Od szkodników do zapylaczy: bezpieczne, zrównoważone zarządzanie populacją przy pomocy hormonów owadów
Owady są coraz częściej tematem doniesień medialnych, a entomolodzy biją na alarm. Zgodnie z nową analizą przedstawioną w magazynie Biological Conservation, świat owadów prze ku wyginięciu, co grozi „katastrofalnym w skutkach załamaniem się ekosystemów naturalnych”. Środki owadobójcze z hormonu juwenilnego (JH) zabijają tylko szkodniki „Głównym celem wskazanym w naszym wniosku było lepsze zbadanie JH, jednego z głównych regulatorów rozwoju i reprodukcji u owadów i pokrewnych im stawonogów”, wyjaśnia dr Lenka Bittova, główny współpracownik projektu finansowanego ze środków programu „Maria Skłodowska-Curie” projektu JHSIGNAL. Do gatunków, u których JH pełni rolę regulacyjną, należą zarówno pożyteczne zapylacze, jak i szkodniki rolnicze oraz wektory chorób. „Lepsze zrozumienie sygnalizacji JH jest zatem niezbędne, aby można było ulepszyć aktualnie dostępne środki owadobójcze na bazie JH, które nie są w stanie zwalczać szkodników bez zabijania pożytecznych gatunków”, dodaje dr Bittova. Sygnalizacja JH na poziomie molekularnym „Nasze dwuletnie prace przyniosły owoce i udało nam się zakończyć badania mające na celu lepsze zrozumienie mechanizmów sygnalizacji JH”, mówi z dumą dr Bittova. Artykuł opracowany wspólnie z Instytutem Chemii Organicznej i Biochemii w Pradze wskazuje najważniejsze cechy molekularne skutecznego ligandu receptora JH. Realizowane wspólnie z Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), gdzie koordynator projektu dr Marek Jindra pracował podczas swojego wcześniej zakończonego stypendium MSCA, prace w projekcie JHSIGNAL potwierdziły znaczenie fosforylacji receptora JH dla jego funkcji, zarówno biochemicznie, jak i u żywych owadów. „Wykorzystując precyzyjne dane uzyskane metodą spektrometrii mas, znaleźliśmy mutacje receptora JH, które powodują zaburzenie właściwej lokalizacji jądrowej. Ponadto u much ze zmutowanym miejscem fosforylacji w obrębie receptora JH występują poważne wady rozwojowe, takie jak obrócone genitalia u samców lub zmniejszona płodność”, podsumowuje dr Bittova. Alternatywny plan badań nad owadami niszczącymi rośliny uprawne Trojszyk gryzący (Tribolium castaneum) jest utrapieniem dla wszystkich, którzy przechowują ziarna i ich produkty – od piekarzy i cukierników po właścicieli silosów zbożowych. Pierwotny plan JHSIGNAL zakładał zbadanie linii komórkowych trojszyka gryzącego, w których dr Jindra zidentyfikował wcześniej receptor JH. Jednak z powodu trudności technicznych zespół zmienił cel badań na muszkę owocową (Drosophila melanogaster), modelowego owada, który posiada najlepsze narzędzia genetyczne i którego kuzyni są szkodnikami poważnie zagrażającym uprawom owoców. W kierunku selektywnych gatunkowo, bezpieczniejszych środków owadobójczych Wyniki tych prac dały impuls do przeprowadzenia dodatkowych eksperymentów mających na celu opracowanie dalszej charakterystyki obiecujących mutantów receptora JH. „Liczmy, że do końca tego roku uda nam się opublikować opis całego badania w jednym z prestiżowych czasopism”, przewiduje dr Jindra. We współpracy z jedną z czołowych czeski instytucji naukowych oraz finansowaną przez UE krajową infrastrukturą CZ-OPENSCREEN w Pradze, zespół właśnie złożył wniosek o kontynuację tych badań. Ich celem jest wykrycie brakujących składników genetycznych i nowych regulatorów chemicznych sygnalizacji JH poprzez wysokoprzepustowe badania przesiewowe dostępnych bibliotek małych cząsteczek. Te obiecujące wyniki ujawniają nowe i istotne aspekty mechanizmu sygnalizacji receptorów JH. Z pewnością przyczynią się one do lepszego zrozumienia regulacyjnej roli modyfikacji potranslacyjnych w rozwoju owadów.
Słowa kluczowe
JHSIGNAL, owady, receptor JH, środek owadobójczy, sygnalizacja, szkodniki, sygnalizacja JH, zapylacze, hormon juwenilny
