bt伴胞晶體毒蛋白的結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-09-10 11:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 D的糖蛋白，此外，還有一些非糖蛋白的受體結(jié)合蛋白，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的昆蟲(chóng)中腸 Bt毒素受體結(jié)合蛋白主要包括 氨肽酶（ APN） 和 類鈣粘蛋白家族 ， 堿性磷酸酶 、多種糖脂 、 肌動(dòng)蛋白 等也被證明是昆蟲(chóng)中腸 Bt毒素受體結(jié)合蛋白。 毒素蛋白受體： 所有鱗翅目昆蟲(chóng)中腸上皮細(xì)胞都含有豐富的氨肽酶，它屬于鋅依賴性多肽酶家族，具有鋅指結(jié)構(gòu)和 N連接的糖基化位點(diǎn) (AsnXSer/Thr)，以糖偶連的磷脂酰肌醇 (GPI)與昆蟲(chóng)中腸的刷狀緣膜相連，它含有 His35 His361 、 Glu380和 Glu358保守位點(diǎn)，其中 His35 His361和 Glu380是鋅離子配體， Glu358與酶的催化作用有關(guān)。 APN(aminopeptidase N) 某些昆蟲(chóng)中腸上一些種類的 APNs 可與 Cry1A 家族的 3 種毒素 Cry1Aa,Cry1Ab 和 Cry1Ac 都發(fā)生特異性結(jié)合 ,但是結(jié)合位點(diǎn)不同。煙草天蛾的 120kDAPN與三種毒素都 能發(fā)生特異結(jié)合，但 Cry1Aa 和 Cry1Ab與 APN 的結(jié)合的位點(diǎn)都只有 1個(gè) ,分別位于活性毒素的結(jié)構(gòu)域 Ⅱ 和 APN 的位點(diǎn) 2。 Cry1Ac 與 APN的結(jié)合位點(diǎn)卻有 2 個(gè) ,1個(gè)位于毒素結(jié)構(gòu)域 Ⅱ 和 APN 的位點(diǎn) 2,另 1個(gè)位于毒素結(jié)構(gòu)域 Ⅲ 和 APN 的位點(diǎn) 1。 而有些 APN卻只能與某一種 Cry1A毒素發(fā)生特異性結(jié)合。舞毒蛾 BBMV 的 APN 只與 Cry1Ac毒素結(jié)合 ,不與 Cry1Aa 和 Cry1Ab 毒素結(jié)合 。 APN受體結(jié)合的毒素種類 目前已通過(guò)原子力顯微鏡觀察到了 APN受體介導(dǎo)毒素在質(zhì)膜上形成的孔道。 Ellar等用純化的煙草天峨的 BBMV 上的 APNl 與脂質(zhì)構(gòu)建了人工脂質(zhì)體膜囊 ,采用表面胞質(zhì)共振技術(shù)研究了 Cry1A毒素與人工膜囊的結(jié)合 ,結(jié)果表明每個(gè) APN 受體分子附近插入了約 3 個(gè)毒素分子 ,這提示 APN 介導(dǎo)一分子 Cry1A毒素插入質(zhì)膜后 ,就脫離這個(gè)毒素分子重新與下 1 個(gè)毒素分子結(jié)合 ,引導(dǎo)更多的毒素分子插入質(zhì)膜。 APN受體對(duì)毒素插入質(zhì)膜的介導(dǎo) 昆蟲(chóng)中腸 APN 受體位點(diǎn)密度的提高可以增強(qiáng) Cry1A 類毒素對(duì)鱗翅目昆蟲(chóng)的毒力。 某些昆蟲(chóng)中腸 BBM 上被其他分子掩埋的 APN 受體在非變性條件下不能與毒素結(jié)合。 昆蟲(chóng)中腸 APN 受體非共價(jià)結(jié)合的中性脂類可提高 Bt 毒素的毒力 APN受體與 Bt 殺蟲(chóng)毒力 Vadlamudi 等首次在煙草天蛾中 BBMV上發(fā)現(xiàn)了 Cry1A 毒素的一種受體與鈣粘蛋白的結(jié)構(gòu)很相似 ,稱為類鈣粘蛋白。它是一類鈣依賴性的跨膜糖蛋白 ,它介導(dǎo)細(xì)胞之間互相粘附 ,并參與細(xì)胞的增殖與分化。類鈣粘蛋白從 N端至 C端依次是信號(hào)肽序列 ,數(shù)個(gè)數(shù)量不等的重復(fù)子（ repeat ,9～ 12 個(gè) ）一個(gè)近膜區(qū) ,一個(gè)跨膜區(qū)和一個(gè)較小的胞質(zhì)區(qū) 。整個(gè)分子胞外區(qū)有 15 個(gè) N 糖基化位點(diǎn) ,胞內(nèi)區(qū)只有一個(gè)潛在糖基化位點(diǎn)。 類鈣粘蛋白 (Cadherinlike) 受體類鈣粘蛋白與 Bt毒素的親和力很高，大小為 ，遠(yuǎn)大于氨肽酶 N等與毒素的親和力。類鈣粘蛋白受體近膜區(qū)域鄰近的重復(fù)子區(qū)域是與 Cry1毒素蛋白結(jié)合及形成穿孔的關(guān)鍵區(qū)域。