سموم دلتا الداخلية

سموم دلتا الداخلية ( δ-endotoxins ) هي عائلة من السموم المُكوِّنة للمسام، تُنتجها أنواع من بكتيريا Bacillus thuringiensis . وهي مفيدة لفعاليتها كمبيد حشري، وتُعدّ السم الرئيسي الذي تُنتجه الذرة المعدلة وراثيًا (Bt ) وغيرها من المحاصيل المعدلة وراثيًا. أثناء تكوين الأبواغ ، تُنتج البكتيريا بلورات من هذه البروتينات (ومن هنا جاء اسم سموم Cry )، والتي تُعرف أيضًا باسم الأجسام شبه البوغية ، بجوار الأبواغ الداخلية ؛ ونتيجة لذلك، يُعرف بعضها باسم الباراسبورين . تُعدّ مجموعة سموم Cyt (السموم المحللة للخلايا) مجموعة أخرى من سموم دلتا الداخلية، تتكون في السيتوبلازم. أما سموم VIP (البروتينات النباتية المبيدة للحشرات) فتتكون في مراحل أخرى من دورة حياة البكتيريا. ^{[ 2 ]}

عندما تبتلع الحشرة هذه البروتينات، يتم تنشيطها عن طريق التحلل البروتيني . يُقطع الطرف الأميني في جميع البروتينات، بينما يُقطع امتداد الطرف الكربوكسيلي في بعضها. بمجرد تنشيطها، يرتبط السم الداخلي بظهارة الأمعاء ويسبب تحلل الخلايا عن طريق تكوين قنوات انتقائية للأيونات الموجبة ، مما يؤدي إلى موت الحشرة. ^{[ 3 ] [ 1 ]}

لسنوات عديدة، لم يكن هناك وضوح بشأن العلاقة بين أمينوببتيداز N وسموم Bt. على الرغم من أن AP-N يرتبط ببروتينات Cry في المختبر ^{[ 4 ]} (راجع Soberón et al. 2009 ^{[ 5 ]} و Pigott & Ellar 2007 ^{[ 6 ]} )، ^{[ 7 ]} لم تُعرف أي حالات مقاومة - أو حتى انخفاض في الارتباط في المختبر - بسبب تغيير بنية AP-N حتى عام 2002، وكان هناك بعض الشك في أن آلية المقاومة بهذه البساطة. في الواقع، وجد Luo et al. 1997 و Mohammed et al. 1996 و Zhu et al. 2000 بشكل قاطع أن هذا لا يحدث في أمثلة حرشفيات الأجنحة . ^{[ 4 ]} ومع ذلك، أظهر Herrero et al. 2005 لاحقًا وجود ارتباط بين عدم التعبير ومقاومة Bt، ^{[ 7 ]} وتم العثور على مقاومة فعلية في Helicoverpa armigera بواسطة Zhang et al. في عام 2009، ^{[ 7 ] [ 8 ]} في Ostrinia nubilalis بواسطة Khajuria وآخرون 2011، وفي Trichoplusia ni بواسطة Baxter وآخرون 2011 وTiewsiri وWang 2011 (وجميعها من رتبة حرشفيات الأجنحة). ^{[ 7 ]} لا يزال هناك تأكيد على أن AP-Ns لا تؤثر بمفردها على المقاومة في بعض الحالات، ربما بسبب الارتباط المتسلسل للسم الذي يتطلبه إحداث تأثيره. في هذا التسلسل، كل خطوة ارتباط ليست ضرورية نظريًا، ولكن إذا حدثت، فإنها تساهم في النتيجة النهائية لتكوين المسام. ^{[ 8 ]}

تتكون المنطقة النشطة من سم دلتا من ثلاثة نطاقات بنيوية متميزة : نطاق حزمة حلزونية طرفي N ( InterPro : IPR005639 ) يشارك في إدخال الغشاء وتكوين المسام؛ ونطاق مركزي من نوع بيتا صفائحي يشارك في ارتباط المستقبلات؛ ونطاق بيتا ساندويتش طرفي C ( InterPro : IPR005638 ) يتفاعل مع النطاق الطرفي N لتكوين قناة. ^{[ 1 ] [ 3 ]}  

تُشفّر بكتيريا Bacillus thuringiensis العديد من البروتينات التابعة لعائلة السموم الداخلية دلتا ( InterPro : IPR038979 )، حيث تُشفّر بعض السلالات أنواعًا متعددة في آنٍ واحد. ^{[ 9 ]} يوجد هذا الجين غالبًا على البلازميدات ، ^{[ 10 ]} وتظهر سموم دلتا الداخلية أحيانًا في جينومات أنواع أخرى، وإن كان ذلك بنسبة أقل من تلك الموجودة في Bacillus thuringiensis . ^{[ 11 ]} تبدو أسماء الجينات كالتالي ، مما يشير في هذه الحالة إلى سم Cry من العائلة الفائقة 3، العائلة B، العائلة الفرعية b. ^{[ 12 ]} Cry3Bb

تُصنّف بروتينات Cry ذات الأهمية في أبحاث السرطان ضمن تسمية الباراسبورين (PS) بالإضافة إلى تسمية Cry. وهي لا تقتل الحشرات، بل تقتل خلايا سرطان الدم (اللوكيميا ). ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} تميل سموم Cyt إلى تشكيل مجموعة مستقلة عن سموم Cry. ^{[ 16 ]} لا تشترك جميع سموم Cry - ذات الشكل البلوري - في أصل مشترك. ^{[ 17 ]} من أمثلة السموم غير ثلاثية النطاقات التي تحمل اسم Cry : Cry34/35Ab1 والسموم الثنائية ذات البنية الشبيهة بـ Bin ، و Cry6Aa ، والعديد من الباراسبورينات ذات البنية الشبيهة بـ Bin. ^{[ 18 ]}

تشمل السموم الداخلية دلتا المحددة التي تم إدخالها باستخدام الهندسة الوراثية Cry3Bb1 الموجود في MON 863 وCry1Ab الموجود في MON 810 ، وكلاهما من أصناف الذرة . يُعد Cry3Bb1 مفيدًا بشكل خاص لأنه يقتل حشرات الخنافس مثل دودة جذور الذرة ، وهو نشاط لا يُلاحظ في بروتينات Cry الأخرى. ^{[ 1 ]} تشمل السموم الشائعة الأخرى Cry2Ab و Cry1F في القطن والذرة . ^{[ 19 ]} بالإضافة إلى ذلك، يُعد Cry1Ac فعالًا كمادة مساعدة في اللقاحات البشرية. ^{[ 20 ]}

بدأت بعض مجموعات الحشرات بتطوير مقاومة تجاه سم دلتا الداخلي، حيث تم اكتشاف خمسة أنواع مقاومة حتى عام 2013. تميل النباتات التي تحتوي على نوعين من سموم دلتا الداخلية إلى جعل المقاومة تتطور ببطء، حيث يتعين على الحشرات التطور للتغلب على كلا السمّين في آن واحد. زراعة نباتات غير معدلة وراثيًا مع النباتات المقاومة سيقلل من ضغط الانتقاء لتطوير السم. أخيرًا، لا ينبغي زراعة نباتات تحتوي على نوعين من السموم مع نباتات تحتوي على نوع واحد من السموم، لأن النباتات التي تحتوي على نوع واحد من السموم تعمل كخطوة تمهيدية للتكيف في هذه الحالة. ^{[ 19 ]}

• Cry3Bb1 في وكالة حماية البيئة الأمريكية