衛生害蟲美洲大蠊（蟑螂的一種）會對氣味做出敏銳的反應，但一直不清楚這種蟑螂是如何接收外界的氣味分子的。福岡大學研究生院理學研究科的立石康介（2021年博士畢業）與福岡大學理學部地球圈科學科的渡邊英博助教等人組成的研究團隊明確了美洲大蠊的氣味接收器理，透過用分子生物學方法操縱作爲氣味接收核心的氣味接受者的表達，成功製作出了感覺不到氣味的蟑螂。相關内容已經發布在《iScience》的網路版上。
圖1：美洲大蠊的OR型接受者介導的嗅覺接收器理及其表達抑制
（A）OR型嗅覺接受者介導的氣味接收器理。透過觸角上的嗅感器接收氣味。嗅覺接受者在嗅感器内部的嗅覺細胞感覺纖毛上表達，將氣味資訊轉換爲電訊號。特別是OR型嗅覺接受者，由與氣味物質選擇性結合的ORx及其輔助接受者ORco組成。
（B）PameORco RNA干擾法（RNAi）。RNAi是透過給予與靶mRNA具有同源性鹼基序列的雙鏈RNA（dsRNA）來與該mRNA獨特性結合，抑制基因表達的現象。這樣美洲大蠊的ORco（PameORco）RNAi個體就無法再透過OR型嗅覺接受者接收氣味，以性行為爲首，基於嗅覺的行為活性將下降。（供圖：福岡大學理學部 渡邊英博助教）
已知動物是透過分佈在嗅覺細胞上的各種氣味接受者來接收氣味分子。昆蟲主要有OR（Odorant Receptor）型和IR（Ionotropic Receptor）型兩種氣味接受者，其中，OR型氣味接受者是透過跟氣味分子結合的多種氣味接受者（OR-X）與其輔助接受者（ORco）的復合體來接收外界氣味分子的。OR-X蛋白在各種昆蟲中種類豐富，可以接收多種氣味分子，但與其形成復合體的ORco蛋白在各種昆蟲中僅存在一種。因此，理論上可以透過破壞這種ORco蛋白來抑制OR型接受者介導的各種氣味接收。
渡邊助教聯合福岡大學、北海道大學和綜合研究大學院大學組成的聯合研究團隊透過美洲大蠊的基因體確定了功能性嗅覺接受者輔助接受者ORco基因，全球首次明確了美洲大蠊的氣味感知機制。另外，透過用名爲RNA干擾法的技術抑制其基因表現，製作了無法透過OR型接受者接收氣味的蟑螂。
研究團隊利用抑制了OR型接受者表達的蟑螂記錄嗅覺細胞的神經反應時間發現，ORco表達抑制個體無法再感覺到醇、萜、酯等氣味物質以及蟑螂繁殖行為所需的性費洛蒙。在ORco表達抑制個體中，蟑螂的性行為活性的確大爲減量了。
此次研究全球首次明確了蟑螂的氣味感知機制。可以利用這種氣味感知機制開發更有效的蟑螂引誘劑以及類比蟑螂氣味感知能力的感測器。
過去認爲採用RNA干擾法的特定基因表現抑制是暫時性的，但此次發現，RNA干擾法對美洲大蠊的ORco基因表現抑制是永久且不可逆的。這個結果表明，將來可以利用RNA干擾法防治害蟲。另外，還有望利用此次的成果開發只針對蟑螂的新驅除手段。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：iScience
論文：Silencing the odorant receptor co-receptor impairs olfactory reception in a sensillum-specific manner in the cockroach
URL：doi.org/10.1016/j.isci.2022.104272
