Evoluce enzymů podílejících se na biosyntéze feromonů

Při hledání partnera a následném páření používá hmyz feromony složené z různých sekundárních metabolitů. Feromony jsou druhově specifické směsi alkoholů, aldehydů, esterů, uhlovodíků a epoxidů odvozených od nasycených a nenasycených mastných kyselin či terpenů a nepatrné změny ve složení feromonu mohou vést až ke vzniku nového druhu.

Projekt je zaměřen na objasnění mechanizmů evoluce feromonových složek u vybraných druhů hmyzu a na úlohu enzymů podílejících se na biosyntéze složek feromonu, konkrétně na membránové desaturázy mastných acyl-CoA (mFAD, EC 1.14.19.5), jež zavádějí dvojné vazby do uhlovodíkového řetězce mastných kyselin, a reduktázy mastných acyl-CoA (FAR, EC 1.2.1.84), které redukují mastné acyly na příslušné alkoholy. Jako modelové druhy nám slouží zástupce motýlů lišaj tabákový (Manduca sexta) a bourec morušový (Bombyx mori) a zástupci blanokřídlých – čmelák zemní (Bombus terrestris), čmelák skalní (Bombus lapidarius) a čmelák hájový (Bombus lucorum).

Naše dosavadní výsledky prokázaly, že záměna jediné aminokyseliny ve vazebném místě mFAD z M. sexta vede k dramatické změně specifity tohoto enzymu spojené se vznikem nových nenasycených prekurzorů mastných kyselin, a tím i ke změně složení feromonové směsi. Momentálně pracujeme na potvrzení tohoto mechanizmu založeného na změně v enzymové specifitě desaturáz, abychom lépe pochopili evoluční pochody při vzniku nových feromonových složek a nových druhů hmyzu.

Naše poznatky získané analýzou expresních profilů enzymů reduktáz ve feromonových žlázách u tří druhů čmeláků prokázaly, že u čmeláků a jim příbuzných bezžihadlových včel došlo během evoluce k expanzi specifické skupiny těchto FAR. Nyní pracujeme na odhalení sekvenčních a strukturních motivů zodpovědných za specifitu a funkci reduktáz.

Náš rukopis vydaný v časopise PNAS v roce 2015 inspiroval René Levinského k napsání divadelní hry Dotkni se vesmíru a pokračuj, která byla uvedena v Národním divadle a v Městském divadle Brno.

Publikace projektu (2010-)

Spolupráce

Lidé

Michal Tupec, Stanislav Macháček