Генетическое открытие дает возможность наносить вред комарам, сохраняя полезных насекомых.
Это открытие открывает путь к созданию инсектицида, специфичного для комаров и не наносящего вреда полезным насекомым
Генетическое открытие, сделанное в Калифорнийском университете в Риверсайде (UCR), позволяет навсегда превратить комаров-переносчиков болезней в подростков, которые никогда не будут развиваться и размножаться.
Вопреки общепринятым научным представлениям, энтомолог Наоки Яманака из UCR в 2018 г. обнаружил, что важнейший стероидный гормон нуждается в белках-транспортерах, чтобы попасть в клетки плодовой мушки или покинуть их. Экдизон, гормон, называют «гормоном линьки». Без него мухи не могут превращаться во взрослых особей и размножаться.
До его открытия в учебниках говорилось, что экдизон свободно перемещается по клеточным мембранам, легко проскальзывая мимо них. «Теперь мы знаем, что это не так, — говорит Яманака.
Экдизон необходим на определенном этапе жизненного цикла каждого вида насекомых — от яйца до взрослой особи, производящей потомство. Транспортер экдизона, открытый Яманакой в 2018 году, а также несколько других, обнаруженных в ходе последних исследований, присутствуют у всех насекомых, которых Яманака тестировал. Однако в новом исследовании он обнаружил, что комары уникальны.
Личиночная и куколочная стадии развития комара, переносящего желтую лихорадку. Credit: Lewis Hun/UCR
Из четырех белков-транспортеров, обнаруженных у плодовых мух, у комаров присутствуют только три. У них отсутствует основной и наиболее важный транспортер экдизона.
«Этот основной белок каким-то загадочным образом отсутствует у комаров», — сказал Яманака.
Эти результаты недавно были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Это открытие открывает путь к созданию инсектицида, специфичного для комаров, который не причинял бы вреда полезным пчелам и другим опылителям. Однако он будет воздействовать на комаров, подобных тем, что использовались в исследовании, — Aedes aegypti, которые распространяют вирусы Зика, денге, желтой лихорадки, чикунгунья и другие.
«Мы можем разработать химические препараты, блокирующие функции этих транспортеров экдизона, но не затрагивающие оригинальный транспортер, который является ключевым для других насекомых», — сказал Яманака. «Вероятность нецелевого воздействия будет низкой».
В другом исследовании, проведенном в Калифорнийском университете в Риверсайде под руководством клеточного биолога Сачико Хага-Яманака, предпринимается попытка обнаружить аналогичные механизмы переноса гормонов у человека.
«В учебниках говорится, что стероидные гормоны свободно перемещаются в человеческие клетки и из них, но, основываясь на результатах исследования насекомых, мы сомневаемся, что это так», — сказал Яманака.
Исследования Яманаки финансировались Национальным институтом здоровья. В настоящее время его лаборатория занимается поиском химических веществ, которые могут блокировать импортеры экдизона у комаров. Он также исследует транспортеры экдизона у других животных.
Существуют и другие методы, не позволяющие местным популяциям комаров размножаться. Выпуск стерильных облученных самцов комаров в дикую природу для спаривания с самками приводит к тому, что яйца не вылупляются, и этот метод позволяет отказаться от использования инсектицидов.
Хотя существуют эффективные методы борьбы с местными популяциями комаров, Яманака считает, что необходимо разрабатывать дополнительные средства, которые позволят решать проблемы, связанные с комарами, в различных сценариях.
«Невозможно заставить комаров вымереть», — сказал Яманака. Зависимость от одного средства борьбы с ними опасна». С потеплением климата создаются еще более благоприятные условия для их размножения, и они могут стать только большей проблемой, особенно в Южной Калифорнии».
Исследование финансировалось Национальным институтом здоровья США (NIH/ National Institutes of Health).
Ссылка: «Essential functions of mosquito ecdysone importers in development and reproduction» Lewis V. Hun, Naoki Okamoto, Eisuke Imura, Roilea Maxson, Riyan Bittar and Naoki Yamanaka, 13 June 2022, Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas. 220293211
