Los biólogos de la Universidad de California, Riverside han descubierto sorprendentemente que la compleja maquinaria de detección de olores de la mosca de la fruta Drosophila está fuertemente influenciada por un receptor de olor específico. Este mismo receptor también existe en especies de moscas que dañan los cultivos y mosquitos portadores de enfermedades, abriendo la posibilidad de nuevos cócteles químicos para controlar las plagas y hacer que las personas sean "invisibles" a los mosquitos.
Dirigidos por Anandasankar Ray, profesor asociado de biología molecular, celular y de sistemas, los investigadores publicaron sus hallazgos en línea el 8 de febrero en la revista neurona .
Los receptores de olores son proteínas que adornan las antenas y los apéndices sensoriales en las cabezas de las moscas de la fruta. Las moléculas de olor se conectan a ellas como una llave en una cerradura, activando la maquinaria de detección de olores en el cerebro de la mosca para desencadenar comportamientos tales como dirigirsefruta madura. Descifrar la maquinaria de detección de olores ha sido increíblemente difícil, dijo Ray, porque la mosca tiene más de 100 proteínas receptoras de olores diferentes, que se alimentan en un circuito de procesamiento de olores aún más complejo en el cerebro.
En sus estudios, Ray y sus colegas se centraron en un receptor de olor compuesto por dos subunidades, llamadas Gr21a y Gr63a. Este receptor se convirtió en un objetivo cuando los experimentos iniciales insinuaron que la familia más grande de receptores de la familia de receptores de olor no estaba gobernandoLa atracción de las moscas hacia los odorantes llamados poliaminas y aminas en una cámara de prueba. Estas sustancias químicas emanan de muchas fuentes, incluida la fruta madura, lo que las convierte en señales importantes para muchos insectos.
Sus experimentos identificaron al receptor Gr21a / Gr63a como el culpable, porque cuando los investigadores desactivaron genética o químicamente la vía del receptor, las moscas ya no se sentían atraídas por las poliaminas.
"La identificación de este receptor fue confuso para nosotros al principio, porque en estudios anteriores encenderlo causó aversión en las moscas, en lugar de atracción", dijo Ray. "Pero para nuestra sorpresa, nuestros experimentos mostraron que la atracción por las poliaminas llegóaproximadamente porque actúan como inhibidores del receptor "
Además, según los investigadores, la inhibición no fue un efecto de activación / desactivación, sino que fue graduada. Por lo tanto, a medida que las moscas avanzaran hacia concentraciones más altas de una poliamina, la inhibición del receptor aumentaría, atrayéndolas hacia las concentraciones más altas,ayudando a su búsqueda de fruta.
Los investigadores también realizaron experimentos con mosquitos, ya que poseen el mismo receptor. Sus experimentos revelaron, sin embargo, que el receptor en los mosquitos funcionaba de manera opuesta a las moscas, con activación activando la atracción hacia un odorante.
En sus experimentos, los investigadores probaron los efectos de una poliamina llamada espermidina en la reacción de los mosquitos al olor humano, descubriendo que enmascara la atracción hacia el olor. Sin embargo, encontraron en experimentos posteriores que la espermidina no enmascaraba la atracción haciaun brazo humano
"Un brazo humano tiene mucho más para atraer a los mosquitos que solo el olor de la piel", dijo Ray. "Uno de los atrayentes más fuertes es la temperatura corporal. Reconocemos por nuestros experimentos que, si bien la espermidina puede hacer que el olor de la piel por sí solo disminuyaatractivo, no es efectivo por sí mismo como agente de enmascaramiento del comportamiento de los mosquitos hacia objetivos humanos. Quizás se necesitarían sustancias adicionales que puedan bloquear el mecanismo para detectar el calor o la humedad humana. Sin embargo, este es un valioso paso adelante hacia tal mezcla,"agregó, señalando que tal cóctel de químicos naturales podría ser más seguro que el repelente DEET ampliamente utilizado.
En el laboratorio, Ray y sus colegas están trabajando con las tres principales especies de mosquitos portadores de enfermedades: los mosquitos Anopheles que pueden transmitir la malaria; Aedes aegypti que puede transmitir los virus de la fiebre amarilla, el dengue y el Zika; y Culex que puede transmitir el virus del Nilo Occidental.
Ray dijo que sus hallazgos también han llevado a una comprensión más sofisticada de cómo la maquinaria de detección de olores procesa las señales de las complejas mezclas de olores que la mosca detecta en la naturaleza. Los investigadores encontraron que un olor que inhibía el receptor de dióxido de carbono pero era aversivopara las moscas se convirtió en un atrayente cuando aumentaron los niveles de dióxido de carbono en el medio ambiente, que es detectado por el receptor Gr21a / Gr63a.
"En el pasado pensábamos en olores como las teclas de un piano", explicó Ray. "Al presionar más teclas al mismo tiempo, obtienes una mezcla aditiva de tonos. Pero estamos mostrando, quizás por primera vez, que una combinación de odorantes no es necesariamente aditiva. Puede terminar produciendo una salida que representa una sustracción. "Tales ideas básicas, dijo Ray, tendrán aplicación en todo el campo de la recepción sensorial, incluso en estudios en humanos".
En investigaciones adicionales, Ray y sus colegas continuarán explorando la maquinaria de detección de olores en los mosquitos, buscando químicos naturales que puedan usarse en productos para hacer que los mosquitos sean insensibles para los humanos. También extenderán sus estudios en la inofensiva mosca de la fruta Drosophila melanogaster a las plagas agrícolas, como el ala manchada Drosophila, que infesta las bayas y los frutos del árbol, como los duraznos y las uvas.
El título de la neurona el documento es "El modo de señalización del receptor de CO2 conservado de amplio espectro es uno de los determinantes importantes de la valencia de olores en Drosophila". El autor principal del artículo es Dyan MacWilliam, becario postdoctoral en el laboratorio de Ray. Otros coautores sonJoel Kowalewski del Programa Interdepartamental de Neurociencia, Arun Kumar y Crystal Pontrello.
El trabajo fue apoyado principalmente por la subvención del NIAID R01AI087785.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Dennis Meredith. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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