Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie sich Insektenpanzer molekular knacken lassen

03.02.2016

Mit ihrem Chitinpanzer wirken Insekten nahezu unverwundbar - doch wie die Ferse von Achilles in der griechischen Mythologie ist auch diese beeindruckende Rüstung angreifbar: Wissenschaftler der Universitäten Bonn und Leipzig haben an Taufliegen (Drosophila) herausgefunden, mit welchen molekularen Prozessen sich diese schützende Umhüllung angreifen lässt. Für die korrekte Produktion des Panzers sind vor allem das Enzym Chitinase 2 und der Wachstumsfaktor idgf6 von entscheidender Bedeutung. Die Ergebnisse sind für die Bekämpfung von Schädlingen relevant und werden nun im Fachjournal “Scientific Reports” veröffentlicht.

Was in der Taufliege (Drosophila) – dem „Haustier“ der Entwicklungsbiologen – funktioniert, lässt sich in der Regel auch auf andere Insekten übertragen: Werden bei den Fliegen die Gene für das Enzym Chitinase 2 und den Wachstumsfaktor idgf6 weitgehend inaktiviert, dann entsteht ein brüchiger Panzer, der keinen ausreichenden Schutz für die Taufliegenlarve bietet.


Lichtmikroskopische Aufnahme einer lebenden Drosophila, die nicht genügend vom Wachstumsfaktor idgf6 produzieren kann. Folge sind Defekte im Atemorgan und auch im Chitinpanzer.

Foto: Dr. Matthias Behr

„Krankheitserreger können dann leicht in die Tiere eindringen, weshalb sie meist schon als Larven absterben“, sagt Privatdozent Dr. Matthias Behr, der vom Life & Medical Sciences (LIMES) Institut der Bonner Alma mater an den Sächsischen Inkubator für die klinische Translation (SIKT) der Universität Leipzig wechselte. Das Projekt wurde mit Mitteln des an der Universität Bonn angesiedelten Sonderforschungsbereichs 645 finanziert.

Maßgeschneiderte Hemmstoffe als Ziel

Mit der aktuellen Entdeckung ergeben sich vollkommen neue Ansatzpunkte, um Schädlinge in der Landwirtschaft und gefährliche krankheitsübertragende Insekten in Schach zu halten. Das Enzym Chitinase 2 und der Wachstumsfaktor idgf6 werden im Prinzip von allen Insekten und auch anderen Gliederfüßern wie Krebsen oder Spinnen für die Bildung ihres Panzers benötigt.

„Allerdings gibt es kleine artbedingte Unterschiede, mit denen sich absehbar maßgeschneiderte Hemmstoffe für die richtige Ausbildung des Chitinpanzers bestimmter Arten entwickeln lassen“, sagt Erstautorin Yanina-Yasmin Pesch vom LIMES-Institut der Universität Bonn. Passgenau könnte mit noch speziell zu entwickelnden Substanzen die Chitinhülle einer Gliedertierspezies angegriffen werden, während andere Arten unbeschadet bleiben.

Dr. Behr nennt zwei Beispiele für mögliche Anwendungen: die kürzlich nach Deutschland eingewanderte Kirschessigfliege (Drosophila suzukii) und als neuen Krankheitserreger das Zika-Virus. Die Kirschessigfliege verursacht in der Landwirtschaft enorme Schäden, weil sie eine Vielzahl reifender Früchte befällt.

Das Zika-Virus wird durch Moskitostiche auf Menschen übertragen und hat sich in den letzten Monaten rasend schnell verbreitet. Das Virus steht unter anderem im Verdacht, für Fehlbildungen bei Ungeborenen verantwortlich zu sein. Die Forscher hoffen, dass sich mit ihrer Entdeckung künftig solche gefährlichen Insekten besser bekämpfen lassen.

Vermeintliches Abbauenzym hilft beim Aufbau des Panzers

Noch eine überraschende Erkenntnis förderten die Wissenschaftler der Universitäten Bonn und Leipzig sowie des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen zutage: „Bislang ging die Wissenschaft davon aus, dass es sich bei der Chitinase 2 um ein Abbauenzym handelt“, berichtet Pesch.

„Nun hat sich aber herausgestellt, dass das Enzym überaschenderweise für den Aufbau des Chitinpanzers unverzichtbar ist.“ Beim Zusammenbau der schützenden Umhüllung kürzt die Chitinase das Chitin auf die richtige Länge – die auf diese Weise exakt zugeschnittenen Baustoffe werden dann mit anderen Materialien in den Panzer eingebaut.

Wie das Forscherteam schon in einer vorherigen Studie gezeigt hat, übernimmt das Protein „Obstructor-A“ dabei eine Schlüsselfunktion: Wie ein Baustellenmanager sorgt es dafür, dass die verschiedenen Baustoffe an der richtigen Stelle in den Schutzpanzer eingefügt werden. „Schritt für Schritt fördert unsere Forschung molekulare Details über diese Achillesferse der Insekten zutage“, sagt Dr. Behr.

Publikation: Chitinases and Imaginal disc growth factors organize the extracellular matrix formation at barrier tissues in insects, Fachjournal “Scientific Reports”

Kontakt für die Medien:

Privatdozent Dr. Matthias Behr
Sächsischer Inkubator für die klinische Translation (SIKT)
Universität Leipzig
Tel. 0341/9739584
E-Mail: matthias.behr@uni-leipzig.de

M.Sc. Yanina-Yasmin Pesch
Life & Medical Sciences (LIMES) Institut
Universität Bonn
Tel. 0228/7362713
E-Mail: ypesch@uni-bonn.de

Weitere Informationen:

http://www.nature.com/articles/srep18340 Publikation im Internet

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | Universität Basel

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: 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....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

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

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten