Frugtfluetestikler tilbyder potentielt værktøj mod skadelige insekter

En måde at dæmme op for nagende insekter har været fløjet under vores radar - et enzym fra frugtfluetestikler. Stoffet kunne kontrollere insekter, der bærer sygdomme og skader afgrøder ved at hæmme deres evne til at formere sig, fandt forskere fra Johns Hopkins University.

"Vi har en tå i døren til at kontrollere frugtfluepopulationer med dette enzym," sagde Steven Rokita, professor i kemi ved Johns Hopkins, der ledede forskningen. "Det kunne tilbyde en god måde at kontrollere frugtbarheden af ​​alle slags biologiske og landbrugsskadedyr, startende med myggepopulationer."

Resultaterne skal offentliggøres i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Rokitas gruppe faldt over opdagelsen, mens de studerede, hvordan jodid virker i skjoldbruskkirtlen. Holdet har tidligere vist allestedsnærværelsen af ​​enzymet iodtyrosindeiodinase, som syntes at spille en uventet rolle i vigtige fysiologiske processer for visse bakterier, hvirvelløse dyr og mange andre organismer.

Den nye indsigt viser at undertrykkelse af det i frugtfluer fører til en overbelastning af bromtyrosin, en naturlig variation af den almindelige aminosyre tyrosin. For meget af den forbindelse hæmmer insektets evne til at danne sæd.

Forskere troede tidligere, at enzymet var begrænset til organismer, der genererer thyroxin, et af de skjoldbruskkirtelhormoner, der produceres af alle hvirveldyr, herunder pattedyr, fugle, krybdyr, padder og fisk. Enzymets opgave er at holde kroppens jodniveauer på sunde tærskler for at producere skjoldbruskkirtelhormoner, som regulerer stofskifte, vækst og andre funktioner.

"Til vores overraskelse er dette enzym i et stort antal dyr, nogle bakterier, frugtfluer, søanemoner - alle slags organismer, der ikke har brug for iodid," sagde Rokita. "Hvad laver den der, hvis disse organismer ikke har brug for det?"

Ved at fjerne og dissekere testiklerne på frugtfluer sporede holdet, hvordan enzymet regulerer bromtyrosinniveauet. Da de slukkede for det specifikke gen, der var ansvarlig for enzymet, så de bromtyrosin opbygge sig i frugtfluetestiklerne.

"Det viser sig, at hvis enzymet mangler, akkumuleres bromtyrosin i hanfrugtfluer, og den overbelastning hæmmer spermatogenesen alvorligt," sagde Rokita. "Alle fluer har et lignende gen, hvilket betyder, at de kan reagere på bromtyrosin på samme måde."

Potentielle skadedyrsbekæmpelsesstrategier kunne omfatte brug af standard sukkerbaserede myggefælder blandet med bromtyrosin eller andre stoffer, der forhindrer enzymet i at virke, sagde Rokita.

Forskerne tester deres resultater på myg med Johns Hopkins Malaria Research Institute.

Enzymer er proteiner, der hjælper med at fremskynde forskellige biologiske processer, der opretholder vores kroppe. Selvom det pågældende enzym er som et pattedyrsenzym med lignende funktion, udtrykker mennesker det ikke i deres testikler, og det er usandsynligt, at bromtyrosin påvirker menneskers fertilitet, sagde Rokita.

Resultaterne viser værdien af ​​at udforske biologiske processer, som forskere ofte ignorerer, sagde Rokita. Konkret viser resultaterne, at mange levende ting er afhængige af halogeneringsprocessen, hvor brom eller lignende elementer tilsættes til molekyler som aminosyren tyrosin for at kontrollere kropslige nøglefunktioner.

Denne reaktion er fælles for mange organismer, men dens funktion var kun blevet klart defineret i skjoldbruskkirtlen, sagde Rokita.

"Dette åbner vores øjne for ideen om, at halogenering af tyrosin kan være almindelig og meget vigtig, enten fordi det er skadeligt, eller fordi det er en form for regulatorisk reaktion, som vi havde overset hele tiden," sagde han.

Andre forfattere er Qi Su, Bing Xu og Xin Chen, alle fra Johns Hopkins.

Flere oplysninger: Rokita, Steven E., Fejlregulering af bromotyrosin kompromitterer fertiliteten hos mandlige Drosophila, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2322501121

Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences

Leveret af Johns Hopkins University