Molekularbiologie des Verdauungssystems von Insekten
Dr. Yannick Pauchet und seine Arbeitsgruppe
Unsere Forschung konzentriert sich auf das Verdauungssystem von Insekten. Wir konzentrieren uns hauptsächlich auf phytophage Insekten aus den Ordnungen Lepidoptera (Schmetterlinge und Motten) und Coleoptera (Käfer). Wir entwickeln derzeit die folgenden Projekte:
Proteomik des Insektenmitteldarms
Obwohl genomische Ansätze, die auf der Sequenzierung von cDNA-Bibliotheken und Microarrays basieren, Informationen über die Identität und Abundanz der in den Mitteldarmzellen produzierten mRNAs liefern können, geben sie keine Auskunft über die räumliche Verteilung von Proteinen in den verschiedenen Kompartimenten des Mitteldarms und bieten keine Einblicke in ihre zeitliche Dynamik danach, die ausschließlich durch posttranslationale Prozesse bestimmt wird. Wir wenden proteomische Techniken an, um das Proteom des Mitteldarms im Detail zu kartieren, um mehr Einblicke in die wahrscheinliche Funktion dieses Schlüsselgewebes in Insektenlarven zu erhalten. Wir koppeln unsere proteomischen Analysen auch mit Enzym-Assays, wie Zymogrammen und Dünnschichtchromatographie, um uns auf Aktivitäten von Interesse zu konzentrieren.
Evolution von pflanzenzellwandabbauenden Enzymen (PCWDEs) bei pflanzenfressenden Käfern
Obwohl das Vorhandensein von pflanzenzellwandabbauenden Enzymen in pflanzenfressenden Käfern seit den späten 1990er Jahren bekannt ist, haben wir vor kurzem durch Tiefensequenzierung von Käfer-Mitteldarm-Transkriptomen entdeckt, dass diese Enzyme Teil von Multigen-Familien mittlerer Größe sind und auf Arten der beiden Überfamilien Chrysomeloidea (Bockkäfer und Blattkäfer) und Curculionoidea (Rüsselkäfer, Borkenkäfer) beschränkt zu sein scheinen. Die Sequenzen, die für diese von Käfern stammenden PCWDEs kodieren, ähneln auffallend denen von saprophytischen und phytopathogenen Mikroorganismen und werfen zusammen mit der Tatsache, dass PCWDEs in Tieren uneinheitlich verteilt sind, die Frage nach ihrem Ursprung auf (z. B. von Insekten oder von Mikroorganismen?). Unser primäres Ziel besteht darin, die evolutionären Ursprünge der PCWDEs in diesen Käfern zu entschlüsseln und ihre biologische Funktion zu charakterisieren (d.h. besitzen sie noch die Fähigkeit, Pflanzenzellwandpolysaccharide zu hydrolysieren oder haben sie neue Funktionen entwickelt?) Unsere primären Analysen zeigen, dass die meisten dieser Gene ursprünglich von den Käfern durch mehrere horizontale Gentransfer-Ereignisse erworben wurden. Wir zeigen, dass sich diese Genfamilien durch Subfunktionalisierung und Neofunktionalisierung im Käfer entwickelt haben. Im Zusammenhang mit Pflanzen-Insekten-Interaktionen interessiert uns auch, ob Pflanzen Abwehrmechanismen, wie z. B. Inhibitoren, entwickelt haben, die auf PCWDEs von Insekten abzielen.
(Dr. Roy Kirsch, Postdoc, Pauline Sell, Doktorandin, und Wiebke Häger, Doktorandin)
Kooperationen
- Molecular dissection of nuptial feeding in the decorated cricket Gryllodes sigillatus
Collaborators: John Hunt and Richard H. ffrench-Constant, University of Exeter, UK and Scott K. Sakaluk, Illinois State University, USA
- Genetic basis of the resistance to Bacillus thuringiensis Cry3A toxin in Chrysomela tremula
Collaborators: David Pauron, INRA Sophia Antipolis, France, and Sylvie Augustin, INRA Orléans, France