toxinas recombi- nantes foram realizados os bioensaios seletivos contra os insetos-praga de interesse. Os bioensaios seletivos foram realizados segundo Praça eí al (Praça, L. B., Batista, A. C, Martins, E. S., Siqueira, C. B., Dias, D. G. S., Gomes, A. C. M. M., Falcão, R., Monnerat, G. R. Estirpes De Bacillus thurin- giensis Efetivas Contra Insetos Das Ordens Lepidoptera, Coleoptera E Díp- tera. Brasília: Embrapa-Cenargen. 2004, Vol. 39, No 1 , p. 11-16), incorpo- rando-se 50 pg/mL, 100 pg/mL, 200 pg/mL da nova toxina recombinante Cry8Ka1 em 5 ml_ de dieta artificial (a 50 °C), vertida em Placas de Células de 6 poços NUNC . Após solidificação da dieta, foram feitos 15 furos de a- proximadamente 0,6 mm2, onde as larvas neonatas (uma por furo) foram inseridas, sendo realizada a leitura no sétimo dia (Monnerat, R.G., Dias, S.C., Oliveira Neto, O.B. de, Nobre, S.D., Silva-Werneck, J.O. E Sa, M.F.G. de. Criação Massal Do Bicudo-do-algodoeiro Anthonomus Grandis Em Laboratório. Brasília: Embrapa-Cenargen, 2000. 4p. Comunicado Técnico, 46). Os bioensaios foram repetidos três vezes e utilizou-se como controle positivo utilizou-se culturas da estirpe de Bacillus thuringiensis S811 , contendo o gene cry8 nativo e, como controle negativo, 15 mM tampão carbonato. In order to verify the activity of recombinant toxins, selective bioassays were performed against the pest insects of interest. The selective bioassays were performed according to Praça eí al (Praça, LB, Batista, A.C, Martins, ES, Siqueira, CB, Dias, DGS, Gomes, ACMM, Falcão, R., Monnerat, GR Strains Of Bacillus thurigiensis Effective Against Insects Of The Orders Lepidoptera, Coleoptera And Diptera Brasília: Embrapa-Cenargen 2004, Vol 39, No 1, p 11-16), incorporating 50 pg / mL, 100 pg / mL, 200 pg / ml of the new recombinant toxin Cry8Ka1 in 5 ml artificial diet (at 50 ° C), poured into NUNC 6-well Cell Plates. After solidification of the diet, 15 holes of approximately 0.6 mm 2 were drilled, where neonate larvae (one per hole) were inserted, and the reading was performed on the seventh day (Monnerat, RG, Dias, SC, Oliveira Neto, OB, Noble, SD, Silva-Werneck, OJ and Sa, MFG of Mass Creation of the Cotton Bug Anthonomus Grandis In Laboratory Brasilia: Embrapa-Cenargen, 2000. 4p. The bioassays were repeated three times and used as positive control cultures of Bacillus thuringiensis S811 strain containing the native cry8 gene and, as negative control, 15 mM carbonate buffer.
Como controle externo ao experimento realizou-se bioensaios contra larvas neonatas de Spodoptera frugiperda. Os bioensaios mostraram atividade tóxica significativa da cultura de Bacillus thuringiensis expressando a toxina Cry8Ka1 nativa, bem como da toxina recombinante pura, sobre Anthonomus grandis (Figura 8). Desta forma, foi confirmada a atividade ento- motóxica do gene cry8Ka1. As external control to the experiment, bioassays were performed against neonate larvae of Spodoptera frugiperda. The bioassays showed significant toxic activity of Bacillus thuringiensis culture expressing native Cry8Ka1 toxin as well as pure recombinant toxin on Anthonomus grandis (Figure 8). Thus, the entiotoxic activity of the cry8Ka1 gene was confirmed.
Exemplo 5 - Geração de genes mutantes, análogos ao gene cry8Ka1 nativo, altamente eficazes no controle de Anthonomus grandis pela técnica de embaralhamento de DNA.  Example 5 - Generation of mutant genes, analogous to the native cry8Ka1 gene, highly effective in controlling Anthonomus grandis by DNA shuffling technique.
A construção de biblioteca de genes recombinantes análogos ao novo gene cry8 é uma importante estratégia biotecnológica, contribuindo de modo importante em programas de melhoramento de plantas, via transfor- mação genética para geração de transgênicos. Esta tecnologia disponibiliza uma variedade de novas moléculas com potencial uso na transformação de plantas visando o controle do inseto-alvo, bem como a melhoria da atividade inseticida de novas proteínas codificadas pelos genes recombinantes. Este fator torna-se ainda mais relevante quando levamos em consideração os baixos níveis de expressão destas proteínas heterólogas em plantas geneticamente transformadas.  The construction of a recombinant gene library analogous to the new cry8 gene is an important biotechnological strategy, contributing significantly to plant breeding programs via genetic transformation for transgenic generation. This technology provides a variety of new molecules with potential use in plant transformation for target insect control as well as improved insecticidal activity of new proteins encoded by recombinant genes. This factor becomes even more relevant when we consider the low expression levels of these heterologous proteins in genetically transformed plants.
