Científicos del Instituto de Química Orgánica y Bioquímica en Praga, República Checa, y el Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, estudiaron la química de feromonas de las polillas y descubrieron un nuevo mecanismo evolutivo: un solo residuo de aminoácido en desaturasas- enzimas que introducen dobles enlaces, del gusano del tabaco Manduca sexta - cambia los productos de desaturasa de precursores de feromonas sexuales monoinsaturadas y diinsaturadas a triinsaturadas. La susceptibilidad de las desaturasas a cambios importantes en sus especificidades, debido a mutaciones menores, puede contribuir significativamente a la divergencia en la comunicación de feromonas de polillas y asíconducir a la evolución de nuevas especies de insectos Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, octubre de 2015.
Las feromonas sexuales representan un grupo diverso de compuestos químicos que son fundamentales para el comportamiento de búsqueda de pareja en los insectos y se pueden encontrar en varias formas de vida. En la mayoría de las especies de polillas, las hembras usan feromonas sexuales específicas de la especie que consisten en derivados de ácidos grasos volátiles para atraermachos específicos a largas distancias. Estas feromonas son predominantemente acetatos alifáticos de cadena larga, alcoholes o aldehídos que contienen hasta tres dobles enlaces carbono-carbono con configuraciones variables en varias posiciones a lo largo del esqueleto de carbono. Desaturasas de ácidos grasos biosintéticos de feromonas, enzimas que introducenlos enlaces dobles en posiciones y configuraciones específicas en precursores de acil feromona grasa de varias longitudes de cadena contribuyen significativamente al número de posibles estructuras de feromona. Para mantener una comunicación química eficiente, el receptor de señal debe estar sintonizado con el productor de señal: esto significa que la feromonala composición y la preferencia de feromonas deben ser inter-cooordenado y, por lo tanto, no sufre ningún cambio.Dado que los rasgos que subyacen a la producción de feromonas y la preferencia subyacente por una feromona particular probablemente no están genéticamente vinculados entre sí, se esperaba que los cambios en la comunicación de feromonas en ambos lados fueran descoordinados y, por lo tanto, se seleccionaran fuertemente contra ellos.
Un equipo internacional de químicos, bioquímicos, biólogos moleculares y especialistas en bioinformática del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena y el Instituto de Química Orgánica y Bioquímica de la Academia Checa de Ciencias de Praga utilizaron el gusano del tabaco Manduca sexta como organismo modelo para la aclaración de los mecanismos moleculares y evolutivos subyacentes a la adquisición de nuevos componentes de feromonas. Manduca sexta la feromona femenina contiene aldehídos conjugados tri-insaturados conjugados únicos; estos aldehídos son esenciales para una gama completa de respuestas de apareamiento Manduca sexta machos
Los investigadores descubrieron una vía importante que conduce a un cambio brusco en las composiciones de feromonas que es causada por una pequeña alteración: la isoleucina es reemplazada por aminoácidos alanina en la posición 224 en la desaturasa MsexD2. La especificidad de MsexD2 para producir dienos conjugados fue cambiadaa la especificidad de MsexD3 para producir trienes conjugados. Al intercambiar los dos aminoácidos en esta posición en estas desaturasas, su especificidad se interconvertió. La primera desaturasa está presente en hembras de gusanos de seda relacionados Bombyx mori ;La duplicación y mutación de esta desaturasa podría ser responsable del desarrollo de estas dos especies a partir de un ancestro común hace aproximadamente 12 millones de años.
"Nos sorprendió lo bien que coinciden nuestros hallazgos con la estructura recientemente publicada de las desaturasas de ácidos grasos CoA; la posición 224 está en el lugar apropiado del canal en las desaturasas que posicionan la cadena de ácidos grasos para el evento de desaturación", AlešBuček, primer autor de la publicación, señaló. Además de estas dos desaturasas, otras cinco transcripciones se estudiaron más y se caracterizaron funcionalmente, lo que demuestra la complejidad de la biosíntesis de feromonas en Manduca sexta mujeres
"Esta es una historia intrigante que comenzó en 1997 cuando Iva Pichová y yo decidimos trabajar en este proyecto durante el almuerzo. Pero solo recientemente y mediante el uso de técnicas de secuenciación de próxima generación y otra instrumentación analítica moderna pudimos hacer este proyectoun éxito ", dijo Aleš Svatoš, quien dirige el grupo de investigación de Espectrometría de Masas y Proteómica en el Instituto Max Planck y está cooperando estrechamente con su instituto de origen en Praga." Ahora tenemos todas las herramientas disponibles para confirmar y refinar nuestros hallazgos en otros miembros dela familia Bombycoidea ", concluyó Iva Pichová.
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Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Ecología Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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