Самки комаров, как известно, полагаются на массив сенсорной информации, чтобы найти людей, чтобы укусить, улавливая углекислый газ, запах тела, тепло, влагу и визуальные сигналы. Теперь исследователи, опубликовавшие статью в журнале Current Biology от 28 марта, обнаружили, как комары улавливают кислотные летучие вещества, содержащиеся в человеческом поте.
Ключом является обонятельный корецептор, известный как Ir8a. Исследователи обнаружили, что комары, у которых отсутствует функциональная версия гена Ir8a, гораздо меньше привлекают людей. Полученные данные потенциально предлагают новые подходы к разработке новых и улучшенных средств от комаров.
«Удаление функции Ir8a устраняет примерно 50 процентов активности по поиску хозяина», - говорит старший автор Мэтью ДеДженнаро, исследователь нейробиологии комаров в Международном университете Флориды в Майами. «Могут быть обнаружены запахи, маскирующие путь IR8a, которые могут повысить эффективность современных репеллентов, таких как ДЭТА или пикаридин. Таким образом, наше открытие может помочь заставить людей исчезнуть как потенциальные хозяева для комаров».
С другой стороны, путь Ir8a также можно использовать для создания новых аттрактантов для комаров, добавляет он. Эти аттрактанты могут заманивать комаров от людей в ловушки.
Вдохновением для новой работы послужила предыдущая работа, которую ДеДженнаро проводил в качестве постдокторанта в лаборатории Лесли Восшалла в Рокфеллеровском университете. В этих исследованиях команда разрушила другой обонятельный корецептор, названный Orco, и наблюдала, как это меняет поведение комаров.
Они обнаружили, что этим комарам было сложнее отличить людей от других животных. Комары также потеряли интерес к нектару и отвращение к ДЭТА. Но их по-прежнему привлекали позвоночные животные, включая людей. Это означало, что нужно было найти больше рецепторов.
В новом исследовании ДеДженнаро и его коллеги обратились к другой группе рецепторов, широко известных как ионотропные рецепторы, и в частности к Ir8a, который экспрессируется в антенне. Они использовали систему редактирования генов CRISPR/Cas9, чтобы разрушить Ir8a у комаров Aedes aegypti. Затем они проверили относительный вклад корецептора в обнаружение запаха человека и его генетическое взаимодействие с другими путями обонятельных рецепторов, которые ранее были вовлечены в Ae. aegypti поиск хозяина.
Исследования показывают, что комаров, несущих мутантную версию Ir8a, не привлекает молочная кислота, и они не могут обнаруживать другие кислотные компоненты человеческого запаха. По сравнению с контролем дикого типа в анализах мембранного кровоснабжения мутанты Ir8a показали сниженную реакцию на запах человека, но не на тепло или CO2Мутанты Ir8a также были менее чувствительны к человеку и человеческому запаху, чем контрольная группа дикого типа в другой серии экспериментов.
Их результаты также предполагают, что генетические взаимодействия между различными рецепторами важны, поскольку CO2 повышает чувствительность комаров к человеческим запахам. Они также подчеркивают важность обнаружения кислотных летучих веществ человека в способности насекомых охотиться и питаться людьми.
«Фенотип Ir8a не модулируется углекислым газом, но требует функции рецептора углекислого газа», - объясняет ДеДженнаро. «Это говорит о том, что углекислый газ необходим для активации реакции IR8a на кислые летучие вещества в запахе человека, но недостаточен для спасения мутантного фенотипа. Наши результаты убедительно свидетельствуют о том, что обнаружение запаха хозяина с помощью IR8a является обязательным компонентом системы обнаружения хозяина комара."
DeGennaro говорит, что их конечной целью является разработка спасительного парфюма для защиты людей от укусов комаров, и это новое исследование является важным шагом на этом пути.
«Передача таких болезней, как лихорадка денге, желтая лихорадка, вирус Зика и малярия, может быть остановлена, если мы не позволим этим комарам кусать нас», - говорит ДеДженнаро. «Чтобы найти новые решения для предотвращения укусов комаров, нам нужно сосредоточиться на понимании молекулярных основ поведения комаров».
Исследователи теперь надеются получить еще более детальное представление о пути IR8a. Затем они приступят к химическому скринингу, используя идентифицированные гены, чтобы вывести их на потенциально новые аттрактанты и репелленты для комаров.