Allatoregulierende Neuropeptide und Sulfakinine in der Insektenentwicklung: Analyse der Genfunktion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Bei Insekten regulieren Peptidhormone (Neuropeptide) viele physiologische und entwicklungsrelevante Prozesse, wie Wachstum, Häutung, Metamorphose, Reproduktion, Diapause, Fressverhalten und den Metabolismus. Von den sogenannten allatoregulierenden Neuropeptiden ist bekannt, dass sie bei einigen Insektenarten die Juvenilhormonbiosynthese in den Corpora allata hemmen, während sie bei anderen Arten ganz andere Funktionen aufweisen können, wie z.B. eine myoregulatorische Aktivität, eine Wirkung auf die Eidotterproteine im Fettkörper oder auf die Verdauungsenzyme im Darm. Sulfakinine gehören zu der großen Gruppe der myoregulatorischen Neuropeptide mit Wirkung auf den Verdauungstrakt aber auch auf das Ovidukt oder das Herz der Insekten. Innerhalb dieses Projekts wurden die Allatostatine des B-Typs (W2X6W9-amid) aus Spodoptera frugiperda (einem Schadinsekt) in verschiedenen Geweben immunologisch lokalisiert. Dies diente zur Ermittlung möglicher Expressionsorte, um die aus den entsprechenden Geweben isolierte mRNA strukturell aufzuklären. Die molekulare Charakterisierung konnte jedoch bis jetzt nicht abgeschlossen werden. RNA Interferenz, die eine potente Methode zur Genfunktionsanalyse darstellt, konnte für beide untersuchten Insektenarten etabliert werden. Nach einer Injektion von doppelstängiger RNA konnte eine spezifische, systemische Suppression der Genexpression für alle in diesem Projekt untersuchten Neuropeptide nachgewiesen werden. Einige Funktionen der allatoregulierenden Neuropeptide (Allatostatine Typ A, C und Allatotropine 1 und 2) aus S. frugiperda wurden mittels Geninhibition mit der RNA Interferenzmethode in vivo charakterisiert wie z. B die inhibierende und/oder stimulierende Wirkungen auf den Juvenilhormontiter in der Hämolymphe der Tiere in Abhängigkeit von ihrem Entwicklungsstadium oder Alter. Die RNA Interferenz hatte Auswirkungen auf die Entwicklung der Tiere und auf ihre Reproduktionsleistung. Die Auswirkungen der Suppression des Allatostatin Typ A Gens bei S. frugiperda auf die Entwicklung und die Reproduktion wurde in einer ähnlichen Studie bei der Mittelmeerfeldgrille Gryllus bimaculatus (ein Nichtschadinsekt) verfolgt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Von einem weiteren Neuropeptid aus der Mittelmeerfeldgrille, dem Sulfakinin, konnte eine cDNA Struktur charakterisiert werden, aus der sich zwei Sulfakinine ableiten lassen. Unterdrückung der Expression des Sulfakiningens beeinflusste die Futteraufnahme der Tiere, den Nahrungstransport im Darm sowie die aktivität von Verdauungsenzymen. Die Ergebnisse zeigen eine wichtige Rolle dieser Peptide bei Verdauungsprozessen der Grille an. Detaillierte Kenntnisse zur Funktion von Genprodukten (Neuropeptide) und ihren strukturellen und funktionellen Interaktionen können bei der Entwicklung neuartiger Insektizide für die Schädlingsbekämpfung helfen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Meyering-Vos, M. (2004). Allatoregulierende Neuropeptide - Genstrukturund Funktionsanalysen von Allatostatinen und Allatotropinen als Grundlage zur Entwicklung neuartiger Insektizide. BASF Workshop, Ludwigshafen, D, Vortrag.
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Meyering-Vos, M. (2007). Allatostatins and sulfakinins as effectors of the digestive system in the cricket Gryllus bimaculatus established by using the RNA interference. Tagung der Deutsche Gesellschaft für allgemeine und angewandte Entomologie, Innsbruck, A, Vortrag.
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Meyering-Vos, M., Hoffmann, K.H. (2007). Silencing of the allatoregulating neuropeptides and the effect on the JH titer. IXth JH Conference, York, UK, Vortrag.
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Meyering-Vos, M., Immecke, S., Müller A., Woodring, J., Hoffmann, K.H. (2006). Food-intake and digestion in Gryllus bimaculatus after silencing of the sulfakinin and allatostatin gene. European Conference of Entomologists, Izmir, TR, Abstract.
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Meyering-Vos, M., Merz, S., Schmid, S., Westerlund, S., Woodring, J, Hoffmann, K.H. (2005). RNA Interferenz in der Mittelmeerfeldgrille Grylius bimaculatus zur Analyse der Funktion des Allatostatin A Gens. Tagung der Deutschen Gesellschaft für allgemeine und angewandte Entomologie, Dresden, D, Vortrag.
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Meyering-Vos, M., Merz, S., Sertkol, M., Hoffmann, K.H. (2006). Functional analysis of the allatostatin-A type gene in the cricket Gryilus bimaculatus and the armyworm Spodoptera frugiperda. Insect Biochem. Molec. Biol. 36, 492- 504.
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Meyering-Vos, M., Müller, A. (2007). Structure of the sulfakinine cDNA and gene expression from the Mediterranean field cricket Gryilus bimaculatus. Insect Mol. Biol., 16 (4), 445-454.
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Meyering-Vos, M., Müller, A. (2007b). RNA interference suggests sulfakinins as satiety effectors in the cricket Gryilus bimaculatus. J. Insect Physiol., 53, 840-848.
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Meyering-Vos, M., Sertkol, M., Westerlund, S., Hoffmann, K.H. (2005). Genfunktionsanalyse der allatoregulierenden Neuropeptide in Spodoptera frugiperda. Tagung der Deutschen Gesellschaft für allgemeine und angewandte Entomologie, Dresden, D, Vortrag. Meyering-Vos, M., Hoffmann, K.H. (2005). Gene functions of the allatoregulating neuropeptides in the cricket Gryllus bimaculatus and in the moth Spodoptera frugiperda. Deutsche Zoologische Gesellschaft (DZG), Bayreuth, D, Vortrag.
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Meyering-Vos, M., Woodring, J., Westerlund, S., Hoffmann, K.H. (2004). Gene silencing of allatoregulating neuropeptides from Gryilus bimaculatus and Spodoptera frugiperda. Upsala J. med. Sciences Suppl. 56, 70.
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Meyering-Vos, M., Woodring, J., Westerlund, S., Hoffmann, K.H. (2004). Gene silencing of allatoregulating neuropeptides from Grylius bimaculatus and Spodoptera frugiperda. Conference of European Comparative Endocrinologists, Uppsala, S, Vortrag.
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Wang, J., Meyering-Vos, M., Hoffmann, K.H. (2004). Type B [W(X)Wamide] allatostatins from the cricket, Grylius bimaculatus: molecular cloning, expression and tissue-specific localization. Juvenile Hormone Conference, Lake Tahoe, USA, Abstract.
