Rezeptoren detektieren CO2 auch einzeln
In Stechmücken ist ein Proteinkomplex, der unter anderem die Rezeptoren Gr21a und Gr63a beinhaltet, für die CO2-Wahrnehmung verantwortlich. Unklar war jedoch, ob CO2 direkt an die Rezeptoren bindet oder ob die CO2-Empfindlichkeit durch das Zusammenspiel mit anderen Proteinen entsteht. Das wollte das Bochumer Team herausfinden. Dazu nutzten die Forschenden ein seit vielen Jahren an der Ruhr-Universität etabliertes Messsystem. Es erlaubt, einzelne Rezeptoren tierversuchsfrei zu untersuchen und schnell auf verschiedene Geruchssubstanzen zu screenen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler injizierten die isolierten Rezeptoren in Eizellen von Fröschen. Mit elektrophysiologischen Messungen erfassten sie die Antwort der Rezeptoren, wenn diese mit CO2 in Kontakt kamen. So wiesen sie nach, dass Gr21a und Gr63a das Molekül CO2 direkt wahrnehmen können, wenn auch etwas schlechter als eingebettet in einen Proteinkomplex.
Citronellol blockiert Rezeptoren
Außerdem testete das Team eine Reihe von möglichen Rezeptorblockern. Neben bereits bekannten Blockern fanden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler heraus, dass die Substanz Citronellol die CO2-Wahrnehmung der Rezeptoren Gr21a und Gr63a unterdrückt. „Citronellol kommt in manchen Anti-Insektenmitteln vor“, erklärt Störtkuhl. „Es könnte dazu führen, dass man quasi unsichtbar für Mücken wird.“
Biosensor in Arbeit
Die neuen Erkenntnisse sollen in die Entwicklung eines CO2-Biosensors einfließen, an der das Bochumer Team in Kooperation mit dem Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme in Stuttgart forscht. „Damit wollen wir CO2 in flüssigen Medien nachweisen können, was bislang nicht möglich ist“, so Störtkuhl. CO2-Sensoren werden beispielsweise auf der Internationalen Raumstation benötigt, wo sie möglichst wenig Energie verbrauchen dürfen. Da physikalische Messverfahren energetisch ungünstig sind, könnte ein Biosensor von Vorteil sein. Auch andere flüchtige Substanzen sollen künftig mit dem Sensor detektiert werden können.
Ruhr-Universität Bochum
Originalpublikation:
Ziemba PM, Mueck A, Gisselmann G, Stoertkuhl KF (2023) Functional expression and ligand identification of homo- and heteromeric Drosophila melanogaster CO2 receptors in the Xenopus laevis oocyte system. PLoS ONE 18(12): e0295404. doi.org/10.1371/journal.pone.0295404
