18.08.2021 - Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech)

Geruchssinn von Insekten gibt Aufschluss über die Entwicklung besserer Abwehrmittel und das Screening von Medikamenten

Skoltech-Forscher und ihre Kollegen haben ein Kernelement des Geruchssystems von Insekten untersucht, um herauszufinden, wie dieses Wissen sowohl bei der Bekämpfung von Insekten als auch bei deren Nutzung zu unserem Vorteil helfen könnte. Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Molecular Biology Reports veröffentlicht.

Der Geruchssinn, d. h. die Fähigkeit, chemische Geruchsstoffe zu erkennen, gehört zu den universellen Sinnen, die von allen Arten von Lebewesen genutzt werden. Wie wichtig er für das Überleben eines Organismus ist, variiert von Art zu Art, und je wichtiger er ist, desto kompliziertere Strukturen entwickeln sich, um Informationen über Gerüche und Düfte zu liefern. Bei Insekten steuert der Geruchssinn einen Großteil des Sexual- und Sozialverhaltens, so dass ihr Chemosensor-Arsenal recht vielfältig ist, mit Hunderten von Genen, die für Geruchsrezeptoren kodieren, die auf bestimmte Verbindungen oder Liganden abgestimmt sind.

"Einerseits ist unsere Interaktion mit der Insektenwelt von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Insekten können sowohl unsere Feinde (Schädlinge in der Landwirtschaft, Überträger von gefährlichen Infektionen) als auch unsere Freunde (Bestäuber, Produzenten von Nahrungsmitteln) sein. Und der Geruchssinn ist eine wichtige Determinante für ihr Verhalten. Andererseits kann die enorme Vielfalt der Chemorezeptoren von Insekten für die Entwicklung neuer wissenschaftlicher Ansätze genutzt werden, z. B. für das Screening von Medikamenten. Das Paradoxe daran ist, dass wir immer noch kein allgemeines Bild der Geruchsmechanismen bei Insekten haben", sagte Skoltech-Professor Konstantin Lukyanov.

Lukyanov und die Skoltech-Doktorandin Elena Sokolinskaya waren Teil des Teams, das die Funktionsweise von Orco, einem Co-Rezeptor, der für den Geruchssinn von Insekten von grundlegender Bedeutung ist, in einer HEK293-Zelllinie untersuchte. Da Orco eine hoch konservierte konstante Untereinheit eines jeden Rezeptors der OR-Familie ist, d. h. sehr stabil und allgegenwärtig, ist er das vielseitigste Ziel für die Untersuchung der Geruchsregulation bei Insekten.

"Wir haben herausgefunden, dass die funktionelle "Abstimmung" des Chemorezeptors, z. B. seine Empfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit und vielleicht sogar der Mechanismus der Signaltransduktion, dramatisch von der Identität seiner ligandenbindenden Untereinheit abhängt. Dies bedeutet, dass die OR-Rezeptorfamilie in ihren molekularen Funktionsmechanismen sehr vielfältig ist", so Lukyanov.

Den Autoren zufolge können diese Erkenntnisse für die Entwicklung von Abwehrmitteln und das Screening von Medikamenten von Bedeutung sein, obwohl Lukyanov darauf hinweist, dass die Forschungsanstrengungen auf spezifische Rezeptoren bestimmter Insektenarten ausgerichtet sein sollten, da "es kaum möglich ist, sich von den Beobachtungen und Schlussfolgerungen leiten zu lassen, die nur am Drosophila-Modell gemacht wurden".

"Im Moment können wir auch sagen, dass die Chemorezeptoren von Insekten potenziell in der Chemogenetik von Säugetieren anwendbar sind; wir testen derzeit eine breitere Palette von Rezeptoren in Primärkulturen elektroerregbarer Zellen", schloss Lukyanov.

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