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)