Саранча использует уникальный молекулярный путь для обработки запахов

Полный путь обонятельной трансдукции у саранчи. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads1352

Животные полагаются на обоняние для поиска пищи, идентификации партнеров и избегания опасности. У млекопитающих обонятельное восприятие обычно зависит от путей G-белковых рецепторов (GPCR). Насекомые, напротив, используют другую рецепторную систему, состоящую из обонятельных рецепторов (OrX), спаренных с ко-рецептором Orco. Много лет оставался открытым ключевой вопрос: используют ли эти рецепторы насекомых GPCR-подобные пути или совершенно другой механизм?

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа под руководством профессора Кан Ле из Института зоологии Китайской академии наук (CAS), который также является членом CAS, обнаружила, что саранча полностью обходит классический путь GPCR. Вместо этого они полагаются на инозитол-1,4,5-трифосфат (IP₃) — специфическую молекулу — в качестве основного вторичного мессенджера в процессе обонятельной сигнальной трансдукции.

Их результаты, опубликованные в Science Advances 10 сентября, описывают полный путь от обнаружения запаха до поведенческих реакций у саранчи.

Чтобы раскрыть этот механизм, исследователи использовали 4-виниланизол (4VA) в качестве модели. Они обнаружили, что сигнал начинается, когда два обонятельных связывающих белка, OBP10 и OBP13, захватывают феромон 4VA и доставляют его к обонятельному рецептору OR35 вместе с ко-рецептором Orco. Вместо активации GPCR, комплекс рецепторов OR35–Orco взаимодействует с липид-связывающим белком Clvs2, который способствует обогащению липидов PIP₂ в клеточных мембранах.

Этот шаг запускает производство IP₃, который генерирует электрические сигналы в антенне и усиливается в антеннальной доле мозга ферментом PLCe1. Каскад в конечном итоге управляет поведенческой реакцией саранчи.

Примечательно, что путь IP₃ не ограничивается восприятием феромонов. Тесты с растительными летучими веществами, аларм-феромонами и половыми феромонами выявили тот же механизм, что позволяет предположить, что IP₃ служит универсальным вторичным мессенджером в обонянии саранчи.

Эти находки устанавливают молекулярную цепь: OBPs → OR35/Orco → Clvs2 → PLCe1 → IP₃. Это открытие меняет научное понимание того, как насекомые обрабатывают химические сигналы, отмечают исследователи. Кроме того, исследование предоставляет новую концептуальную основу для разработки экологически безопасных стратегий контроля популяций саранчи.

Больше информации: Jing Yang et al, Locusts adopt IP 3 as a second messenger for olfactory signal transduction, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads1352

Источник: Chinese Academy of Sciences