Marine Ranching: Proceedings of the Eighteenth U.S.-Japan Meeting on Aquaculture Port Ludlow, Washington, 18-19 September 1989

Female reproduction in penaeid shrimp is carefully regulated by several different endocrine factors. Their precise modes of action have not yet been fully elucidated. Three endocrine factors, each representing a different chemical class of hormones, have been investigated in the penaeid shrimp Sicyonia ingentis in our laboratory: ecdysteroids, vitellogenesis-inhibiting hormone (VIH) , and methyl farnesoate (MF). Ecdysteroids (the steroid molting hormones of arthropods; predominantly 20-hydroxyecdysone), are initially present in low levels (<10 ng/mg) in shrimp embryos. As development of the embryos nears time of hatch, the ecdysteroid levels increase to approximately 150 ng/ mg, indicating that they may be of embryonic origin and involved in embryonic development. An assay was developed for shrimp VIH, which presumably is a protein. Delay of onset of the next reproductive cycle was observed following injection of sinus gland extracts into shrimp that had previously had their eyestalks removed. A photoaffinity analog was synthesized for the putative shrimp reproductive hormone MF-a terpenoid. This analog, farnesyl diazomethyl ketone (FDK) , was used to demonstrate the presence of specific binding proteins for MF in shrimp hemolymph. (PDF file contains 136 pages.)

Molting and reproduction in portunus pelagicus

This investigation describes ovarian maturation stages in the female reproductive system, evidence for histones in sperm nuclei and novel morphological changes that occur during spermiogenesis in the male blue swimming crab, portunus pelagicus. It also identifies dual functionality of the molt inhibiting hromone on molting and vitellogenesis through RNA inteference.

Ecdysteroid levels changed by permethrin action in female Rhipicephalus sanguineus (Latreille, 1806) (Acari: Ixodidae) ticks

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Vorkommen und Charakterisierung von Ecdysiotropinen bei männlichen Imagines der Mittelmeerfeldgrille Gryllus bimaculatus de Geer

Das Vorkommen von Häutungshormonen in adulten Insekten, insbesondere solcher, die eine lange Imaginalphase durchlaufen, wirft die Frage nach der Regulation der Ecdysteroidsynthese außerhalb der Prothorakaldrüse auf. Unter diesem Gesichtspunkt kann Gryllus bimaculatus mit einem ausgesprochen langen Adultstadium und rapiden zeitlichen Veränderungen des Ecdysontiters als ein geeignetes Versuchsobjekt angesehen werden.Der vorliegenden Dissertation liegt die Arbeitshypothese zugrunde, daß die Ecdysteroid-Synthese bzw. Sekretion von Adultgeweben in männlichen Imagines der Mittelmeerfeldgrille durch Neuropeptide hormonell reguliert wird. Als Quelle für die Ecdysteroidsynthese wurde auf Grund immunohistochemischer Befunde sowie der Ergebnisse von Sekretionsprofil-Analysen unter anderem die Oenocyten in Betracht gezogen.Zur Überprüfung dieser Hypothese wurde ein in vitro Bioassay entwickelt, der es ermöglichte, die Wirkung von extrahierten Substanzen auf die Hormonsynthese mittels RIA/HPLC zu bestimmen. Aus Köpfen adulter G. bimaculatus ließen sich durch HP-SEC Faktoren isolieren, die die Ecdysteroidsekretion in Oenocyten und Tergiten stimulierten, die aber keinen Einfluß auf die Hormonsekretion von Fettgewebe sowie der Prothorakaldrüsen hatten. Die Wirkung des aufgereinigten Extraktes in Oenocyten war zeit- und dosis-abhängig. Die ecdysiotropen Faktoren besaßen ein Molekulargewicht zwischen 26,5 und 30 kDa. Die Größe der Molmasse der ecdysiotropen Faktoren entsprach somit bei adulten männlichen Grillen etwa dem des Neurohormons PTTH bei Lepidopteren. Dennoch zeigten Antikörper, die gegen PTTH von Bombyx mori gerichtet waren im Western-Blot keine Bindung an Gryllus bimaculatus Kopfextrakte. Die Sekretionsprodukte von Oenocyten, die mit Ecdysiotropinen behandelt waren, wurden durch RP- und NP-HPLC identifiziert. Es konnten zwei zusätzliche Peaks neben einem deutlichen Anstieg von 20-Hydroxyecdyson nachgewiesen werden. Auf Grund identischer Retentionszeiten mit Referenzsubstanzen handelt es sich bei einem Peak vermutlich um Makisteron A.Obwohl die Applikation von Azadirachtin in G. bimaculatus zu einer Senkung des Hämolymph-Ecdysteroidgehalts führte, konnte keine Anreicherung von Ecdysiotropinen erzielt werden.Die die Ecdysteroidsekretion-beeinflussenden Faktoren waren resistent gegen Kochen und Alkylierung aber nicht stabil gegen Reduzierung durch DTT und Behandlung mit Neuramidase. Damit konnte gezeigt werden, daß das Vorhandensein von Disulfidbrücken und Oligosaccharidketten für die biologische Aktivität notwendig ist.Die Aminosäuresequenz-Analyse und der enzymatische Verdau der stimulierenden Faktoren durch Exopeptidasen wiesen auf geschützte N- und C-Termini hin. Ferner wurden einige interne Peptidfragmente von fünf Proteinbanden sequenziert, die keine Homologie zu bereits bekannten regulatorischen Neuropeptiden zeigten. Als einziges bekanntes Protein aus diesem Bereich konnte das „14-3-3-like Protein“ mit Hilfe MALDI-MS identifiziert werden.Die Stimulierung der Ecdysteroidsekretion in Oenocyten von G. bimaculatus durch Oenocyten-stimulierende Faktoren (OSF) aus Kopfextrakten konnte mittels Signalstoff-Effektoren in vitro nachgeahmt werden. Außerdem wurde mit Hilfe eines RRA nachgewiesen, daß der intrazelluläre cAMP-Spiegel von Oenocyten durch OSF erhöht wird. Daraus kann geschlossen werden, daß cAMP als „Second Messenger“ an der Wirkung der OSF beteiligt ist. Calcium-Ionen schienen für die Ecdysteroidsekretion notwendig zu sein. Allerdings führte eine artifizielle Erhöhung der intrazellulären Calcium-Konzentration durch das Ionophor Ionomycin zu einer Hemmung der Sekretion. Schließlich wird ein Modell zur Erklärung des Wirkmechanismus von OSF in Gryllus bimaculatus postuliert und diskutiert.

The insect neuropeptide prothoracicotropic hormone is released with a daily rhythm: re-evaluation of its role in development.

Prothoracicotropic hormone (PTTH) is the central cerebral neurohormone in insect development. Its release has been believed for decades to be confined to one (or two) critical moments early in each developmental stage at which time it triggers prolonged activation of the prothoracic glands to synthesize and release the steroid molting hormones (ecdysteroids), which elicit developmental responses in target tissues. We used an in vitro assay for PTTH released from excised brains of the bug Rhodnius prolixus and report that release of PTTH does occur at the expected time on day 6, but that this release is merely the first in a daily rhythm of release that continues throughout most of the 21 days of larval-adult development. This finding, together with reports of circadian control of ecdysteroid synthesis and titer throughout this time, raises significant challenges to several features of the current understanding of the hormonal control of insect development. New questions are raised concerning the function(s) of PTTH, its relationship with the prothoracic glands, and the significance of circadian rhythmicity throughout this endocrine axis. The significance of the reported observations derives from the set of entirely new questions they raise concerning the regulation of insect development.