Uma vez confirmada a atividade entomotóxica da nova δ- endotoxina Cry8Ka1 contra o inseto-praga Anthonomus grandis, partiu-se para a estratégia de obtenção in vitro de novos genes, análogos ao gene cry8, codificadores para a mesma toxina Cry8Ka1. Para isso, o gene nativo cry8Ka1 foi re-amplificado por PCR com oligonucleotídeos específicos para sequência gênica em questão, os quais contêm a sequência da enzima de restrição Sfi\ (5'GGCCNN NNNGGCC3')- Estes oligonucleotídeos foram desenhados em nosso laboratório utilizando-se como molde a sequência gêni- ca nativa cry8Ka1 e introduzem às extremidade 5'e 3' do gene nativo a sequência da enzima em questão (oligonucleotídeo 5': Sfil F - 5'CCCGGCCCAGGC GGCCGACCACGCGTATCGA 3' e oligonucleotídeo 3': Sfil R - 5'CCCGGCCGGCCT GGCCGTTCAAGGAACCGTT 3'). Estes oligonucleotídeos foram então utilizados em uma reação de PCR com volu- me final de 25 pl_, contendo 300nM de cada oligonucleotídeo específico, 200 nM de dNTPs, 1 X do tampão para a enzima taq (PHT), 1 U de DNA po- limerase taq (PHT) e 400 ng de DNA cry8Ka1 (ativo. A amplificação foi reali- zada em termociclador (Mastercycler Gradient - Eppendorf) sob as seguintes condições: desnaturação prévia a 95 °C por 5 minutos; uma repetição de 29 ciclos a 95 °C por 40 segundos (desnaturação), 45 °C por 40 segundos (anelamento dos oligonucleotídeos) e 72 °C por 40 segundos (Extensão da DNA polimerase) e ao final uma extensão 72 °C por 2 minutos. Once the entomotoxic activity of the new Cry8Ka1 δ-endotoxin against the pest insect Anthonomus grandis was confirmed, we proceeded to the strategy of obtaining in vitro new genes, analogous to the cry8 gene, encoding the same Cry8Ka1 toxin. For this, the cry8Ka1 native gene was re-amplified by PCR with specific gene sequence-specific oligonucleotides, which contain the restriction enzyme sequence Sfi \ (5 ' GGCCNN NNNGGCC3 ' ) - These oligonucleotides were designed in our laboratory using the native cry8Ka1 gene sequence is cast and the 5 ' and 3 ' ends of the native gene introduced into the sequence of the enzyme in question (5 'oligonucleotide: Sfil F - 5 ' CCCGGCCCAGGC GGCCGACCACGCGTATCGA 3 ' and 3' oligonucleotide: Sfil R - 5 ' CCCGGCCGGCCT GGCCGTTCAAGGAACCGTT 3 ' ). These oligonucleotides were then used in a 25 µl final-volume PCR reaction containing 300 nM of each specific oligonucleotide, 200 nM dNTPs, 1 X taq enzyme buffer (PHT), 1 U DNA polymerase. (PHT) and 400 ng of cry8Ka1 DNA (active. Amplification was performed Thermocycler (Mastercycler Gradient - Eppendorf) under the following conditions: prior denaturation at 95 ° C for 5 minutes; a repeat of 29 cycles at 95 ° C for 40 seconds (denaturation), 45 ° C for 40 seconds (oligonucleotide annealing) and 72 ° C for 40 seconds (DNA polymerase extension) and at the end a 72 ° C extension for 2 minutes
A reação gerou um produto de 2000 pb (pares de base), o qual foi submetido a uma eletroforese em gel de agarose 1%, a 100 Volts por 90 minutos. O fragmento gênico foi excisado e eluído do gel de agarose utili- zando-se o kit Geneclean® II (Qbiogene). Foram digeridos 100 pg do novo produto de DNA (Sfillcry8Ka1/Sfil) com a enzima Sfil por 24 horas a 50 °C. O produto da digestão enzimática foi submetido a uma eletroforese em gel de agarose 1%, excisado e eluído do gel. Ao final, obteve-se aproximadamente 40pg do novo produto de DNA (Sfil/cry8Ka1/Sfíl) digerido com Sfil. The reaction generated a 2000 bp (base pair) product which was subjected to 1% agarose gel electrophoresis at 100 Volts for 90 minutes. The gene fragment was excised and eluted from the agarose gel using the Geneclean ® II kit (Qbiogene). 100 µg of the new DNA product (Sfillcry8Ka1 / Sfil) was digested with the enzyme Sfil for 24 hours at 50 ° C. The enzyme digestion product was subjected to 1% agarose gel electrophoresis, excised and eluted from the gel. In the end, approximately 40pg of the new Sfil-digested DNA product (Sfil / cry8Ka1 / Sfíl) was obtained.
Seguindo o protocolo da técnica de embaralhamento de DNA descrito por Stemmer, W.P.C.eí a/., (Stemmer, W. P. C. Rapid evolution of a protein in vitro By Embaralhamento de DNA. Nature. London, 1994, Vol. 370, p. 389 - 391 ; Zhao, H. and Arnold, F.H. Functional and nonfunctional mutations distinguished by random recombination of homologous genes. Proc. Natl. Acad. Sei. USA., 1997, Vol. 94, p. 7997 - 8000), foi realizada a digestão, com a nuclease DNAsel, de 10pg do novo produto de DNA (Sfi- l/cry8Ka1/Sfil) digerido com Sfil. A reação foi conduzida em tampão próprio da enzima com 10 U da mesma e interrompida pela adição de 26 mM de EDTA (Ácido 4-acético 2-amino etileno). Após esta etapa, o produto gênico é completamente fragmentado gerando pequenos pedaços gênicos de 30 a 50 pb, os quais foram purificados com o Kit High Pure PCR Product Purifica- tion® (Roche). Os fragmentos purificados foram utilizados em uma reação de PCR, a qual seguiu as seguintes condições: 00 ng do produto puro digerido com DNAsel, 1 X do Tampão Taq Platinum, 2.5 mM de dNTPs, 0.5 mM de MgSO4, 2,5 U de Taq Platinum High Fidelity DNA polimerase. A reação de PCR foi realizada em termociclador (Mastercycler Gradient - Eppendorf) sob as seguintes condições: desnaturação prévia a 95 °C por 2 minutos, uma repetição de 43 ciclos a 95 °C por 1 minuto (desnaturação); 44 °C por 1 mi- nuto (anelamento dos fragmentos) e 72 °C por 1 minuto com acréscimo de 5 segundos por ciclo (Extensão da DNA polimerase) e ao final uma extensão 72 °C por 7 minutos. Following the protocol of the DNA scrambling technique described by Stemmer, WPCe / a., (Stemmer, WPC Rapid evolution of a protein in vitro. By DNA Shuffling. Nature. London, 1994, Vol. 370, pp. 389-391; Zhao, H. and Arnold, FH Functional and nonfunctional mutations distinguished by random recombination of homologous genes (Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1997, Vol. 94, p. 7997 - 8000), digestion was performed with the 10gp DNAsel nuclease of the new Sfil digested DNA product (Sfil / cry8Ka1 / Sfil). The reaction was conducted in the enzyme's own 10 U buffer and stopped by the addition of 26 mM EDTA (4-acetic acid 2-amino ethylene). After this step, the gene product is completely fragmented into small 30 to 50 bp gene pieces, which were purified with the High Pure PCR Product Purification ® Kit (Roche). The purified fragments were used in a PCR reaction which followed the following conditions: 00 ng of the DNAsel digested pure product, 1 X Taq Platinum Buffer, 2.5 mM dNTPs, 0.5 mM MgSO 4 , 2.5 U of Taq Platinum High Fidelity DNA Polymerase. The PCR reaction was performed in a thermocycler (Mastercycler Gradient - Eppendorf) under the following conditions: previous denaturation at 95 ° C for 2 minutes, a repetition of 43 cycles at 95 ° C for 1 minute (denaturation); 44 ° C for 1 min. (fragment annealing) and 72 ° C for 1 minute with an addition of 5 seconds per cycle (DNA polymerase extension) and at the end a 72 ° C extension for 7 minutes.
