Ernteschäden in der Landwirtschaft und die Übertragung vektorübertragener Krankheiten durch Insektenschädlinge sind heutzutage zu weltweiten Bedrohungen geworden. Chemische Behandlungen wie Insektizide und Repellentien sind seit Jahrhunderten eine wichtige Strategie gegen Insektenschädlinge.
Aufgrund des begrenzten Verständnisses der Mechanismen des Insektenvermeidungsverhaltens hat sich die Entwicklung von Insektenschutzmitteln jedoch verzögert.
Um Verbindungen zu entdecken, die Insektenschädlinge wirksam abwehren, ist es wichtig, sich auf Schlüsselmoleküle zu konzentrieren, die mit sensorischen, insbesondere aversiven Reaktionen verbunden sind. In dieser Studie identifizierten Forscher eine Verbindung, die bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster über mehrere Sinneswege starke aversive Reaktionen hervorruft.
Unter den sensorischen Rezeptoren spielen TRP-Kationenkanäle (Transient Receptor Potential) bei vielen Insektenarten eine Schlüsselrolle beim nozifensiven Verhalten gegenüber verschiedenen Reizen. Insbesondere der TRPA1-Kanal wurde eingehend untersucht, da er durch verschiedene gefährliche Chemikalien aktiviert wird.
Daher sind Insekten-TRPA1-Stimulanzien vielversprechende Leitfäden für neuartige Repellentien mit einem breiten Wirkungsspektrum. Takaaki Sokabe und seine Kollegen vom National Institute for Physiological Sciences/Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS) fanden heraus, dass 2-Methylthiazolin (2MT), ein Analogon einer flüchtigen Verbindung im Fuchsurin, Fliegen wirksam abwehrte und enthüllte die molekularen und zellulären Mechanismen 2MT-induzierter Aversionen in der Fliege.
Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie kürzlich in Grenzen der molekularen Neurowissenschaften.
„Es wird berichtet, dass 2MT über TRPA1 bei Mäusen angeborene Angstreaktionen hervorruft, daher haben wir erwartet, dass die Chemikalie möglicherweise eine aversive Wirkung auf Insekten hat“, sagt Sokabe. „Und es hat mehr funktioniert, als wir erwartet hatten.“
Das Vermeidungsverhalten von Fly zeigte, dass 2MT mehrere sensorische Modalitäten stimuliert: 2MT-Dampf wirkt auf Geruchsrezeptoren (ORs) in einem olfaktorischen Signalweg, und direkter Kontakt mit 2MT aktiviert TRPA1 im Geschmacks- und nozizeptiven Signalweg. Dies führte offensichtlich dazu, dass männliche Fliegen die chemische Quelle meiden und weibliche Fliegen keine Eier legen. Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass TRPA1 durch 2MT durch die direkte Interaktion von 2MT mit bestimmten zwei Aminosäuren in TRPA1 aktiviert wird.
„Die Wirkung von 2MT auf mehrere Sinnesbahnen scheint ein Schlüssel für seine hohe Wirksamkeit zu sein“, sagt Takaaki Sokabe. „Da die für die TRPA1-Aktivierung wesentlichen Aminosäuren bei einer Vielzahl von Insektenarten, einschließlich landwirtschaftlicher Schädlinge und Krankheitsüberträgern, hoch konserviert sind, wird es wichtig sein, 2MT an vielen anderen Insektenschädlingen zu testen, um das Spektrum zu bewerten.“
Diese neue Arbeit könnte die Entwicklung neuartiger Insektenschutzmittel vorantreiben, indem sie sich auf TRP-Kanäle und andere Arten von Rezeptoren als vielversprechende Ziele konzentriert.
Mehr Informationen:
Shoma Sato et al.: Die Vermeidung von Thiazolinverbindungen hängt von mehreren sensorischen Signalwegen ab, die durch TrpA1 und ORs in Drosophila vermittelt werden. Grenzen der molekularen Neurowissenschaften (2023). DOI: 10.3389/fnmol.2023.1249715