Белок Gr8a связывает производство и восприятие феромонов у мух
Новое исследование в iScience под руководством Йехуды Бен-Шахара из Вашингтонского университета в Сент-Луисе выявило молекулярную связь между генетическими инструкциями для производства и восприятия половых феромонов у дрозофил. Работа проведена совместно с Джоселин Миллар из Калифорнийского университета в Риверсайде.
Ключевая роль белка Gr8a
Исследователи обнаружили, что один белок Gr8a экспрессируется в разных органах самцов и самок и играет ингибирующую роль в принятии решений о спаривании:
- Выражается в тканях ротовых органов (хоботок) и во вкусовых нейронах передних лапок у обоих полов.
- Также обнаружен в клетках брюшка самцов.
Это стало первым указанием на то, что ген, ранее идентифицированный как сенсорный хеморецептор, должен иметь и вне-нейрональные функции.
Механизм эволюции барьеров для спаривания
Феромоны обеспечивают спаривание внутри вида. При разделении новых видов необходим быстрый путь диверсификации феромонов для подавления межвидового скрещивания.
«Феромональная коммуникация требует очень надежного и специфического структурного распознавания химических веществ... Это означает, что серьезные молекулярные изменения либо в рецепторе, либо в феромоне уменьшат половое влечение», — пояснил профессор биологии Йехуда Бен-Шахар.
Исследование предлагает относительно простое молекулярное объяснение:
- Плейотропный белок Gr8a функционирует как рецептор феромонов в сенсорных нейронах.
- Тот же белок участвует в их производстве в феромон-продуцирующих клетках (оеноцитах) самцов.
Экспериментальное подтверждение
В одном из экспериментов ученые взяли мух-мутантов по рецептору Gr8a и восстановили его, введя ген Gr8a от другого вида дрозофил. Оказалось, что этого достаточно, чтобы изменить общий феромональный профиль животного.
Хотя точный механизм влияния хеморецептора на производство сигнала еще не установлен, известно, что он вызывает количественные и качественные различия в феромонах. Даже небольших изменений может быть достаточно, чтобы близкородственные мухи перестали находить друг друга привлекательными.
Значение исследования
Открытие показывает, как может эволюционировать система феромональной коммуникации при сохранении функциональной связи между феромоном и его рецептором.
«Наше исследование раскрывает потенциальный путь для быстрой эволюции феромональных систем при возникновении новых видов», — резюмировал Бен-Шахар.
Это имеет значение для понимания того, как формируются и поддерживаются поведенческие барьеры для спаривания у близкородственных видов.