Исследователи превращают самок комаров в не кусающих самцов для борьбы с комарами

Исследователи из Virginia Tech доказали, что один ген может превращать самок комаров Aedes aegypti в фертильных самцов комаров, и определили ген, необходимый для полёта самцов комаров.

Самцы комаров не кусаются и не способны передавать патогенные микроорганизмы людям. Самки комаров, с другой стороны, способны кусать.

Самки комаров Aedes aegypti нуждаются в крови для производства яиц, что делает их основными носителями возбудителей, вызывающих Зика и лихорадку денге у людей.

«Присутствие определяющего самца локуса (M locus) определяет мужской пол в Aedes aegypti, а локус M наследуется только потомством мужского пола, во многом как человеческая Y-хромосома», — сказал Чжицзянь Ту, профессор кафедры Биохимия в колледже сельского хозяйства и наук о жизни.

«Вставив Nix, ранее обнаруженный мужской определяющий ген в локусе M Aedes aegypti , в хромосомную область, которая может наследоваться женщинами, мы показали, что одного Nix было достаточно для превращения женщин в фертильных мужчин. Это может иметь значение для разработка будущих методов борьбы с комарами «.

Эти результаты были опубликованы в трудах Национальной академии наук .

«Мы также обнаружили, что второй ген, названный myo-sex, был необходим для полета мужчины. Эта работа проливает свет на молекулярную основу функции локуса М, которая содержит по меньшей мере 30 генов», — сказала Азаде Ариан, исследователь ученый в лаборатории Ту и первый автор на бумаге.

Aryan с коллегами создали и охарактеризовали множество трансгенных линий комаров, которые экспрессировали дополнительную копию гена Nix под контролем его собственного промотора. Мария Шарахова, доцент кафедры энтомологии в Колледже сельского хозяйства и естественных наук, и Анастасия Науменко, бывший научный сотрудник, выпускник, нанесли на карту участок хромосомной вставки дополнительной копии Nix.

Техническая группа из Вирджинии в сотрудничестве с лабораторией Зака ​​Адельмана на факультете энтомологии в Техасском университете A & M и Чуньхонг Мао из Института биокомплексности и инициативы в Университете Вирджинии обнаружили, что одного трансгена Nix, даже без локуса М, было достаточно превращать самок в самцов с характерными для мужчин сексуально-диморфными чертами и мужской экспрессией генов.

«Никс-опосредованное половое преобразование было признано очень проникающим и стабильным на протяжении многих поколений в лаборатории, что означает, что эти характеристики будут унаследованы для будущих поколений», — сказала Мишель Андерсон, бывший сотрудник лабораторий Адельмана и Ту и в настоящее время старший научный сотрудник Института Пирбрайта в Великобритании.

Хотя ген Nix был способен превращать самок в самцов, конвертированные самцы не могли летать, поскольку они не наследовали ген миопола, который также находится в локусе М.

Исключение мио-секса у самцов дикого типа подтвердило, что недостаток мио-секса у мужчин, обращенных в пол, является причиной, по которой они не могут летать. Несмотря на то, что для спаривания необходим полет, самцы, прошедшие половую трансформацию, по-прежнему могли получать жизнеспособное потомство, превращенное в пол, когда им давали самок дикого типа с холодной анестезией.

«У Nix есть большой потенциал для разработки стратегий борьбы с комарами для сокращения популяций переносчиков через преобразование пола в мужчину или для помощи в технике стерильных насекомых, которая требует освобождения только самцов, не являющихся прикусами», — сказал Джеймс Бидлер, исследователь из Ту. лаборатория

Генетические методы, которые полагаются на спаривание для борьбы с комарами, направлены только на один конкретный вид. В этом случае команда Ту нацеливается на Aedes aegypti , вид, который проник в Америку несколько сотен лет назад и представляет угрозу для людей.

Тем не менее, необходимы дополнительные исследования, прежде чем могут быть получены потенциально полезные трансгенные линии для первоначального тестирования в лабораторных клетках. «Одной из задач является создание трансгенных линий, которые превращают самок в плодовитых летающих самцов комаров путем включения генов Nix и myo-sex в их геном вместе», — сказал Адельман.

Поскольку команда Tu смотрит в ближайшее будущее, они хотят изучить механизм, с помощью которого ген Nix активирует путь мужского развития. Команда также заинтересована в том, чтобы узнать, как она эволюционирует в видах комаров того же рода.

«Мы обнаружили, что ген Nix присутствует в других комарах Aedes. Вопрос в том, как этот ген и определяющий пол локус эволюционировали у комаров?» сказал Ту, который также является членом преподавательского состава Института наук о жизни Фралина.

В дополнение к погружению в глубины гена Nix у комаров, исследователи надеются, что эти результаты послужат основой для будущих исследований гомоморфных половых хромосом, которые обнаруживаются у других насекомых, позвоночных и растений.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Virginia Tech . Оригинал написан Кристин Роуз Ютрас и Кендаллом Дэниелсом. Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Азаде Арий, Мишель А. Э. Андерсон, Джеймс К. Бидлер, Юмин Ци, Джастин М. Оверчэш, Анастасия Н. Науменко, Мария В. Шарахова, Чуньхун Мао, Зак Н. Адельман, Чжицзянь Ту. Одного только Никса достаточно, чтобы превратить самок Aedes aegypti в фертильных самцов, а для полетов самцов необходим миосексуальный секс . Известия Национальной академии наук , 2020; 202001132 DOI: 10.1073 / pnas.2001132117