Raccolta le tossine veleno da Assassin Bugs e altri insetti Heteropteran
Summary
Anche se molti insetti in sottordine Heteroptera (Insecta: Hemiptera) sono velenoso, loro composizione del veleno e le funzioni delle loro tossine del veleno sono per lo più sconosciute. Questo protocollo descrive i metodi per la raccolta heteropteran veleni per ulteriore caratterizzazione, mediante elettrostimolazione, molestie e dissezione della ghiandola.
Abstract
Heteropteran insetti ad esempio assassin bug (Reduviidae) e insetti giganti di acqua (Belostomatidae) discendono da un antenato comune selvatiche e velenoso, e la maggior parte dei heteropterans esistenti conserva questa strategia trofica. Alcuni heteropterans hanno effettuato la transizione a nutrire il sangue dei vertebrati (ad esempio i bug baciare, eziologico; e cimici, Cimicidae) mentre gli altri sono ritornati all’alimentazione sulle piante (la maggior parte Pentatomomorpha). Tuttavia, con l’eccezione della saliva utilizzata da kissing bugs per facilitare l’alimentazione di sangue, poco è conosciuta circa i veleni di heteropteran rispetto ai veleni di ragni, scorpioni e serpenti.
Un ostacolo alla caratterizzazione delle tossine del veleno di heteropteran è la struttura e la funzione delle ghiandole labiali/veleno, che sono entrambi morfologicamente complessa e svolgere più ruoli biologici (difesa, cattura di prede e digestione extra-orale). In questo articolo, descriviamo tre metodi che abbiamo usato con successo per raccogliere heteropteran veleni. In primo luogo, vi presentiamo l’elettrostimolazione come un modo pratico per raccogliere il veleno che è spesso letale quando iniettato in preda di animali, e che previene la contaminazione di tessuto ghiandolare. In secondo luogo, indichiamo che dolce molestie degli animali sono sufficiente a produrre estrusione di veleno dalla proboscide e/o veleno sputare in alcuni gruppi di heteropterans. In terzo luogo, descriviamo i metodi per raccogliere le tossine veleno tramite la dissezione di animali anestetizzati per ottenere le ghiandole velenifere. Questo metodo è complementare ad altri metodi, come può consentire la raccolta delle tossine da taxa in cui l’elettrostimolazione e molestie sono inefficaci. Questi protocolli permetterà ai ricercatori di raccogliere le tossine da insetti di heteropteran per la caratterizzazione di struttura-funzione e possibili applicazioni in medicina e agricoltura.
Introduction
Heteropteran veleni sono sostanze bioattive potentemente1. Ad esempio, le secrezioni di veleno/saliva di sangue-alimentazione Heteroptera come kissing bugs (eziologico) e cimici (Cimicidae) facilita l’alimentazione interrompendo l’emostasi2. Tossine in questi veleni bersaglio vie multiple compreso coagulazione, aggregazione piastrinica e vasocostrizione, come pure il dolore e prurito vie. Veleni dalla maggior parte delle altre specie di heteropteran sono adattati per facilitare la predazione, piuttosto che sangue-alimentazione. Loro veleni causano paralisi, morte e liquefazione del tessuto quando iniettato in invertebrati3,4. Quando iniettato in vertebrati, il loro veleno può anche avere effetti drastici. Ad esempio, l’iniezione di veleno dal assassin bug Holotrichius interno nei vertebrati provoca dolore, paralisi del muscolo e l’emorragia; topi envenomated da questo bug muoiono rapidamente a causa di paralisi respiratoria5.
Trascrittomica e proteomica hanno rivelato la composizione proteica di alcuni veleni di heteropteran. Veleni di specie selvatiche sono ricchi di proteasi, altri enzimi e peptidi e proteine di struttura sconosciuta e funzione6,7,8. Bug baciare veleno è ricca di famiglia delle proteine triabin, i cui membri influenzano profondamente la coagulazione, l’aggregazione piastrinica e vasocostrizione2,9. Tuttavia, non è noto quali tossine sono alla base della maggior parte bioattività di veleno. Ad esempio, il veleno del bug baciare Triatoma infestans è stata segnalata per essere analgesico ed inibire i canali di sodio10, ma i componenti responsabili restano delucidare. Allo stesso modo, non è noto quali componenti di assassin bug veleno causano paralisi o dolore. Un prerequisito per l’identificazione le tossine responsabili bioattività particolare veleno e per la caratterizzazione di struttura e funzione delle tossine veleno romanzo, è l’ottenimento di veleno.
Veleno è stata ottenuta da heteropterans da elettrostimolazione5,6,7,8,11,12,13, provocazione di difensivo le risposte4,8, meccanicamente comprimendo il torace12,14,15,16, dissezione veleno ghiandole8,17 ,18,19,20,21,22e applicazione di agonisti del recettore muscarinico23. A giudicare i potenziali vantaggi e gli svantaggi di ogni metodo è complicata dalla morfologia delle ghiandole velenifere heteropteran, che consistono di una ghiandola principale con due separati lumen, la ghiandola principale anteriore (AMG) e la ghiandola principale posteriore (PMG), nonché un associato ghiandola accessoria (AG). Questi scomparti di diverse ghiandole producono secrezioni proteiche diverse, che possono essere specializzate per le diverse funzioni biologiche tra cui la cattura di prede, difesa e digestione extra-orale8,17. In peiratine ed ectrichodiine assassin bug, la AMG è stata associata con la cattura di prede e il PMG con digestione extra-orale17. Tuttavia, nel harpactorine bug Pristhesancus plagipennis PMG è specializzata per la cattura di prede e digestione mentre la AMG è supposto a secernere veleno difensivo8. L’AG è stato descritto come avendo poco funzione secretiva in assassin bug8 o come un importante sito di stoccaggio di proteasi in insetti giganti acqua23. Chiaramente, ulteriore lavoro è necessario per chiarire la funzione di ciascun comparto di ghiandola tra vari sottogruppi di heteropteran e per determinare la funzione della maggior parte delle tossine del veleno. In questo rapporto descriviamo i protocolli per la raccolta le tossine veleno da heteropterans verso questo obiettivo.
Protocol
Representative Results
Discussion
La fase più critica nella raccolta del veleno assassin bug sta selezionando il metodo appropriato a seconda della finalità dello studio. Ognuno dei tre metodi presentati per la raccolta heteropteran veleni ha vantaggi e svantaggi a seconda delle applicazioni a valle.
Inducendo il bug di espellere il veleno da proboscide (protocolli 1-3) evita la contaminazione del veleno dai tessuti ghiandolari. Inoltre, questi metodi sono non-letale e possono essere ripetuti più volte nel corso della vita …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Riconosciamo finanziari di sostegno dall’Australian Research Council (sovvenzioni DP130103813 e LP140100832 a G.F.K., DECRA Fellowship DE160101142 a ELHAJEB), l’Australian National Health & Medical Research Council (Principal Research Fellowship APP1044414 a G.F.K.) e la University of Queensland (Postdoctoral Fellowship a A.A.W.).
Materials
| Electostimulator | Grass Technologies | S48 Square Pulse Stimulator | Electrostimulator allowing pulsed electrostimulation |
| Featherlight tweezers | Australian Entomological Supplies | E122B | For handling live venomous insects |
| Protease inhibitor cocktail | Sigma | 4693124001 | For preventing autoproteolytic digestion of venom |
| Dissection equipment | Australian Entomological Supplies | E152Micro | For fine dissections |
| Insect pins | Australian Entomological Supplies | E162 | For fine dissections |
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