Самцы комаров не кусаются и не могут передавать болезнетворные микроорганизмы человеку. С другой стороны, самки комаров способны укусить.
Самкам комаров Aedes aegypti для производства яиц требуется кровь, что делает их основными переносчиками патогенов, вызывающих вирус Зика и лихорадку денге у людей.
«Присутствие определяющего самца локуса (локуса M) определяет мужской пол в Aedes aegypti, а локус M наследуется только потомством мужского пола, как и человеческая Y-хромосома», – сказал Чжицзян Ту, профессор кафедры Биохимия в колледже сельского хозяйства и наук о жизни.
«Вставив Nix, ранее обнаруженный ген, определяющий самцов, в локус M Aedes aegypti, в хромосомную область, которая может быть унаследована самками, мы показали, что одного Nix достаточно для превращения самок в фертильных самцов. Это может иметь значение для разработки будущих методов борьбы с комарами."
Эти результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Мы также обнаружили, что второй ген, названный myo-sex, необходим для полета самцов. Эта работа проливает свет на молекулярные основы функции локуса M, который содержит не менее 30 генов », – сказал Азаде Ариан, научный сотрудник лаборатории Ту и первый автор статьи.
Ариан и его коллеги создали и охарактеризовали несколько трансгенных линий комаров, которые экспрессировали дополнительную копию гена Nix под контролем его собственного промотора. Мария Шарахова, доцент кафедры энтомологии Колледжа сельского хозяйства и естественных наук, и Анастасия Науменко, бывший научный сотрудник, нанесли на карту место хромосомной вставки дополнительной копии Nix.
Команда Технологического института Вирджинии в сотрудничестве с лабораторией Зака Адельмана на факультете энтомологии Техасского университета A&M и Чунхонг Мао из Института биокомплексности Университета Вирджинии обнаружили, что одного трансгена Nix, даже без локуса M, достаточно. превращать самок в самцов с мужскими половыми диморфными чертами и мужской экспрессией генов.
«Nix-опосредованное преобразование пола оказалось очень проникающим и стабильным на протяжении многих поколений в лаборатории, а это означает, что эти характеристики будут унаследованы для будущих поколений», – сказала Мишель Андерсон, бывший сотрудник лабораторий Адельмана и Ту и в настоящее время старший научный сотрудник Института Пирбрайта в Соединенном Королевстве.
Хотя ген Nix смог преобразовать самок в самцов, преобразованные самцы не могли летать, поскольку они не унаследовали ген мио-пола, который также находится в локусе M.
Выключение мио-пола у самцов дикого типа подтвердило, что отсутствие миопола у преобразованных в пол самцов является причиной того, что они не могут летать.
Несмотря на то, что для спаривания необходим бегство, преобразованные в пол самцы все еще могли иметь жизнеспособное потомство, преобразованное в пол, когда им представлялись подвергнутые холодовой анестезии самки дикого типа.
«У Nix есть большой потенциал для разработки стратегий борьбы с комарами, направленных на сокращение популяций переносчиков за счет преобразования пола из женского в мужской, или для помощи в методе стерильных насекомых, который требует освобождения только не кусающих самцов», – сказал Джеймс Биедлер, научный сотрудник из Туниса. лаборатория.
Генетические методы, основанные на спаривании для борьбы с комарами, нацелены только на один конкретный вид. В данном случае команда Ту нацелена на Aedes aegypti, вид, который вторгся в Америку несколько сотен лет назад и представляет угрозу для людей.
Однако необходимы дополнительные исследования, прежде чем можно будет создать потенциально полезные трансгенные линии для первоначального тестирования в лабораторных клетках. «Одна из задач заключается в создании трансгенных линий, которые превращают самок в плодовитых летающих самцов комаров, путем совместной вставки генов Nix и myo-sex в их геном», – сказал Адельман.
Поскольку команда Tu смотрит в ближайшее будущее, они хотят изучить механизм, с помощью которого ген Nix активирует мужской путь развития.
Команда также заинтересована в том, чтобы узнать, как он развивается у видов комаров того же рода.
"Мы обнаружили, что ген Nix присутствует у других комаров Aedes. Возникает вопрос: как этот ген и локус, определяющий пол, эволюционировали у комаров??"сказал Ту, который также является аффилированным преподавателем Института наук о жизни Фралина.
Исследователи надеются, что эти результаты не только углубят изучение гена Nix у комаров, но и послужат информацией для будущих исследований гомоморфных половых хромосом, обнаруженных у других насекомых, позвоночных и растений.