Abstract
Neuropeptides control various physiological functions and constitute more than 90% of insect hormones. The pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN)/pyrokinin family is a major group of insect neuropeptides and is well conserved in Insecta. This family of peptides has at least two closely related G-protein-coupled receptors (GPCRs) activated by PBAN and a diapause hormone (DH). They have been shown to control several biological activities including pheromone production and diapause induction in moths. However, beyond some moth species, the biological function(s) of PBAN/pyrokinin peptides are largely unknown although these peptides are found in all insects. In this study we identified and characterized PBAN/pyrokinin peptides and corresponding GPCRs from the mosquito, Aedes aegypti. Ae. aegypti PBAN mRNA encodes four putative peptides including PBAN and DH, and is expressed in females and males during all life stages. The PBAN receptor (PBAN-R) and the DH receptor (DH-R) were functionally expressed and confirmed through binding assays with PBAN and DH peptides. These receptors are differentially expressed from eggs to adults with the relative gene expression of the PBAN-R significantly lower during the 4th instar larval (L4) and pupal (P1-P2) stages compared to the 2nd and 3rd instar larval stages (L2 and L3). However, DH-R expression level is consistently 4-10 times higher than the PBAN-R in the same period, suggesting that PBAN-R is downregulated in the late larval and pupal stages, whereas DH-R stays upregulated throughout all developmental stages. PBAN/pyrokinin mRNA expression remains high in all stages since it produces PBAN and DH peptides. This study provides the foundation for determining the function(s) of the PBAN/pyrokinin peptides in mosquitoes and establishes data critical to the development of methods for disruption of these hormone actions as a novel strategy for mosquito control
چکیده
نوروپپتیدها عملکردهای مختلف فیزیولوژیکی را کنترل می کنند و بیش از 90٪ هورمون های حشرات را تشکیل می دهند. خانواده فرمون بیوسنتزی فعال کننده نوروپپتید PBAN)/pyrokinin) یک گروه عمده از نوروپپتیدهای حشرات است و به خوبی در حشرات محافظت شده است. این خانواده از پپتیدها دارای حداقل دو G-پروتئین جفت شده ی گیرنده(GPCRs) هستند که توسط PBAN و هورمون (DH) فعال شده اند. آنها برای کنترل چندین فعالیت بیولوژیک از جمله تولید فرمون و القاء diapause در بید ها استفاده شده اند. با این حال، هر چند که این پپتیدها در حشرات یافت می شوند اما بجز در برخی از گونه های بید، عملکرد (های) بیولوژیکی پپتیدهایPBAN/pyrokinin تا حد زیادی ناشناخته مانده است. در این مطالعه مشخص شده و تعیین شد که پپتیدهایPBAN/pyrokinin و GPCR های مربوطه در پشه، Aedes aegypti. Ae. aegypti PBAN mRNA، چهار پپتید معروف از جمله PBAN و DH را کد گذاری می کنند، و در تمام مراحل زندگی زنان و مردان بیان شده اند. گیرنده PBAN و گیرنده DH (DH-R) در عمل بیان شدند و از طریق روشهای اتصال با پپتیدهای PBAN و DH تایید شدند. این گیرنده های متفاوت از تخم های بزرگسالان با بیان نسبی ژن PBAN-R ، به طور قابل توجهی در مرحله پایین تر از چهارم لارویL4) ) و مراحل شفیره (P1-P2) در مقایسه با مراحل دوم و سوم لاروی (L2 و L3) بیان شده اند. با این حال، سطح بیان DH-R به طور مداوم 4-10 برابر بیشتر از PBAN-R در همان دوره است، و نشان می دهد کهPBAN-R در اواخر مراحل لارو و شفیره تنظیم می شود، در حالی که DH-R در طول تمام مراحل رشد و نمو بصورت تنظیم شده باقی می ماند. بیان mRNA مربوط به PBAN/pyrokinin ،در تمام مراحل باقی می ماند چون پپتیدهایPBAN و DH را تولید می کند. این مطالعه پایه و اساسی برای تعیین عملکردهای پپتیدهای PBAN/pyrokinin در پشه ها را ارائه می دهد و اطلاعات مهم را برای توسعه روش های ایجاد اختلال در این اقدامات هورمونی به عنوان یک استراتژی جدید برای کنترل پشه ایجاد می کند.