Esta reação de embaralhamento de DNA é conduzida sem a a- dição de oligonucleotídeos, o que gera ao final um montante de fragmentos de tamanhos variados. Este novo produto é então utilizado na segunda reação de PCR como molde, nas seguintes condições: 1/3 do volume do produto da primeira reação (molde), 1 X do Tampão Taq Platinum, 0,2 mM dNTPs, 0,8 μΜ dos oligonucleotídeos específicos Sf/I F e Sf/Ί R, 2mM de MgSO4 e 25 U na mistura de 1:1 Taq Platinum High Fidelity (lnvitrogen)/Taq PHT. A reação de amplificação foi realizada em termociclador (Mastercycler Gradient - Eppendorf) sob as seguintes condições: desnaturação prévia a 95 °C por 2 minutos, uma repetição de 10 ciclos a 95 °C por 30 segundos (desnaturação); 45 °C por 30 segundos (anelamento dos fragmentos), 72 °C por 1 minuto (extensão da DNA polimerase), outra repetição de 14 ciclos a 95 °C por 30 segundos (desnaturação), 43 °C por 30 segundos (anelamento do produto), 72 °C por 42 segundos (extensão da DNA polimerase) com a- créscimo de 20 segundos por ciclo e ao final uma extensão 72 °C por 7 minutos. This DNA scrambling reaction is conducted without the addition of oligonucleotides, which ultimately generates an amount of fragments of varying sizes. This new product is then used in the second PCR reaction as a template under the following conditions: 1/3 of the volume of the first reaction product (template), 1 X Taq Platinum Buffer, 0.2 mM dNTPs, 0.8 μΜ of specific oligonucleotides Sf / IF and Sf / ΔR, 2mM MgSO 4 and 25 U in the 1: 1 Taq Platinum High Fidelity (Invitrogen) / Taq PHT mixture. The amplification reaction was performed in a thermocycler (Mastercycler Gradient - Eppendorf) under the following conditions: previous denaturation at 95 ° C for 2 minutes, a repetition of 10 cycles at 95 ° C for 30 seconds (denaturation); 45 ° C for 30 seconds (fragment annealing), 72 ° C for 1 minute (DNA polymerase extension), another repeat of 14 cycles at 95 ° C for 30 seconds (denaturation), 43 ° C for 30 seconds (DNA annealing) 72 ° C for 42 seconds (DNA polymerase extension) with an increase of 20 seconds per cycle and at the end a 72 ° C extension for 7 minutes.
Sendo assim, o gene original é reconstituído com modificações em sua estrutura nucleotídica, seja pela introdução, deleção ou substituição de nucleotídeos. Este produto final, reconstruído foi submetido a uma eletro- forese em gel de agarose 1%, a 100 Volts por 90 minutos, excisado e eluído do gel com o Kit Geneclean® II (Qbiogene). O produto purificado, aproxima- damente 25 g, foi então digerido com a enzima de restrição Sf/I (condições anteriores) e submetido a uma eletroforese em gel de agarose 1%, a 100 Volts por 90 minutos. A banda no tamanho aproximado do gene original (a- proximadamente 2000 pb) foi excisada do gel e o DNA eluído pelo Geneclean® II Kit (Qbiogene) (Figura 9). Thus, the original gene is reconstituted with modifications in its nucleotide structure, either by introducing, deleting or replacing nucleotides. This reconstructed final product was subjected to 1% agarose gel electrophoresis at 100 Volts for 90 minutes, excised and eluted from the gel with the Geneclean ® II Kit (Qbiogene). The purified product, approximately 25 g, was then digested with restriction enzyme Sf / I (above conditions) and subjected to 1% agarose gel electrophoresis at 100 Volts for 90 minutes. The approximate size band of the original gene (approximately 2000 bp) was excised from the gel and the DNA eluted by the Geneclean ® II Kit (Qbiogene) (Figure 9).
O produto final (população de genes recombinados) com adaptadores específicos torna-se apto à clonagem no vetor pCOMB3X (Andris- Widhopf, J.; Rader, C; Steinberger, P.; Fuller, R., Barbas III, C. F. Methods for the generation of chicken monoclonal antibody fragments by Phage dis- play. Journal of Immunological Methods, 242: 159-181 , 2000). Assim, os novos genes reconstruídos (análogos ao gene nativo cry8Ka1) foram cionados no vetor com auxílio da enzima T4 DNA Ligase® (Invitrogen) e este utilizado para transformar células de Escherichia coli XL1-Blue® (Stratagene), via ele- troporaçao, nas seguintes condições: capacitância 25 uFD, resistência 200 Ω, voltagem 2,5 KVolts. Os transformantes foram então semeados em placas contendo meio de cultura Luria-Bertani Agar e Ampicilina® USB (100 pg/ mL). Após 17 horas a 37 °C as colónias crescidas em meio seletivo indicam o título da biblioteca contendo 05 transformantes. The end product (population of recombinant genes) with specific adapters becomes clonable in the pCOMB3X vector (Andris-Widhopf, J.; Rader, C.; Steinberger, P.; Fuller, R., Barbas III, CF Methods for the generation of chicken monoclonal antibody fragments by Phage display. Journal of Immunological Methods, 242: 159-181, 2000). Thus, the newly reconstructed genes (analogous to the cry8Ka1 native gene) were cleaved into the vector with the aid of the enzyme T4 DNA Ligase ® (Invitrogen) and used to transform Escherichia coli XL1-Blue ® (Stratagene) cells via electroporation. under the following conditions: capacitance 25 uFD, resistance 200 Ω, voltage 2.5 KVolts. Transformants were then seeded in plates containing Luria-Bertani Agar and Ampicilina ® USB culture media (100 pg / mL). After 17 hours at 37 ° C the colonies grown on selective medium indicate the titer of the library containing 50 transformants.
Esta biblioteca de análogos de cry8Ka1 gerada por embaralha- mento de DNA e fusionados a proteína III do capsídeo do fago filamentoso M13 (fagos de fusão) foi então selecionada pela técnica de apresentação de proteínas na superfície de bacteriófagos - Phage Display (Barbas III, C. F.; Burton, D. R., Scott, J. K., Silverman, G. J. Selection from antibody libraries. In: Phage display - A Laboratory Manual - USA: Cold Spring Laboratory, 10.1 - 10.20, 2001) utilizando como ligantes BBMVs de A. grandis (Francis, B. R., Maaty, W. S. A., Bulla- Jr, L. A. Effects of Midgut-Protein-Preparative and Ligand Binding Procedures on the Toxin Binding Characteristics of BT- R1 , a Common High-Affinity Receptor in Manduca sexta for CrylA Bacillus thuringiensis Toxins. Applied and Environmental Microbiology. June 1998, Vol. 64, No. 6, p. 2158-2165).  This library of cry8Ka1 analogs generated by DNA shuffling and fusion protein III of filamentous phage capsule M13 (fusion phages) was then selected by the Phage Display (Barbas III, CF) surface protein presentation technique. Burton, DR, Scott, JK, Silverman, GJ Selection from antibody libraries In: Phage display - A Laboratory Manual - USA: Cold Spring Laboratory, 10.1 - 10.20, 2001) using A. grandis BBMVs as ligands (Francis, BR , Maaty, WSA, Bulla- Jr, LA Effects of Midgut-Protein-Preparative and Ligand Binding Procedures on the Toxin Binding Characteristics of BT-R1, the Common High-Affinity Receptor in Manduca Friday for CrylA Bacillus thuringiensis Toxins Applied and Environmental Microbiology June 1998, Vol. 64, No. 6, pp. 2158-2165).
O cultivo de células de E. coli XL1-Blue transformadas, em meio SB contendo 100pg mLcarbenicilina, 5pg mL"1 tetraciclina, foi incubado em 37°C com agitação até atingir densidade óptica A550 = 0.6-0.8. Então, 1x1012 pfu mL"1 do fago auxiliar (VCS 13® Stratagene) foi adicionado para produzir fagos de fusão contendo os análogos do cry8Ka1, incubados por 2 h a 37°C. Adicionou-se Canamicina 100pg mL"1, e a incubação seguiu por 12 h a 37°C. As células coletadas por centrifugação foram guardadas a -20 °C para posterior preparação de DNA. Os fagos de fusão foram precipitados com PEG-8000 (4% p/v) durante 30 minutos no gelo e após centrifugação res- suspendidos em 2 mL of 1% (p/v) ASB (Albumina de soro bovino) em solu- ção salina. Coletados após centrifugação, a preparação de fagos de fusão é utilizada nos ciclos de seleção. Cultivation of transformed E. coli XL1-Blue cells in SB medium containing 100pg mL carbenicillin, 5pg mL "1 tetracycline was incubated at 37 ° C with shaking until reaching optical density A550 = 0.6-0.8. Then 1x10 12 pfu mL 1 µl of helper phage (VCS 13 ® Stratagene) was added to produce fusion phages containing cry8Ka1 analogs incubated for 2 h at 37 ° C. Kanamycin 100pg mL "1 was added , and incubation followed for 12 h at 37 ° C. Cells collected by centrifugation were stored at -20 ° C for further DNA preparation. Fusion phages were precipitated with PEG-8000 (4 % w / v) for 30 minutes on ice and after centrifugation resuspended in 2 mL of 1% (w / v) ASB (bovine serum albumin) in saline. Collected after centrifugation, fusion phage preparation is used in the selection cycles.
No procedimento de seleção por afinidade de ligação, os fagos fusionados foram depositados em poços de uma placa de microtituiação previamente sensibilizados com BBMVs (100 pg pL" ), extraídas da membrana do intestino de larvas do bicudo do algodoeiro. A cada ciclo de seleção, os poços são lavados com solução PBS-Tween (137 mM NaCI, 2.7 mM KCI, 12mM Na2HP04, 1.2 mM KH2P04 and 0.05% Tween 20®) e, os fagos específicos, eluídos em baixo pH, são usados para transfectar novas células de E. coli. As partículas de fagos amplificadas são utilizadas no sucessivo ciclo de seleção. O procedimento envolveu cinco ciclos de lavagem, eluição e amplificação. A titulação das colónias coletadas em cada ciclo é feito pelo plaqueamento de colónias em diluições seriais em meio SB-agar contendo carbenicilina 100 pg mL"1. As colónias isoladas do montante de fagos espe- cíficos eluídos no quinto ciclo de seleção (apresentando o maior título e portanto, representando o ciclo de enriquecimento de fagos específicos) Figura 10 foram amplificadas com oligonucleotídeos específicos para o gene cry8Ka1. Colónias mostrando amplificação em PCR e contendo aproximadamente 2000bp (tamanho do gene original) foram selecionadas para a ex- pressão em fagos Figura 11. In the binding affinity selection procedure, fused phages were deposited in wells of a microtitre plate previously sensitized with BBMVs (100 pg pL " ) extracted from the gut membrane of cotton boll weevils. At each round of selection, the wells are washed with PBS-Tween solution (137 mM NaCl, 2.7 mM KCI, 12 mM Na 2 HP0 4 , 1.2 mM KH 2 P0 4 and 0.05% Tween 20 ® ) and specific phages eluted at low pH are used. to transfect new E. coli cells Amplified phage particles are used in the successive selection cycle The procedure involved five wash, elution and amplification cycles Titration of the colonies collected in each cycle is done by plating colonies into dilutions. SBen agar medium containing 100 pg mL -1 . Colonies isolated from the amount of specific phage eluted in the fifth selection cycle (showing the highest titer and thus representing the specific phage enrichment cycle) Figure 10 were amplified with cry8Ka1 gene specific oligonucleotides. Colonies showing PCR amplification and containing approximately 2000bp (original gene size) were selected for phage expression. Figure 11.
O gene cry8Ka1 e os genes análogos selecionados no quinto ciclo de seleção foram expressados em meio seletivo (1% MOPS, 2% Ex- trato de Levedura, 3% triptona, 100 pg mL"1 ampicilina, 5 pg mL"1 tetracicli- na, 100 pg mL"1 Canamicina, pH 7.0) contendo o fago auxiliar VCSM13, com incubação de 18 h a 37°C. O cultivo foi centrifugado e os fagos coletados precipitados com solução PEG-NaCI (20% Polietileno-Glicol 8000, 15% Cloreto de Sódio) durante 30 minutos no gelo. Após a centrifigação os fagos foram ressuspendidos em solução salina TBS (5 mM Tris-HCI, 15 mM NaCI, pH 7.5), novamente centrifugados, coletados e armazenados a 4°C para uti- lização imediata em bioensaios. The cry8Ka1 gene and analogous genes selected in the fifth round of selection were expressed in selective medium (1% MOPS, 2% Yeast Extract, 3% Tryptone, 100 pg mL "1 ampicillin, 5 pg mL " 1 tetracycline , 100 pg mL "1 Kanamycin, pH 7.0) containing the auxiliary phage VCSM13, incubated at 18 h at 37 ° C. The culture was centrifuged and the collected phages precipitated with PEG-NaCl (20% Polyethylene-Glycol 8000, 15% Sodium Chloride) for 30 minutes on ice After centrifugation the phages were resuspended in TBS saline (5 mM Tris-HCI, 15 mM NaCI, pH 7.5), again centrifuged, collected and stored at 4 ° C for use. immediate bioassay.
Os análogos selecionados foram avaliados por meio de bioensaios seletivos contra as larvas de Anthonomus grandis, sendo aqueles que apresentaram maior atividade entomotóxica submetidos a uma reação de seqijenciamento nas seguintes condições: 400-800 ng de DNA plasmidial contendo os análogos e 4 pM de oligonucleotídeos específicos (Sf/I R e SfH F) em um seqiienciador automático modelo 3130 xL Genetic Analyzer (AP- PLIED BIOSYSTEMS). The selected analogues were evaluated by selective bioassays against the larvae of Anthonomus grandis. showed greater entomotoxic activity subjected to a sequencing reaction under the following conditions: 400-800 ng of plasmid DNA containing the analogs and 4 pM of specific oligonucleotides (Sf / IR and SfH F) in a 3130 xL Genetic Analyzer (AP- PLIED BIOSYSTEMS).
