桔小实蝇BdorOBP2对甲基丁香酚及其结构类似物的结合分析

本文研究了桔小实蝇Bactrocera dorsalis气味结合蛋白BdorOBP2对甲基丁香酚(ME)及其结构类似物的结合特性,以期为基于蛋白结构的新型引诱剂的分子设计提供靶标蛋白。本研究扩增获得气味结合蛋白BdorOBP2基因并进行序列分析。三维结构预测显示,BdorOBP2具有6个α螺旋,同时含有6个保守的半胱氨酸残基。荧光定量结果表明BdorOBP2在雌雄虫触角中的表达水平最高,同时在足、翅等组织中表现出性别差异表达特性,推测BdorOBP2具有识别性信息素和寄主挥发物的双重作用。在对BdorOBP2蛋白表达和纯化的基础上,采用荧光竞争结合试验分析了BdorOBP2与甲基丁香酚及其类似物的结合能力,结果显示BdorOBP2蛋白对丁香酚、异丁香酚、甲基丁香酚、异丁香酚甲醚等4种化合物的结合能力相当。BdorOBP2在感受寄主挥发物及性信息素过程中挥发重要作用,为基于靶标蛋白的新型行为调控剂的分子设计提供了重要参考。

荧光竞争结合技术在昆虫嗅觉相关蛋白结合能力检测上的应用

昆虫嗅觉相关蛋白在其觅食、交配、防御、产卵、信息交流、栖息地选择等行为及生理活动方面起着十分重要的作用。荧光竞争结合试验是目前用于检测昆虫气味结合蛋白(OBPs)和化学感受蛋白(CSPs)与外界环境气味分子结合特性的典型方法。本文对荧光竞争结合试验在昆虫OBPs和CSPs上的相关研究及应用进行综述,为深入了解昆虫嗅觉识别机制、制定害虫防治和经济昆虫保护策略提供理论参考。

绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP8的结合特性分析

气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)是参与昆虫嗅觉感知过程的一类重要蛋白,其功能之一是结合运输外界气味分子通过淋巴液到达神经元树突。本文克隆了一个绿盲蝽Apolygus lucorum(Meyer-Dür)气味结合蛋白Aluc OBP8(Gen Bank登录号JQ675725)并进行了原核重组表达。组织表达谱分析表明,Aluc OBP8基因主要在雌雄成虫触角表达。采用荧光竞争结合试验,研究了重组蛋白Aluc OBP8与7种性信息素类似物和33种植物挥发物的结合能力。结果显示,7种性信息素类似物均不能与Aluc OBP8有效结合,而植物挥发物中只有葎草烯(α-caryophyllene)和十二醛(dodecyl aldehyde)与Aluc OBP8表现出较强的结合,结合常数分别为8.74和9.99μmol/L。绿盲蝽雌雄成虫对这两种化合物的趋向结果表明,十二醛对绿盲蝽雄成虫具有显著的驱避作用。初步推断Aluc OBP8为普通气味结合蛋白并参与寄主普通挥发气味的识别过程。

小菜蛾触角结合蛋白PxylOBP31的鉴定与结合特性分析

【目的】触角结合蛋白(antennal binding proteins,ABPs)为昆虫气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)家族的一个亚类,是昆虫识别和响应外界环境中气味信号的载体之一,对昆虫的生存和繁衍有着重要的意义。明确触角结合蛋白在小菜蛾Plutella xylostella(L.)嗅觉识别中的作用,有助于揭示小菜蛾嗅觉识别分子机制。【方法】利用PCR技术克隆小菜蛾的一个触角结合蛋白基因;采用实时荧光定量PCR技术对该基因在小菜蛾不同发育阶段和成虫不同组织中的表达量进行分析;利用荧光竞争结合实验测试该触角结合蛋白与39种配基化合物的结合特性。【结果】成功克隆了一个小菜蛾触角结合蛋白基因,命名为Pxyl OBP31(Gen Bank登录号:KT156676)。序列分析结果显示,其开放阅读框全长411 bp,编码136个氨基酸,N端自起始位置开始21个氨基酸为信号肽,含有气味结合蛋白家族的6个保守半胱氨酸残基,预测分子量为14.74 k D,等电点为4.41。表达谱分析表明,Pxyl OBP31主要在雄蛾中表达,且交配后的雄蛾中表达量明显降低;该基因在小菜蛾触角中有较高表达,在雄蛾触角中的表达量比雌蛾触角中高近2倍。结合特性实验结果显示,Pxyl OBP31与醛、酮、萜品油烯以及邻苯二甲酸二异丁酯等物质的结合能力较强,与3种性信息素及其他烯烃与酯类结合能力弱。【结论】本研究明确了Pxyl OBP31的核苷酸序列以及发育和组织表达谱。根据qRT-PCR和荧光竞争结合实验结果,推测Pxyl OBP31蛋白可能与小菜蛾觅偶、定位寄主植物等行为有关。

