In silico and in vivo ανάλυση το μεταφορέα ενδυσόνης Oatp74D στα λεπτιδόπτερα

This item is provided by the institution :
University of Crete   

Repository :
E-Locus Institutional Repository   

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*



In silico and in vivo characterization of the ecdysone importer Oatp74D in Lepidoptera
In silico and in vivo ανάλυση το μεταφορέα ενδυσόνης Oatp74D στα λεπτιδόπτερα

Φωτιάδου, Μελίνα Χ.

Siden-Kiamos, Inga
Βόντας, Ιωάννης
Παυλίδης, Παύλος

text
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

2021-11-26


Τα έντομα παράσιτα βλάπτουν την αγροτική παραγωγή σε μεγάλο βαθμό, επιβάλλοντας σημαντικά κόστη στην παγκόσμια οικονομία. Την ίδια στιγμή, η εντατική χρήση εντομοκτόνων οδηγεί συχνά σε πληθυσμούς ανθεκτικούς στα υπάρχοντα εντομοκτόνα. Τη σημερινή εποχή, δύο σημαντικά παράσιτα-λεπιδόπτερα είναι η Helicoverpa armigera και η Spodoptera frugiperda. Αυτά τα είδη θεωρούνται τόσο καταστροφικά, επειδή είναι πολυφάγα, εισβάλλουν σε νέες καλλιέργειες, εντοπίζονται σε μεγάλο εύρος περιοχών και έχουν ήδη αναπτύξει ανθεκτικότητα σε υπάρχοντα εντομοκτόνα, μέσω σημειακών μεταλλαγών. Επομένως, η εύρεση νέων στόχων για ανάπτυξη εντομοκτόνων, για την αντιμετώπιση αυτών των πληθυσμών, είναι ύψιστης σημασίας. Πρόσφατη έρευνα στο έντομο-μοντέλο Drosophila melanogaster αναφέρει το ρόλο ενός μεμβρανικού μεταφορέα γνωστό ως Ecdysone Importer (EcI) ή αλλιώς organic anion transporting polypeptide 74D (Oatp74D), στην ανάπτυξη της D. melanogaster. Η εκδυσόνη είναι στεροειδής ορμόνη που ρυθμίζει διάφορες φυσιολογικές διεργασίες του οργανισμού. Μόλις η εκδυσόνη εισέλθει στα κύτταρα, προσδένεται και ενεργοποιεί ένα ενδοκυττάριο πυρηνικό υποδοχέα (EcR), ο οποίος μετά είναι ικανός να επάγει την μεταγραφή διάφορων γονιδίων αναγκαίων για την ανάπτυξη του οργανισμού. Έχει δειχθεί ότι το EcI είναι απαραίτητο για τη σηματοδότηση από εκδυσόνη. Ο μεταφορέας αυτός ανήκει σε ένα συγκεκριμένο υποκλάδο της Solute Carrier O (SLCO) οικογένειας μεταφορέων, που εμφανίζεται εκτενώς στα έντομα αλλά απουσιάζει από τα θηλαστικά. Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά του EcI, η αναγκαιότητά του για τον οργανισμό και η ειδικότητα ύπαρξης του στα έντομα, τον καθιστούν ένα πιθανό στόχο για την ανάπτυξη εντομοκτόνων. Ωστόσο, περαιτέρω ανάλυση αυτού του μεταφορέα χρειάζεται να γίνει στα έντομα-παράσιτα προκειμένου να δειχθεί αν είναι κατάλληλος ως στόχος. Σε αυτή τη μελέτη, κατασκευάσαμε ένα φυλογενετικό δέντρο των SLCO μεταφορέων διάφορων εκδυσόζωων, οργανισμών που χρησιμοποιούν εκδυστεροειδή. Το δέντρο αυτής της οικογένειας γονιδίων παρείχε πληροφορίες σχετικά με το ποια είδη έχουν πιθανά ορθόλογα του Oatp74D και έδειξε ότι αυτό το γονίδιο πιθανότατα εμφανίστηκε πριν την εξέλιξη των αρθρόποδων, αλλά μετά την εξέλιξη των εκδυσόζωων. Μετά τον εντοπισμό των πιθανών ορθόλογων του Oatp74D στα υπό μελέτη παράσιτα, προχωρήσαμε σε λειτουργικό χαρακτηρισμό του αντίστοιχου γονιδίου στα λεπιδόπτερα. Χρησιμοποιώντας το CRISPR Cas9 σύστημα καταφέραμε να δημιουργήσουμε μωσαϊκά knockouts του Oatp74D σε έμβρυα S. frugiperda και βρήκαμε ότι το συγκεκριμένο γονίδιο είναι αναγκαίο για την ανάπτυξη του οργανισμού σε εμβρυικό και λαρβικό στάδιο. (EL)
Insect pests damage agricultural production to a great extent, imposing significant costs to global economy. At the same time, the intensive use of insecticides often brings about populations resistant to the existing insecticides. At present, two major lepidopteran pests are Helicoverpa armigera and Spodoptera frugiperda. These species are considered to be so destructive, because they are polyphagous, invasive, widely distributed and have already developed resistance to existing insecticides via target-site mutations. Thus, the discovery of new targets for drug development, in order to control their populations, is of utmost importance. Recent research in the model insect Drosophila melanogaster reports the role of a plasma membrane transporter referred as Ecdysone Importer (EcI), also known as organic anion transporting polypeptide 74D (Oatp74D), in the development of D. melanogaster. Ecdysone is a steroid hormone that regulates several physiological processes. When ecdysone enters the cell it binds and activates an intracellular nuclear receptor (EcR) which is then able to induce the transcription of several genes essential for the development of the organism. It was shown that EcI is necessary for ecdysone signaling. This transporter belongs to a specific subclade of the Solute Carrier O (SLCO) family of transporters, which is well represented in insects while being absent in mammals. These two characteristics of EcI, the essentiality for the development of the organism and the insect specificity, render it a potential target for the development of insecticides. However, further analysis of this transporter is needed in pest species to prove whether it is appropriate as a drug target. In this study, we constructed a phylogenetic tree of the SLCO transporters of several ecdysozoa, organisms that utilize ecdysosteroids. The gene family tree provided information on which species have potential orthologs of Oatp74D and showed that this gene probably appeared before the evolution of arthropods, but after the evolution of ecdysozoa. After finding the potential orthologs of Oatp74D in the pests of our interest, we proceeded to functional characterization of the lepidopteran Oatp74D. By making use of CRISPR Cas9 system we managed to generate mosaic knockouts of Oatp74D in S. frugiperda embryos and found that this gene is necessary for the development of the organism at embryonic and larval stages. (EN)


Insecticides
Εντομοκτόνα
Importer
Spodoptera
Frugiperda

English





*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)