Ao final, foram selecionadas quatro sequências análogas ao novo gene cry8Ka1, as quais estão descriminadas na Tabela 2. As novas moléculas geradas pela recombinação do gene cry8Ka1 apresentaram diferenças significativas de 13,29 a 16,33% pares de bases e de 2,10 a 5,11% de resíduos de aminoácidos modificados (Tabela 2). Para a análise das sequências e classificação das mesmas como análogas do gene nativo cry8Ka1, estas moléculas foram agrupadas por similaridade de sequências nucleotídicas obedecendo ao sistema de nomenclatura para toxinas Cry (http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil Crickmore/Bt/). Devido a uma va- riação < 5% entre as toxinas análogas e a toxina nativa Cry8Ka1, as novas sequências foram classificadas na família das toxinas Cry8, sendo posteriormente nomeadas de Cry8Ka2, Cry8Ka3, Cry8Ka4 e Cry8Ka5 (Tabela 2) (SEQ ID N° 5-12).  In the end, four sequences analogous to the new cry8Ka1 gene were selected, which are detailed in Table 2. The new molecules generated by the cry8Ka1 recombination showed significant differences of 13.29 to 16.33% base pairs and 2.10%. to 5.11% modified amino acid residues (Table 2). For sequence analysis and classification as analogous to the cry8Ka1 native gene, these molecules were grouped by nucleotide sequence similarity following the Cry toxin nomenclature system (http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/ Neil Crickmore / Bt /). Due to a <5% variation between analog toxins and native Cry8Ka1 toxin, the new sequences were classified into the Cry8 toxin family, and were later named Cry8Ka2, Cry8Ka3, Cry8Ka4 and Cry8Ka5 (Table 2) (SEQ ID NO: 5-12).
Tabela 2. Modificações de bases nucleotídicas e de resí- duos de aminoácidos gerados pela técnica de embaralhamento de DNA no gene cry8Ka1 e mortalidade de larvas neonatas de Anthonomus grandis alimentadas com as proteínas expressas no sistema de fago.  Table 2. Modifications of nucleotide bases and amino acid residues generated by the DNA shuffling technique in the cry8Ka1 gene and mortality of neonates larvae of Anthonomus grandis fed with proteins expressed in the phage system.
Nucleotídeos Aminoácidos Amino Acid Nucleotides
Pares Modificados DL 50 Modified Pairs DL 50
Resíduos Modificados (%)  Modified Waste (%)
Gene de base (%) (%) cry8Ka1 2001 - 666 - 36,1 cry8Ka2 1982 13,29 660 2,1 54,6 cry8Ka3 1991 13,25 663 2,84 63 cry8Ka4 1989 14,1 663 2,99 50 cry8Ka5 1947 16,33 649 5,11 77,08  Base gene (%) (%) cry8Ka1 2001 - 666 - 36.1 cry8Ka2 1982 13.29 660 2.1 54.6 cry8Ka3 1991 13.25 663 2.84 63 cry8Ka4 1989 14.1663 2.99 50 cry8Ka5 1947 16.33 649 5.11 77.08
Apesar do elevado número de mutações nucleotídicas nas sequências geradas (de 13 a 16%) ocorreram poucas modificações de resí- duos de aminoácidos (de 2 a 5%) sendo gerado também a deleção de resíduos de aminoácido na extremidade 5' das variantes. A nova molécula Cry8Ka5 se mostrou aproximadamente 3 vezes mais ativa que a molécula original (Cry8Ka1) exibindo uma mortalidade de 77% das larvas neonatas alimentadas com dieta contendo 6 pg de proteína por mL de dieta (Figura 12). Despite the high number of nucleotide mutations in the generated sequences (from 13 to 16%) there were few modifications of residues. amino acids (from 2 to 5%) and deletion of amino acid residues at the 5 ' end of the variants is also generated. The new Cry8Ka5 molecule was approximately 3 times more active than the original molecule (Cry8Ka1) exhibiting a 77% mortality in the diet-fed neonate larvae containing 6 pg protein per mL diet (Figure 12).
Exemplo 6 - Determinação da estrutura terciária in silico das toxinas nativa Cry8Ka1 e análoga Cry8Ka5.  Example 6 - Determination of tertiary in silico structure of native Cry8Ka1 and analogous Cry8Ka5 toxins.
As estruturas terciárias das toxinas Cry8Ka1 e do análogo Cry8Ka5 foram preditas in silico, sendo modeladas pela modelagem molecular utilizando como molde as estruturas de cristal das toxinas CrySBbl e Cry3A (1ji6.pdb; Galitsky, N., Cody, V.; Wojtczak, A.; Ghosh, D.; Luft, J. R.; Pangborn, W. & English, L. Structure of insecticidal bacterial δ- endotoxin Cry3Bb1 of Bacillus thuringiensis. Acta Crystallographica, Section D, Biological Crystallography, 57: 1101-1109, 2001) e Cry3A (Idlc.pdb; Li, J.; Carral, J., Ellar, D. J. Crystal structure of insecticidal δ-endotoxin from Bacillus thuringiensis at 2.5A resolution. Nature, 353: 815-821 , 1991) depositadas no Banco de Dados de estrutura de Proteínas (PDB), O alinhamento de sequências múltiplas contendo as sequencias das estruturas moldes e da toxinas para modelar foi submetido para o programa Modeller Version 9.2 (Sali A, Blundell TL: Comparative protein modelling by satisfacti- on of spatial restraints. J Mol Biol 1993, 234(3):779-815.  The tertiary structures of Cry8Ka1 toxins and Cry8Ka5 analog were predicted in silico and modeled by molecular modeling using the crystal structures of CrySBbl and Cry3A toxins (1ji6.pdb; Galitsky, N., Cody, V .; Wojtczak, A as a template). Ghosh, D.; Luft, JR; Pangborn, W. & L., L. Structure of Bacterial Insecticidal δ-endotoxin Cry3Bb1 of Bacillus thuringiensis. Acta Crystallographica, Section D, Biological Crystallography, 57: 1101-1109, 2001) and Cry3A (Idlc.pdb; Li, J .; Carral, J., Ellar, DJ. Crystal structure of insecticidal δ-endotoxin from Bacillus thuringiensis at 2.5A resolution. Nature, 353: 815-821, 1991) deposited in Protein framework (PDB), Multiple sequence alignment containing the template and toxin framework sequences for modeling was submitted to the Modeller Version 9.2 program (Sali A, Blundell TL: Comparative protein modeling by spatial restraints. J Mol Biol 1993, 234 (3): 77 9-815.
Os modelos obtidos pelo programa Modeller foram analisados quanto suas propriedades estereoquímicas pelo programa PROCHECK (Laskowski RA, Macarthur MW, Moss DS, Thomton JM: Procheck - a Pro- gram to Check the Stereochemical Quality of Protein Structures. Journal of Applied Crystallography 1993, 26:283-291).  The models obtained by the Modeller program were analyzed for their stereochemical properties by the PROCHECK program (Laskowski RA, Macarthur MW, Moss DS, Thomton JM: Procheck - the Program to Check the Stereochemical Quality of Protein Structures. Journal of Applied Crystallography 1993, 26 : 283-291).
