두 개의 후취 수용체가 1을 조절합니다.

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 176(2023) 이 기사 인용

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동양과실파리 Bactrocera dorsalis(Hendel)는 과일 작물의 악명 높은 해충입니다. Gravid 암컷은 숙주 식물의 휘발성 물질을 감지하여 적절한 산란 장소를 찾습니다. 여기서 우리는 망고의 휘발성 물질인 1-octen-3-ol이 암컷 파리의 산란 행동을 안내한다는 것을 보여줍니다. 두 개의 후각 수용체(BdorOR7a-6 및 BdorOR13a)는 qPCR 분석, Xenopus laevis 난모세포 및 HEK 293 세포의 이종 발현에 이어 시험관 결합 분석 및 CRISPR/에 의해 1-octen-3-ol 인식을 위한 주요 수용체로 식별됩니다. B. dorsalis의 Cas9 게놈 편집. 분자 도킹 및 부위 지정 돌연변이 유발은 1-octen-3-ol의 주요 결합 부위를 결정하는 데 사용됩니다. 우리의 결과는 B. dorsalis에서 임신한 암컷을 유인하는 1-octen-3-ol의 잠재력과 그 인식의 분자 메커니즘을 보여줍니다. 따라서 BdorOR7a-6 및 BdorOR13a는 여성 유인 물질 개발을 위한 분자 표적으로 사용될 수 있습니다. 또한, 우리의 현장별 돌연변이 유발 데이터는 1-octen-3-ol의 화학 공학을 촉진하여 보다 효율적인 유인 물질을 생성할 것입니다.

초식성 곤충이 적합한 산란 장소를 선택하는 것은 일반적으로 선호하는 숙주 식물에서 방출되는 휘발성 물질을 감지하는 임신한 암컷의 능력을 반영합니다. 그 예로는 과일을 발효하면서 방출되는 테르펜을 탐지하는 초파리 Drosophila melanogaster, 씨앗을 발아하면서 방출되는 1-옥텐-3-올과 3-옥타논을 탐지하는 콩종자파리 Delia platura, 누에나방 Bombyx mori 등이 있습니다. 뽕나무 잎4에서 방출되는 휘발성 물질과 숙주 식물과 곤충에서 방출되는 β-카리오필렌, α-파르네센 및 cis-3-hexen-ol을 탐지하는 기생 말벌인 Anastatus japonicas를 탐지합니다5. 과일 작물에 가장 파괴적이고 침입적인 해충 중 하나인 동양 초파리 Bactrocera dorsalis(Hendel)는6 완전히 익은 망고 열매에 알을 낳는 것을 선호합니다7,8,9,10. 이는 중력을 지닌 암컷이 불안정한 존재에 매력을 느끼는 것을 반영하는 것으로 생각됩니다. 망고 열매의 휘발성 물질인 화학 1-옥텐-3-올은 이 파리의 산란 장소 선택을 위한 가능한 오리엔티어링 단서 중 하나로 간주되었습니다.

곤충의 후각 시스템은 산란 행동을 안내하기 위해 휘발성 물질을 사용하는 데 중요한 역할을 합니다. 특정 휘발성 물질의 인식을 담당하는 후취 수용체(OR)는 특정 결합 부위를 식별하기 위한 전략으로 직접 결합 분석 및 부위 지정 돌연변이 유발과 함께 노출 기반 행동 테스트와 기능 상실 돌연변이의 조합을 사용하여 결정할 수 있습니다16 . 휘발성 물질과 그 수용체를 특성화한 역화학 생태학을 사용하여 주요 OR을 보다 효율적으로 표적으로 삼는 새로운 유인 물질을 개발할 수 있습니다. 예를 들어, DmelOR19a는 D. melanogaster2의 산란 행동을 제어하는 ​​감귤류 테르펜의 인식을 담당하는 것으로 밝혀졌습니다. 마찬가지로, HassOR31은 숙주 식물에 의해 방출된 Z-3-헥세닐 부티레이트에 반응하여 Helicoverpa assulta의 산란 행동을 안내하는 것으로 밝혀졌습니다. 또한 CRISPR/Cas9 시스템을 사용하여 후각 수용체 공동 발현 수용체(BdorOrco) 유전자를 삭제하면 암컷 B. dorsalis20에서 1-octen-3-ol 유도 산란 선호가 폐지된다는 사실을 발견했습니다. 이전 연구에서는 BdorOR13a가 시험관 내에서 1-octen-3-ol에 결합한다는 것을 직접적으로 보여 주었지만 지금까지 생체 내 행동 데이터는 제시되지 않았습니다. B. dorsalis의 1-octen-3-ol 인식에 대한 추가 분석은 고품질 게놈 서열의 부족으로 인한 불완전한 OR 데이터 세트로 인해 방해를 받았습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 새로운 고품질 게놈 어셈블리를 사용하여 B. dorsalis OR 계열에 포괄적으로 주석을 달았습니다. 우리는 처녀 및 짝짓기 암컷에서 OR의 발현 분석을 사용하고 이종 발현 시스템에 이어 전압 클램프 기록 및 칼슘 이미징 분석을 통해 후보 OR를 테스트하여 1-octen-3-ol에 대한 반응에 관여할 수 있는 두 개의 OR을 식별했습니다. 또한 CRISPR/Cas9 시스템을 사용하여 이 두 유전자를 녹아웃했습니다. 우리는 결합 메커니즘을 결정하기 위해 결합 부위 분석과 부위 지정 돌연변이 유발을 사용했습니다. 우리는 또한 임신한 암컷과 처녀 암컷에 대한 1-옥텐-3-올의 효과를 비교했습니다. 우리의 결과는 B. dorsalis의 1-octen-3-ol 인식의 분자 메커니즘을 나타내며 1-octen-3-ol의 화학 공학을 기반으로 보다 효율적인 여성 유인 물질 개발을 위한 분자 목표를 제공합니다.