Estudios electrofisiológicos de estructura-actividad de la célula antenal receptora del ácido benzoico de la hembra de Bombyx mori L

• Autores: de Brito Sánchez, María Gabriela
• Año de publicación: 2000
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Lazzari, Claudio Ricardo; Kaissling, Karl-Ernst
• Materia: OLFACION; INSECTOS; BOMBYX-MORI; ELECTROFISIOLOGIA; CELULA RECEPTORA DEL ACIDO BENZOICO; MECONIO; OLFACTION; INSECT; BOMBYX MORI; ELECTROPHYSIOLOGY; BENZOIC-ACID RECEPTOR CELL; MECONIUM
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El objetivo de este trabajo fue caracterizar las respuestas electrofisiológicas de lacélula receptora olfativa al ácido benzoico, presentes en las hembras de la mariposa delgusano de la seda Bombyx mori. Nuestros estudios permiten concluir que la célulareceptora al ácido benzoico es un receptor especialista ya que responde máximamente asu compuesto llave y tiene un espectro idéntico para compuestos menos efectivos. Mediante estudios de estructura-actividad con substituyentes halogenados del ácidobenzoico, se determinó que un factor crítico para el reconocimiento del sitio receptor es lageneración de un efecto inductivo por el halógeno substituyente. Este efecto es mayorpara halógenos más electronegativos (flúor) y para la posición meta. Cuando fueestimulada con iodo benzeno, la célula receptora al ácido benzoico respondió con unainhibición durante el estímulo y con una excitación post-estímulo. En base a diversosexperimentos propusimos un modelo para la acción de sustancias excitatorias einhibitorias a nivel receptor olfativo. En dicho modelo, sustancias como el iodo bencenoactuarían directamente sobre los canales iónicos (proceso inhibitorio rápido y transitorio,no dependiente de segundos mensajeros), o sobre el sitio receptor del ácido benzoico (proceso excitatorio posterior y dependiente de segundos mensajeros). La célula receptora al ácido benzoico mostró un aumento de su actividad basal en elaire del laboratorio sin filtrar. Por medio de experimentos combinados de cromatografíagaseosa- electroantenograma y registro de células únicas encontramos que dicho airecontenía ácido benzoico y benzaldehido (estimulantes de la célula receptora al ácidobenzoico en la sensilia tricodea) y nonanal (estimulante de la sensilia coelocónica). Elumbral de la célula receptora al ácido benzoico se halla por debajo de una carga deestímqu de 0.01 μg de ácido benzoico por papel de filtro. Se analizó la composiciónquímica del meconio, producto de excreción de la pupa y único estímulo natural capaz deactivar a la célula receptora del ácido benzoico. El meconio está compuesto por una grancantidad de ácido succínico y ácido benzoico y cantidades menores de otros ácidos. Lacantidad estimada de ácido benzoico presente en el meconio de machos y hembras fue 8.4 μg y 4.2 μg por 100 μl de meconio, respectivamente. De los componentes hallados, elúnico componente activador de la célula receptora al ácido benzoico fue el ácidobenzoico. Sin embargo cuando éste fue adicionado al meconio, la respuesta disminuyósignificativamente. Concluimos que el meconio obstruye estructuralmente el papelactivador del ácido benzoico. Así, el ácido benzoico relevante para la hembra de B. morino es aquel que está presente en el meconio. Fuentes alternativas de ácido benzoico enla planta de mora serían los frutos mismos de la mora y/o la reacción de defensa de lahoja que resulta en la producción de ácido benzoico como fitolexina. En ambos casos elácido benzoico sería señal de buena “calidad”de planta y por ende de sustrato adecuadopara la oviposición. Estas respuestas pueden sin embargo haber sido modificadas porinnumerables generaciones de selección y cultivo de B. mori en sericultura.
The aim of this work was to characterize the electrophysiological responses of theolfactory benzoic-acid receptor cell, present in the females of the silk moth Bombyx mori. Our studies allow to characterize the benzoic-acid cell as a specialist as it respondsmaximally to its cue compound and has a similar response spectrum for less effectivecompounds. By means of studies of structure-activity relationships performed withhalogenated substitutes of benzoic acid, we determined that the generation of an inductiveeffect by the halogen is a critical factor for the recognition of the odor molecule by thereceptor site. Such an effect increased for the more electronegative halogens (fluoride)and for the meta position. When the benzoic-acid receptor cell was stimulated with iodinebenzene, it was first showed inhibition during the stimulation and then an excitation post-stimulation. On the basis of various experiments we sμggested a model for the action ofexcitatory and inhibitory substances at the olfactory receptor level. In such a model,substances like the iodine benzene would act directly on the ion channels (inhibitory,fast,transient process that would not depend on second messengers), or on the benzoic-acidreceptor site (excitatory, post-stimulation process that would depend on secondmessengers). The benzoic-acid receptor cell showed an increase of its basal activity when exposedto the unfiltered air of the laboratory. By means of experiments combining gaschromatography, electroantenograms and single-cell recordings we determined that the airof the laboratory contained benzoic acid and benzaldehyde (stimulants of the benzoic-acidcell in the sensilla trichoidea), and nonanal (stimulant of the sensilla coeloconica). Theresponse threshold of the benzoic-acid receptor cell for was estimated to be below 0.01 μgof benzoic acid per filter paper. We analyzed the chemical composition of the meconium,an excretion product of the pupae and the only stimulus known capable of activating thebenzoic-acid cell. It is constituted by large amounts of succinic and benzoic acid and byminor quantities of other acids. The amount of benzoic acid estimated per 100 μlmeconium was 8.4 μg and 4.2 μg for the males and for the females, respectively. From thesubstances found, the only one capable of activating maximally the benzoic acid cell wasbenzoic acid. However, when it was added to or mixed with meconium, the response ofthe benzoic-acid cell significantly decreased. We concluded that the meconium structurallyobstructs the excitatory role of benzoic acid. Thus, the benzoic acid that is relevant for thefemale of B. mori is not that naturally occurring in the meconium. Alternative sources ofbenzoic acid in the mulberry are the fruits themselves and/or the defense reaction tofungal infection of the leaves, which result in the release of benzoic acid as a phytolexin. Inboth cases the benzoic acid would signalize a plant of “good quality” and therefore anappropriated oviposition substrate. However, these responses may have been lost due tothe innumerous generations of selection and domestication related to the exploitation of B.mori in sericulture.
Fil: de Brito Sánchez, María Gabriela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.