Фермент из семенников плодовой мушки может стать оружием против насекомых-вредителей
Исследователи из Университета Джонса Хопкинса обнаружили, что фермент из семенников плодовой мушки может помочь контролировать насекомых, переносящих болезни и вредящих сельскому хозяйству, подавляя их способность к размножению.
«Это открывает дверь для контроля популяций плодовых мушек с помощью этого фермента», — заявил профессор химии Стивен Рокита, руководивший исследованием. — «Это может стать хорошим способом контроля фертильности всевозможных биологических и сельскохозяйственных вредителей, начиная с популяций комаров».
Результаты исследования будут опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Неожиданное открытие
Изначально группа Рокиты изучала работу йодида в щитовидной железе. Ранее они показали, что фермент иодтирозин дейодиназа широко распространён и играет неожиданную роль в ключевых физиологических процессах некоторых бактерий, беспозвоночных и других организмов.
Новые данные показывают, что подавление этого фермента у плодовых мушек приводит к накоплению бромтирозина — природного варианта аминокислоты тирозина. Избыток этого соединения нарушает способность насекомого производить сперму.
Новая роль известного фермента
Ранее считалось, что этот фермент есть только у организмов, вырабатывающих тироксин (гормон щитовидной железы позвоночных). Его роль — поддерживать здоровый уровень йода для производства гормонов, регулирующих метаболизм и рост.
«К нашему удивлению, этот фермент есть у огромного числа животных, некоторых бактерий, плодовых мушек, морских анемонов — у всех организмов, которым не нужен йодид», — отметил Рокита. — «Что он там делает?»
Механизм воздействия
Удалив и препарировав семенники плодовых мушек, учёные проследили, как фермент регулирует уровень бромтирозина. Когда они «выключили» ген, ответственный за этот фермент, в семенниках начал накапливаться бромтирозин.
«Оказывается, если фермента не хватает, бромтирозин накапливается у самцов плодовых мушек, и эта перегрузка сильно подавляет сперматогенез», — пояснил Рокита. — «У всех мух есть похожий ген, а значит, они могут аналогично реагировать на бромтирозин».
Перспективы применения
Стратегии потенциального контроля вредителей могут включать использование стандартных сахарных ловушек для комаров, смешанных с бромтирозином или другими веществами, блокирующими работу фермента.
В настоящее время учёные проверяют свои выводы на комарах в сотрудничестве с Институтом исследований малярии Джонса Хопкинса.
Безопасность для человека
Фермент похож на аналогичный фермент млекопитающих, но у людей он не экспрессируется в семенниках, и бромтирозин, вероятно, не повлияет на человеческую фертильность.
Значение открытия
Это исследование подчёркивает ценность изучения часто игнорируемых биологических процессов. В частности, оно показывает, что многие живые существа полагаются на процесс галогенирования — добавления брома или подобных элементов к молекулам, например, к аминокислоте тирозину, — для контроля ключевых функций организма.
«Это открывает нам глаза на идею, что галогенирование тирозина может быть распространённым и очень важным процессом — либо потому, что оно вредно, либо потому, что это какая-то регуляторная реакция, которую мы всё это время упускали», — заключил Рокита.