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01/12/2024 11:02

Wie Fruchtfliegen CO2 erkennen

Meike Drießen Dezernat Hochschulkommunikation
Ruhr-Universität Bochum

    Mücken auf der Suche nach Blut oder Fruchtfliegen auf der Suche nach einem Ort für die Eiablage orientieren sich unter anderem mithilfe von CO2, das bei der Atmung oder im Gärprozess entsteht. In Mücken wurde bereits ein Komplex aus unterschiedlichen Geruchsrezeptoren gefunden, der CO2 wahrnehmen kann. Forschende der Ruhr-Universität Bochum zeigten nun, dass auch einzelne Rezeptoren aus Fruchtfliegen CO2 detektieren können. Darüber hinaus identifizierten sie Moleküle, die die CO2-Rezeptoren blockierten.

    Das Team um Dr. Paul Ziemba, Alina Mück und Prof. Dr. Klemens Störtkuhl von der Arbeitsgruppe Sinnesphysiologie berichtet über die Ergebnisse in der Zeitschrift PLOS ONE, online erschienen am 29. Dezember 2023.

    Rezeptoren detektieren CO2 auch einzeln

    In Stechmücken ist ein Proteinkomplex, der unter anderem die Rezeptoren Gr21a und Gr63a beinhaltet, für die CO2-Wahrnehmung verantwortlich. Unklar war jedoch, ob CO2 direkt an die Rezeptoren bindet oder ob die CO2-Empfindlichkeit durch das Zusammenspiel mit anderen Proteinen entsteht. Das wollte das Bochumer Team herausfinden. Dazu nutzten die Forschenden ein seit vielen Jahren an der Ruhr-Universität etabliertes Messsystem. Es erlaubt, einzelne Rezeptoren tierversuchsfrei zu untersuchen und schnell auf verschiedene Geruchssubstanzen zu screenen.

    Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler injizierten die isolierten Rezeptoren in Eizellen von Fröschen. Mit elektrophysiologischen Messungen erfassten sie die Antwort der Rezeptoren, wenn diese mit CO2 in Kontakt kamen. So wiesen sie nach, dass Gr21a und Gr63a das Molekül CO2 direkt wahrnehmen können, wenn auch etwas schlechter als eingebettet in einen Proteinkomplex.

    Citronellol blockiert Rezeptoren

    Außerdem testete das Team eine Reihe von möglichen Rezeptorblockern. Neben bereits bekannten Blockern fanden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler heraus, dass die Substanz Citronellol die CO2-Wahrnehmung der Rezeptoren Gr21a und Gr63a unterdrückt. „Citronellol kommt in manchen Anti-Insektenmitteln vor“, erklärt Störtkuhl. „Es könnte dazu führen, dass man quasi unsichtbar für Mücken wird.“

    Biosensor in Arbeit

    Die neuen Erkenntnisse sollen in die Entwicklung eines CO2-Biosensors einfließen, an der das Bochumer Team in Kooperation mit dem Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme in Stuttgart forscht. „Damit wollen wir CO2 in flüssigen Medien nachweisen können, was bislang nicht möglich ist“, so Störtkuhl. CO2-Sensoren werden beispielsweise auf der Internationalen Raumstation benötigt, wo sie möglichst wenig Energie verbrauchen dürfen. Da physikalische Messverfahren energetisch ungünstig sind, könnte ein Biosensor von Vorteil sein. Auch andere flüchtige Substanzen sollen künftig mit dem Sensor detektiert werden können.


    Contact for scientific information:

    Prof. Dr. Klemens Störtkuhl
    Arbeitsgruppe Sinnesphysiologie
    Fakultät für Biologie und Biotechnologie
    Ruhr-Universität Bochum
    Tel.: +49 234 32 25838
    E-Mail: klemens.stoertkuhl@ruhr-uni-bochum.de


    Original publication:

    Paul M. Ziemba, Alina Mueck, Günter Gisselmann, Klemens F. Stoertkuhl: Functional Expression and Ligand Identification of Homo- and Heteromeric Drosophila melanogaster CO2 Receptors in the Xenopus laevis Oocyte System, in: PLOS ONE, 2024, DOI: 10.1371/journal.pone.0295404


    Images

    Paul Ziemba (links) und Klemens Störtkuhl haben die Rezeptoren der Fruchtfliege genau untersucht.
    Paul Ziemba (links) und Klemens Störtkuhl haben die Rezeptoren der Fruchtfliege genau untersucht.

    © RUB, Kramer


    Criteria of this press release:
    Journalists
    Biology
    transregional, national
    Research results, Scientific Publications
    German


     

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