Imunitní priming hmyzu

Anna MAŇASOVÁ

Bachelor's thesis

Immune priming of insects

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá studiem imunitního systému hmyzu s konkrétním zaměřením na imunitní priming. Imunitní priming je jedním z málo prozkoumaných mechanismů imunity hmyzu i přesto, že pro některé druhy je tento proces životně důležitý. Hmyz patří mezi bezobratlé živočichy a nedisponuje tak získanou neboli adaptivní imunitou. Díky tomu není schopen vytvářet protilátky a dlouhodobě se bránit proti napadání patogeny. Imunitní priming je relativně nově objevený proces. Jde o vytváření krátkodobé (až 22 dní) imunitní paměti, jejíž obranné mechanismy jsou realizovány buněčnou, a především humorální imunitou. Hlavní myšlenkou této práce je výzkum sekretu hltanových žláz včely medonosné - mateří kašičky. Mateří kašička výrazně ovlivňuje správný vývoj larev a slouží jim nejen jako potrava, ale zajišťuje larvám i částečnou ochranu před patogeny a parazity. Díky jejím antimikrobiálním vlastnostem zvyšuje sterilitu buňky, kde se larva nachází. Zároveň se spekuluje také o možnosti, že mateří kašička slouží jako transportní médium fragmentů mikrobů při imunitním primingu. Cílem této práce je blíže osvětlit význam mateří kašičky ve vývoji larev, dále původ jejích antimikrobiálních vlastností, zapojení do mechanismu imunitního primingu, a nakonec porovnat výsledky analýzy mateří kašičky larev v rozdílných vývojových stádiích. Praktická část této bakalářské práce se zabývá proteinovou analýzou mateří kašičky odebrané larvám různých vývojových stádií pomocí tří metod - Bradfordově metodě, SDS PAGE a metodě Western blot. Pomocí Bradfordovy metody byl zjištěn celkový obsah proteinů ve vzorku a následně i obsah proteinů na mikrogram mateří kašičky. Pomocí SDS PAGE byly tyto proteiny separovány v elektrickém poli podle molekulové hmotnosti a díky poznatkům z předchozích výzkumů bylo možné proteinové složení odhadnout. Metodou Western blot byla v mateří kašičce zjišťována přítomnost AmP (royalisinu, hymenoptaecinu a abaecinu) a proteinu vitellogeninu. Díky této metodě byla poprvé vyloučena přítomnost vitellogeninu v mateří kašičce, což bude hrát důležitou roli při objasňování mechanismu imunitního primingu u včely medonosné. Dále nebyla prokázána přítomnost AmP hymenoptaecinu a abaecinu. Naopak bylo dokázáno, že AmP royalisin se v mateří kašičce vyskytuje. Tato informace tak hraje zásadní roli při výzkumu vlastností mateří kašičky. Data získaná v rámci této bakalářské práce mohou být základem pro další a přesnější výzkum této problematiky. Vhodným navázáním by mohla být přesná identifikace proteinového složení mateří kašičky pomocí hmotnostní spektrometrie. Pro vyšší průkaznost změn proteinového složení by bylo vhodné použít vyšší počet vzorků s rovnoměrným zastoupením larev ve vývojových stádiích.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the study of the insect immune system with a specific focus on immune priming. Immune priming is one of the understudied mechanisms of insect immunity despite the fact that this process is vital for some species. Insects are invertebrates and thus do not possess acquired or adaptive immunity. As a result, it is unable to produce antibodies and defend itself against pathogen attack in the long term. Immune priming is a relatively newly discovered process. It involves the formation of a short-term (up to 22 days) immune memory, whose defence mechanisms are implemented by cellular and, above all, humoral immunity. The main idea of this work is the investigation of the secretion of the pharyngeal glands of the honey bee - royal jelly. Royal jelly significantly influences the proper development of larvae and serves not only as food, but also provides the larvae with partial protection against pathogens and parasites. Thanks to its antimicrobial properties, it increases the sterility of the cell where the larva is located. It is also speculated that royal jelly serves as a transport medium for microbial fragments during immune priming. The aim of this study is to shed more light on the importance of royal jelly in larval development, the origin of its antimicrobial properties, its involvement in the immune priming mechanism, and finally to compare the results of royal jelly analysis of larvae at different developmental stages. The practical part of this bachelor thesis deals with the protein analysis of royal jelly collected from larvae of different developmental stages using three methods - Bradford method, SDS-PAGE and Western blot method. The Bradford method was used to determine the total protein content of the sample and subsequently the protein content per microgram of royal jelly. Using SDS-PAGE, these proteins were separated in the electric field according to molecular weight and the protein composition could be estimated thanks to the knowledge from previous studies. The presence of AmP (royalisin, hymenoptaecin and abaecin) and vitellogenin protein was detected in royal jelly by Western blotting. With this method, the presence of vitellogenin in royal jelly was excluded for the first time, which will play an important role in elucidating the mechanism of immune priming in the honey bee. Furthermore, the presence of AmP hymenoptaecin and abaecin was not demonstrated. In contrast, AmP royalisin was shown to be present in royal jelly. This information thus plays a crucial role in the investigation of royal jelly properties. The data obtained in this bachelor thesis can be the basis for further and more precise research on this subject. A suitable follow-up could be the accurate identification of the protein composition of royal jelly by mass spectrometry. For higher conclusiveness of changes in protein composition, it would be advisable to use a higher number of samples with an even representation of larvae in the developmental stages.

Keywords

Včela medonosná, imunitní priming, mateří kašička, přenos patogenů

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2024

Thesis defence

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

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry