Resistance gene on the third chromosome: resistant-type acetylcholinesterase
Research on acetylcholinesterase
Acetylcholinesterase is an enzyme that plays a key role in the transmission of excitation between neurons. When an action potential propagates along a neuron's axon and reaches the nerve terminal, the neurotransmitter acetylcholine is released into the synaptic cleft (the gap between neurons) at the synapse. This release chemically transmits the excitation to the next neuron. Acetylcholinesterase plays a crucial role in the rapid hydrolysis of the neurotransmitter acetylcholine. When organophosphates bind almost irreversibly to this enzyme, synaptic transmission is disrupted, leading to continuous nerve stimulation, paralysis, and ultimately death. This mechanism accounts for the potent insecticidal activity of organophosphates. In individuals with the normal, organophosphate-sensitive form of acetylcholinesterase, organophosphates bind almost irreversibly to the enzyme, inhibiting its ability to degrade acetylcholine and ultimately causing death. However, point mutations that alter the amino acid sequence of acetylcholinesterase can reduce the binding affinity of organophosphates to this enzyme. Individuals carrying such mutations may therefore survive even at insecticide concentrations that would kill susceptible individuals, and as a result, they exhibit resistance to organophosphate pesticides.
(translated version of the post on October 29, 2021)
第3染色体上の抵抗性遺伝子：抵抗性型アセチルコリンエステラーゼ
アセチルコリンエステラーゼ研究
アセチルコリンエステラーゼは、神経細胞における興奮伝達において重要な役割を果たしている酵素分子です。神経細胞の軸索を伝導してきた興奮が軸索の末端に達すると、次の神経細胞との接続部位にあたるシナプスといわれるところで、神経細胞間の隙間（シナプス間隙）にアセチルコリンという神経伝達物質が放出され、化学的に次の細胞へと興奮が伝達されることになります。アセチルコリンエステラーゼは、この神経伝達物質であるアセチルコリンを速やかに分解する役割を果たしているため、有機リン剤がこのアセチルコリンエステラーゼにほぼ不可逆的にくっついてしまうと、神経細胞間の興奮の伝達が阻害され、そのような昆虫個体は最終的に死亡してしまうことになるため、有機リン剤の殺虫剤としての効果が発揮されるということになります。一般的なアセチルコリンエステラーゼを持っている、有機リン剤に対して感受性の個体の場合、このように有機リン剤がアセチルコリンエステラーゼにほぼ不可逆的に結合してしまうことになるため、アセチルコリンの分解活性が阻害され、やがて死に至ることになりますが、アセチルコリンエステラーゼのアミノ酸配列を変えるような点突然変異がおこると、有機リン剤がこの酵素に、より結合しにくくなる場合があるため、感受性の個体であれば死亡してしまうような殺虫剤濃度の下でも、そのような点突然変異を保有している個体は生存できることになり、有機リン剤に対して抵抗性をしめすということになります。
(2021年10月29日のポストを再掲）