Конфликт растительных и животных гормонов в кишечнике насекомых?

Cis-OPDA (12-оксофитодиеновая кислота) — высокореактивный растительный гормон, одновременно являющийся предшественником метаболического «главного переключателя» жасмоновой кислоты. Оба сигнализируют о повреждении листьев и побегов травоядными и активируют защитную реакцию растений против гусениц. При попадании в гемолимфу гусеницы cis-OPDA негативно влияет на насекомое, приводя к преждевременному окукливанию и, по-видимому, к ослаблению иммунной системы.

Исследователи изучили, что происходит с растительными гормонами после того, как они были съедены гусеницами и прошли через их кишечник. Объектом изучения стала cis-OPDA.

Ключевое открытие: в кишечнике насекомого происходит ферментативное превращение cis-OPDA. Масс-спектрометрия показала, что в экскрементах насекомых вместо cis-OPDA присутствует iso-OPDA. Контрольные эксперименты в щелочной среде (pH ~10, как в кишечнике) без ферментов не вызывали этой конверсии.

• Тестовые виды: гусеницы Spodoptera littoralis (хлопковая совка) и Helicoverpa armigera (хлопковая плодожорка).
• Суть реакции: при изомеризации cis-OPDA в iso-OPDA перемещается всего одна двойная связь, что радикально меняет пространственную структуру — угловатая молекула с реакционноспособной двойной связью становится плоской и малоактивной. Аналогичная реакция ранее была описана для простагландинов.

Поиск в геноме Helicoverpa armigera выявил 16 различных глутатион-S-трансфераз (GST) в кишечнике. Только один специфический фермент катализировал превращение cis-OPDA в iso-OPDA.

«Это ясно показывает, что из 16 GST, необходимых хлопковой плодожорке для многих различных метаболических путей, именно эта специфическая GST представляет собой эволюционную адаптацию к растениям-хозяевам», — говорит профессор Вильгельм Больд.

Способность инактивировать cis-OPDA особенно характерна для насекомых-полифагов (гусениц с широким спектром питания), но почти не встречается у специалистов.

Источник: Paulina Dabrowska, Dalial Freitak, Heiko Vogel, David G. Heckel, Wilhelm Boland: The phytohormone precursor OPDA is isomerized in the insect gut by a single, specific glutathione transferase. PNAS USA, Early Edition September 8, 2009, doi: 10.1073/pnas.0906942106

Институт химической экологии им. Макса Планка