The Aedes aegypti mosquito serves as a major vector for viral diseases, such as dengue, chikungunya, and Zika, which are spreading across the globe and threatening public health. In addition to increased vector transmission, the prevalence of insecticide-resistant mosquitoes is also on the rise, thus solidifying the need for new, safe and effective insecticides to control mosquito populations. We recently discovered that cinnamodial, a unique drimane sesquiterpene dialdehyde of the Malagasy medicinal plant Cinnamosma fragrans, exhibited significant larval and adult toxicity to Ae. aegypti and was more efficacious than DEET-the gold standard for insect repellents - at repelling adult female Ae. aegypti from blood feeding. In this study several semisynthetic analogues of cinnamodial were prepared to probe the structure-activity relationship (SAR) for larvicidal, adulticidal and antifeedant activity against Ae. aegypti. Initial efforts were focused on modification of the dialdehyde functionality to produce more stable active analogues and to understand the importance of the 1,4-dialdehyde and the alpha,beta-unsaturated carbonyl in the observed bioactivity of cinnamodial against mosquitoes. This study represents the first investigation into the SAR of cinnamodial as an insecticide and repellent against the medically important Ae. aegypti mosquito.

To mitigate pyrethroid resistance in mosquito vectors of emerging and re-emerging human pathogens, there is an urgent need to discover insecticides with novel modes of action. Natural alternatives, such as extracts derived from plants, may serve as substitutes for traditional synthetic insecticides if they prove to be sustainable, cost-effective, and safe for non-target organisms. Hemp (

NaCCC2 transport proteins, including those from Drosophila melanogaster (Ncc83) and Aedes aegypti (aeCCC2), are an insect-specific clade with sequence similarity to Na+-K+-2Cl− cotransporters. Whereas the Na+-K+-2Cl− cotransporters and other cation-chloride cotransporters are electroneutral, recent work indicates that Ncc83 and aeCCC2 carry charge across membranes. Here, we further characterize the regulation and transport properties of Ncc83 and aeCCC2 expressed in Xenopus oocytes. In cation uptake experiments, Li+ was used as a tracer for Na+ and Rb+ was used as a tracer for K+. Li+ uptake of oocytes expressing either aeCCC2 or Ncc83 was greater than uptake in water-injected controls, activated by hypotonic swelling, and not inhibited by ouabain or ethyl cinnamate. Rb+ uptake of oocytes expressing either aeCCC2 or Ncc83 was not different than water injected controls. In oocytes expressing either aeCCC2 or Ncc83, Li+ uptake plateaued with increasing Li+ concentrations, with apparent Km values in the range of 10 to 20 mM. Following exposure to ouabain, intracellular [Na+] was greater in oocytes expressing aeCCC2 than in controls. Elevating intracellular cAMP (via 8-bromo-cAMP) in Ncc83 oocytes significantly stimulated both Li+ uptake and membrane conductances. Elevating intracellular cAMP in aeCCC2 oocytes did not affect Li+ uptake, but stimulated membrane conductances. Overall, these results confirm that the NaCCC2s resemble other cation-chloride cotransporters in their regulation and some transport properties. However, unlike other cation-chloride cotransporters, they carry charge across membranes.

Abstract Cinnamodial (CDIAL) is a drimane sesquiterpene dialdehyde found in the bark of Malagasy medicinal plants ( Cinnamosma species; family Canellaceae). We previously demonstrated that CDIAL was insecticidal, antifeedant, and repellent against Aedes aegypti mosquitoes. The goal of the present study was to generate insights into the insecticidal mode of action for CDIAL, which is presently unknown. We evaluated the effects of CDIAL in vitro on the contractility of the ventral diverticulum (crop) in adult female Ae. aegypti . The crop is a food storage organ surrounded by visceral muscle that spontaneously contracts in vitro . We found that CDIAL completely inhibited spontaneous contractions of the crop as well as those stimulated by the agonist 5-hydroxytryptamine. Several derivatives of CDIAL with known insecticidal activity also inhibited crop contractions. Morphometric analyses of crops suggested that CDIAL induced a tetanic paralysis that was dependent on extracellular Ca 2+ and inhibited by Gd 3+ , a non-specific blocker of plasma membrane Ca 2+ channels. Screening of numerous pharmacological agents revealed that a Ca 2+ ionophore (A23187) was the only compound other than CDIAL to completely inhibit crop contractions via a tetanic paralysis. Taken together, our results suggest that CDIAL inhibits crop contractility by elevating intracellular Ca 2+ through the activation of plasma membrane Ca 2+ channels thereby leading to a tetanic paralysis, which may explain the insecticidal effects of CDIAL against mosquitoes. Our pharmacological screening efforts also revealed the presence of two regulatory pathways in mosquito crop contractility not previously described: an inhibitory glutamatergic pathway and a stimulatory octopaminergic pathway. The latter was also completely inhibited by CDIAL.

Background: The 50-year old Aedes albopictus C6/36 cell line is a resource for the detection, amplification, and analysis of mosquito-borne viruses including Zika, dengue, and chikungunya. The cell line is derived from an unknown number of larvae from an unspecified strain of Aedes albopictus mosquitoes. Toward improved utility of the cell line for research in virus transmission, we present an annotated assembly of the C6/36 genome. Results: The C6/36 genome assembly has the largest contig N50 (3.3 Mbp) of any mosquito assembly, presents the sequences of both haplotypes for most of the diploid genome, reveals independent null mutations in both alleles of the Dicer locus, and indicates a male-specific genome. Gene annotation was computed with publicly available mosquito transcript sequences. Gene expression data from cell line RNA sequence identified enrichment of growth-related pathways and conspicuous deficiency in aquaporins and inward rectifier K+ channels. As a test of utility, RNA sequence data from Zika-infected cells was mapped to the C6/36 genome and transcriptome assemblies. Host subtraction reduced the data set by 89%, enabling faster characterization of non-host reads. Conclusions: The C6/36 genome sequence and annotation should enable additional uses of the cell line to study arbovirus vector interactions and interventions aimed at restricting the spread of human disease.

Abstract The renal (Malpighian) tubules of insects play important roles in hemolymph Ca 2+ regulation. Here we provide the first investigation into how dietary Ca 2+ loads from sucrose or blood meals affect the Ca 2+ content and mRNA expression of Ca 2+ transporters in Malpighian tubules of adult female mosquitoes. Using the yellow fever mosquito Aedes aegypti we found that feeding females for 6 days ad libitum on 10% sucrose with elevated Ca 2+ concentration led to concentration-dependent increases of the Ca 2+ content in Malpighian tubules. The increases of Ca 2+ content correlated with up-regulations of mRNAs encoding intracellular Ca 2+ -ATPases ( SERCA and SPCA ), a plasma membrane Ca 2+ -ATPase ( PMCA ), and a K + -dependent Na + /Ca 2+ exchanger ( NCKX1 ). We also found that when adult females were fed blood, tubule Ca 2+ content changed dynamically over the next 72 h in a manner consistent with redistribution of tubule Ca 2+ stores to other tissues (e.g., ovaries). The changes in tubule Ca 2+ were correlated with dynamic changes in mRNA abundances of SERCA , SPCA , PMCA , and NCKX1 . Our results are the first to demonstrate that Malpighian tubules of adult female mosquitoes have a remarkable capacity to handle high dietary Ca 2+ loads, most likely through the combination of storing excess Ca 2+ within intracellular compartments and secreting it into the tubule lumen for excretion. Our results also suggest that the Malpighian tubules play key roles in supplying Ca 2+ to other tissues during the processing of blood meals.