Wetenschap
Fruitvliegtestikels bieden een potentieel hulpmiddel tegen schadelijke insecten
Een manier om zeurende insecten te beteugelen is onder onze radar gebleven:een enzym uit de testikels van fruitvliegjes. De verbinding zou insecten kunnen bestrijden die ziekten overbrengen en gewassen beschadigen door hun voortplantingsvermogen te belemmeren, ontdekten onderzoekers van de Johns Hopkins Universiteit.
"We hebben een teen tussen de deur om fruitvliegpopulaties onder controle te houden met dit enzym", zegt Steven Rokita, hoogleraar scheikunde aan de Johns Hopkins die het onderzoek leidde. "Het zou een goede manier kunnen zijn om de vruchtbaarheid van allerlei biologische en agrarische plagen onder controle te houden, te beginnen met muggenpopulaties."
De bevindingen zullen worden gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences .
Rokita's groep stuitte op de ontdekking terwijl ze bestudeerden hoe jodide in de schildklier werkt. Het team heeft eerder de alomtegenwoordigheid van het enzym jodotyrosinedeiodinase aangetoond, dat een onverwachte rol leek te spelen in belangrijke fysiologische processen van bepaalde bacteriën, ongewervelde dieren en vele andere organismen.
De nieuwe inzichten laten zien dat het onderdrukken ervan bij fruitvliegjes leidt tot een overbelasting van broomtyrosine, een natuurlijke variant van het veel voorkomende aminozuur tyrosine. Te veel van deze stof belemmert het vermogen van het insect om sperma aan te maken.
Wetenschappers dachten eerder dat het enzym beperkt was tot organismen die thyroxine genereren, een van de schildklierhormonen die door alle gewervelde dieren wordt geproduceerd, inclusief zoogdieren, vogels, reptielen, amfibieën en vissen. De taak van het enzym is om het jodiumgehalte van het lichaam op een gezond niveau te houden om schildklierhormonen te produceren, die de stofwisseling, groei en andere functies reguleren.
"Tot onze verbazing zit dit enzym in een groot aantal dieren, sommige bacteriën, fruitvliegjes, zeeanemonen – allerlei soorten organismen die geen jodide nodig hebben," zei Rokita. "Wat doet het daar als deze organismen het niet nodig hebben?"
Door de teelballen van fruitvliegjes te verwijderen en te ontleden, volgde het team hoe het enzym de broomtyrosinespiegel reguleert. Toen ze het specifieke gen dat verantwoordelijk is voor het enzym uitschakelden, zagen ze dat broomtyrosine zich ophoopte in de testikels van de fruitvlieg.
"Het blijkt dat als het enzym ontbreekt, broomtyrosine zich ophoopt in mannelijke fruitvliegjes, en dat overbelasting de spermatogenese ernstig remt," zei Rokita. "Alle vliegen hebben een vergelijkbaar gen, wat betekent dat ze op een vergelijkbare manier op broomtyrosine kunnen reageren."
Potentiële strategieën voor ongediertebestrijding zouden het gebruik van standaard op suiker gebaseerde muggenvallen kunnen zijn, gemengd met broomtyrosine of andere stoffen die de werking van het enzym tegenhouden, zei Rokita.
De wetenschappers testen hun bevindingen op muggen bij het Johns Hopkins Malaria Research Institute.
Enzymen zijn eiwitten die helpen bij het versnellen van verschillende biologische processen die ons lichaam in stand houden. Hoewel het enzym in kwestie lijkt op een zoogdierenzym met een vergelijkbare functie, brengen mensen het niet tot expressie in hun testikels, en is het onwaarschijnlijk dat broomtyrosine de menselijke vruchtbaarheid beïnvloedt, zei Rokita.
De bevindingen tonen de waarde aan van het onderzoeken van biologische processen die wetenschappers vaak negeren, zei Rokita. Concreet laten de bevindingen zien dat veel levende wezens afhankelijk zijn van het halogeneringsproces, waarbij broom of vergelijkbare elementen worden toegevoegd aan moleculen zoals het aminozuur tyrosine om belangrijke lichaamsfuncties te controleren.
Deze reactie komt bij veel organismen voor, maar de functie ervan was alleen duidelijk gedefinieerd in de schildklier, zei Rokita.
"Dit opent onze ogen voor het idee dat halogenering van tyrosine gebruikelijk en erg belangrijk zou kunnen zijn, omdat het schadelijk is of omdat het een soort regelgevend antwoord is dat we al die tijd gemist hebben," zei hij.
Andere auteurs zijn Qi Su, Bing Xu en Xin Chen, allemaal van Johns Hopkins.