Die Rolle des „Sensory Neuron Membrane Protein 1“ (SNMP1) bei der olfaktorischen Signaldetektion in Insekten

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Krieger
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415058109

Bei Insekten initiieren und steuern olfaktorische Signale aus der Umwelt zahlreiche für das Überleben und die erfolgreiche Reproduktion essentielle Verhaltensweisen. Insekten registrieren relevante, flüchtige chemische Signale, die beispielsweise von Artgenossen, Futterquellen oder Eiablageplätzen ausgehen, mittels olfaktorischer sensorischer Neurone (OSN) in der Antenne. Untersuchungen an holometabolen Insekten, insbesondere an Nachtfalterarten und Drosophila melanogaster, haben gezeigt, dass die hochempfindliche Detektion von Pheromonen durch Subpopulationen spezialisierter OSN erfolgt, die mit einem spezifischen Odorantrezeptors (OR) und dem “Sensory Neuron Membrane Protein 1” (SNMP1) ausgestattet sind. SNMP1 ist in verschiedenen Insektenordnungen konserviert und trägt in OSN, die Pheromonrezeptoren (PR) exprimieren, zu hochempfindlichen Antwort sowie zur schnellen Aktivierung und Terminierung pheromon-induzierter Reaktionen bei. Die genaue Funktion von SNMP1 bei den Primärprozessen der Erkennung von Pheromonen ist derzeit jedoch unklar. Auch ist seine Relevanz für die Detektion von anderen olfaktorischen Signalen unbekannt. Diesbezüglich haben unsere Untersuchungen zur OR-Familie der hemimetabolen Wüstenheuschrecke Schistocerca gregaria kürzlich gezeigt, dass eine relativ große Anzahl von OR-Typen mit SNMP1 co-exprimiert sind. Dieser Befund deutet darauf hin, dass SNMP1 nicht nur für eine sensitive Detektion von Pheromonen, sondern auch für die empfindliche Erkennung anderer volatiler Signale wichtig sein könnte, die z. B. vielversprechende Futterquellen anzeigen. Vor diesem Hintergrund soll das vorgeschlagene Projekt die spezifische Rolle von SNMP1 bei der olfaktorischen Signalprozessierung beleuchten und die fundmentale Frage klären, ob SNMP1 auch an der Erkennung von verhaltensrelevanten Pflanzenduftstoffen beteiligt ist. Dafür soll am Modell der Wüstenheuschrecke unter Einsatz verschiedener molekularbiologischer, biochemischer und elektrophysiologische Methoden sowie von Verhaltensexperimenten die Notwendigkeit der SNMP1-Expression für die sensitive Detektion von bestimmten olfaktorischen Signalen untersucht werden. Eine mögliche Co-Rezeptorfunktion und die Spezifität von SNMP1 beabsichtigen wir darüber hinaus dadurch zu prüfen indem wir untersuchen, ob relevante Liganden an die große extrazelluläre Domäne von SNMP1 binden. Da membran-assoziierte olfaktorische Signaltransduktions-Komplexe und intrazelluäre Signalkaskaden ein mögliche Grundlage für die hohe Sensitivität von SNMP1-exprimierenden OSN bezüglich verhaltensrelevanter olfaktorische Signale darstellen könnten, wollen wir zudem untersuchen, ob SNMP1 mit anderen Proteinen assoziiert vorliegt und ob SNMP1 an der Auslösung duftstoff-induzierter metabotroper Signalwege beteiligt ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen