Wissenschaftler haben das spezifische Enzym entdeckt, das eine Sandmückenart verwendet, um einen Pheromon-Lockstoff zu produzieren, der zur Schaffung gezielter Fallen führen könnte, um sie zu bekämpfen und die Ausbreitung der potenziell tödlichen Krankheit Leishmaniose zu reduzieren.
Das Team der School of Chemistry der University of Nottingham analysierte das Genom der Lutzomyia longipalpis, einer in Brasilien und Südamerika beheimateten Sandmückenart, die eine Krankheit namens Leishmaniose verbreiten kann.
Die Studie identifizierte das Enzym, eine sogenannte Terpen-Synthase, die für die Herstellung des Terpenpheromons Sobralen verantwortlich ist, mit dem das Insekt andere zur Paarung anlockt. Diese Entdeckung könnte zur Entwicklung kommerzieller Fallen zur gezielten Bekämpfung und Bekämpfung dieser Sandmückenart führen. Die Forschung wurde veröffentlicht in PNAS.
Es ist bekannt, dass über 90 Sandmückenarten Leishmania-Parasiten übertragen, die durch Stiche auf den Menschen übertragen werden. Lutzomyia longipalpis ist jedoch der Hauptüberträger der Krankheit in Südamerika. Die häufigsten Symptome der Krankheit sind Hautgeschwüre und -läsionen, die lebenslange Narben hinterlassen können. In schwerwiegenderen Fällen kann es zu starkem Unwohlsein mit Fieber, Gewichtsverlust, Vergrößerung von Milz und Leber sowie Anämie kommen.
Die schwerste Form der Krankheit, die sogenannte viszerale Leishmaniose, verläuft unbehandelt ausnahmslos innerhalb von zwei Jahren tödlich. Die meisten Fälle von viszeraler Leishmaniose kommen in Brasilien vor, die Krankheit kommt jedoch in weiten Teilen der Tropen und Subtropen vor.
Terpene werden in der Natur häufig für die chemische Kommunikation verwendet, aber das Verständnis, wie diese strukturell vielfältigen Naturstoffe von Insekten produziert werden, zeichnet sich erst jetzt ab. Männchen der Sandmücke Lutzomyia longipalpis locken Weibchen und andere Männchen mit Terpenpheromonen zu Paarungsplätzen.
Terpensynthasen sind für die Biosynthese vieler Chemikalien verantwortlich, die Pflanzen und Mikroorganismen zur Verteidigung und Kommunikation nutzen. Diese Forschung identifiziert die erste Insekten-Terpen-Synthase (TPS) aus dem Insekt Lutzomyia. Es bietet das Potenzial für eine nachhaltige Produktion dieser Verbindung durch Biokatalyse.
Professor Neil Oldham von der School of Chemistry der University of Nottingham leitete die Studie und sagte: „Es war sehr schwierig, dieses Enzym zu finden, und wir suchen seit über zwei Jahren danach.“ Das Lutzomyia-Genom enthält eine ungewöhnlich hohe Anzahl an Kandidaten-Terpenen Synthase-Gene, aber dank der Beharrlichkeit von Dr. Charlie Ducker, einem talentierten Forscher im Team, konnten wir denjenigen finden, der das Pheromon herstellt.“
„Das Schöne am Pheromon-Ansatz ist, dass er sehr spezifisch für dieses Insekt ist. Daher wird der nächste Schritt des Projekts darin bestehen, Mikroorganismen so zu manipulieren, dass sie das Enzym so herstellen, dass das Pheromon produziert wird. Wenn wir dann einen Weg finden, dies zu tun.“ Dies für die kommerzielle Nutzung auszuweiten, wäre eine Möglichkeit, die Populationen dieser Insekten zu kontrollieren und hoffentlich die Ausbreitung von Leishmaniose zu reduzieren.“
Mehr Informationen:
Oldham, Neil J. et al, Eine Diterpen-Synthase aus der Sandfliege Lutzomyia longipalpis produziert das Pheromon Sobralen, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2024). DOI: 10.1073/pnas.2322453121. doi.org/10.1073/pnas.2322453121