从刺客臭虫和其他 Heteropteran 昆虫身上采集毒液毒素
Summary
虽然亚目翅 (昆虫纲: 半翅目) 中的许多昆虫是有毒的, 但它们的毒液成分和毒液毒素的作用大多是未知的。本议定书描述了利用刺激、骚扰和腺体解剖来收获 heteropteran 毒液以进一步表征的方法。
Abstract
Heteropteran 昆虫, 如刺客臭虫 (Reduviidae) 和巨大的水虫 (Belostomatidae) 从一个共同的捕食性天敌和恶毒的祖先后裔, 和大多数现存的 heteropterans 保留这一营养战略。一些 heteropterans 已经转变为喂养脊椎动物的血液 (如接吻臭虫, Triatominae; 和床虫, Cimicidae), 而另一些已经恢复到植物喂养 (大多数 Pentatomomorpha)。然而, 除了接吻虫子用来促进血液喂养的唾液之外, heteropteran 毒液与蜘蛛、蝎子和蛇的毒液相比, 很少被知晓。
heteropteran 毒液毒素特征的一个障碍是毒液/唇腺的结构和功能, 它们既形态复杂, 又具有多种生物作用 (防御、猎物捕获和超口服消化)。在本文中, 我们描述了三种方法, 我们已经成功地用于收集 heteropteran 毒液。首先, 我们提出刺激作为一种方便的方法收集毒液, 这往往是致命的, 当注射到猎物的动物, 并省却污染的腺组织。第二, 我们表明, 对动物的温柔骚扰足以产生毒液挤压从喙和/或毒液随地吐痰的一些群体的 heteropterans。第三, 我们描述的方法, 以收集毒液毒素的麻醉动物的解剖, 以获得毒液腺体。这种方法与其他方法相辅相成, 因为它可能允许从刺激和骚扰无效的分类群中收集毒素。这些协议将使研究人员能够从 heteropteran 昆虫身上获得毒素, 用于结构功能表征和在医药和农业中的可能应用。
Introduction
Heteropteran 毒液是完全生物活性物质1。例如, 血液喂养翅的毒液/唾液分泌物, 如接吻臭虫 (Triatominae) 和床虫 (Cimicidae) 通过扰乱止血2来促进喂养。这些毒液中的毒素靶向多个途径, 包括凝血、血小板聚集和血管收缩, 以及疼痛和瘙痒通路。大多数其他 heteropteran 物种的毒液都适于捕食, 而不是供血。他们的毒液导致瘫痪, 死亡和组织液化时, 注入无脊椎动物3,4。当注入脊椎动物时, 它们的毒液也可能产生剧烈的影响。例如, 从刺客 bug Holotrichius innesi中注入毒液会导致疼痛、肌肉麻痹和出血;由于呼吸麻痹5, envenomated 的老鼠很快就死了。
Transcriptomic 和蛋白质组学研究揭示了一些 heteropteran 毒液的蛋白质组成。捕食性天敌种类的毒液富含蛋白酶、其他酶, 以及未知结构和功能的多肽和蛋白质6, 7, 8.接吻臭虫毒液富含 triabin 蛋白家族, 其成员对凝血、血小板聚集和收缩29产生深刻影响。然而, 它不知道哪些毒素的基础上最具生物活性的毒液。例如, 接吻 bug Triatoma 疫病的毒液被报告为止痛药和抑制钠通道10, 但负责的组件仍有待阐明。同样, 还不知道刺客臭虫毒液的成分会导致麻痹或疼痛。确定对特定毒液生物活性负责的毒素, 以及表征新型毒液毒素的结构和功能的先决条件是获取毒液。
毒液已经从 heteropterans 获得了由刺激5,6,7,8,11,12,13, 挑衅防御响应4,8, 机械地压缩胸部12,14,15,16, 剖析毒液腺体8,17 、18、19、20、21、22和毒蕈乙酰胆碱受体的激动剂23的应用。判断任何方法的潜在优点和缺点是复杂的 heteropteran 毒液腺体的形态学, 它由一个主腺体与两个独立的流明, 前主腺体 (AMG) 和后主腺体 (普纳), 以及伴生的附属的腺体 (AG)。这些不同的腺体间隔产生不同的蛋白质分泌物, 这可能是专门用于不同的生物功能, 包括猎物捕获, 防御和额外口服消化8,17。在 peiratine 和 ectrichodiine 刺客臭虫, AMG 已经与猎物捕获和普纳的额外口服消化17。但是, 在 harpactorine bug Pristhesancus plagipennis中, 普纳专门用于捕获和消化, 而 AMG 则被假定为分泌防御毒液8。该 AG 已被描述为在刺客 bug8或作为一个主要的地方蛋白酶存储在巨型水臭虫23中的分泌功能很少。显然, 需要进一步的工作来澄清各个 heteropteran 子群之间各腺体间的功能, 并确定大多数毒液毒素的功能。在本报告中, 我们描述了从 heteropterans 到这个目标的收集毒液毒素的协议。
Protocol
Representative Results
Discussion
捕获刺客臭虫毒液最关键的一步是根据研究的目的选择合适的方法。三种收集 heteropteran 毒液的方法中, 每种都有优缺点, 这取决于下游的应用。
诱导臭虫从喙中排出毒液 (1-3 协议) 避免了腺组织对毒液的污染。此外, 这些方法是非致命的, 可以重复多次在一个 bug 的生活过程中。刺激通常提供最大数量的毒液, 并产生毒液具有强大的毒性对猎物昆虫根据几个研究5</s…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们承认澳大利亚研究理事会的财政支持 (赠款 DP130103813 和 LP140100832 G.F.K., DECRA 奖学金 DE160101142 EABU), 澳大利亚国家健康 & 医学研究理事会 (主要研究金APP1044414 到 G.F.K.) 和昆士兰大学 (博士后奖学金 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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