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Wie man Puppen saft- und kraftlos macht
Einem bislang unbekannten Wirkmechanismus des Insektenhormons Ecdyson sind Wissenschaftler im Biozentrum der Universitaet Wuerzburg auf der Spur. Ihre Forschungen koennten zudem einen neuen Weg zur Bekaempfung von Schaedlingen weisen - den Insekten soll die Energiezufuhr abgeschnitten werden.
Die sogenannten holometabolen Insekten, zu denen alle Fliegen gehoeren, entwickeln sich vom Ei ueber verschiedene Larvenstadien und die Puppe zum erwachsenen Tier. In der Puppe wird fast das gesamte Larvengewebe aufgeloest - der Koerper der Fliege muss also voellig neu aufgebaut werden. Das geht nicht ohne Energie und Bausteine. Weil die Puppen aber keine Nahrung aufnehmen koennen, muessen sie von den Depots zehren, die bereits im Larvenstadium angelegt wurden. Dabei greifen sie auf die Arylphorine zurueck. Diese Proteine besitzen einen besonders hohen Energiegehalt und sind in der Haemolymphe, dem "Blut" der Insekten, gespeichert.
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Klaus Scheller am Lehrstuhl fuer Zell- und Entwicklungsbiologie untersucht in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierten Projekt, wie die Arylphorine aus der Haemolymphe in den Fettkoerper aufgenommen werden. Der Fettkoerper entspricht in etwa der Leber, in ihm werden die Arylphorine unter Energiegewinnung aufgeloest.
Der Aufnahmemechanismus ist laut Prof. Scheller fuer Zellbiologen von grossem Interesse: Wie koennen die riesigen Arylphorin-Molekuele die Zellmembran passieren? Die Wuerzburger Biologen haben herausgefunden, dass auf der Oberflaeche der Zellmembran Rezeptoren sitzen, welche die Arylphorine erkennen. Die Rezeptoren waehlen unter den vielen Proteinen der Haemolymphe ganz zielstrebig die Arylphorine aus. Nachdem diese gebunden sind, wird der Rezeptor aktiviert und es schnueren sich kleine Blaeschen ab, die das Arylphorin ins Zellinnere transportieren.
Die bisherigen Experimente haben gezeigt, dass dieser ganze Prozess vom Steroidhormon Ecdyson abhaengt. Ecdyson, auch als Haeutungshormon bezeichnet, steuert die zeitliche Abfolge der Entwicklung Ei-Larve-Puppe-Fliege - und zwar auf dem Niveau der Gene, die durch die Aktion des Hormons gewebe- und stadienspezifisch an- und abgeschaltet werden. "Dies ist bei der Aktivierung der Arylphorin-Rezeptoren aber nicht der Fall", sagt Prof. Scheller. Also sind die Wuerzburger Forscher einem bisher nicht gekannten Wirkmechanismus von Steroiden auf der Spur, der nichts mit Genkontrolle zu tun hat.
Die Untersuchungen haben zudem einen angewandten Aspekt. Viele Fliegen sind eine weltweite Plage und uebertragen schwere Krankheiten auf Menschen, Tiere und Pflanzen - Malaria oder bestimmte Arten der Hirnhautentzuendung zum Beispiel. Da gegenwaertig kaum wirksame und zugleich umweltschonende Methoden zur Bekaempfung von Schadinsekten auf dem Markt sind, ist es notwendig, neue Strategien zu entwickeln. Dieses Ziel wird in Zusammenarbeit mit der Bayer AG verfolgt: Der Arylphorin-Rezeptor soll als Angriffspunkt fuer Substanzen genutzt werden, welche die Aufnahme von Arylphorin in den Fettkoerper hemmen - die Schaedlinge waeren somit saft- und kraftlos, ihre Entwicklung blockiert. Dazu muessen zunaechst die Strukturen der Reaktionspartner, insbesondere die fuer die Bindung Rezeptor-Arylphorin verantwortlichen Molekuelbereiche, aufgeklaert werden.
Kontakt: Prof. Dr. Klaus Scheller, Telefon (0931) 888-4266, e-mail: scheller@biozentrum.uni-wuerzburg.de
Criteria of this press release:
Biology, Environment / ecology, Information technology, Oceanology / climate
transregional, national
Research projects
German
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