הזיהוי של פרומונים ים עגולי הפה באמצעות מונחה Bioassay Fractionation

פרומונים הם אותות כימיים מסוימים שפורסמו על ידי יחידים שמסייע להם באיתור מקורות המזון, זיהוי טורפים, מתווכים אינטראקציות חברתיות של בני מינו¹. פרומון בתקשורת חרקים כבר למד היטב²; עם זאת, זיהוי כימי והתפקוד הביולוגי של פרומונים חוליות ימיים לא נחקרו בהרחבה. ניתן להחיל זהות וידע תפקוד הפרומונים שוחרר כדי להקל על ההתאוששות של מינים מאוימים^3,4 או בקרת מזיקים מינים^5,6. היישום של טכניקות אלה מחייבת את בידוד ואפיון של רכיבי ביואקטיביות פרומון.

זיהוי פרומון הוא ענף הכימיה מוצר טבעי. התקדמות במחקר פרומון הוגבלה חלקית בשל אופיו של מולקולות פרומון עצמם. פרומונים הן לעיתים קרובות לא יציב, המשוחררים בכמויות קטנות, רק כמה טכניקות דגימה קיימת כדי לזהות כמויות זעירות של נדיפות^7,8 או תרכובות מסיסים במים⁹. גישות לזיהוי פרומונים כוללים 1) הקרנה יישוב של תרכובות ידועות, גליקומיקס 2) ו- fractionation 3) bioassay מונחה. הקרנה יישוב תרכובות ידועות בדיקות תוצרי חילוף החומרים זמינים מסחרית של תהליכים פיזיולוגיים המשוערות לתפקד כמו פרומונים. גישה זו היא הגבלת כי החוקרים בודק רק תרכובות ידוע וזמין. עם זאת, זה הביא זיהוי מוצלח של הורמוני מין אצל דגי זהב שהפונקציה כמו פרומונים^10,11,12. גליקומיקס היא גישה זיהוי פרומון השני המבדיל מוצרים מטבולית פוטנציאלי של מולקולה קטנה בתוך המערכת הביולוגית¹³. השוואה של פרופילים מטבולית של שתי קבוצות (כלומר, פעיל נגד תמצית לא פעילים) מאפשר זיהוי פרופיל מטבולי הפוטנציאלי מ אשר מטבוליט מטוהרים, הובהר המבנה, ואת bioactivity הוא אישר¹⁴. אפקטים מוספים או סינרגטי של ניסוחים מורכבים של תערובות מסוים נוטים יותר להיות מזוהה עם גליקומיקס מכיוון מטבוליטים נחשבים ביחד ולא כסדרה של שברים¹³. ובכל זאת, המימוש של מטבולומיקס מסתמך על הזמינות של הפניות סינתטי כי הנתונים המתקבלים לא להקל על הבהרה של מבנים חדשניים.

Fractionation מונחה bioassay היא גישה משולבת, איטרטיבי המתפרס על שני שדות: כימיה וביולוגיה. גישה זו משתמשת בתוצאות של bioassays פיזיולוגיים והתנהגותיים להנחות את בידוד וזיהוי של תרכובת פרומון פעיל. תמצית גולמי fractionated באמצעות מאפיין כימי (כלומר, גודל מולקולרי, קוטביות, וכו ‘), נבדק עם הקלטות אלקטרו-olfactogram (EOG) ו/או של bioassay. Bioactive הרכיבים מוקרנים מאת לחזור על השלבים של fractionation ו- EOGs ו/או bioassays. המבנים של חומרים פעילים טהורים הם הובהר על ידי שיטות ספקטרוסקופיות ו spectrometric, אשר מספקים את משקל מולקולרי ומידע המבנית לייצר תבנית של המתחם להיות מסונתז. Fractionation מונחה bioassay יכולות להניב מטבוליטים מגוונים, פרומונים שעשויות להיות הרומן עם שלדים כימי ייחודי כי צפויים להיות החזוי של המסלולים biosynthetic הוחלף נגזר.

כאן, אנו מתארים את פרוטוקול fractionation מונחה bioassay נהגו לבודד לאפיין את bioactivity של תרכובות פרומון מין זכר עגולי הפה לים. הצלופח ים (Petromyzon מרינוס) הוא מודל חוליות אידיאלי ללמוד תקשורת פרומון כי דגים אלו יסתמכו על חוש הריח זיהוי סימנים כימיים לתווך ההיסטוריה החיים anadromous שלהם מורכבת משלושה שלבים ברורים: הזחלים, לנוער, למבוגרים. עגולי הפה ים הזחלים מתחפרים סחף בגדות נחלים, לעבור שינוי דרסטי של, להפוך קטינים זה להגר לאגם או אוקיינוס שבו הם הדורות דגים גדולים המארח. לאחר ניתוק מן הדגים המארח, המבוגרים נודדים בחזרה אל נחלים ההשרצה, בהדרכת את הפרומונים נודדות שפורסמו על ידי זרם תושב הזחלים^{15,16,17,18,19} . זכרים בוגרים ascend לשטח ההשרצה, שחרור של פרומון המין רב רכיבים כדי למשוך חברים, להשריץ לסירוגין במשך כשבוע, זיווה,^15,20. הזיהוי של פרומונים עגולי הפה ים חשוב כי אפנון של מערכת תקשורת פרומון הוא בין האפשרויות נחשב כדי לשלוט על lampreys ים פולשנית האגמים הגדולים רודכב²¹.