Las toxinas Cry pertenecen a la familia de las toxinas formadoras de poro (TFP), las cuales son producidas como proteínas solubles casi siempre en forma monomérica. Su naturaleza cambia de hidrofílica a anfipatica en contacto con las membranas, involucrando un paso previo de oligomerización donde ocurren interacciones no covalentes así como exposición de nuevas superficies hidrofóbicas. Este complejo estable (oligómero) puede penetrar la membrana y formar un poro transmembranal que permea agua y pequeñas moléculas. A la fecha no existe un modelo de inserción en membranas definido de las toxinas Cry. Hay algunos trabajos que sugieren que las toxinas Cry utilizan el sistema de paraguas, donde sólo las hélices centrales (4 y 5) se insertan y el resto de las α-hélices se aplanan sobre la superficie de la bicapa lipídica exponiendo hacia ella su cara hidrofóbica, dando así la forma de un paraguas abierto (Lakey y cols. 1991, Knowless y cols. 1994). Hay grupos que sustentan que el monómero es la estructura de inserción (Alzate y cols 2006, Nair y cols 2008a y Nair y cols 20008b), mas aún, ellos apoyan que toda la estructura de la toxina (60kDa) se inserta en la membrana. Es importante subrayar que todos los estudios antes mecionados se hicieron con el monómero de la toxina. Nuestro grupo reportó recientemente que el oligómero de Cry1Ab es un intermediario obligado de la toxicidad en contra del insecto blanco. Se utilizaron mutantes en la hélice α-3 del dominio I afectadas en la oligomerización. Estas mutantes se procesaron correctamente y se unieron al receptor caderina con afinidad similar a la toxina silvestre. No obstante, fueron severamente afectadas en su toxicidad debido a que no pueden oligomerizar, tampoco muestran actividad de formación de poro, la cual se analizó en bicapas lipídicas planas (Jiménez-Juárez y cols 2007 y 2008). También recientemente en nuestro grupo se reportaron toxinas que son capaces de matar insectos que se han vuelto resistentes a las toxinas Cry porque sus receptores de caderina están afectados o ausentes. Estas toxinas se construyeron sin la primera alfa hélice, basado en los antecedentes que teníamos donde un primer contacto es proporcionado entre el monómero de la toxina y un receptor tipo caderina, este contacto, permite el corte proteolítico de la hélice α-1 de la toxina, lo cual creemos facilita una exposición de regiones hidrofóbicas que desembocan en la oligomerización de la toxina. De esta manera al eliminar por ingeniería genética la hélice alfa 1, la toxina es capaz de formar oligómero sin necesitar a la caderina y así matar a los insectos resistentes cuyas caderinas están mutadas. Debido a la importancia en la creación de bioinsecticidas que no dañen el medio ambiente y que contiendan al problema de resistencia de los insectos a toxinas Cry, este trabajo nos valió una publicación en la revista Science (Soberon y cols 2007). Estos datos validan nuestra hipótesis de que el oligómero de Cry1Ab es la estructura que se inserta en la membrana y es en consecuencia la que causa la toxicidad en los insectos. Ahora nos resta saber cómo es que el oligómero se inserta en la membrana y provoca la lisis de las células. La meta principal de nuestro trabajo es profundizar en el conocimiento a nivel molecular del evento de oligomerización de las toxinas Cry y su posterior inserción en la membrana, para finalmente aportar un modelo de inserción. Este modelo lo iremos construyendo mediante el uso de técnicas de biología molecular, bioquímica y espectroscopía de fluorescencia.

El mecanismo de formación de poro de las toxinas Cry es un proceso poco elucidado hasta el día de hoy. Se sabe que las toxinas forman un oligómero compuesto probablemente de cuatro subunidades capaz de insertarse en la membrana, pero hasta la fecha ningún grupo ha estudiado el comportamiento de dicha estructura, por el contrario todos los estudios de toxicidad, formación de poro y unión a receptores se basan principalmente en usar la estructura monomérica. La meta principal de nuestro trabajo es profundizar en el conocimiento a nivel molecular del evento de oligomerización de las toxinas Cry y su posterior inserción en la membrana, para finalmente aportar un modelo de inserción. Este modelo lo iremos construyendo mediante el uso de técnicas de biología molecular, bioquímica y espectroscopía de fluorescencia. Para llevar a cabo este propósito queremos contestar varias preguntas: ¿Cuáles son los pasos estructurales de las toxinas Cry para formar un preporo y para insertarse en la membrana? a) ¿Cuáles son los cambios conformacionales que está provocando la excisión del amino terminal, específicamente de la hélice alfa-1? b) ¿Es este corte el óptimo para dar paso a una oligomerización más eficiente? o ¿Podemos optimizar este proceso haciendo deleciones de algunos otros aminoácidos? c) ¿Cuantas unidades forman el oligómero? d) ¿Cuales son los cambios conformacionales que sufre la toxina para insertarse en la membrana? e) ¿Que regiones se están insertando en la membrana?