Nieuws
Baculovirussen hebben weinig hulp nodig om rupsenbrein te infecteren
Als een baculovirus het centrale zenuwstelsel van een rups binnendringt, heeft de rups daar weinig verweer tegen. Daarom wordt de parasiet ook wel gebruikt om gewassen te beschermen. Simone Nordstrand Gasque onderzoekt hoe een gedragsveranderend lid van deze virusfamilie toegang krijgt tot de hersenen van een rups. Dat gaat anders dan verwacht, zag zij. De bevindingen zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Open Biology.
Baculovirussen worden gebruikt als biologisch gewasbeschermingsmiddel om landbouwgewassen te beschermen tegen rupsenplagen. Sommige leden van deze virusfamilie staan erom bekend dat zij alleen het specifieke plaaginsect aanvallen en andere insecten ongemoeid laten. In de Wageningse laboratoria voor Virologie en Entomologie onderzocht Simone Nordstrand Gasque hoe het baculovirus met de naam AcMNPV het centrale zenuwstelsel van de bietlegerworm binnendringt. Dit plaaginsect is dol op allerlei groente- en bloemgewassen en kan wereldwijd veel schade veroorzaken.
Verspreiding via ademhalingsbuisjes
Voordat Gasque aan de Universiteit ging studeren, werd zij gegrepen door een documentaire over parasieten die mensen infecteren. Haar fascinatie voor parasieten bleef, hoewel die zich wat meer verplaatste naar parasieten die het gedrag veranderen van de gastheer die zij infecteren. Wat baculovirussen bijzonder maakt, is dat die goed beschermd zijn tegen uv-straling en daardoor goed kunnen overleven in de natuur. In haar studie richtte zij zich op het centrale zenuwstelsel en de tracheeën die daarmee verbonden zijn. Dit zijn de ademhalingsbuisjes van het insect. Verspreid over de tijd bracht ze in kaart hoe het virus zich verspreidde: “De infectie gebeurt van cel tot cel in de tracheeën. Dit ligt voor de hand, omdat deze cellen tot in de hersenen komen. Daar komt het virus een bloed-breinbarrière tegen die de hersenen tegen infectie moet beschermen. Het virus slaagt erin die barrière te omzeilen.”
PTP- enzym niet nodig
Eerdere studies leken erop te wijzen dat het virus hulp nodig heeft van een bepaald eiwit dat door het virus wordt gecodeerd om in de hersenen te kunnen komen. Dit PTP-enzym is eerder aangetroffen en zou nodig zijn om het insect aan te zetten tot hyperactiviteit. Doet het enzym zijn werk, dan krijgt het virus toegang tot de hersenen, althans dat was de hypothese. Doordat het insect hyperactief wordt, gaat het zich horizontaal meer bewegen door het gewas en verspreidt het virus zich verder. Gasque infecteerde de rupsen met verschillende mutanten van het virus die verschillende versies van het PTP-enzym juist wel of juist niet codeerden. Ze kwam tot een verrassend inzicht: “Het bleek dat het virus het enzym niet nodig had om tot in het centrale zenuwstelsel van de rups te komen. Het virus wist de hersenen te infecteren, of het enzym nu wel of niet actief was of helemaal niet aanwezig was in het genoom van het virus. Dit leidt direct tot een vervolgvraag: welke mechanismen zitten er dan wel achter de gedragsverandering?”
Verband met beweging
Microscopische beelden lieten ook zien op welke plekken in het brein het virus werd aangetroffen. Volgens Gasque leverde ook dat waardevolle informatie op: “We zagen dat het virus zich op meerdere plekken van de hersenen en het centrale zenuwstelsel bevindt. Een plek die mogelijk van invloed is op het veranderende gedrag, bevindt zich in het midden van de hersenen. Dit is dicht bij een gebied dat een rol speelt bij ruimtelijke informatie voor bewegingscontrole. In andere studies wordt dit gebied ook in verband gebracht met motivatie om te bewegen. Dit zou erop kunnen wijzen dat de hyperactiviteit van de rups veroorzaakt wordt door de locatie van het virus in het brein. Door deze studie weten we dat nog allerminst zeker, maar het levert wel een waardevol nieuw stukje van de puzzel op.”
Haakjes voor vervolgonderzoek
Het specifieke baculovirus waarmee Gasque werkte, is een van de vele leden van de virusfamilie. Terwijl het AcMNPV-virus conservatief geschat een bedreiging vormt voor minimaal 30 rupsensoorten, zijn er ook baculovirussen die maar voor een of een paar rupsen gevaarlijk zijn. “Dus als je baculovirussen wilt gebruiken voor gewasbescherming, moet je precies weten welk virus je nodig hebt om een specifieke rups te weren. Door dit soort onderzoek komen we steeds meer te weten over hoe deze virussen het gedrag van rupsen beïnvloeden. Hoewel mijn onderzoek niet direct geschikt is voor praktisch gebruik, levert het wel haakjes op voor vervolgonderzoek naar concrete toepassingen.”