Kayser 2

I.4 Nikotinischer Acetylcholinrezeptor
Acetylcholinrezeptoren bei Vertebraten:
Pentamer mit je 4 Transmembranhelices
Es gibt verschiedene Untereinheitenklassen: α (10 verschiedene), β (4), γ (1), δ (1), ε (1)
sie tauchen in unterschiedlichen Zusammensetzungen in Gehirn, Ganglien und der
Neuromuskulatur auf  haben unterschiedliche Affinitäten zu Gift (Bungarotoxin), Liganden
nikotinischer Acetylcholinrezeptor:
o heteropentamer (z.B. α4β2 [2:3]) oder homopentamer (z.B: α7)
o die Bindungsstelle für Acetylcholin liegt nicht an der Oberfläche  Bindungstasche im
Kanal, nur α-Untereinheiten besitzen Bindungsstellen aber Nachbar definiert die
Struktur mit
o Konformationsänderung zum öffnen/schließen (Drehung von Helices)
o kann auch von anderen Stoffen aktiviert werden z.B. Nicotin, viele Antagonisten
o Wirkort für viele (v.a. neue) Insektizide
4a) Neonicotinoide  vom Nicotin abgeleitet
die Entdeckung ging nicht vom Nicotin sondern von Nereistoxin (Polychaet) aus
o Ringstruktur (Heteroaromat) am Ende, polarisierte Gruppe am anderen Ende (z.B.
Nitro), teilweise Zwischenringe
 sehr hydrophil (log P ≈ 0)
o wirken systemisch (werden von Pflanzen mit Wurzel aufgenommen und über Xylem in
die Blätter übertragen)  Einsatz über Bewässerung
o sehr gut gegen saugende Insekten (Blattläuse, Zikaden) eingesetzt in Saatbeizung
(Keimling sicher)
o hohe Selektivität (im Gegensatz zu Nicotin)
o kommt in sehr hohen Konzentrationen im Insektengehirn vor
o Metaboliten sind für Vertebraten ähnlich giftig wie für Insekten
o positive Ladung im Vergleich zu Nicotin niedriger  kann durch Barrieren durch und
trotzdem den Rezeptor binden (bei Vertebraten umgekehrter Effekt)
4b) Spinosyne  Spinosan als Produkt aus Spinosyn A und D
Naturprodukt, nicht synthetisierbar
o Lactone (innerer Ester), Zucker
o wirksam v.a. gegen Lepidopteren (Blattfresser)
o genauer Wirkmechanismus unbekannt
I.5. G-Protein gekoppelte Rezeptoren
o relativ langsame Reaktion,
o Rezeptor und Effektor getrennt
o Membranständig (7 Transmembranhelices)
o G-Protein als Mittler und Verstärker)
o Signaltransduktionswege können sich beeinflussen
Bsp: Serotoninrezeptor
5a) Octopamin-Rezeptor
Insektenspezifisches biogenes Amin (abgeleitet von Thyrosin, Dopamin)
„Adrenalin der Insekten“  Flucht, Flugmuskelaktivität
Desmethylchlordimeform  gleiche Wirkung aber metabolisch stabiler  führt zu leuchten
bei Leuchtkäfern, Spindown von Larven, Flattern von Nachtfaltern
Einsatz als Proinsektizid  wird vom Insekt selbst aktiviert
hauptsächlich eingesetzt gegen Milben, biochemisch interessant aber nicht wirtschaftlich
II. Wirkung im Stoffwechsel
II.1. Cuticula
Benzylphenylharnstoffe
entstand durch Verknüpfung zweier Herbizide  Produkt hat keine herbizide Wirkung
o keine spontane Mortalität, dauert etwas bis Wirkung entfaltet  Entwicklung
beeinflusst (Chitinsynthese)
o Hemmung des Einbaus von Chitin in Chitinschicht  Synthese funktioniert
o Benzoyl, Harnstoffbrücke, Halogene in Orthostellung
o Verwendung z.B. Holzimprägnierung  harmlos für Wirbeltiere
o wirken nur wenn Chitin gebildet wird  Häutungsfehler
o kein Kontaktgift (wie z.B. Pyrethroide) sondern Fraßgift
obwohl die Insektencuticula spezifisch ist gibt es kaum Insektizide  Strukturen meist zu
kompliziert
II.2. Hormone
2a) Diacylhydrazine
o N-N-Brücke
o beeinflusst Entwicklung (ähnliche Wirkung von 20-OH-Ecdyson  aber immer nur
begrenztes biologisches Spektrum, das durch kleine Veränderungen modifiziert werden
kann)
o Fraßinsektizid
o führt zu zu früher Häutung  induziert ACh, hemmt Zellteilung, Morphogene Wirkung
(Differenzierung)
o schwächere Affinität zum Rezeptor aber dafür metabolisch stabil
 enges Anwendungspotential  teuer
2b) Juvenilhormonanaloga
o Sesquiterpen (3 C5-Körper), Epoxidring
1. JHanaloga: sehr nahe am original  instabil
2. mit aromatischen Analogons  Einsatz von Aromaten (statt Epoxid, Ester)  Einsatz
im Pflanzenschutz (Obstbäume)
 Nachteile: flüchtig, beeinflussen Nützlingspopulationen  Einsatz in Monokulturen
unbedenklich
 nur geringes Anwendungsfenster:
o vor Verpuppung: keine Adultform, dafür Riesenlarven
o Ei  Larve: Störung der Embryonalentwicklung
 genaue Beobachtung nötig
 Fenster auch bei Chitinhemmern und Ecdyson-analoga
Abb.: Terpenoidsynthese bei Insekten