Белок SAP2 в лапках бережет малярийного комара от инсектицидов

Ученые впервые показали механизм резистентности анофелесов к инсектицидам за счет хемосенсорных белков. Устойчивые популяции несут характерные однонуклеотидные полиморфизмы.

Credit:
Everett Historical | Shutterstock.com

Комар Anopheles gambiae — главный переносчик малярии. За последние 20 лет число случаев заболевания в эндемичных регионах значительно сократилось благодаря практике развешивания над кроватями противомоскитных сеток, обработанных инсектицидами. В качестве действующих веществ используются пиретроиды, оказывающие на насекомых нейротоксическое действие. Эти соединения быстро проникают через покровы комаров и убивают их почти мгновенно.

Однако данные о заболеваемости в Африке за 2017 год говорят о том, что эффективность существующих методов борьбы с малярией снижается: естественный отбор привел к появлению популяций комаров, устойчивых к пиретроидам.

Известно, что у некоторых насекомых в ответ на воздействие инсектицидов повышается экспрессия хемосенсорных белков. В новой работе группа ученых из Великобритании и Греции проанализировала экспрессию восьми белков этого семейства у самок A. gambiae из мультирезистентной лабораторной колонии комаров. Уровень конститутивной экспрессии двух белков из восьми был значительно выше у резистентных комаров, чем у представителей чувствительных к инсектицидам линий. Наиболее высокая концентрация белков отмечалась в лапках, и она повышалась в ответ на воздействие пиретроида дельтаметрина. Сайленсинг за счет РНК-интерференции гена SAP2, кодирующего один из этих белков, почти полностью восстанавливал чувствительность комаров к дельтаметрину и повышал чувствительность к другим пиретроидам. На устойчивость к другим классам инсектицидов изменение экспрессии SAP2 не повлияло.

Авторы экспрессировали белок SAP2 в Escherichia coli и проанализировали его химические свойства. Выяснилось, что SAP2 связывается с пиретроидами с высокой специфичностью. Ученые предположили следующий механизм его действия: когда комар садится на обработанную сетку, SAP2, содержащийся в лапках, связывает инсектицид, препятствуя его проникновению внутрь комара.

Анализ доступных транскриптомов анофелесов показал, что повышенная экспрессия SAP2 характерна для мультирезистентных западноафриканских популяций. Ученые обратились к геномной базе Anopheles gambiae 1000 Genomes Project и с помощью вычислительного подхода определили, что в области генома, в которой сосредоточен кластер хемосенсорных белков, генетическое разнообразие снижено. Это явление называется «selective sweep» — сокращение генных вариантов под действием положительного естественного отбора. Ученые выявили однонуклеотидные полиморфизмы (SNPs), характерные для резистентных комаров. Эти полиморфизмы могут использоваться в качестве маркеров для отслеживания распространения устойчивости к инсектицидам.

В данном исследовании впервые описан механизм резистентности A. gambiae к пиретроидным инсектицидам за счет хемосенсорных белков. Ранее был выявлен другой механизм: метаболическая устойчивость, вызванная цитохромом P450. Тогда проблему решили добавлением в состав для обработки сеток бутоксида пиперонила, блокирующего действие цитохрома. Чувствительность комаров была восстановлена в тех регионах, где преобладали анофелесы с метаболической устойчивостью. Возможно, в случае с A. gambiae, оверэкспрессирующими SAP2, стоит действовать аналогичным образом: добавить к пиретроидам вещество, блокирующее связывание белка с инсектицидом.

Источник

Ingham, V.A., Anthousi, A., Douris, V., et al. // A sensory appendage protein protects malaria vectors from pyrethroids. // Nature (2019); DOI: 10.1038/s41586-019-1864-1
Добавить в избранное

Вам будет интересно