Die Wespenart Asobara japonica (A. japonica) ist ein parasitärer Organismus, was bedeutet, dass sie ihr Leben erhält, indem sie Ressourcen von einem Wirt wie der Fruchtfliege Drosophila melanogaster entführt. Die Wespenmutter kann ein Gift voller toxischer Komponenten absondern, die die Immunabwehr des Wirts überwinden, damit ihr Wespenbaby im Wirt leben kann. In einem neu erschienenen Artikel in DNA-Forschungverwendete ein Team unter der Leitung von Forschern der Universität Tsukuba verschiedene molekularbiologische Techniken, um ein Protokoll für den Gen-Knockdown in der Wespe zu entwickeln und die spezifischen mechanistischen Details dieses Parasitismus zu untersuchen.
Die faszinierende parasitische Natur von A. japonica kann für Menschen von wirtschaftlichem Nutzen sein. A. japonica kann auch Drosophila suzukii parasitieren, eine andere Fliegenart, die Obstkulturen oft negativ beeinflusst. Andere parasitische Arten wurden zuvor verwendet, um solche Schädlinge zu bekämpfen. Um A. japonica auf ähnliche Weise zu nutzen, versuchte das Team der University of Tsukuba, die molekularen Mechanismen zu untersuchen, die seinen parasitären Erfolg fördern, um bei der Entwicklung einer optimaleren Strategie zu helfen.
Unter Verwendung eines klonalen Stamms von A. japonica und Verfahren zur Sequenzierung des gesamten Genoms (WGS) sequenzierte und analysierte das Team den vollständigen DNA-Code der Wespe. Sie führten auch eine RNA-Sequenzierungsanalyse durch, um eine ganze Reihe von 12.508 Genen in der Wespe vorherzusagen.
„Basierend auf den Daten aus den WGS- und RNA-Sequenzierungsanalysen identifizierten wir ein Wespengen namens Ebenholz, das der DNA-Code für ein Enzym ist, das als N-β-Alanyl-Dopamin (NBAD)-Synthetase bekannt ist“, erklärt Erstautor Takumi Kamiyama. Die primäre Co-Autorin Yuko Shimada-Niwa beschreibt die Verantwortung dieses Enzyms für die Umwandlung von Dopaminmolekülen in NBAD und fügt hinzu, dass „der Verlust seiner Funktion den Melaninspiegel beeinflusst und zu einer dunklen Körperfarbe führt“.
Das Team verwendete dann eine Technik namens RNA-Interferenz (RNAi), die ein synthetisches RNA-Molekül einführt, das auf spezifische RNA-Botschaften innerhalb einer Zelle abzielt und die Expression dieses Gens reduziert. Hier wurde das Ebenholz-Gen ins Visier genommen und es wurde festgestellt, dass es bei A. japonica Veränderungen der Körperfarbe verursacht, was bestätigt, dass RNAi erfolgreich in Wespen implementiert werden konnte.
Die Sequenzierungsdaten halfen den Forschern auch dabei, die Gruppe von Genen zu identifizieren, die wahrscheinlich an der Giftproduktion beteiligt sind, da sie überwiegend in der Giftdrüse exprimiert wurden. Die RNAi-Technik half ihnen auch festzustellen, dass die Genexpression des Giftes unterdrückt werden könnte.
Insgesamt bereitet diese Arbeit die Voraussetzungen für zukünftige Studien, indem sie eine Reihe effektiver Methoden zur Untersuchung der Giftmechanismen in A. japonica entwickelt. Die Verringerung der Giftgenexpression mit RNAi kann zu phänotypischen und molekularen Veränderungen führen, die zur Aufklärung der Funktionen dieser Gene beitragen könnten. Dies wird wichtige Informationen für die Entwicklung dieser Parasitenart zu einer Insektizidstrategie liefern.
Takumi Kamiyama et al, Whole-Genome Sequencing Analysis and Protocol for RNA Interference of the Endoparasitoid Wesp Asobara japonica, DNA-Forschung (2022). DOI: 10.1093/dnares/dsac019