Produkce antimikrobiálních peptidů v různých vývojových stádiích včely medonosné (Apis mellifera)

Antonín BEDNÁŘ

Bachelor's thesis

Production of antimicrobial peptides in various developmental stages of honey bee (Apis melifera)

Abstract:

Pro včelu medonosnou jako zástupce eusociálního hmyzu je schopnost bránit se patogenům esenciální. Obranu proti cizím organismům zajišťuje pro včelu medonosnou imunitní systém, který na rozdíl od obratlovců tvoří jen vrozená imunita. Ta sestává z několika úrovní, fyzikální, buněčné a humorální. V této práci jsou popsány antimikrobiální peptidy jakožto součást humorální imunity hmyzu a včely medonosné. Jsou charakterizovány z hlediska jejich funkce, vlastnosti, struktury a mechanismu účinku. Dále jsou definovány rozdíly mezi různými vývojovými stádii, kastami a populacemi včely medonosné z hlediska imunitní odpovědi. V experimentální části je popsána detekce hymenoptaecinu, defensinu 1 a abaecinu pomocí metody ELISA, detekce apidaecinu 1 pomocí LC-MS techniky a stanovení celkových proteinů v plodu včely medonosné pomocí Bradfordovy metody. Pomocí Bradfordovy metody byla změřena koncentrace celkových proteinů v extraktu ze včelího plodu získaného precipitací velkých proteinů. Metodou ELISA byly ve včelím plodu detekovány antimikrobiální peptidy defensin 1, hymenoptaecin a abaecin, přičemž největší koncentrace byla detekována u larev těsně před zavíčkováním. Pomocí LC-MS byl v larvách včely medonosné detekován apidaecin 1. Detekován byl nejčastěji u starších larev těsně před zavíčkováním. Pro spolehlivou kvantifikaci apidaecinu 1 je ovšem potřeba provést optimalizaci metody tak, aby došlo k odstranění interferujících látek z homogenátu. U larev včely medonosné byla potvrzena produkce defensinu 1, abaecinu, hymenoptaecinu a apidaecinu 1. Tyto poznatky je třeba dále posílit dalšími měřeními na větších skupinách vzorků, aby bylo možno vypozorovat případné trendy v produkci těchto antimikrobiálních peptidů v plodu včely medonosné.

Abstract:

The ablitiy to defend against pathogens is essential for honeybee as an eusocial insect. Defense against foreign organisms is provided by honeybee's immune systém, which, unlike in vertebrates, consists only of innate immunity. That consists of multiple levels, physical, cellular and humoral. In this thesis are described antimicrobial peptides as a part of the humoral immunity of insects and honeybees. They are characterised considering their function, properties, structure and mechanism of effect. Furthermore, differences between different developmental stages, castes and generations of honeybee in terms of their immune response are defined. In the experimental part, determination of total protein in honeybee brood using Bradford assay, detection of hymenoptaecin, defensin 1 and abaecin using the ELISA method and detection of apidaecin 1 using LC-MS technique are described. Concentration of total protein obtained after precipitation of large proteins was determined using the Bradford method. Using the ELISA method, antimicrobial peptides defensin 1, hymenoptaecin and abaecin were detected in honeybee brood, while highest concentrations were detected in larvae on the verge of capping. Using LC-MS, apidaecin 1 was detected in honeybee larvae. It was most frequently detected in older larvae and larvae on the verge of capping. Optimalization of the method with the goal of removing interfering substances from the homogenate is required for reliable quantification of apidaecin 1. Production of defensin 1, abaecin, hymenoptaecin and apidaecin 1 was confirmed in honeybee larvae. It is necessary to further reinforce these findings with further experiments with bigger sample sets in order to find possible patterns in production of these antimicrobial peptides in honeybee brood.

Keywords

Antimikrobiální peptidy, apidaecin, defensin, hymenoptaecin, abaecin, včela medonosná, plod, larvy, LC-MS, ELISA

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jiří Danihlík, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry