Exprese šokových proteinů jako součást adaptivního komplexu chladové odolnosti ploštice Pyrrhocoris apterus
Byla zkoumána schopnost nediapauzních samců ploštice Pyrrhocoris apterus reagovat na vystavení vysokým a nízkým teplotám upregulací genů kódujících šokové proteiny z rodiny Hsp70 kDa. Fragmenty homologů PaHsp70 a PaHsc70 byly zaklonovány a sekvenovány. Četnost transkriptů inducibilní formy (PaHsp70) a příslušného proteinu se signifikantně zvýšily jak po teplotním, tak po chladovém šoku. Injikování dvouvláknové RNA pro PaHsp70 o délce 695 bazí vedlo k drastickému snížení upregulační odpovědi na teplotní šoky. Zároveň RNAi zcela znemožnila reparaci poškození vysokou teplotou a reparace poškození nízkou teplotou byla výrazně slabší. Naše výsledky tak prokázaly, že upregulace genu PaHsp70 je součástí syndromu chladové odolnosti u ploštice P. apterus.
Tělní teplota přezimujích jedinců hmyzu temperátního pásma často a dlouhodobě klesá na podnulové teploty (viz obrázek). Četné druhy hmyzu přežívají teplotní extrémy, při kterých by neobstál žádný obratlovec. Klíčem k úspěšnému přežití je sezónní přechod do diapauzního stavu a aktivizace komplexu adaptací, jež vedou ke zvýšené toleranci chladu a mrazu. Tento komplex je předmětem našeho výzkumu na modelovém druhu ploštice Pyrrhocoris apterus. Vstup do diapauzy je příkladem hluboké změny fenotypu, která je založena na změně genové transkripce. Mezi jinými se mění také transkripce genů kódujících šokové proteiny z rodiny Hsp70 kDa. Zkoumali jsme schopnost ploštic reagovat na vystavení jak nízkým tak také vysokým teplotám upregulací genů kódujících tyto proteiny. Zaklonovali a sekvencovali jsme fragmenty genů pro inducibilní a kognátní formu šokového proteinu Hsp70 kDa. Četnost mRNA transkriptů jsme sledovali pomocí kvantitativní PCR v reálném čase a četnost proteinových produktů pomocí Western blot analýzy. Četnosti transkriptů i proteinu inducibilní formy se výrazně zvýšily jak po teplovém tak po chladovém šoku. Připravili jsme dvouvláknovou dsRNA o délce 695 bazí pro inducibilní formu. Injikování této dsRNA do ploštic před vystavením teplotnímu šoku (metoda RNAi) způsobilo eliminaci upregulační odpovědi na oba teplotní šoky. RNAi očekávaně zcela znemožnila reparaci poškození způsobených vysokou teplotou. Zjistili jsme, že rovněž schopnost reparace poškození způsobených nízkou teplotou byla významně snížená u ploštic ošetřených dsRNA. Naše výsledky tak prokázaly, že upregulace šokového proteinu Hsp70 kDa je důležitou součástí adaptivního komplexu chladové odolnosti u ploštice P. apterus.
Koštál, V., Tollarová, M., and Doležel, D.: Dynamism in physiology and gene transcription during reproductive diapause in a heteropteran bug, Pyrrhocoris apterus. Journal of Insect Physiology 54, 77-88 (2008)
Koštál, V. and Tollarová-Borovanská, M.: The 70 kDa heat shock protein assists during the reparation of chilling injury in the insect, Pyrrhocoris apterus. PLoS ONE 4, e4546 (2009)
Tollarová-Borovanská, M., Lalouette, L. and Koštál, V.: Insect cold tolerance and repair of chill-injury at fluctuating thermal regimes: Role of 70 kDa heat shock protein expression. Cryo-Letters 30, 312-319 (2009)
