Biosynthesis of Cry5B-Loaded Sulfur Nanoparticles using Arthrobotrys oligospora Filtrate: Effects on Nematicidal Activity, Thermal Stability, and Pathogenicity against Caenorhabditis elegans

การสังเคราะห์นาโนพาร์ติเคิลซัลเฟอร์ที่บรรจุ Cry5B: ผลต่อการฆ่าพยาธิ ความคงทนในอุณหภูมิสูง และการต้านหนอนตัวกลม Caenorhabditis elegans

Highlight

Cry5B ซึ่งเป็นโปรตีนที่ฆ่าพยาธิตัวกลมที่มีประสิทธิภาพแต่มีความอ่อนไหวต่อแสง UV, เอนไซม์ และอุณหภูมิสูง เมื่อทำการบรรจุไว้ในอนุภาคขนาดเล็กของกลุ่มซัลเฟอร์ซึ่งผลิตโดย Arthrobotrys oligospora (AO-SNPs) สามารถฆ่าพยาธิตัวกลม ได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ Cry5B รูปแบบอื่น ๆ นอกจากนี้ Cry5B-SNPs ยังคงมีประสิทธิภาพดีแม้ว่าอยู่ในสภาวะที่อุณหภูมิสูง ซึ่งชี้ให้เห็นว่า Cry5B-SNPs รูปแบบนี้เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการนำพายาฆ่าพยาธิเข้ากำจัดพยาธิในร่างกาย

ที่มาและความสำคัญ

Cry5B เป็นโปรตีนที่ฆ่าพยาธิตัวกลมที่มีประสิทธิภาพแต่มีความอ่อนไหวต่อแสง UV, เอนไซม์ และอุณหภูมิสูง ทั้งนี้เพื่อปรับปรุงความคงทนและประสิทธิภาพของ Cry5B จึงได้ทำการบรรจุไว้ในอนุภาคขนาดเล็กของกลุ่มซัลเฟอร์ และนำมาทดสอบประสิทธิภาพในหนอนตัวกลม Caenorhabditis elegans ที่เป็นสัตว์ทดลองต้นแบบ เพื่อหารูปแบบที่เหมาะสมของ Cry5B ให้คงประสิทธิภาพฆ่าพยาธิได้ดีที่สุด

Abstract

Cry5B, a crystal protein produced by Bacillus thuringiensis (Bt), is a bionematicide with potent nematicidal activity against various plant-parasitic and free-living nematodes. This protein, however, is susceptible to destruction by ultraviolet light, proteolytic enzymes, and high temperatures. This study aims to produce Cry5B protein for bionematicidal use and improve its stability and nematicidal efficacy by loading it intoArthrobotrys oligospora-mediated sulfur nanoparticles (AO-SNPs). Based on the mortality assay, the Cry5B protein exhibited dose-dependent nematicidal activity against the model organismCaenorhabditis elegans. The nematicidal activity, thermal stability, and pathogenic effects of Cry5B-loaded AO-SNPs (Cry5B-SNPs) were compared to those of free Cry5B. After 3 h of exposure to heat at 60 °C, Cry5B-SNPs had greater nematicidal activity than free Cry5B protein, indicating the effective formulation of Cry5B-SNPs that could be used as an alternative to current nematicide delivery strategies.

KEYWORDS: Cry5B, Nanoparticle, Nematicidal activity, Caenorhabditis elegans

Citation: Jammor P, Sanguanphun T, Meemon K, Promdonkoy B, Boonserm P*. Biosynthesis of Cry5B-Loaded Sulfur Nanoparticles using Arthrobotrys oligospora Filtrate: Effects on Nematicidal Activity, Thermal Stability, and Pathogenicity against Caenorhabditis elegans. ACS Omega. 2024;9:6945-6954. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c08653.