Os modelos de Cry8Ka1 e do análogo Cry8Ka5 mostraram o mesmo esqueleto estrutural, sendo diferenças observadas apenas nas ca- deias laterais dos aminoácidos substituídos no análogo. As estruturas original e análoga Cry8Ka5 apresentam os três domínios funcionais conservados (I, II, e III), típicos das toxinas Cry, sendo todas as mutações e/ou substitui- ções localizadas na superfície externa da molécula (Figura 13). The Cry8Ka1 and Cry8Ka5 analog models showed the same structural skeleton, with differences observed only in the side chains of the amino acids substituted in the analog. The original and analogous Cry8Ka5 structures have the three conserved functional domains (I, II, and III), typical of Cry toxins, all mutations and / or substituted. located on the outer surface of the molecule (Figure 13).
Exemplo 7 - Bioensaios seletivos contra o bicudo-do-algodoeiro para determinação da atividade entomotóxica da nova δ-endotoxina recom- binante Cry8Ka1 e seus análogos Cry8Ka2, Cr 8Ka3, Cry8Ka4 e Cry8Ka5.  Example 7 - Selective bioassays against cotton weed for determination of entomotoxic activity of new recombinant δ-endotoxin Cry8Ka1 and its analogues Cry8Ka2, Cr 8Ka3, Cry8Ka4 and Cry8Ka5.
Os bioensaios seletivos foram realizados seguindo as mesmas condições previamente descritas no exemplo 3 desta invenção. A Figura 14 demonstra os resultados referentes as atividades entomotóxicas determinadas.  Selective bioassays were performed following the same conditions previously described in example 3 of this invention. Figure 14 shows the results regarding the determined entomotoxic activities.
Exemplo 8 - Desenho de um gene cry8Ka1 sintético otimizado para expressão em plantas de algodão.  Example 8 - Design of a synthetic cry8Ka1 gene optimized for expression in cotton plants.
O desenho do gene cry8Ka1 sintético foi baseado na sequência do gene cry8Ka1 nativo, incluindo os três domínios responsáveis pela atividade inseticida, constituída de 666 aminoácidos. No desenho do gene cry8Ka1 sintético foram modificados 262 pares de base, resultando na eli- minação de 25 possíveis sinais de poliadenilação, 17 motivos de instabilidade, 95 códons pouco usados em plantas e no aumento do conteúdo de G-C de 35.6 para 43.8%. A sequência protéica final do gene cry8Ka1 sintético (SEQ ID N° 4) é idêntica a sequência original (SEQ ID N° 2). Um resumo das modificações introduzidas é apresentado na Tabela 3.  The design of the synthetic cry8Ka1 gene was based on the native cry8Ka1 gene sequence, including the three domains responsible for insecticidal activity, consisting of 666 amino acids. In the design of the synthetic cry8Ka1 gene, 262 base pairs were modified, resulting in the elimination of 25 possible polyadenylation signals, 17 instability motifs, 95 rarely used codons in plants and an increase in G-C content from 35.6 to 43.8%. The final protein sequence of the synthetic cry8Ka1 gene (SEQ ID NO: 4) is identical to the original sequence (SEQ ID NO: 2). A summary of the modifications introduced is presented in Table 3.
Tabela 3. Modificações introduzidas na sequência nucleotí- dica do gene cry8Ka1 sintético e os parâmetros levados em consideração para modificações da sequência (SEQS ID 03 e 04).  Table 3. Modifications made to the nucleotide sequence of the synthetic cry8Ka1 gene and the parameters taken into account for sequence modifications (SEQS ID 03 and 04).
Segmento N-terminal domínios I,  N-terminal segment domains I,
Cry8Ka1 sintético II & III do gene Cry8Ka1  Cry8Ka1 Synthetic Cry8Ka1 II & III
Pares de base (pb) 1998 pb = 666 aa 1998 pb = 666 aa  Base pairs (bp) 1998 bp = 666 aa 1998 bp = 666 aa
A 690 558 A 690 558
T 597 565 c 333 441T 597 565 and 333 441
G 378 434G 378 434
A+T 1287 (64.4%) 1123 (56.2%)A + T 1287 (64.4%) 1123 (56.2%)
C+G 711 (35.6%) 875 (43.8%) pb modificados 0 262 (13%)C + G 711 (35.6%) 875 (43.8%) modified bp 0 262 (13%)
Códons modificados 0 261 (39%) Segmento N-terminal domínios 1, Modified Codons 0 261 (39%) N-terminal segment domains 1,
Cry8Ka1 sintético II & III do gene Cry8Ka1  Cry8Ka1 Synthetic Cry8Ka1 II & III
Pares de base (pb) 1998 pb = 666 aa 1998 pb = 666 aa Base pairs (bp) 1998 bp = 666 aa 1998 bp = 666 aa
Motivo A l 1 IA 17 0 Reason A l 1 IA 17 0
Sítios de poliadeni- Polyadenite Sites
26 1 lação putativos 26 1 putative lesson
Códons NCG 23 0  NCG Codons 23 0
Códons NTA 72 0  NTA 72 Codons 0
Para modificar a sequência do gene cry8Ka1 foi utilizada a metodologia Ligação Direta do Molde por Reação da Polimerase em Cadeia - TDL-PCR, descrita por Strizhov et al. (Strizhov, N.; Keller, M.; Mathur, J.; Koncz-Kálmán, K.; Bosch, D.; Prudovsky, E.; Schell, J.; Sneh, B.; Koncz, C; Zilberstein, A. A synthetic crylC gene, encoding a Bacillus thuringiensis en- dotoxin, confers Spodoptera resistance in alfalfa and tobacco. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, v. 93, p. 5012- 5017, 1996)  To modify the cry8Ka1 gene sequence, the TDL-PCR Direct Polymerase Reaction Mold Linkage methodology, described by Strizhov et al. (Strizhov, N .; Keller, M .; Mathur, J .; Koncz-Kálmán, K .; Bosch, D.; Prudovsky, E .; Schne, J .; Koncz, C.; Zilberstein, A; Synthetic crylC gene, encoding Bacillus thuringiensis endotoxin, confers Spodoptera resistance in alfalfa and tobacco (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v. 93, pp. 5012-5017, 1996)
A sequência do gene cry8Ka1 foi dividida em três blocos denominados A, B e C com 595, 665 e 753 pb, respectivamente. Os blocos A e B são delimitados por um sítio de Nde I e os blocos B e C por um sítio de Spe I. Para a síntese do bloco A foram desenhados 6 Oligonucleotídeos', para o bloco B, 7 Oligonucleotídeos' e para o bloco C, 9 Oligonucleotídeos'. Os oligonucleotídeos nas extremidades de cada bloco contêm sequências únicas não complementares ao gene original, para a posterior amplificação seletiva por PCR. Dentro de cada bloco não há sobreposição na sequência dos oligonucleotídeos.  The cry8Ka1 gene sequence was divided into three blocks named A, B and C with 595, 665 and 753 bp, respectively. Blocks A and B are delimited by a Nde I site and blocks B and C by a Spe I site. For the synthesis of block A 6 oligonucleotides ', for block B, 7 oligonucleotides' and for block C, 9 Oligonucleotides'. Oligonucleotides at the ends of each block contain unique sequences not complementary to the original gene for subsequent selective PCR amplification. Within each block there is no overlap in the sequence of oligonucleotides.
