Kontrolle von Xenobiotika in Insektenbeinen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Matthias Behr
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530093972

Die Tarsen am Ende der Insektenbeine sind die Kontakt- und Aufnahmestellen für Xenobiotika, einschließlich pflanzlicher Sekundärmetaboliten und Insektizide. Das folgende Projekt basiert auf der bisher nicht beachteten Hypothese, dass die Tarsen die Aufnahme und den Stoffwechsel von Xenobiotika kontrollieren. Der Tarsus ist eine Kutikularröhre, die mit Sinneszellen ausgestattet ist, um das Substrat zu schmecken, und mit Setea ausgerüstet, die für die Adhäsion erforderlich sind. Diese Strukturen und ihre Funktion sind bisher gut erforscht worden; im Gegensatz dazu sind die Kenntnisse über die Tarsalkutikula und die darunter liegenden epidermalen Zellen begrenzt. Wir werden Tarsen als Schlüsselorgan für die Verarbeitung von Xenobiotika anhand der Fruchtfliegen Drosophila melanogaster (Nicht-Schädling) und D. suzukii (Schädling) als Modellinsekten untersucht. Wir werden die Histologie der Tarsen mittels Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie analysieren, um mehr über die Kutikula und die Epidermis zu erfahren. Durch Proteomik und Transkriptomik werden wir Proteine und Gene in der Tarsen identifizieren. In einem Pilotversuch konnten wir 25 Cytochrom P450 und 19 Glutathion-S-Transferasen, die an der Entgiftung von Fremdstoffen beteiligt sind, sowie 11 Kutikula-Proteine in der Tarsen von D. melanogaster isolieren. Dieses Experiment wird mit D. suzukii Tarsen wiederholt. Die in Frage kommenden Proteine werden durch Gen-Editing (CRISPR/Cas9) mit Fluoreszenzmarkern versehen, um ihre Expression und ihr Lokalisierungsverhalten während der Exposition gegenüber Kontaktinsektiziden wie Cyhalothrin zu überwachen. Auch hier werden mit Hilfe von Gen-Editing-Verfahren mutierte Versionen der jeweiligen Gene erzeugt, um ihre Rolle bei der Entgiftung von Insektiziden zu untersuchen. Schließlich wird die Fähigkeit dieser Enzyme, Insektizide zu metabolisieren, in vitro untersucht. Die Ergebnisse dieses Projekts werden entscheidende Informationen zu der grundlegenden Frage liefern, wie die Insekten-Tarsen im Kontakt mit der nahen Umgebung des Tierkörpers bei der Orientierung in seiner ökologischen Nische genutzt werden, und sie werden es uns ermöglichen, durch Manipulation dieses interaktiven Prozesses intelligente Strategien zur Bekämpfung von Schadinsekten zu formulieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Gaelle Le Goff; Privatdozent Dr. Bernard Moussian