The Tn Antigen-Specific Lectin from Ground Ivy Is an Insecticidal Protein with an Unusual Physiology

Abstract

Leaves of ground ivy (Glechoma hederacea) contain a lectin (called Gleheda) that is structurally and evolutionary related to the classical legume lectins. Screening of a population of wild plants revealed that Gleheda accounts for more than one-third of the total leaf protein in some clones, whereas it cannot be detected in other clones growing in the same environment. Gleheda is predominantly expressed in the leaves where it accumulates during early leaf maturation. The lectin is not uniformly distributed over the leaves but exhibits a unique localization pattern characterized by an almost exclusive confinement to a single layer of palisade parenchyma cells. Insect feeding trials demonstrated that Gleheda is a potent insecticidal protein for larvae of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata). Because Gleheda is not cytotoxic, it is suggested that the insecticidal activity is linked to the carbohydrate-binding specificity of the lectin, which as could be demonstrated by agglutination assays with different types of polyagglutinable human erythrocytes is specifically directed against the Tn antigen structure (N-acetylgalactosamine O-linked to serine or threonine residues of proteins).

Lectinas Con Dominio De Leguminosa: Características Estructurales Y Utilidad Como Agentes Insectistáticos E Insecticidas

“…Esto se ha confirmado en diversos estudios donde se han alimentado insectos con dietas artificiales o con plantas transgénicas que expresan este tipo de lectinas (Vandenborre et al, 2011) y que inducen en el animal efectos insectistáticos, como pérdida de peso, disminución en la reproducción, e insecticidas caracterizados por la muerte de algunos de los insectos alimentados con esta lectina (Wang et al, 2003;Sauvion et al, 2004a).…”

“…Adicionalmente se ha encontrado que cuando se suministra la lectina ConA como alimento a larvas del gusano del algodón (Helicoverpa armígera) en concentraciones de 1 mg mL -1 durante cinco días, se observa una disminución del 29% en el peso de las larvas (Vasconcelos y Oliveira, 2004;Shukla et al, 2005) lo que sugiere que las lectinas de este tipo generan un efecto anti-nutricional que lleva a que la larva disminuya el consumo del alimento (Melander et al, 2003;Wang et al, 2003;Sauvion et al, 2004a). Este mismo efecto se ha encontrado en los estudios realizados por Melander et al (2003) que utilizando la lectina PSA (aglutinina de Pisum sativum), y larvas del escarabajo del polen (Meligethes aeneus), encontraron que se redujo el peso de las larvas en un 79% cuando utilizó una solución al 1% de la lectina (Melander et al, 2003).…”

“…Efectos más fuertes en el desarrollo han sido encontrados con la lectina Gleheda de la familia Lamiaceae (Glechoma hederacea) sobre las larvas del escarabajo de la patata (Leptinotarsa decemlineata) (Wang et al, 2003). En este estudio se encontró que larvas alimentadas con hojas de patata sumergidas en una solución de Gleheda no alcanzan el estado de pupa, lo que sugiere que esta Tabla 2.…”

“…Las lectinas vegetales son proteínas de gran estabilidad (Chen et al, 2007;Chen, 2008) que tienen la capacidad de unirse reversiblemente con alta afinidad y especificidad a diferentes tipos de carbohidratos (Sharon, 2007) y que son sintetizadas durante el desarrollo de las semillas, la germinación y el crecimiento de las plantas, y que pueden ser abundantes en órganos de las plantas, tales como raíces, hojas y tallos (Wang et al, 2003). Las lectinas de origen vegetal al ser ingeridas (Vasconcelos y Oliveira, 2004;Vandenborre et al, 2011;Al Atalah et al, 2014) interaccionan con proteínas glicosiladas de las células del intestino (Vasconcelos y Oliveira, 2004;Michiels et al, 2010) lo que genera efectos anti-nutricionales (Sauvion et al, 2004a;Upadhyay y Singh, 2012), reproductivos (Sadeghi et al, 2006) y tóxicos en las larvas de los insectos que los consumen (Melander et al, 2003;Lehrman et al, 2007a;Delatorre et al, 2007;Al Atalah et al, 2014).…”

“…Por ejemplo, se ha demostrado la actividad de las lectinas de Canavalia ensiformis (Concanavalina A (ConA)), Pisum sativum (PSA) en el crecimiento y supervivencia de las larvas del escarabajo de polen Meligethes aeneus (Melander et al, 2003) y de Glechoma hederacea (Gleheda) para escarabajo de la patata Leptinotarsa decemlineata (Wang et al, 2003). En el presente artículo, inicialmente se hace una revisión sistemática de las características estructurales de las lectinas con dominio de leguminosas Phaseolus vulgaris (PHA), Glechoma hederacea (Gleheda), Canavalia ensiformis (ConA), Griffonia simplicifolia (GSII) y Pisum sativum (PSA) y posteriormente se relacionan con sus mecanismos de acción como agentes insectistático e insecticidas.…”