Wie Eier der Zika-übertragenden Mücke die Austrocknung überleben

Laut einer neuen Studie, die am 24. Oktober im Open-Access-Journal veröffentlicht wurde, können Eier der Mücke, die das Zika-Virus trägt, eine längere Austrocknung tolerieren, indem sie ihren Stoffwechsel verändern PLOS-Biologie von Anjana Prasad, Sunil Laxman und Kollegen am Institute for Stem Cell Science and Regenerative Medicine in Bengaluru, Indien und am Indian Institute of Technology in Mandi, Indien. Der Befund bietet potenzielle neue Möglichkeiten, die Ausbreitung dieser Mücke zu kontrollieren.

Zellen bestehen größtenteils aus Wasser und Austrocknung ist für jeden Organismus ein potenziell tödliches Ereignis, da die Strukturen vieler Proteine ​​und anderer Zellmoleküle von einer ausreichenden Flüssigkeitszufuhr abhängig sind. Während viele Arten von Mikroben Mechanismen entwickelt haben, um das Austrocknen zu überleben, ist dies nur bei wenigen Tieren der Fall. Zu ihnen gehört die Mücke Aedes aegypti, die Überträger verschiedener Viruserkrankungen, darunter Zika, Dengue-Fieber, Gelbfieber und Chikungunya. Ursprünglich in Nordafrika gefunden, Ae. aegypti hat sich weltweit ausgebreitet und stellt heute in warmen, feuchten Regionen auf der ganzen Welt eine Bedrohung dar.

Aedes-Eier benötigen 48 bis 72 Stunden, um zu Larven zu schlüpfen, und die Autoren zeigten zunächst, dass Eier mindestens 15 Stunden alt sein müssen, um die Austrocknung zu überleben; Eier, die vor diesem Stadium ausgetrocknet waren, konnten beim Rehydrieren nicht schlüpfen.

Anschließend verglichen sie die Proteome lebensfähiger und nicht getrockneter Eier und stellten mehrere große Veränderungen in den Stoffwechselwegen innerhalb der getrockneten Eier fest. Dazu gehörten ein Anstieg der Spiegel dieser Enzyme im Tricarbonsäure-Zyklus (Krebs), die den Fettstoffwechsel fördern, und ein Rückgang der Enzyme der Glykolyse und der ATP-produzierenden Teile des TCA-Zyklus, die zusammen den Zellstoffwechsel auf die Produktion und Verwendung von verlagerten Fettsäuren.

Insgesamt wurde der Stoffwechsel reduziert, während die Spiegel der Aminosäuren Arginin und Glutamin erhöht waren. Darüber hinaus wurden auch Enzyme erhöht, die die schädlichen Auswirkungen von oxidativem Stress, einer bekannten Folge von Dehydrierung, reduzieren.

Wenn Argininmoleküle miteinander verbunden werden, bilden sie Polyamine, von denen bekannt ist, dass sie Nukleinsäuren, Proteine ​​und Membranen vor einer Vielzahl von Angriffen schützen. Hier zeigten die Autoren, dass die Eier Polyamine anreichern, was darauf hindeutet, dass diese ein Schlüsselaspekt der Austrocknungstoleranz sein könnten.

Um dies zu testen, fütterten sie eierlegende weibliche Mücken mit einem Inhibitor der Polyaminsynthese. Die von ihnen gelegten Eier überlebten die Austrocknung deutlich schlechter als Eier von unbehandelten Weibchen. Ein zweiter Hemmstoff, nämlich der des Fettsäurestoffwechsels, verringerte ebenfalls die Lebensfähigkeit der Eier nach dem Austrocknen. Schließlich zeigten sie, dass dieser Fettsäureinhibitor die Polyaminsynthese reduzierte, was darauf hindeutet, dass eine Rolle des erhöhten Fettsäureabbaus darin besteht, die für die Produktion schützender Polyamine erforderliche Energie bereitzustellen.

„Angesichts der Bedeutung von Ae. aegypti als primärer Vektor für zahlreiche Viruserkrankungen, die fast die Hälfte der Weltbevölkerung betreffen, sowie der schnellen geografischen Ausbreitung dieses Mückenvektors bieten diese Ergebnisse eine Grundlage für die Reduzierung des Überlebens von Aedes-Eiern und der globalen Ausbreitung.“ Darüber hinaus könnten sich einige der hier beschriebenen spezifischen Inhibitoren, die die Austrocknungsresistenz in Ae. aegypti-Eiern reduzieren, sowie neue, die andere Schritte im Weg der Austrocknungstoleranz der Eier beeinflussen, als nützliche Mittel zur Vektorkontrolle erweisen“, sagte Laxman.

Laxman fügt hinzu: „Aedes-Mückeneier können nach dem vollständigen Austrocknen unbegrenzt überleben und zu lebensfähigen Larven schlüpfen. Die Embryonen stellen beim Trocknen ihren Stoffwechsel neu ein, um sich durch Austrocknung zu schützen, und werden wiederbelebt, sobald wieder Wasser verfügbar ist.“