Pyrethroïde pesticiden zijn effectief. Soms te effectief.

Onderzoekers van de afdeling entomologie van de Michigan State University hebben een sleutel ontgrendeld om de effectiviteit van het insecticide te behouden bij het elimineren van ongedierte zonder nuttige insecten te doden. zoals bijen. De studie, in het huidige nummer van Proceedings van de National Academy of Sciences , laat zien dat moleculaire tweaks het verschil kunnen maken.

Pyrethroïden richten zich op het spanningsafhankelijke natriumkanaal, een eiwit dat wordt aangetroffen in zenuw- en spiercellen en wordt gebruikt voor snelle elektrische signalering. Pyrethroïden werken in principe door zich te binden aan de spanningspoort van het natriumkanaal en te voorkomen dat deze sluit. Het zenuwstelsel raakt overprikkeld en het insect wordt gedood. Deze bestrijdingsmiddelen, echter, hebben niet hetzelfde effect op mensen, of andere zoogdieren wat dat betreft.

Ke Dong, MSU insectentoxicoloog en neurobioloog en co-auteur van het artikel, aangescherpt op een enkel eiwit dat hommels dezelfde weerstand kon bieden als mensen - tau-fluvalinaat, een pyrethroïde insecticide. Dong werkte samen met Shaoying Wu, hoofdauteur van Henan Agricultural University (China), die het onderzoek deed in het lab van Dong als gastwetenschapper.

"Voor het eerst laten we zien dat unieke structurele kenmerken in natriumkanalen van bijen interfereren met de binding van tau-fluvalinaat aan natriumkanalen van hommels, "zei Dong. "Dit opent de mogelijkheid om nieuwe chemicaliën te ontwerpen die zich richten op natriumkanalen van ongedierte, maar bijen sparen."

Natriumkanalen zijn grote transmembraaneiwitten van meer dan 2, 000 aminozuurresten. Het lab van Dong heeft vele jaren besteed aan het ontrafelen van deze baanbrekende vooruitgang. De wetenschappers begonnen aanvankelijk met natriumkanalen van andere insecten, zoals muggen, fruitvliegjes, kakkerlakken, mijten en teken, om te vinden waar pyrethroïden binden aan natriumkanalen van insecten om ze effectief te doden. Ze kregen hulp van de natuur.

"Door wilde muggen te onderzoeken die resistent zijn geworden tegen pyrethroïden, we waren in staat om de potentiële sites te beperken waarop we ons moesten concentreren, ' zei Dong.

specifiek, in een eerdere studie, Dong en het team identificeerden mutaties die de kanalen resistenter maakten tegen pyrethroïden. Werken met Boris Zhorov, een computermodelleringsexpert van de McMaster University in Canada, ze identificeerden twee verschillende pyrethroïde bindingsplaatsen op natriumkanalen van insecten. Ze ontdekten ook de moleculaire verschillen tussen de verschillende reacties van zoogdieren en insecten op pyrethroïden.

Voor het huidige onderzoek het team concentreerde zich op een al lang bestaand raadsel dat hommels en honingbijen zeer gevoelig zijn voor de meeste pyrethroïden, maar ze waren resistent tegen tau-fluvalinaat. Momenteel, tau-fluvalinaat wordt veel gebruikt om landbouwongedierte en ook varroamijten te bestrijden, die wereldwijd een van de grootste bedreigingen voor bijen vormen.

Eventueel, het team ontdekte dat het kanaal resistent is tegen tau-fluvalinaat maar gevoelig is voor andere pyrethroïden. Verdere mutatieanalyse en computermodellering onthulden dat specifieke aminozuurresiduen in hommelnatriumkanalen verantwoordelijk zijn voor de selectieve toxiciteit.

Toekomstig onderzoek zal natriumkanalen van verschillende plagen en nuttige insecten onderzoeken om de kenmerken van pyrethroïde bindingsplaatsen te onderzoeken, die de basis zou kunnen leggen voor het ontwerpen van nieuwe en selectieve pesticiden. Het zal ook licht werpen op hoe plagen in de loop van de tijd resistentie ontwikkelen tegen insecticiden en hoe nuttige insecten erop reageren in het veld.