A-type allatostatins and sulfakinins as satiety effectors in the Mediterranean field cricket Gryllus bimaculatus

Allatostatine (AS) und Sulfakinine (SK) sind Neuropeptidhormone, die aus mehreren Insektenarten isoliert und analysiert wurden. Die AS können durch strukturelle Merkmale in drei Typen eingeteilt werden, wobei die Peptide des A Typs durch das C-terminale Sequenzmotif FGL(I,V)amid charakterisiert sind. Die AS hemmen bei einigen Insektenarten die Juvenilhormonbiosynthese und -freisetzung aus den Corpora allata. Eine generelle Funktion dieser Neuropeptide scheint ihre myoaktive Wirkung auf viscerale Muskulatur zu sein. Daneben stimulieren sie die Verdauungsenzymaktivität und haben inhibitorische Wirkung auf die Futteraufnahme und die Vitellogeninbiosynthese (Review: Hoffmann & al. 1999). Eine Strukturaufklärung der cDNA der A-Typ AS (Meyering-Vos & al. 2001) ergab insgesamt 14 potentielle Peptide auf einem Prohormonvorläufer, der in verschiedensten Geweben exprimiert wird, was ein weiterer Hinweis auf die multifunktionale Rolle der Peptide ist. Eine andere Gruppe von Neuropeptiden stellen die Sulfakinine dar, die in ihrer C-terminalen Heptapeptidsequenz DY(SO3H)GHMRFamid übereinstimmen, wobei die Sulfatierung des Tyrosins bisher nur für einige Peptide nachgewiesen werden konnte. Die SK cDNA aus der Grille G. bimaculatus kodiert einen Prohormonvorläufer, der ausschließlich im Grillengehirn exprimiert wird, und aus dem zwei potentielle SK Peptide freigesetzt werden können (Meyering-Vos & Müller 2007). Auch diese Neuropeptide sind myoaktiv, d.h. in Schaben und Heuschrecken wurde eine Stimulation der Darmkontraktion nachgewiesen (Nachman & al. 1986, Schoofs & al. 1990). Außerdem wurde in Heuschrecken, Schaben und Fliegen eine Hemmung der Futteraufnahme unter dem Einfluss von SK festgestellt (Wei & al. 2000, Maestro & al. 2001, Downer & al. 2006). Die Sulfakinine weisen eine große strukturelle aber auch physiologische Ähnlichkeit mit der Gastrin /Cholecystokinin Peptidfamilie der Vertebraten auf, die hormonelle Regulatoren verschiedener Verdauungsprozesse und des Essverhaltens darstellen. In der vorliegenden Arbeit wird der Fragestellung nachgegangen, ob die Genexpression von AS und SK in G. bimaculatus nach abdominaler Injektion entsprechender doppelsträngiger (ds) RNA (RNA Interferenz Methode) erfolgreich unterdrückt werden kann und welche Auswirkungen diese Suppression auf die Futteraufnahme und Verdauung der Grillen hat. Detaillierte Kenntnisse über die Funktionen der Genprodukte (Neuropeptide) könnten bei der Entwicklung neuartiger Insektizide für die Schädlingsbekämpfung helfen.The regulation of the feeding behavior and digestion is in all animals a complex procedure. Recent investigations showed that neuropeptides play a central role not only in vertebrates but also in invertebrates with regard to these processes. Sulfakinins and allatostatins are two groups of neuropeptides, which were identified from insects of diverse orders. Myoactivity in the digestive tract of insects, seems to be a general function of these neuropeptides within insects. Since the first consequence after ingestion of food is the expansion of the foregut, followed by contraction and relaxation of the muscles of the digestive tract, these processes can affect the food intake. In addition, with some insect species it was proven that these neuropeptides stimulate the release of the digesting enzyme alpha-amylase. A purposeful reduction of the allatostatin- and sulfakinin gene expression in the Mediterranean field cricket, Gryllus bimaculatus de Geer (Ensifera, Gryllidae), using the RNA interference method (RNAi), led to changes of food intake and food transport through the gut. The observations refer to an inhibitory bioactivity for both peptides. The digesting enzyme activities of alpha-amylase and proteases were affected only by a suppression of the allatostatin gene

RNA interference in Lepidoptera: an overview of successful and unsuccessful studies and implications for experimental design

A

Multilocal expression of B-type allatostatins in crickets (Gryllus bimaculatus)

B-type allatostatins (AST) inhibit the biosynthesis of juvenile hormone (JH) in vitro in crickets, but are also present in other insects, where they may bare different functions. By means of one-step RT-PCR and in situ hybridization recently, we could show that the mRNA of the gene is expressed in various cells of the central nervous system, but also in endocrine cells of the gut. The latter results corroborated a function of these peptides in regulating gut motility. Here we report on the expression of the gene in the ovary, the fat body and the flight muscles of female adult crickets, which suggests further putative functions of the B-type allatostatins beyond their role as brain–gut peptides

RNA interference in Lepidoptera: an overview of successful and unsuccessful studies and implications for experimental design

Gene silencing through RNA interference (RNAi) has revolutionized the study of gene function, particularly in non-model insects. However, in Lepidoptera (moths and butterflies) RNAi has many times proven to be difficult to achieve. Most of the negative results have been anecdotal and the positive experiments have not been collected in such a way that they are possible to analyze. In this review, we have collected detailed data from more than 150 experiments including all to date published and many unpublished experiments. Despite a large variation in the data, trends that are found are that RNAi is particularly successful in the family Saturniidae and in genes involved in immunity. On the contrary, gene expression in epidermal tissues seems to be most difficult to silence. In addition, gene silencing by feeding dsRNA requires high concentrations for success. Possible causes for the variability of success in RNAi experiments in Lepidoptera are discussed. The review also points to a need to further investigate the mechanism of RNAi in lepidopteran insects and its possible connection to the innate immune response. Our general understanding of RNAi in Lepidoptera will be further aided in the future as our public database at http://insectacentral.org/RNAi will continue to gather information on RNAi experiments