Неожиданные результаты показывают, что датчики запаха комаров чувствительны к молекулярной регуляции, которые помогают игнорировать репелленты от насекомых.

Результаты, опубликованные 8 марта в Cell Reports (https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247..), раскрывают различия в обонятельных системах насекомых и дополняют растущий объем исследований, направленных на улучшение методов отпугивания комаров от кожи человека.

Укусы комаров не только вызывают раздражающие отеки и зуд, но во всем мире они играют роль в распространении безудержных и часто смертельных заболеваний, таких как малярия и лихорадка денге, а также инфекции, вызванные вирусом Зика.

«Когда эксперименты идут не так, как предполагалось, часто можно обнаружить что-то новое», — говорит Кристофер Поттер, доктор философии, доцент нейробиологии в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса, описывая новое исследование. Оказывается, говорит он, «комары намного хитрее, чем мы думали». Поттер и бывший научный сотрудник Сара Магуайр, доктор философии, разработали свой исследовательский проект, полагая, что они обнаружат, что комары имеют ту же реакцию, что и плодовые мушки, когда их новые сенсоры запаха вынуждены экспрессироваться.

Другое исследование показало, что когда обонятельные рецепторы в обонятельных нейронах мух аномально выражены, в мозг доставляется новый сигнал, основанный на выраженном обонятельном рецепторе, и насекомые удаляются от неприятного запаха.

Затем исследователи проверили тот же сценарий на самках комаров Anopheles, чей укус передает паразитов, вызывающих малярию у людей. Идея заключалась в том, что если бы исследователи могли перевести нейроны, отвечающие за запах комаров, в аналогичное состояние экспрессии, вызванное одорантами, уже находящимися на коже, комары избежали бы запаха и улетели бы. В экспериментах с комарами исследователи использовали генетически модифицированных комаров для сверхэкспрессии рецептора запаха, называемого AgOR2, который реагирует на одоранты животных, обнаруженные у людей. Измеряя активность нейронов, генерируемых обонятельными рецепторами комаров, ученые обнаружили, что комары с гиперэкспрессией рецепторов AgOR2 очень слабо реагируют на обычные запахи животных, бензальдегид и индол, а также на химические одоранты в целом.

«Сверхэкспрессия AgOR2 нарушила всю систему, инактивировав обонятельные рецепторы у этих комаров», — говорит Поттер.

Затем, работая с ученым Университета Джона Хопкинса Лоялом Гоффом, доктором философии, исследователи провели дополнительные эксперименты, чтобы определить уровень выхода матричной РНК в обонятельных нейронах, вынужденных экспрессировать ген AgOR2.

Они определили это с помощью метода, называемого секвенированием РНК, который измеряет количество РНК, посредника между ДНК и выходом ее белка, в нейронах, обнаруженных в усиках нормальных и генетически модифицированных комаров. Они обнаружили, что комары, генетически модифицированные для сверхэкспрессии AgOR2, имели на 95% меньше экспрессии в своих естественных обонятельных рецепторах по сравнению с немодифицированными комарами.

Наконец, в текущем исследовании исследователи проверили, как комары, модифицированные для сверхэкспрессии AgOR2, реагируют на одоранты в обычных средствах от насекомых, таких как лемонграсс. Они обнаружили, что генетически модифицированные комары способны игнорировать репелленты от насекомых.

Исследователи подозревают, что отключение рецепторов запаха может быть своего рода отказоустойчивостью у комаров, гарантируя, что только один тип рецептора запаха экспрессируется одновременно.

Поскольку обонятельные системы комаров Anopheles продолжают развиваться во взрослом возрасте, примерно через восемь дней после вылупления, исследователи предполагают, что обонятельные нейроны насекомых могут быть восприимчивы к экспрессии обонятельных рецепторов в зависимости от окружающей среды. Этот тип гибкости обонятельных нейронов комара может позволить комару адаптироваться к запаху окружающей среды. Исследователи проводят эксперименты, чтобы проверить эту теорию.

Поттер надеется, что текущие результаты могут продвинуть поиск методов, которые могут заставить обонятельную систему комаров больше не предпочитать запах людей.