Neue Einblicke in eine Insekten Na,K-ATPase

29. März 2022, von Marlena Winter

Foto: Marlena Herbertz

Immunhistochemische Analyse der Na,K-ATPasen Untereinheitszusammensetzung im Nervengewebe der großen Milchkrautwanze.

Die Na,K-ATPase ist ein lebenswichtiger Ionen-Transporter, der in allen tierischen Zellen zu finden ist. In Invertebraten ist das Enzym aus zwei funktionell unterschiedlichen Untereinheiten zusammengesetzt, einer α- und einer β-Untereinheit.

Der Transport von Ionen kann durch Herzglykoside pflanzlichen und auch tierischen Ursprungs inhibiert werden, mit schädlichen oder letalen Folgen für den Organismus.
Die große Milchkrautwanze Oncopeltus fasciatus ernährt sich von Seidenpflanzen Samen der Gattung Asclepias, welche Herzglykoside enthalten. Trotz ihrer toxischen Wirkung kann O. fasciatus die enthaltenen Herzglykoside aufnehmen ohne Schaden zu nehmen. Im Laufe der Evolution kam es in O. fasciatus zu Genduplikationen der Na,K-ATPase α-Untereinheiten, welche unterschiedliche Aktivitäten und Resistenzen gegenüber der Pflanzengifte aufweisen und so die Nutzung der Wirtspflanzen ermöglichen. Neben vier α-Untereinheiten existieren noch vier β-Untereinheiten, deren Funktionen immernoch nicht abschließend geklärt wurden.

Unsere Forschung beschäftigt sich eingehend mit der α/β-Komposition im Nervengewebe und diskutiert mögliche funktionelle Unterschiede zwischen den verschiedenen Na,K-ATPase Komplexen. Eine bisher noch nicht beschriebene struktur-spezifische, distinkte Verteilung der β-Untereinheiten im Nervengewebe erweckte dabei unser besonderes Interesse. Die Ergebnisse unserer Arbeit deuten außerdem darauf hin, dass die Existenz von oligomeren Na,K-ATPasen, zusammengesetzt aus zwei unterschiedlichen α- und β-Untereinheiten, sehr wahrscheinlich ist. Das stellt eine Neuheit in der Na,K-ATPase Forschung dar. Auch eine Bildung von Homodimeren der β-Untereinheiten um Enzym-unabhängige Aufgaben zu erfüllen, wie die Formierung von Zell-Zell-Kontakten, wird durch unsere Forschung unterstützt.

Originalpublikation: Herbertz, M., Harder, S., Schlüter, H., Lohr, C., Dobler, S., Na,K-ATPase α1 and β-subunits show distinct localizations in the nervous tissue of the large milkweed bug. Cell Tissue Res (2022). https://doi.org/10.1007/s00441-022-03580-6