Reconstructing the evolution of insect odorant receptors

Reconstruire l'évolution des récepteurs olfactifs des insectes

• Auteur / Autrice : Abhinob Baruah
• Direction : Camille Meslin-auclair
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Inscription en doctorat le 04/12/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : iEES- Equipe Chimioréception et Adaptation (CreA)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech

Mots clés

Mots clés libres

Chimioréception

Récepteurs odorants d'insectes

Évolution

La génétique

Biologie moléculaire

Comportement des insectes

Chemoreception

Insect odorant receptors

Evolution

Genetics

Molecular biology

Insect behavior

Résumé

Le projet ''Reconstruire l'évolution des récepteurs olfactifs des insectes - AncestOR'' vise à étudier les interactions moléculaires impliquées dans la réception du ligand dans le récepteur odorant des insectes. Ce récepteur est constitué de deux sous-unités, la première étant un ORx, responsable de la liaison des odeurs, et la seconde est le co-récepteur obligatoire Orco. Le projet cherche à répondre à des questions fondamentales concernant l'évolution des ORx dupliqués et leur acquisition de spectres de réponse distincts après duplication. Le projet utilisera les données de séquence d'espèces de Spodoptera et d'autres lépidoptères, en utilisant la reconstruction de séquence ancestrale pour retracer la trajectoire évolutive conduisant à une divergence fonctionnelle entre les OR dupliqués. Le projet se concentrera d'abord sur la reconstruction des trajectoires évolutives qui ont permis aux récepteurs d'acquérir des spectres de réponse distincts après duplication. Deuxièmement, en comparant les séquences ancestrales reconstruites avec des séquences actuelles, les substitutions clés d'acides aminés responsables d'un changement dans la liaison du ligand et la fonction de l'OR seront identifiées. Enfin, les OR ancestraux seront ressuscités et évalués fonctionnellement pour identifier les substitutions d'acides aminés à l'origine du changement de fonction. Nous utiliserons comme cas d'étude les OR de Spodoptera littoralis, notre modèle d'étude principal au laboratoire, en particulier les deux couples de paralogues (OR24/25 et OR35/36), qui ont un rôle crucial dans la recherche d'hôtes. Ces OR ont été choisis pour des essais fonctionnels en raison de spectre de liaison aux odorants différents et de leur implication dans les comportements essentiels des insectes. Le projet bénéficie des données accumulées depuis de nombreuses années au laboratoire sur les OR de Spodoptera littoralis et l'expertise en études fonctionnelles des OR, fournissant une base solide pour mener des essais fonctionnels sur les OR sélectionnées tout au long du projet de doctorat.

The project ''Reconstructing the evolution of Insect olfactory receptors - AncestOR'' aims to investigate the molecular interactions involved in ligand reception in the insect odorant receptor. This receptor consists of two subunits, the first one being an ORx, that is responsible for odorant binding, and the second one is the obligatory co-receptor Orco. The project seeks to address fundamental questions regarding the evolution of duplicated ORx in acquiring distinct response spectra. The research will utilize sequence data from Spodoptera species and other Lepidoptera, employing ancestral sequence reconstruction to trace the evolutionary trajectory leading to functional divergence between OR duplicates. The project will first focus on reconstructing the evolutionary trajectories that enabled ORs to acquire distinct response spectra following duplication. Second, by comparing reconstructed ancestral sequences with actual sequences, the study aims to identify key amino acid substitutions responsible for a shift in ligand binding and OR function. Lastly, ancestral ORs will be reconstructed and functionally assessed to pinpoint the amino acid substitutions driving the shift in function. The selection of the moth Spodoptera littoralis ORs, particularly the two couples of paralogs (OR24/25 and OR35/36), is based on their confirmed paralogy relationships and their crucial role in host-seeking. These ORs were chosen for functional assays due to their differing tuning breadth, distant relationship, and involvement in essential insect behaviors. The project's framework is supported by the data on Spodoptera littoralis ORs and the expertise in OR functional studies, providing a strong basis for conducting functional assays on the selected ORs throughout the PhD project.