Datum: 29.01.2020

Transkriptom pleuropodií z embryí saranče podporuje hypotézu, že tyto orgány produkují enzymy umožňující larvě se vylíhnout

Článek publikovaný ve Frontiers in Zoology oznamuje izolaci genů exprimovaných v záhadných orgánech hmyzích embryí zvaných pleuropodia. Naše data přinášejí transkriptomickou podporu pro osmdesát let starou hypotézu, podle které pleuropodia sekretují enzymy rozpouštějící část vaječných obalů, a tak umožňují larvě dostat se z vajíčka.

Popis obrázku: Nahoře: Embryo saranče Schistocerca gregaria ve stadiu, kdy jsou pleuropodia plně diferencované orgány (foto ze skenovacího elektronovího mikroskopu). Pleuropodium je zvětšeno vpravo. Dole: “Dot plot” grafické znázornění termínů genové ontologie obohacených v diferenciálně exprimovaných genech intenzivně sekretujících pleuropodií. Šipky označují termíny vztahující se k degradaci kutikuly.

Pleuropodia jsou zvláštní, od končetin odvozené orgány, které se přechodně objevují na prvním abdominálním článku embryí u většiny “řádů“ hmyzu. Snad proto, že chybí u genetického modelu Drosophila, se o nich ví velice málo. Pokusy provedené před osmdesáti lety na hmyzu z řádu Orthoptera naznačovaly, že pleuropodia sekretují “enzym k líhnutí“, který rozpouští serozovou kutikulu, tedy jeden z vaječných obalů, a to umožňuje larvě se vylíhnout. Důkaz moderními metodami však chybí. My jsme pomocí RNA sekvenování identifikovali geny exprimované v pleuropodiích saranče Schistocerca gregaria (Orthoptera). Vyizolovali jsme transkriptomy z deseti vývojových stádií pleuropodií, která jsme nejprve definovali morfologicky pomocí transmisní elektronové mikroskopie. Ukazujeme, že když mají pleuropodia morfologické znaky funkčních orgánů a intenzivně sekretují, jsou skutečně obohaceny o transkripty pro enzymy schopné degradovat kutikulární protein a chitin. Ty zahrnují i velice účinně kutikulu degradující chitinázu 5, množství jejíhož transkriptu roste těsně před líhnutím. To poskytuje molekulární podporu pro funkci pleuropodií v sekreci “enzymu k líhnutí”. Neočekávané zjištění bylo množství transkriptů pro enzymy související s imunitou. To naznačuje, že pleuropodia mají i další funkce, jako je například podpora embryonální imunity. Podle genů, které exprimují jsou pleuropodia specializované embryonální orgány a zjevně důležitá, avšak opomenutá část hmyzí fyziologie.

Tato práce vznikla převážně během stáže první autorky na Katedře zoologie na Univerzitě v Cambridge a dokončena ve spolupráci s Katedrou evoluční vývojové genetiky na Univerzitě v Göttingenu.

Konopová, B., Buchberger, E., Crisp, A. Transcriptome of pleuropodia from locust embryos supports that these organs produce enzymes enabling the larva to hatch. Front Zool 17, 4 (2020). DOI: 10.1186/s12983-019-0349-2

Zpět

 

KONTAKT

Biologické centrum AV ČR, v.v.i.
Entomologický ústav
Branišovská 1160/31
370 05 České Budějovice

NAJÍT PRACOVNÍKA