Epoxidace juvenilního hormonu posiluje reprodukční fitness hmyzu
Komárům byly pomocí CRISPR/Cas9 knokautu odebrány enzymy nezbytné buďto pro syntézu juvenilního hormonu nebo pro syntézu jak juvenilního hormonu, tak jeho ne-epoxidovaného prekursoru. Snížená fitness prvně zmíněných mutantů prokazuje biologický význam epoxidačního kroku.
Popis obrázku: Levý panel: Poslední dva kroky v biosyntéze juvenilního hormonu u komára Aedes aegypti. Pravý panel: Fotografie líhnoucího se dospělého komára byla vybrána na obálku čísla PNAS s daným článkem Marcely Nouzové a kolegů. Foto: Alex Wild.
Juvenilní hormon (JH) řídí metamorfózu a stimuluje rozmnožování hmyzu. U komára Aedes aegypti, přenašeče "žluté zimnice", kulminuje biosyntéza JH dvěma chemickými reakcemi: (1) methylace farnesoátu na methyl farnesoát (MF) a (2) epoxidace MF na JH III. Prekursor MF plní hormonální funkci u korýšů a v poměru k epoxidovanému JH III hmyzu je slabším agonistou receptorů JH (Bittova et al., 2019). Pořadí těchto dvou biosyntetických reakcí u komára spolu s CRISPR/Cas9 knokautem příslušných enzymů nám umožnil geneticky oddělit produkci epoxidovaného JH III od syntézy MF. Potomstvo komárů postrádající schopnost syntetizovat jak MF, tak JH III dokončilo embryogenezi a všechna larvální stadia, ale zahynulo na počátku metamorfózy, zatímco komáři bez JH III ale schopní syntézy MF dosáhli dospělosti a množili se. Jak samci, tak samice postrádající epoxidovaný hormon však byli menší a reprodukčně slabší než normální komáři. Z těchto výsledků plyne, že schopnost epoxidovat MF, chybějící korýšům, byla inovací, která mohla přispět k evoluční úspěšnosti hmyzu.
Nouzova, M., Edwards, M.J., Michalkova, V., Ramirez, C.E., Ruiz, M., Areiza, M., DeGennaro, M., Fernandez-Lima, F., Feyereisen, R., Jindra, M., Noriega, F.G. (2021) Epoxidation of juvenile hormone was a key innovation improving insect reproductive fitness. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 118, e2109381118. DOI: 10.1016/j.jbc.2021.101387
