Visual Inputs in Mosquito Behaviors

项目摘要 蚊子研究的一个主要目标是改进控制疾病的方法 由这些昆虫传播。 蚊子的感觉系统提供所有的信息， 识别人类宿主，选择产卵地点，以及所有其他行为， 有机体 这个项目的重点是蚊子的视觉能力。 R1-6细胞是 成蚊的主要感光细胞。这些细胞提供感觉能力 这是形成导航和物体识别所需的视觉图像所必需的。 的 伊蚊的R1-6光感受器也具有一种特殊的特征，其中光 这些细胞的传感器，Aaop 1视紫红质，被主动地从光感受细胞中移除。 在白天的膜和返回到这些膜在晚上。 我们试图了解R1-6光感受器和专门的 这些细胞的视紫红质运输能力。 创新的基因编辑能力， 位点特异性CRISPR内切核酸酶将促进伊蚊Aaop 1突变体的产生。 的 R1-6光感受器将不能在该Aaop 1突变体中进行光检测。 组织学 分析将记录Aaop 1在触发昼夜循环中的重要性。 重塑 我们还将评估这些R1-6细胞在蚊子视觉中的重要性， 表征Aaop 1突变体的视动反应。 视动反应是 指示蚊子对视野内存在的信息作出反应的能力。 视野中物体的光强度和物理特性都将变化， 产生对Aaop 1突变体的视觉缺陷的详细了解。 导致 果蝇系统表明，arrestins是一种衔接蛋白， 视紫红质来构建负责光触发视紫红质运动的蛋白质复合物。 有两种arrestin基因在伊蚊光感受器中表达。 我们将使用基因编辑技术， 在这两个基因中产生突变。 这两种抑制蛋白突变体的表征将 确定它们在伊蚊感光细胞中的特殊作用。 这一努力将检验这一假设 在日光下无法从感光膜上去除视紫红质 小时导致视网膜变性。我们将使用视觉反应行为来确定 抑制蛋白突变体和相关的视网膜变性过程迅速地损害了 蚊子的视觉能力。 总之，这个项目是一个创新的方法来表征蚊子的视觉和 蚊子光感受器特殊特性的重要性。 我们的工作将创造 第一批视力缺陷的蚊子突变体。 这些突变体提供了一个独特的资源来评估 视觉在宿主识别和其他复杂蚊子行为中的作用。

PROJECT SUMMARY  A  major  goal  of  mosquito  research  is  improved  methodologies  for  control  of  the  diseases  transmitted  by  these  insects.  The  mosquito’s  sensory  systems  provide  all  the  information  for  identifying human hosts, choosing sites for egg laying, and all the other behaviors used by this  organism.    This  project  focuses  on  the  mosquito’s  visual  capabilities.  The  R1-6  cells  are  the  major class of photoreceptors of the adult mosquito. These cells provide the sensory capability  needed  for  the  formation  of  visual  images  required  for  navigation  and  object  recognition.  The  R1-6  photoreceptors  of  Aedes  mosquitoes  also  possess  a  specialized  feature  in  which  the  light  sensor  of  these  cells,  the  Aaop1  rhodopsin,  is  actively  removed  from  the  photoreceptive  membranes in daylight and returned to these membranes at night.  We  seek  to  understand  the  role  of  the  R1-6  photoreceptors  and  the  specialized  rhodopsin  trafficking  capability  of  these  cells.  Innovative  gene-editing  capabilities  provided  by  site-specific  CRISPR  endonucleases  will  facilitate  the  creation  of  an  Aedes  Aaop1  mutant.  The  R1-6  photoreceptors  will  not  be  capable  of  light  detection  in  this  Aaop1  mutant.  Histological  analysis  will  document  the  importance  of  Aaop1  in  triggering  the  day-night  cycles  of  remodeling.  We  will  also  evaluate  the  importance  of  these  R1-6  cells  in  mosquito  vision  by  characterizing  the  optomotor  response  of  the  Aaop1  mutant.  The  optomotor  response  is  indicative  of  the  mosquito’s  capability  to  respond  to  information  existing  within  a  visual  field.  Both  light  intensity  and  physical  characteristics  of  objects  in  the  visual  field  will  be  varied  to  generate  a  detailed  understanding  of  the  Aaop1  mutant’s  visual  deficits.  Results  in  the  Drosophila  system  show  that  arrestins  are  adapter  proteins  that  bind  to  light-activated  rhodopsin  to  build  the  protein  complex  responsible  for  light-triggered  rhodopsin  movement.  There  are  two  arrestin  genes  expressed  in  Aedes  photoreceptors.  We  will  use  gene  editing  to  create  mutations  in  both  of  these  genes.  Characterization  of  these  two  arrestin  mutants  will  determine  their  specialized  roles  in  Aedes  photoreceptors.  The  effort  will  test  the  hypothesis  that  inability  to  remove  rhodopsin  from  the  photosensitive  membranes  during  the  daylight  hours results in retinal degeneration. We will use visual response behaviors to determine how  quickly  the  arrestin  mutants  and  associated  retinal  degenerative  processes  compromise  the  mosquito’s visual capabilities.  In summary, this project is an innovative approach to characterize mosquito vision and  the  importance  of  specialized  features  of  mosquito  photoreceptors.  Our  work  will  create  the  first  vision-defective  mosquito  mutants.  These  mutants  provide  a  unique  resource  to  evaluate  the role of vision in host recognition and other complex mosquito behaviors.