Открытие рецепторов ДЭТА у насекомых поможет в разработке безопасных аналогов

Источник: phys.org

Известно, что ДЭТА (N,N-диэтил-м-толуамид) отпугивает насекомых. Но до сих пор ученым не удавалось выяснить, какие именно обонятельные рецепторы реагируют на этот репеллент. Наконец исследователям из Университета Калифорнии (Риверсайд, США) смогли разгадать эту загадку. Кроме того, команда ученых под руководством адъюнкт-профессора Анандасанкара Рэя обнаружила три безопасных соединения, способных имитировать действие ДЭТА. Со временем это открытие может стать основой стратегии по борьбе с заболеваниями, передающимися через насекомых (малярия, желтая лихорадка, лихорадка денге, вирус Западного Нила и т. п.). Чтобы идентифицировать обонятельные рецепторы ДЭТА, ученые скрупулезно исследовали все сенсорные нейроны насекомых. В экспериментах использовалась модель плодовой мухи – дрозофилы. Насекомые были генетически модифицированы таким образом, чтобы нейроны, активируемые ДЭТА, светились флуоресцентным зеленым светом.

В итоге ученые обнаружили искомые рецепторы – Ir40a, выстилающие внутреннюю, малоизученную область антенн насекомого. Репеллент ДЭТА, изобретенный в 1940 году, до сих пор используется в неизменном виде. Но у этого соединения есть масса недостатков. Он способен растворять пластик и нейлон. Кроме того, ДЭТА ингибирует фермент ацетилхолинэстеразу, играющий значительную роль в нервной системе млекопитающих. Наконец, ДЭТА недоступна или неудобна для использования в Африке и тропических странах, где сотни миллионов людей заражаются болезнями от насекомых. Один из участников проекта, бывший аспирант Шон Майкл Бойл, разработал вычислительный метод для скрининга тысяч химических веществ. Этот алгоритм позволяет прогнозировать, какие пахучие вещества будут взаимодействовать со специфическими обонятельными рецепторами насекомых.

Ученые использовали вычислительную методику, чтобы изучить взаимодействие между 24 обонятельными рецепторами у дрозофил и 109 пахучими веществами. Затем они определили общие структурные особенности этих молекул и применили полученную информацию для анализа более 240 000 летучих соединений. В итоге для каждого рецептора было выявлено около 500 новых пахучих веществ, которые по прогнозам могли соединяться с ними. Экспериментальная проверка на некоторых рецепторах живых мух показала, что около 71% предсказанных соединений действительно активируют или выключают рецепторы – мишени. Что касается рецепторов ДЭТА, алгоритм позволил выявить почти 200 природных заменителей репеллента. Десять соединений были отобраны и проверены экспериментально.

Восемь веществ показали хорошие результаты по отпугиванию мух, четыре – по отпугиванию комаров. Из этих четырех соединений три уже давно утверждены Федеральным агентством по контролю над продуктами и лекарствами США и используются в качестве пищевых добавок. Как поясняет профессор Рэй, все три соединения активируют те же рецепторы, что и ДЭТА. При этом они безопасны и могут быть получены в больших количествах. В будущем использование алгоритма может помочь в поиске самых разнообразных репеллентов, гарантирующих безопасность и значительную пространственную и временную защиту. Что особенно важно, рецепторы Ir40a и связанные с ними белки имеются не только у мух и комаров, но и у многих других насекомых, являющихся вредителями для человека и растений.