$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wykazano, że związki takie jak DEET, Picaridin, Citronellal i IR3535 skutecznie odstraszają komary, w tym ważny wektor choroby Aedes aegypti1,2. Rejestrujemy potencjały czynnościowe z neuronów czuciowych związanych ze specyficzną zmysłowością smakową, aby określić komórki zaangażowane w odstraszanie komarów. W połączeniu z dalszym sekwencjonowaniem ekspresji genów w tych tkankach, możemy zidentyfikować geny, które najprawdopodobniej pośredniczą w odpowiedziach tych komórek w celu zbadania nowych związków w celu poprawy zdolności odstraszania.
RNA-seq to potężne narzędzie, szybko stając się standardem do śledzenia czasowych i przestrzennych zmian w ekspresji genów. Analizy sekwencyjne RNA chemosensorycznych przydatków i narządów owadów wykorzystano do odkrycia receptorów molekularnych u kilku gatunków owadów3-5, znacznie poprawiając konwencjonalne wyszukiwanie oparte na PCR gen po genie6. Owady reprezentują najbardziej zróżnicowaną klasę zwierząt, stwarzając wiele możliwości badania powiązań między genami a unikalnymi fenotypami. Technologia sekwencjonowania RNA może być stosowana na każdej żywej tkance owada. Podobnie, zapis elektrofizjologiczny z komórek czuciowych w obrębie jednoporowatej zmysłu smakowego można uzyskać u wielu różnych gatunków owadów. Połączenie tych dwóch technik pozwala naukowcom zawęzić zestaw genów zaangażowanych w obserwowany fenotyp chemosensoryczny. Różne gatunki będą stanowić specyficzne wyzwania, ale mogą informować o związku między genami receptorów chemosensorycznych a adaptacją chemosensoryczną. Wielkość i morfologia czubek sensorycznych jest zmienna i może wymagać obszernego rozwiązywania problemów podczas rejestrowania potencjałów czynnościowych w celu redukcji szumu i identyfikacji powtarzalnych sygnałów. Sekcje narządów chemosensorycznych mogą być trywialne lub delikatne i czasochłonne, w zależności od morfologii i wielkości owada. Odzyskiwanie wysokiej jakości RNA może również wymagać pewnych rozwiązań problemowych, takich jak unikanie niektórych pigmentów podczas pobierania tkanek.
Podczas gdy demonstrowanie działania związków odstraszających poprzez próby behawioralne jest bezpośrednie i pouczające, to podejście jest czasochłonne i szerokie w odniesieniu do mechanizmu działania. Elektrofizjologia w połączeniu z sekwencją RNA pozwala na bardziej szczegółowe analizy tego, co kieruje zachowaniami unikającymi u owadów. Po zidentyfikowaniu "zestawu narzędzi" dyskryminacji chemicznej u danego gatunku owadów możliwe są bardziej szczegółowe próby ulepszenia znanych repelentów. Receptory i związane z nimi białka w komórkach czuciowych odpowiedzialne za te zachowania mogą być wyrażane heterologicznie w celu bezpośredniego badania chemicznego. Co więcej, modelowanie molekularne może przewidzieć, które substancje chemiczne wywołają silne reakcje tych receptorów7.
Migawka wszystkich aktywnych genów w wąskim zestawie tkanek chemosensorycznych może być również przydatna do identyfikacji podobnych genów u innych gatunków. Korzystając z homologii sekwencji i podobieństw ekspresji, naukowcy mogą tworzyć zestawy receptorów molekularnych, które najprawdopodobniej pośredniczą w reakcjach na repelenty, które są szeroko skuteczne w przypadku owadów. Przedstawiamy następujący protokół, aby pomóc naukowcom w dekonstrukcji szlaków chemosensorycznych owadów i przekonać więcej osób do zagłębienia się w neuroetologię owadów niemodelowych i ważnych gospodarczo.