Von Schädlingen bis hin zu Bestäubern: Sichere und nachhaltige Steuerung des Artenbestands mit Insektenhormonen
Insekten geraten immer öfter in die Schlagzeilen und geben Entomologen Anlass zur Sorge. Laut einer aktuellen Analyse der Zeitschrift Biological Conservation kommt die unscheinbare Welt der Insekten dem Aussterben immer näher, wodurch uns ein „katastrophaler Zusammenbruch der Ökosysteme der Natur“ drohen könnte. Einsatz von Juvenilhormonen (JH) als Insektizide für eine zielgerichtete Bekämpfung „Das Hauptziel unseres Vorschlags war, die Wirkung von Juvenilhormonen (JH), einem der wichtigsten Regulatoren für die Entwicklung und Vermehrung von Insekten und verwandten Arthropoden, besser zu beleuchten“, erklärt Dr. Lenka Bittova, Stipendiatin des mit einem Marie-Sklodowska-Curie Stipendium geförderten Projekts JHSIGNAL. Arten, die auf die Regulierung durch Juvenilhormone angewiesen sind, reichen von nützlichen Bestäubern bis hin zu landwirtschaftlichen Schädlingen und Krankheitsüberträgern. „Ein besseres Verständnis der Signalwege von Juvenilhormonen ist daher eine Grundvoraussetzung für die Verbesserung der derzeit verfügbaren und auf Juvenilhormonen basierenden Insektizide, die Schädlinge nicht bekämpfen können, ohne dabei auch nützliche Arten zu schädigen“, fügt Dr. Bittova hinzu. Signalwege von Juvenilhormonen auf molekularer Ebene „Wir werden nach zwei Jahren engagierter Arbeit an dem Projekt mit Sicherheit nicht mit leeren Händen dastehen und haben bereits eine Studie erfolgreich abgeschlossen, die das mechanistische Verständnis der Signalwege von Juvenilhormonen erleichtern soll“, sagt Dr. Bittova stolz. Eine gemeinsame Publikation mit dem Institut für Organische Chemie und Biochemie in Prag bringt die wichtigsten molekularen Merkmale eines wirksamen Juvenilhormon-Rezeptor-Liganden auf den Punkt. In Zusammenarbeit mit der australischen Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), in der Dr. Marek Jindra – der Projektkoordinator – während seines zuvor abgeschlossenen MSCA-Stipendiums tätig war, hat JHSIGNAL die Bedeutung der Phosphorylierung des Juvenilhormon-Rezeptors für seine Funktion sowohl in biochemischer Hinsicht als auch bei lebenden Insekten bestätigt. „Mithilfe sensibler Massenspektrometriedaten konnten wir Mutationen in Juvenilhormon-Rezeptoren feststellen, die zu einer Beeinträchtigung der Kernlokalisierung führen. Darüber hinaus weisen Mücken mit einer mutierten Phosphorylierungsstelle innerhalb des Juvenilhormon-Rezeptors starke Entwicklungsstörungen auf, wie z. B. verdrehte Genitalien bei männlichen Exemplaren oder eine verminderte Fruchtbarkeit“, so Dr. Bittova abschließend. Alternativer Forschungsplan für Lebensmittelschädlinge Der Rotbraune Reismehlkäfer, Tribolium castaneum, ist ein Albtraum für alle, die Getreide und seine Produkte lagern – von Bäckern und Konditoren bis hin zu Besitzern von Getreidesilos. Der ursprüngliche Forschungsplan von JHSIGNAL sah die Untersuchung von Zelllinien des Rotbraunen Reismehlkäfers vor, bei dem Dr. Jindra erfolgreich einen Juvenilhormon-Rezeptor ermittelt hatte. Aufgrund technischer Herausforderungen änderte das Team das Forschungsziel jedoch auf die Fruchtfliege Drosophila melanogaster – das Modellinsekt aus einer Familie gefürchteter Obstschädlinge mit exzellenten genetischen Werkzeugen. Auf dem Weg zu artenselektiven, sichereren Insektiziden Die Ergebnisse haben zusätzliche Experimente zur weiteren Charakterisierung der vielversprechenden Mutationen in Juvenilhormon-Rezeptoren angeregt. „Wir hoffen, alle Einzelheiten bis Ende dieses Jahres in einer der renommierten Fachzeitschriften veröffentlichen zu können“, prognostiziert Dr. Jindra. Gemeinsam mit einer führenden tschechischen wissenschaftlichen Einrichtung und dem EU-finanzierten Projekt CZ-OPENSCREEN (National Infrastructure for Chemical Biology) in Prag hat das Team kürzlich einen Vorschlag eingereicht, um diese Forschung voranzutreiben. Ziel ist es, fehlende genetische Komponenten und neue chemische Regulatoren der Juvenilhormon-Signalwege mittels Hochdurchsatz-Screening verfügbarer kleiner Molekülbibliotheken aufzudecken. Zusammengenommen haben diese vielversprechenden Ergebnisse bereits zu neuen und signifikanten Aspekten des Signalmechanismus von Juvenilhormon-Rezeptoren beigetragen. Sie werden ohne Zweifel das Verständnis der regulatorischen Rolle posttranslationeller Modifikationen bei der Entwicklung von Insekten fördern.
Schlüsselbegriffe
JHSIGNAL, Insekt, Juvenilhormon-Rezeptor, Insektizid, Signalweg, Schädling, Signalwege von Juvenilhormonen, Bestäuber, Juvenilhormon
