Ansatzpunkt für neuartiges Insektizid

Forscher zerstören Schutzanzug von Insekten

Wissenschaftler der Universitäten Bonn und Leipzig sowie des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen haben einen Ansatzpunkt für ein neuartiges Insektizid entdeckt. Damit könnten sich möglicherweise auch Überträger etwa von Malaria und Dengue-Fieber in Schach halten lassen, die durch die Erwärmung des Weltklimas immer weiter auf dem Vormarsch sind.

Drosophila-Fliegen: Fehlt den Tieren Obstructor-A, sterben sie bereits im Larvenstadium ab. (Foto: Yanina-Yasmin Pesch / Uni Bonn)

Das Forscherteam hat herausgefunden, dass Taufliegen bereits im Larvenstadium absterben, wenn das sogenannte Obstructor-A-Gen fehlt. Die Ergebnisse werden in der aktuellen Ausgabe des „Journal of Biological Chemistry” vorgestellt.

Insekten verfügen über ein Außenskelett aus Chitin, das sie wie eine mittelalterliche Rüstung vor mechanischen Einflüssen bewahrt. Dieser Panzer ist eine Art Schutzanzug, der dafür sorgt, dass unter anderem giftige Stoffe und Bakterien nicht eindringen können. Die Hautzellen unter dem Außenskelett sondern ein Sekret ab, das diese Schutzschicht produziert.

„Bislang war noch nicht verstanden, welche Auf- und Abbauprozesse dafür sorgen, dass diese schützende Schicht ihre Funktion erhält“, sagt Privatdozent Dr. Matthias Behr, der langjährig am Life & Medical Sciences (LIMES) Institut der Universität Bonn arbeitete und vor kurzem an das Translationszentrum für Regenerative Medizin (TRM) der Universität Leipzig gewechselt ist.

Obstructor-A nimmt eine Schlüsselfunktion ein
Als Teilprojekt des an der Universität Bonn angesiedelten Sonderforschungbereichs 645 „Regulation und Manipulation von biologischer Informationsübertragung in dynamischen Protein- und Lipidumgebungen“ untersuchte ein Wissenschaftlerteam unter Federführung von Dr. Behr zusammen mit dem Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen, welche Gene und Enzyme die Produktion des Schutzanzuges steuern. Dabei diente ihnen die Taufliege (Drosophila) als genetischer Modellorganismus. „Wir haben herausgefunden, dass das sogenannte Obstructor-A dabei eine Schlüsselfunktion einnimmt“, berichtet Erstautorin Yanina-Yasmin Pesch, Doktorandin am LIMES-Institut der Universität Bonn.

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Das Protein Obstructor-A bindet und ordnet Chitin, so dass es den Schutzpanzer stabilisieren kann. Blockierten die Forscher in den Taufliegen das Obstructor-A, konnte der schützende Chitinpanzer nicht korrekt ausgebildet werden. „Die Tiere starben bereits im Larvenstadium“, sagt Pesch. Offenbar nimmt das Obstructor-A die wichtige Funktion eines Bauleiters auf einer Baustelle ein. Es sorgt dafür, dass die von den Hautzellen bereitgestellten Baustoffe an den richtigen Stellen der Schutzschicht eingefügt und verkittet werden. Fehlt dieser wichtige Manager, geht es auf der Baustelle drunter und drüber: Baumaterial bleibt liegen und nichts geht geordnet voran.

Potenzieller Ansatzpunkt für neuartige Insektizide
Beim Obstructor-A handelt es sich nach den Erkenntnissen der Forscher um einen universellen Schalter, der sich im Lauf der Evolution bei Gliederfüßern herausgebildet hat und deshalb bei allen Insekten vorkommt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie einen wichtigen Ansatzpunkt für neuartige Insektizide gefunden haben. „Durch die Erwärmung des Weltklimas dringen verschiedenste Insekten von den Tropen immer weiter in höhere Breiten vor und bringen Krankheiten wie Malaria oder das Dengue-Fieber mit“, sagt Dr. Behr. Wenn es gelinge, das Gen für Obstructor-A stummzuschalten, könnte die Einwanderung gefährlicher Krankheiten vielleicht verhindert werden.

Publikation:
Obstructor A organizes matrix assembly at the apical cell surface to promote enzymatic cuticle maturation in Drosophila, Journal of Biological Chemistry, DOI: 10.1074/jbc.M114.614933.

Weitere Informationen:
Privatdozent Dr. Matthias Behr
Translationszentrum für Regenerative Medizin (TRM) Universität Leipzig
E-Mail: matthias.behr@uni-leipzig.de

Yanina-Yasmin Pesch
Life & Medical Sciences (LIMES) Institut Universität Bonn
E-Mail: ypesch@uni-bonn.de

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