Описан механизм действия флавоноидов на личинки комаров

Комары — переносчики многих инфекционных заболеваний. Вид Aedes aegypti распространяет вирусы желтой лихорадкия, денге, Зика. Против рода Кусаки (Aedes) было разработано много инсектицидов, однако Ae. aegypti в последнее время становятся все более устойчивыми к ним: например, мутации в гене потенциалзависимого натриевого канала обеспечивают невосприимчивость комаров к пиретроидам. Чтобы остановить распространение этих комаров, необходимы новые инсектициды, которые нацелены на другие мишени. Ранее уже были показаны ларвицидные свойства флавоноидов против личинок Ae. aegypti и некоторых других видов комаров. Однако для того, чтобы начать применять соединия для защиты от насекомых, необходимо понять механизм их действия, а также возможный вред для других видов животных.

Ранее команда ученых из Японии определила ингибиторы белка Noppera-bo (Nobo), который относится к группе глутатион-S-трансфераз у Drosophila melanogaster, и показала их ларвицидное влияние. В новой работе исследователи описали ингибиторы аналогичного белка у Ae. aegypti (AeNobo) и механизм их воздействия на насекомых.

Сначала авторы проверили действие 9600 химических соединений на AeNobo, и определили, что 2'-гидроксифлаванон — один из самых эффективных ингибиторов этого белка. Основываясь на этом результате, ученые обратили внимание на различные флавоноиды. Они обнаружили, что концентрация полумаксимального ингибирования десяти проверенных ими соединений этой группы не превышает 10 μM.

Чтобы определить молекулярный механизм ингибирования AeNobo флавоноидами, ученые провели рентгенокристаллографический анализ. Сначала они определили кристаллическую структуру белка в присутствии глутатиона, а затем в присутствии ингибиторов — даидзеина и лютеолина. Это позволило исследователям определить, что ингибиторы не вмешиваются напрямую в связывание глутатиона и AeNobo, а взаимодействуют с местом связывания субстрата. Ученые отметили, что для действия флавоноидов особенно важны водородные связи с Glu-113: его замена позволяла белку избежать ингибирующих свойств даидзеина и лютеолина.

Далее авторы работы определили, что для эффективного ингибирования необходима гидроксильная группа C7 у даидезина и C3′ и C4′ у лютеолина. Ученые предположили, что если найти производное даидзеина, которое, как и лютеолин, образует две водородные связи с Glu-113, его ингибируюший эффект будет еще выше. Предложенное ими соединение, десметилглицетеин (DMG, 4',6,7-тригидроксифлавон), с высокой эффективностью ингибировало AeNobo (IC₅₀ = 0,287 μM). Кроме того, это вещество взаимодействовало с Phe-39, что вносило вклад в его ингибирующие свойства.

Наконец, исследователи показали действие ингибиторов AeNobo in vivo. Для личинок Ae. aegypti полулетальная доза DMG составила 9,39 ppm. Авторы работы определили, что флавоноиды мешают нормальному росту личинок во время первой стадии их развития. В то же время на личинки плодовых мушек D. melanogaster те же дозы DMG не оказали негативного воздействия.

Таким образом, команде исследователей удалось определить эффектидный ларвицид и описать механизм его действия на Ae. aegypti. Кроме того, ученые показали, что соединение специфично ингибирует белок комаров, но, например, не мешает развитию D. melanogaster. Наконец, действие DMG на здоровье человека неплохо изучено. Авторы работы считают, что флавоноиды в целом (и это соединение в частности) могут стать перспективными инструментами в борьбе с распространением инфекционных заболеваний.