Контроль популяции: генетика в борьбе с насекомыми-вредителями

Блог компании ua-hosting.company. Большинство живых организмов на планете в той или иной степени взаимосвязаны и участвуют в формировании пищевой цепи. Удаление какого-либо вида из этой цепи может привести к дисбалансу экосистемы с ее последующем увяданием. При этом существуют организмы, польза от которых весьма сомнительна. Речь, конечно же, о паразитах, многие из которых оказывают негативное влияние на определенные сферы деятельности человека.

В попытках избавится от вредителей, мы используем разного рода химические вещества, которые могут нести потенциальный вред не только сельхоз культурам, но и здоровью человека.

Ученые из университета Джонса Хопкинса (США) нашли более безопасный метод в борьбе с паразитическими насекомыми, основанный на контроле их популяции. Как именно ученым удалось получить контроль над рождаемостью насекомых, и насколько эффективен их метод? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Центральное место во многих регуляторных системах в природе занимают обратимые химические реакции, такие как ацилирование, гликозилирование, метилирование и фосфорилирование. Галогенирование также легко обратимо в биологических условиях, но редко используется для передачи сигналов, за заметным исключением гормонов щитовидной железы, тетра- и трийодтиронина. Наша потребность в йоде обусловлена исключительно биосинтезом этих гормонов, которые играют решающую роль в регуляции развития и метаболизма. Происхождение этой системы пока еще остается загадкой.

Обнаружение у Dictyostelium другой системы, основанной на галогенировании, также вызывает множество вопросов, при этом не имея связи с передачей сигналов щитовидной железы. Данный пример гораздо менее распространен и включает хлорирование и дехлорирование алкилфенона для регулирования образования стеблей.

Третий пример галогенирования связан с нейропептидом млекопитающих, содержащим бромтриптофан. Значение бромного заместителя остается неизвестным, поскольку его десбромпроизводное одинаково хорошо связывается с его рецептором. Бромированный триптофан был дополнительно обнаружен в некоторых конопептидных токсинах, и роль галогена еще предстоит определить.

В недавнем исследовании «Agonist Antibody Converts Stem Cells into Migrating Brown Adipocyte-Like Cells in Heart»https://www.mdpi.com/2073–4409/9/1/256 учеными был изучен йодтирозин (I-Tyr), который является потенциальным регулятором. Авторы данного исследования описывают способность I-Tyr трансформировать морфологию CD34+ гемопоэтических стволовых клеток в морфологию адипоцитов. Однако полноценного описания передачи сигналов галогенированием у наземных многоклеточных животных пока еще нет.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученым удалось установить, что 3-бром-L-тирозин (Br-Tyr) у Drosophila melanogaster (дрозофила фруктовая) действует как модулятор сперматогенеза. Это открытие стало результатом не целевого скрининга низкомолекулярных эффекторов сперматогенеза, а скорее возможного подхода к изучению роли гомолога йодтирозиндейодиназы человека (IYD от iodotyrosine deiodinase) у дрозофилы. IYD является уникальным флавопротеином, который катализирует восстановительное дегалогенирование галотирозинов и был идентифицирован по его решающей роли в утилизации йода для синтеза гормонов щитовидной железы. Гены, кодирующие гомологи IYD, присутствуют у широкого круга многоклеточных животных, а также у ограниченного числа бактерий и архей.

Ученые отмечают, что обширные знания и генетические инструменты, доступные для изучения дрозофилы, делают этот организм особенно привлекательным для определения функции IYD в организме, который, как известно, не требует йодида. Гетерологичная экспрессия гена condet (cdt, CG46438), представляющего гомолог IYD млекопитающих у дрозофилы, подтвердила, что кодируемый им белок (DmIYD) способствует восстановительному дегалогенированию in vitro. Селективность связывания и оборота DmIYD очень похожа на селективность IYD человека (HsIYD), а первичные последовательности их основной каталитической области идентичны примерно на 60%.

Особое внимание было обращено на сперматогенез дрозофилы из-за высокой экспрессии cdt в семенниках. Удаление cdt (группа cdtΔ) или точечная мутация его активного сайта, ответственного за дегалогенирование (группа cdtQ), ставит под угрозу фертильность дрозофилы. Используя масс-спектрометрию, генетику и микроскопию, удалось установить, что неправильная регуляция Br-Tyr вредна для индивидуализации сперматид, критического этапа спермиогенеза. Следовательно, данный процесс обеспечивает возможность контроля популяции не только дрозофилы фруктовой, но и других насекомых.

Результаты исследования

Подробнее
Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

Хабр