Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum AUTAN so erfolgreich gegen Mücken und andere Insekten wirkt

23.09.2011
Der Wirkstoff DEET macht Insekten orientierungslos, indem er die Signalstärken ihrer Antennen verfälscht

DEET wird schon seit Jahrzehnten gegen verschiedene stechende und beißende Insekten erfolgreich eingesetzt. Wissenschaftler der Rockefeller Universität, New York, in Kooperation mit dem Max Planck Institut für chemische Ökologie, Jena, sind jetzt der Wirkungsweise von DEET (N,N-diethyl-meta-toluamide) auf die Spur gekommen. Der Stoff ist nämlich nicht, wie lange vermutet, ein Blockierer von anlockenden Duftsignalen blutspendender Säugetiere, und er löst auch nicht ein aktives Fluchtverhalten von Mücken oder Fruchtfliegen aus.


Gelbfiebermücke (Aedes aegypti) sticht in menschliche Haut. Rickard Ignell, SLU Alnarp, Schweden

Seinen Siegeszug als Antimückenmittel konnte er antreten, weil er die Nervensignale von Geruchsrezeptoren unterschiedlicher Insektenarten individuell moduliert. Diese als odorant receptors (OR) bezeichneten Proteine dienen der Wahrnehmung von speziellen Duftsignalen, an denen die Insekten ihren Wirt oder ihre Nahrungsquelle erkennen und gezielt dorthin fliegen. DEET verstärkt oder schwächt die durch einen Duftstoff ausgelösten Nervensignale je nach Art des Rezeptors und des stimulierenden Duftstoffes – mit der Folge, dass die Tiere die Orientierung verlieren. (NATURE, ahead of print publication, DOI 10.1038/nature10438)

Seit 1946 im Einsatz

Mit der jetzt in NATURE erschienen Arbeit aus der Gruppe um die Neurobiologin Leslie Vosshall von der Rockefeller University, USA, konnte ein jahrzehntelanger wissenschaftlicher Diskurs auf diplomatischem Wege aufgeklärt werden. DEET, im Jahr 1946 als wirksames Mittel gegen Mückenstiche entwickelt und seitdem im weltweiten Einsatz, wirkt nämlich weder als Reizblocker noch als aktives „repellent“ (Abwehrstoff): Der für uns Menschen schwach riechende Stoff ist für Insekten sehr wahrscheinlich ein „confusant“ – ein Verwirrstoff. In Kooperation mit Bill Hansson und Marcus Stensmyr vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena, die die Duftstoffanalytik durchgeführt haben, konnten die Wissenschaftler den Wirkmechanismus von DEET mittels moderner neuro-, molekularbiologischer und chemischer Verfahren aufklären.

Ein Nerv, ein Rezeptor

Für ihre Experimente kam den Forschern die Anatomie des Geruchsapparats ein Stück weit entgegen. Die Antennen des Versuchsobjekts Drosophila melanogaster (Fruchtfliege) besitzen in ihren Riechhärchen (Sensillen) spezifische Geruchsrezeptoren (ORs), die sich in der Zellmembran eines dazugehörigen Nervs (olfactory sensory neuron – OSN) befinden. Mindestens zwei solcher OSNs sind in einem Sensillum verborgen. In den Versuchen wurden die elektrischen Signale je eines OSN gleichzeitig aufgenommen und miteinander verglichen. Bei Zugabe eines ausgesuchten Duftstoffs, beispielsweise Linalool, wurde dann festgestellt, dass DEET einen stimulierenden Effekt auf das OSN mit dem Rezeptor Or59b und parallel einen inhibierenden Effekt auf das OSN mit dem Rezeptor Or85a hatte. Insgesamt wurden die Reaktionen von vier OSNs auf zehn verschiedene Duftstoffe verglichen. Alle Nerven reagierten, und dies sogar abhängig von der Konzentration der Gerüche in der Umgebung, bis auf drei Ausnahmen unterschiedlich im Beisein von DEET. In Abwesenheit eines Duftstoffes wirkte DEET hingegen so gut wie gar nicht. Der Stoff verändert somit die "mentale Duftkodierung" der Tiere, die demzufolge nicht mehr gezielt, sondern verwirrt reagieren.

Natürliche Variabilität der Duftrezeptoren könnte der Grund für das breite Wirkspektrum von DEET gegen verschiedenste Insektenarten sein

Um den Wirkmechanismus von DEET zu entschlüsseln, wurde der Rezeptor Or59b genauer analysiert. Die Duftreaktionen von 18 an verschiedenen Orten der Welt gesammelten Fruchtfliegen wurden miteinander verglichen und zeigten ähnliche Ergebnisse wie der Laborstamm - bis auf einen Stamm aus Brasilien, der sich als insensitiv gegen DEET herausstellte und gegenüber bestimmten Düften andere Aktivierungsmuster zeigte. Das Or59b kodierende Gen aus dem südamerikanischen Stamm wurde daraufhin mit dem Gen des Laborstammes verglichen und zeigte mehrere Abweichungen in den abgeleiteten Aminosäuresequenzen. Die individuelle Untersuchung der einzelnen Aminosäureaustausche unter Einsatz von transgenen Fruchtfliegen zeigte, dass schon eine Veränderung von Valin nach Alanin im brasilianischen Stamm ausreichte, um die DEET Wirkung aufzuheben - ein Beweis, dass der Stoff direkt mit einem OR interagiert und nicht mit ebenfalls im Rezeptorkomplex vorhandenen konservierten Untereinheiten wie beispielsweise Orco (olfactory receptor coreceptor). Weil das Repertoire an unterschiedlichen ORs in verschiedenen Insektenarten und deren Ökotypen groß ist, könnte hierin der Grund für das enorm breite Wirk- und Wirtsspektrum von DEET liegen. [JWK]

Originalveröffentlichung:

Maurizio Pellegrino, Nicole Steinbach, Marcus C. Stensmyr, Bill S. Hansson, Leslie B. Vosshall: A natural polymorphism alters odour and DEET sensitivity in an insect odorant receptor. NATURE, ahead of print publication, DOI 10.1038/nature10438

Weitere Informationen:

Bill S. Hansson, MPI chemische Ökologie, Jena
Tel.: 03641 - 57 1400, hansson@ice.mpg.de
Leslie B. Vosshall, The Rockefeller University, New York, NY, USA
Tel: +1 212 327 7236, leslie@mail.rockefeller.edu

Dr. Jan-Wolfhard Kellmann | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften