As mentioned earlier, in susceptible individuals, organophosphates bind almost irreversibly to acetylcholinesterase, blocking normal neurotransmission and eventually causing death. However, if acetylcholinesterase has resistance-associated amino acid substitutions, then even at insecticide concentrations that would kill susceptible individuals, the enzyme binds the insecticide less strongly and its activity is not inhibited as much. As a result, these individuals survive and show resistance. Therefore, to confirm more directly that acetylcholinesterase was indeed involved in organophosphate resistance in the D. melanogaster strains I had been using, I decided to compare how strongly acetylcholinesterase binds to organophosphate insecticides in resistant and susceptible strains. In other words, the graduate student detected mutations that result in amino acid substitutions at the gene level. Then, by comparing the properties of acetylcholinesterase at the protein level—that is, how easily this enzyme is inhibited by insecticides—between resistant and susceptible strains, it would be possible to confirm whether the mutations detected at the gene level actually contribute to resistance.
(translated version of the post on October 30, 2021)
先ほども述べましたが、感受性の個体では、有機リン剤がほぼ不可逆的にアセチルコリンエステラーゼに結合することによって神経伝達が阻害されてしまうため、死に至ってしまいます。しかし、抵抗性型のアミノ酸置換突然変異がアセチルコリンエステラーゼにおこっているならば、感受性の個体が死亡してしまうような殺虫剤濃度のもとでも、アセチルコリンエステラーゼは有機リン剤に対して、より結合しにくいように変異してしまっているため、酵素活性が阻害されることなく、結果として、死亡せずに抵抗性となっているのでした。なので、これまで実験で用いてきた有機リン剤に対する抵抗性のキイロショウジョウバエ系統において、より直接的にアセチルコリンエステラーゼが有機リン剤抵抗性に関与していることを確認するためには、アセチルコリンエステラーゼの殺虫剤に対するくっつきやすさを、抵抗性系統と感受性系統との間で比較してみればよいことになります。つまり、大学院生が遺伝子レベルにおいてアミノ酸を置換するような変異を検出しましたが、抵抗性系統と感受性系統との間で、殺虫剤によるアセチルコリンエステラーゼの阻害のされやすさというタンパク質としての性質を比較することによって、検出された遺伝子レベルでの変異が抵抗性に実際に寄与しているかどうかを確認できることになります。
(2021年10月30日のポストを再掲）