昆虫钠通道的研究及其应用

电压门控钠通道对可兴奋细胞动作电位的产生和传递是必需的,也是许多天然神经毒素和昆虫杀虫剂的靶标。随着许多昆虫的钠通道基因被成功的克隆和体外的成功表达,对昆虫钠通道的分子结构和药理特性有了进一步的认识,为杀虫剂的筛选和利用奠定了理论基础。着重介绍昆虫钠通道结构特征和作为杀虫剂靶标的作用机制。

昆虫钠离子通道的研究进展

昆虫只有一个或两个电压门控钠离子通道α亚基基因,但两种转录后修饰(选择性剪切和RNA编辑)实现了昆虫钠离子通道的功能多样性。昆虫β辅助亚基TipE和TEH1-4在钠离子通道表达和调控中也起着重要作用。电压门控钠离子通道在动作电位的产生和传递中至关重要,是多种天然和人工合成神经毒素及杀虫剂的作用靶标,包括广泛使用的拟除虫菊酯类、茚虫威和氰氟虫腙等杀虫剂。其中,拟除虫菊酯类杀虫剂通过调控昆虫钠离子通道的失活和去激活,延长跨膜钠离子流的时间,引起神经兴奋性传导障碍;茚虫威和氰氟虫腙阻断昆虫中枢和外周神经系统神经元的动作电位传导,这些神经毒剂都能干扰昆虫钠离子通道的正常功能。昆虫钠离子通道一般存在两个拟除虫菊酯类杀虫剂结合位点,但不同物种钠离子通道与拟除虫菊酯的结合位点存在一定差异。据此,本文就昆虫钠离子通道及其与杀虫剂的相互作用加以综述,有望推动昆虫神经受体研究,且对鉴定昆虫抗药性相关突变位点和研发高效的杀虫剂均具有重要参考价值。

拟果蝇钠离子通道基因克隆及其生物信息学分析

本文采用RT-PCR技术克隆获得了拟果蝇Drosophila simulans电压门控钠离子通道基因序列,明确其典型特征,分析了进化关系,为拟果蝇抗性分子机理研究奠定基础。克隆得到拟果蝇钠离子通道开放阅读框(GenBank登录号为MT113357),长为6270 bp,编码2090个氨基酸。通过生物信息学分析,发现拟果蝇与黑腹果蝇Drosophila melanogaster钠离子通道基因相似度高达96.86%,与家蝇Musca domestica钠离子通道基因相似度达88.75%,在进化起源上与双翅目果蝇属昆虫有极高的相似度。所克隆出的序列符合昆虫钠离子通道的基本特征,具有DEKA模块和疏水性失活闸门MFM。获得三个选择性剪接(i、a、b)和17个RNA编辑。本文成功克隆拟果蝇钠离子通道基因,对拟果蝇钠离子通道基因进行分析,为研究其抗性机理奠定基础,为农业生产新型药剂的开发提供了新思路。