Ett sätt att stävja tjatande insekter har flugit under vår radar – ett enzym från fruktflugestiklar. Blandningen kan kontrollera insekter som bär på sjukdomar och skadar grödor genom att hämma deras förmåga att fortplanta sig, fann forskare från Johns Hopkins University.
"Vi har en tå i dörren för att kontrollera populationer av fruktflugor med detta enzym", säger Steven Rokita, professor i kemi vid Johns Hopkins som ledde forskningen. "Det kan erbjuda ett bra sätt att kontrollera fertiliteten hos alla typer av biologiska och jordbruksskadegörare, till att börja med myggpopulationer."
Resultaten kommer att publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences .
Rokitas grupp snubblade över upptäckten när de studerade hur jodid fungerar i sköldkörteln. Teamet har tidigare påvisat förekomsten av enzymet jodtyrosindejodinas, som verkade spela en oväntad roll i viktiga fysiologiska processer hos vissa bakterier, ryggradslösa djur och många andra organismer.
De nya insikterna visar att undertryckande av det i fruktflugor leder till en överbelastning av bromotyrosin, en naturlig variant av den vanliga aminosyran tyrosin. För mycket av den föreningen hindrar insektens förmåga att tillverka spermier.
Forskare trodde tidigare att enzymet var begränsat till organismer som genererar tyroxin, ett av sköldkörtelhormonerna som produceras av alla ryggradsdjur, inklusive däggdjur, fåglar, reptiler, amfibier och fiskar. Enzymets uppgift är att hålla kroppens jodnivåer vid sunda trösklar för att producera sköldkörtelhormoner, som reglerar ämnesomsättning, tillväxt och andra funktioner.
"Till vår förvåning finns detta enzym i ett stort antal djur, vissa bakterier, fruktflugor, havsanemoner - alla typer av organismer som inte behöver jodid," sa Rokita. "Vad gör den där om de här organismerna inte behöver det?"
Genom att ta bort och dissekera testiklarna på fruktflugor, spårade teamet hur enzymet reglerar bromotyrosinnivåerna. När de stängde av den specifika gen som var ansvarig för enzymet såg de bromtyrosin ansamlas i fruktflugestiklarna.
"Det visar sig att om enzymet saknas, ackumuleras bromotyrosin i manliga fruktflugor, och den överbelastningen hämmar allvarligt spermatogenesen," sa Rokita. "Alla flugor har en liknande gen, vilket betyder att de kan reagera på bromotyrosin på ett liknande sätt."
Potentiella skadedjursbekämpningsstrategier kan inkludera användning av vanliga sockerbaserade myggfällor blandade med bromotyrosin eller andra ämnen som hindrar enzymet från att fungera, sa Rokita.
Forskarna testar sina fynd på myggor med Johns Hopkins Malaria Research Institute.
Enzymer är proteiner som hjälper till att påskynda olika biologiska processer som upprätthåller våra kroppar. Även om enzymet i fråga är som ett däggdjursenzym med liknande funktion, uttrycker människor det inte i sina testiklar, och bromotyrosin kommer sannolikt inte att påverka människans fertilitet, sa Rokita.
Fynden visar värdet av att utforska biologiska processer som forskare ofta ignorerar, sa Rokita. Specifikt visar resultaten att många levande varelser förlitar sig på halogeneringsprocessen, där brom eller liknande element tillsätts till molekyler som aminosyran tyrosin för att styra kroppsliga nyckelfunktioner.
Denna reaktion är vanlig för många organismer, men dess funktion hade bara definierats tydligt i sköldkörteln, sa Rokita.
"Det här öppnar våra ögon för tanken att halogenering av tyrosin kan vara vanligt och mycket viktigt antingen för att det är skadligt eller för att det är någon form av regulatorisk reaktion som vi hade missat hela den här tiden", sa han.
Andra författare är Qi Su, Bing Xu och Xin Chen, alla från Johns Hopkins.
Mer information: Rokita, Steven E., Misregulation of bromotyrosine compompromises fertility in male Drosophila, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2322501121
Journalinformation: Proceedings of the National Academy of Sciences
Tillhandahålls av Johns Hopkins University