Exemplo 9 - Construção do gene sintético cry8Ka1 otimizado para expressão em plantas de algodão.  Example 9 - Construction of the cry8Ka1 synthetic gene optimized for expression in cotton plants.
Resumidamente, a metodologia utilizada, 'template directed liga- tion-PCR' - TDL-PCR, descrita por Strizhov et al. (Strizhov, N.; Keller, M.; Mathur, J.; Koncz-Kálmán, K.; Bosch, D.; Prudovsky, E.; Schell, J.; Sneh, B.; Koncz, C; Zilberstein, A. A synthetic crylC gene, encoding a Bacillus thuringiensis endotoxin, confers Spodoptera resistance in alfalfa and tobacco. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, v. 93, p. 15012-15017, 1996), consiste das se- guintes etapas: (1) Análise da sequência e síntese química dos oligonucleo- tídeos com as modificações a serem introduzidas; (2) Produção de DNA fita simples, da sequência do gene, e que será utilizado como molde na etapa subsequente; (3) Anelamento dos oligonucleotídeos com o DNA molde fita simples, parcialmente complementar, derivado do gene original, e ligação dos oligos utilizando uma DNA ligase; (4) Amplificação seletiva e síntese da segunda fita do DNA sintético por PCR, com oligonucleotídeos complementares apenas ao DNA sintético; (5) Montagem do gene, subclonagem e se- qiienciamento. Briefly, the methodology used, 'template directed binding-PCR' - TDL-PCR, described by Strizhov et al. (Strizhov, N .; Keller, M .; Mathur, J .; Koncz-Kálmán, K .; Bosch, D.; Prudovsky, E .; Schne, J .; Koncz, C.; Zilberstein, A; The synthetic crylC gene encoding Bacillus thuringiensis endotoxin, confers Spodoptera resistance in alfalfa and tobacco (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v. 93, pp. 15012-15017, 1996) consists of the following: following steps: (1) Sequence analysis and chemical synthesis of oligonucleotides with the modifications to be introduced; (2) Production of single stranded DNA from the gene sequence that will be used as a template in the subsequent step; (3) Ringing the oligonucleotides with the partially complementary single stranded template DNA derived from the original gene and ligating the oligos using a DNA ligase; (4) Selective amplification and synthesis of the second strand of synthetic DNA by PCR, with oligonucleotides complementary only to synthetic DNA; (5) Gene assembly, subcloning and sequencing.
A Tabela 3 mostra as modificações introduzidas na sequência nucleotídica do gene cry8Ka1 sintético. A Tabela também mostra os parâmetros levados em consideração para modificações da sequência.  Table 3 shows the modifications introduced to the nucleotide sequence of the synthetic cry8Ka1 gene. The Table also shows the parameters taken into account for sequence modifications.
Modificações das concretizações aqui apresentadas, relacionadas com a presente invenção, poderão ser idealizadas por especialistas na matéria a que esta invenção se refere, partindo-se dos ensinamentos apresentados na presente descrição e respectivas Figuras. Portanto, entende-se que a invenção não se limita às concretizações especificamente divulgadas e que eventuais modificações e outras concretizações podem ser incluídas dentro do escopo da invenção aqui divulgada.  Modifications of the embodiments herein related to the present invention may be envisioned by those skilled in the art to which this invention relates based on the teachings set forth herein and their Figures. Therefore, it is understood that the invention is not limited to the specifically disclosed embodiments and that any modifications and other embodiments may be included within the scope of the invention disclosed herein.
Todas as publicações e os pedidos de patentes mencionados no relatório descritivo são indicativos do estado da técnica à qual pertence esta invenção. Todas as publicações e os pedidos de patentes são aqui incorporados por referência.  All publications and patent applications mentioned in the specification are indicative of the state of the art to which this invention belongs. All publications and patent applications are incorporated herein by reference.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Molécula de ácido nucléico isolada caracterizada por codificar uma proteína com atividade sobre insetos-praga onde a referida molécula compreende uma sequência nucleotídica capaz de codificar uma proteína tendo ao menos 95% de identidade com a sequência de aminoácidos da sequência SEQ ID N°. 2.  An isolated nucleic acid molecule characterized in that it encodes a protein with pest insect activity wherein said molecule comprises a nucleotide sequence capable of encoding a protein having at least 95% identity to the amino acid sequence of the sequence SEQ ID NO. 2.
2. Molécula de ácido nucléico isolada de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de o inseto praga ser preferencialmente o bicudo-do-algodoeiro.  An isolated nucleic acid molecule according to claim 1, characterized in that the pest insect is preferably cotton boll weevil.
3. Molécula de ácido nucléico isolada caracterizada por apresentar os domínios I, II e III, original e/ou otimizada para expressão em plantas, onde a sequência nucleotídica compreende a sequência descrita na SEQ ID N°. 3.  3. Isolated nucleic acid molecule characterized in that it has the original and / or optimized plant-expression domains I, II and III, where the nucleotide sequence comprises the sequence described in SEQ ID NO. 3
4. Construção gênica caracterizada por compreender: a) um polinucleotídeo compreendendo a sequência descrita em 4. A gene construct comprising: a) a polynucleotide comprising the sequence described in
SEQ ID N°. 3; e SEQ ID NO. 3; and
b) um promotor ativo, operacionalmente ligado ao polinucleotídeo definido em (a).  b) an active promoter operably linked to the polynucleotide defined in (a).
5. Vetor caracterizado por compreender a molécula de ácido nu- cléico isolada de acordo com a reivindicação 1 , ou um fragmento desta.  A vector comprising the isolated nucleic acid molecule of claim 1 or a fragment thereof.
6. Vetor de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o referido vetor ser capaz de promover a expressão da molécula de interesse ou um fragmento desta.  A vector according to claim 5, characterized in that said vector is capable of promoting expression of the molecule of interest or a fragment thereof.
7. Célula transgênica caracterizada por conter uma sequência polinucleotídica otimizada para expressão em plantas, onde o polinucleotídeo compreende a sequência descrita na SEQ ID N°. 3.  7. A transgenic cell characterized in that it contains a polynucleotide sequence optimized for expression in plants, wherein the polynucleotide comprises the sequence described in SEQ ID NO. 3
8. Célula transgênica de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de a célula consistir de uma célula vegetal.  Transgenic cell according to claim 7, characterized in that the cell consists of a plant cell.
9. Célula transgênica de acordo com a reivindicação 7, caracte- rizada pelo fato de a célula consistir de uma célula microbiana.  Transgenic cell according to claim 7, characterized in that the cell consists of a microbial cell.
10. Método para obtenção de uma célula transgênica, caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) transformar uma célula com uma construção gênica de acordo com a reivindicação 4; e 10. Method for obtaining a transgenic cell, comprising the following steps: a) transforming a cell with a gene construct according to claim 4; and
b) regenerar a célula transformada, contendo a construção gênica de interesse estavelmente inserida em seu genoma, sob condições ideais de crescimento em cultura celular; e  b) regenerate the transformed cell containing the gene construct of interest stably inserted into its genome under optimal cell culture growth conditions; and
c) expressar o produto gênico da construção inserida na célula regenerada.  c) express the gene product of the construct inserted in the regenerated cell.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a célula ser de um microorganismo.  Method according to claim 10, characterized in that the cell is of a microorganism.
12. Método de acordo com a reivindicação , caracterizado pelo fato de o microorganismo ser uma bactéria colonizadora de raiz.  Method according to claim, characterized in that the microorganism is a root colonizing bacterium.
13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a célula ser uma célula vegetal.  Method according to claim 10, characterized in that the cell is a plant cell.
14. Método para obtenção de uma planta transgênica caracteri- zado por compreender as seguintes etapas:  14. Method for obtaining a transgenic plant comprising the following steps:
a) transformar uma célula de planta com uma construção gênica de acordo com a reivindicação 4;  a) transforming a plant cell with a gene construct according to claim 4;
b) cultivar a célula transformada, contendo a construção gênica de interesse estavelmente inserida em seu genoma, sob condições ideais de crescimento em cultura celular; e  b) culturing the transformed cell containing the gene construct of interest stably inserted into its genome under optimal cell culture growth conditions; and
c) regenerar uma planta transgênica expressando o produto da construção inserida, a partir da célula transformada.  c) regenerate a transgenic plant expressing the product of the inserted construct from the transformed cell.
15. Método de acordo com a reivindicação 14 caracterizado pelo fato de a planta ser monocotiledônea ou dicotiledônea.  Method according to claim 14, characterized in that the plant is monocotyledonous or dicotyledonous.
16. Método de acordo com a reivindicação 15 caracterizado pelo fato de a dicotiledônea ser uma planta de algodão.  Method according to claim 15, characterized in that the dicot is a cotton plant.
17. Polipeptídeo isolado e purificado, caracterizado por compreender a sequência de aminoácidos como descrito na SEQ ID N°. 2.  17. Isolated and purified polypeptide comprising the amino acid sequence as described in SEQ ID NO. 2.
18. Polipeptídeo de acordo com a reivindicação 17, caracteriza- do por exibir atividade inseticida, quando administrado oralmente, a larvas de insetos susceptíveis.  Polypeptide according to claim 17, characterized in that it exhibits insecticidal activity when administered orally to susceptible insect larvae.
19. Polipeptídeo de acordo com a reivindicação 17, caracteriza- do por exibir atividade inseticida, quando fornecido em uma dieta administrada oralmente a uma larva de inseto coleóptero. Polypeptide according to claim 17, characterized in exhibited insecticidal activity when fed on a diet administered orally to a Coleoptera insect larva.
20. Polipeptídeo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de a larva de inseto ser uma larva de bicudo-do-algodoeiro.  Polypeptide according to claim 19, characterized in that the insect larva is a cotton boll weevil.
2 . Polipeptídeo isolado, caracterizado pelo fato deste ser codificado por um segmento de ácido desoxirribonucléico nucléico compreendendo a fase aberta de leitura descrita na SEQ ID N°. 3, do nucleotídeo 001 ao nucleotídeo 2001.  2 . Isolated polypeptide, characterized in that it is encoded by a nucleic deoxyribonucleic acid segment comprising the open reading frame described in SEQ ID NO. 3, from nucleotide 001 to nucleotide 2001.
22 Polipeptídeo isolado de acordo com as reivindicações 17 e 21 , caracterizado por ser uma δ-endotoxina.  Isolated polypeptide according to claims 17 and 21, characterized in that it is an δ-endotoxin.
23. Composição pesticida biodegradável caracterizada por compreender uma concentração eficaz do polipeptídeo isolado de acordo com a reivindicação 22 ou análogo mutante, em um veículo carreador agronomi- camente aceitável.  Biodegradable pesticidal composition comprising an effective concentration of the isolated polypeptide according to claim 22 or mutant analog in an agronomically acceptable carrier vehicle.
24. Composição pesticida biodegradável de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de o veículo carreador aceitável ser um microorganismo transformado.  Biodegradable pesticidal composition according to claim 23, characterized in that the acceptable carrier carrier is a transformed microorganism.
25. Composição pesticida biodegradável de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que um veículo carreador aceitável pode ser um agente superfície-ativo, um veículo carreador inerte, um preservativo, um umectante, um estimulante de alimentação, um atrativo, um agente encapsulante, um ligante, um emulsificador, um corante, um protetor uv (ultra-violeta), um tampão, um agente de fluxo ou fertilizante, doadores de micronutriente, ou outras preparações que influenciam o crescimento da planta.  Biodegradable pesticidal composition according to claim 23, characterized in that an acceptable carrier may be a surface active agent, an inert carrier, a preservative, a humectant, a food stimulant, an attractant, an agent. encapsulant, binder, emulsifier, dye, UV (ultraviolet) protector, buffer, flow agent or fertilizer, micronutrient donors, or other preparations that influence plant growth.
26. Composição pesticida biodegradável de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de o polipeptídeo de acordo com a reivindicação 22 ser usado em combinação com δ-endotoxinas Bt ou outras proteínas inseticidas.  Biodegradable pesticidal composition according to claim 23, characterized in that the polypeptide according to claim 22 is used in combination with δ-endotoxins Bt or other insecticidal proteins.
27. Método para o controle de uma praga caracterizado por compreender:  27. A pest control method comprising:
a) detectar a ocorrência da praga em um ambiente; b) promover o contato da praga com uma proteína pesticida isolada ou com uma composição da invenção, em que a referida proteína consiste da sequência de aminoácidos descrita em SEQ ID N°. 4. a) detect the occurrence of the pest in an environment; b) contacting the pest with an isolated pesticidal protein or with a composition of the invention, wherein said protein consists of the amino acid sequence described in SEQ ID NO. 4
28. Método de obtenção de linhagens transgênicas resistentes a um inseto praga, caracterizado por compreender as seguintes etapas:  28. Method for obtaining transgenic strains resistant to a pest insect, characterized by the following steps:
a) transformar uma cultivar de interesse com uma construção gênica de acordo com a reivindicação 4;  a) transforming a cultivar of interest with a gene construct according to claim 4;
b) regenerar linhagens transgênicas contendo a referida construção estavelmente integrada em seus genomas;  b) regenerate transgenic strains containing said construct stably integrated into their genomes;
c) selecionar as linhagens transgênicas com os maiores níveis de expressão da δ-endotoxina da invenção.  c) select the transgenic strains with the highest levels of δ-endotoxin expression of the invention.
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