但不同昆蟲(chóng)的類鈣粘蛋白受體與 Bt殺蟲(chóng)蛋白的結(jié)合部位并不完全相同 。 棉鈴蟲(chóng)中腸類鈣粘蛋白結(jié)構(gòu)模型 類鈣粘蛋白 (Cadherinlike) 昆蟲(chóng)的堿性磷酸酶分布有限，主要在中腸組織中。昆蟲(chóng)體內(nèi)存在膜結(jié)合 (membrane bound, mAlp)和可溶性(soluble form,sAlp) 2種堿性磷酸酶。昆蟲(chóng) Alp的結(jié)構(gòu)特征主要以單體的亞基結(jié)構(gòu)存在；分子量約 60kD；能夠被 L半胱氨酸抑制。 昆蟲(chóng)體內(nèi)的 mAlp和 sAlp受同一染色體上不同的基因控制。 mAlp具有較高的穩(wěn)定性和多形性，被認(rèn)為是昆蟲(chóng)中腸細(xì)胞生成的，其抗消化液的能力高于 sAlp。昆蟲(chóng) mAlp受體是金屬離子依賴性酶 ，具有 N乙酰半乳糖胺 ，其 C端含一個(gè)疏水的 膜錨定區(qū) ，通過(guò) GPI錨定在 BBMV上，參與 Bt毒素對(duì)昆蟲(chóng)的作用，毒素蛋白與 mAlp特異性互作，導(dǎo)致磷酸酶活性受到抑制 。 （ Alkaline phosphatase ， ALP ） 現(xiàn)在可以證明兩種蛋白（類鈣粘蛋白和 APN） 是 Bt 毒素的受體 ,但是在中腸膜上還存在著許多物質(zhì)可以作為毒素的受體。如有報(bào)道肌動(dòng)蛋白和多種糖脂也可以和Cry1Ac發(fā)生特異性的結(jié)合 。 其他的毒素受體 Glycoconujgate receptor 由于過(guò)度使用農(nóng)藥給生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品出口等領(lǐng)域帶來(lái)諸多問(wèn)題。目前，人們更傾向于對(duì)生物防治領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)，Bt制劑也應(yīng)運(yùn)而生；它是開(kāi)發(fā)歷史最久，應(yīng)用最成功的 微生物殺蟲(chóng)劑 。它具有對(duì)人畜和非靶標(biāo)生物安全、環(huán)境兼容性好和不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點(diǎn)，因此占據(jù)了生物農(nóng)藥 90%以上的市場(chǎng) 。 Bt在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 Bt的 主要產(chǎn)品劑型 蔬菜 水劑，撒粉劑 水稻 油劑，粉劑 林木 油劑，粉劑 衛(wèi)生 漂浮粒劑 Bt在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 棉花 蔬菜 水稻 林木 玉米 蚊子 其它 Bt 的主要市場(chǎng) Bt在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 主要防治對(duì)象 小菜蛾 菜青蟲(chóng) 棉鈴蟲(chóng) 玉米螟 稻 螟 松毛蟲(chóng) 蚊子幼蟲(chóng) Bt在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 Bt除了用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的防治外，它的應(yīng)用領(lǐng)域還擴(kuò)展到防治 蜜蜂 病蟲(chóng)害。由于部分 Bt菌株對(duì)鱗翅目害蟲(chóng)具有較強(qiáng)的毒殺作用，因此人們可以利用 Bt制劑防治蜜蜂的敵害 —— 大蠟螟。大蠟螟屬鱗翅目，螟蛾科；它們是世界性害蟲(chóng)，也是蜜蜂最重要的敵害，每年給世界專業(yè)養(yǎng)蜂者造成嚴(yán)重的損失。大蠟螟在美國(guó)、南非和菲律賓等國(guó)造成蜂群經(jīng)常性的逃亡；在我國(guó)造成的損失尚無(wú)準(zhǔn)確估計(jì)，它們對(duì)東方蜜蜂的危害較西方蜜蜂嚴(yán)重。大蠟螟的幼蟲(chóng)稱為巢蟲(chóng)，又稱隧道蟲(chóng)和綿蟲(chóng)；由于幼蟲(chóng)取食巢脾，因此大蠟螟是在幼蟲(chóng)期危害蜂群，經(jīng)常造成蜂群內(nèi)的 “ 白頭蛹
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