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昆虫的表皮烃与细胞色素P450

已有 3572 次阅读 2016-10-23 14:13 |系统分类:科研笔记

近年来,多项研究表明昆虫细胞色素P450 CYP4G亚家族成员参与的生物化学过程可以调控表皮烃的含量而影响着昆虫表皮的通透性,由此改变昆虫对杀虫剂的耐受性和抗干燥能力。该亚家族蛋白因其在形成昆虫表皮这一壁垒中的重要作用受到关注,可能成为新的害虫防治剂的作用靶标。

Qiu et al (2012)以体外生物化学证据和体内RNAi证据表明果蝇CYP4G1在表皮烃cuticular hydrocarbon)合成中的生物化学本质【催化表皮烃合成途径的最后一步脱羧基反应】及其在抗干燥方面的生物学意义【1】。2016年我国昆虫学家的两项工作支持CYP4G这一亚家族P450蛋白在昆虫表皮保水功能中的重要作用。Chen et al (2016)的研究发现豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)CYP4G51基因的表达水平与其体内烃类化合物的含量正相关,基于RNAi的研究表明CYP4G51的敲减导致其表皮烃含量降低以及抗干燥能力的下降【2】。Yuet al (2016)是基于RNAi技术,发现在东亚飞蝗Locusta migratoria绛色细胞中特异性表达的CYP4G102基因在表皮烃生物合成中担当重要角色,敲减CYP4G102的表达降低了蝗虫表皮烃的含量并因此失水而导致虫体体重下降和表皮脆性增加,抗干燥和机械胁迫的能力下降【3】。

Balabanidou等(2016)在PNAS发表他们以甘比亚按蚊Anopheles gambiae为模型的研究结果【4】。他们发现药物(溴氰菊酯)穿透拟除虫菊酯类抗性的冈比亚按蚊表皮的速率与敏感对照品系相比明显较低,抗性蚊虫具有更厚的表皮层、更高的表皮烃总量但相同的表皮烃种类组成;表皮烃含量的增加与CYP4G16CYP4G17的上调表达相关联,CYP4G16蛋白可以催化C18 醛脱羧基反应,其活性类似于果蝇的 CYP4G1和家蝇的CYP4G2。该研究发现了昆虫穿透抗性的一种分子机制:昆虫通过改变上表皮的结构(CYP4G16介导的表皮烃含量增加)以降低杀虫剂的穿透。

主要参考文献

1Qiu et al, 2012, PNAS,109(37): 14858–14863

2Chen et al.2016, Insect Biochemistry and Molecular Biology 76 : 84-94

3Yu et al., 2016,Sci. Rep. 6: 29980

4Balabanidou et al.2016PNAS 11333 ):9268–9273




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