Functional Characterization Supports Multiple Evolutionary Origins of Pheromone Receptors in Bark Beetles
Notice bibliographique
Résumé
Chemical communication using pheromones is thought to have contributed to the diversification and speciation of insects. The species-specific pheromones are detected by specialized pheromone receptors (PRs). Whereas the evolution and function of PRs have been extensively studied in Lepidoptera, only a few PRs have been identified in beetles, which limits our understanding of their evolutionary histories and physiological functions. To shed light on these questions, we aimed to functionally characterize potential PRs in the spruce bark beetle Ips typographus ("Ityp") and explore their evolutionary origins and molecular interactions with ligands. Males of this species release an aggregation pheromone comprising 2-methyl-3-buten-2-ol and (4S)-cis-verbenol, which attracts both sexes to attacked trees. Using two systems for functional characterization, we show that the highly expressed odorant receptor (OR) ItypOR41 responds specifically to (4S)-cis-verbenol, with structurally similar compounds eliciting minor responses. We next targeted the closely related ItypOR40 and ItypOR45. Whereas ItypOR40 was unresponsive, ItypOR45 showed an overlapping response profile with ItypOR41, but a broader tuning. Our phylogenetic analysis shows that these ORs are present in a different OR clade as compared to all other known beetle PRs, suggesting multiple evolutionary origins of PRs in bark beetles. Next, using computational analyses and experimental validation, we reveal two amino acid residues (Gln179 and Trp310) that are important for ligand binding and pheromone specificity of ItypOR41 for (4S)-cis-verbenol, possibly via hydrogen bonding to Gln179. Collectively, our results shed new light on the origins, specificity, and ligand binding mechanisms of PRs in beetles.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».