Вонючий, горький и болезненный: новый репеллент для насекомых атакует несколько сенсорных путей

Химические средства, такие как инсектициды и репелленты, веками были важной стратегией борьбы с насекомыми-вредителями. Однако из-за ограниченного понимания механизмов избегающего поведения насекомых разработка репеллентов задерживалась.

Чтобы обнаружить соединения, эффективно отпугивающие насекомых, важно сосредоточиться на ключевых молекулах, связанных с сенсорными, особенно аверсивными, реакциями. В этом исследовании ученые идентифицировали соединение, вызывающее сильные аверсивные реакции через несколько сенсорных путей у плодовой мушки Drosophila melanogaster.

Среди сенсорных рецепторов катионные каналы Transient Receptor Potential (TRP) играют ключевую роль в защитном поведении от различных стимулов у многих видов насекомых. В частности, канал TRPA1 широко изучается, так как активируется различными опасными химическими веществами. Стимуляторы TRPA1 у насекомых являются перспективными кандидатами для новых репеллентов широкого спектра действия.

Такэаки Сокабэ и его коллеги из Национального института физиологических наук / Центра исследовательских исследований жизни и живых систем (ExCELLS) обнаружили, что 2-метилтиазолин (2MT), аналог летучего соединения, содержащегося в моче лисы, эффективно отпугивает мух, и раскрыли молекулярные и клеточные механизмы вызываемой 2MT аверсии у мух. Результаты были опубликованы в Frontiers in Molecular Neuroscience.

«Сообщается, что 2MT вызывает врожденные реакции страха у мышей через TRPA1, поэтому мы ожидали, что это химическое вещество, возможно, оказывает аверсивный эффект на насекомых», — говорит Сокабэ. — «И оно сработало фантастически лучше, чем мы ожидали».

Исследование поведения избегания у мух показало, что 2MT стимулирует несколько сенсорных модальностей:

• Пар 2MT действует на обонятельные рецепторы (OR) в обонятельном пути.
• Прямой контакт с 2MT активирует TRPA1 во вкусовом и ноцицептивном (болевом) путях.

Это привело к явному избеганию источника химиката самцами мух и избеганию откладывания яиц самками. Более того, исследователи продемонстрировали, что TRPA1 активируется 2MT за счет прямого взаимодействия 2MT с двумя специфическими аминокислотами в TRPA1.

«Действие 2MT на несколько сенсорных путей, по-видимому, является ключом к его высокой эффективности», — говорит Такэаки Сокабэ. — «Поскольку аминокислоты, необходимые для активации TRPA1, высококонсервативны у широкого спектра видов насекомых, включая сельскохозяйственных вредителей и переносчиков болезней, будет важно протестировать 2MT на многих других насекомых-вредителях, чтобы оценить спектр действия».

Эта работа может способствовать разработке новых репеллентов для насекомых, сосредоточившись на каналах TRP и других типах рецепторов как на перспективных мишенях.