小菜蛾触角结合蛋白PxylABP结合模式的研究

为了研究触角结合蛋白(Antennal binding proteins,ABPs)的生理功能,利用RT-PCR方法克隆了小菜蛾Pxyl ABP基因,并在大肠杆菌中表达,纯化的重组蛋白通过荧光竞争结合试验测定其与29种化合物的结合特性,并运用Auto Dock 4.2进行Pxyl ABP蛋白和化合物的分子对接。结果表明,Pxyl ABP与异硫氰酸丙烯酯、己醛、己烷、2-己酮、吲哚和β-紫罗兰酮结合,解离常数分别为0.91,1.81,1.17,2.71,2.74,14.95μmol/L;分子对接显示,Tyr100与异硫氰酸丙烯酯形成1个氢键。说明Pxyl ABP参与了小菜蛾识别十字花科蔬菜和虫害诱导的植物挥发物的生理过程。

棉蚜化学感受蛋白AgosCSP2的基因克隆、时空表达动态及气味结合特征分析

化学感受蛋白是一类存在于昆虫化学感受器中的可溶性蛋白,可能与昆虫识别外界化学信息有关。本研究从棉蚜(Aphis gossypii)转录组数据中克隆得到1条编码化学感受蛋白的cDNA序列,命名为AgosCSP2(GenBank登录号KC017751)。使用qRT-PCR技术对此化学感受蛋白mRNA在棉蚜中的时空表达谱进行了分析,结果表明AgosCSP2在多数类型棉蚜若虫中的表达量明显高于成虫中的表达量;在寄主为棉花时的表达量高于寄主为木槿时;在无翅成蚜中足的表达量相对其他组织较高。荧光竞争性结合试验表明AgosCSP2与气味化合物的结合能力较弱。推测该基因主要参与棉蚜若虫对寄主的适应过程,具有嗅觉以外的生理功能。试验结果为进一步研究AgosCSP2的功能奠定了基础。

大草蛉化学感受蛋白基因CpalCSP3组织表达谱及气味结合特性分析

昆虫化学感受蛋白（Chemosensory protein,CSP）具有结合和运载气味分子穿过感器淋巴液到达嗅觉受体的作用,但尚未见有关大草蛉（Chrysopa pallens）CSP功能的报道。本研究克隆得到大草蛉Cpal CSP3基因,利用RT-q PCR技术测定了其在成虫各组织的表达谱,发现Cpal CSP3基因主要在雌雄虫的触角和头部表达,暗示该基因参与了大草蛉的嗅觉及味觉感受。为探讨其嗅觉功能,利用原核表达系统和荧光竞争结合试验测定了Cpal CSP3蛋白与84种气味物质的结合能力。结果表明,Cpal CSP3蛋白与橙花叔醇、（＋）￣雪松醇和β￣紫罗兰酮具有很高的结合能力,结合常数（Ki）为8.79-9.79μmol·L-1;与根皮苷、月桂醛、乙酸香叶酯和α￣蒎烯也有较高的结合能力,Ki为11.54-19.06μmol·L-1。分析认为,Cpal CSP3蛋白可能在大草蛉对这些气味的嗅觉感受中起作用,使得大草蛉能对害虫寄主植物有效定向进而搜寻到猎物。

两种方法测定绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP21配体结合特性的结果比较

【目的】比较荧光竞争结合试验(fluorescence competitive binding assay)和微量热涌动(microscale thermophoresis,MST)技术在研究绿盲蝽(Apolygus lucorum)气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)Aluc OBP21配体结合特性上的差异,探索一种新的测定昆虫OBPs结合功能的方法。【方法】提取绿盲蝽雌、雄成虫触角总RNA并进行反转录,获得绿盲蝽成虫触角c DNA。采用特异性克隆引物,以绿盲蝽成虫触角c DNA为模板进行PCR扩增,构建p ET32a/Aluc OBP21重组质粒。将重组质粒转化至BL21(DE3)感受态细胞进行原核表达,获得含表达标签的重组Aluc OBP21蛋白。通过高亲和Ni-NTA纯化介质对重组粗蛋白进行纯化,采用重组肠激酶切掉His-tag标签,最终获得无表达标签的重组Aluc OBP21蛋白。利用荧光竞争结合试验,以1-N-phenylnaphthylamine(1-NPN)为荧光探针研究重组Aluc OBP21蛋白与候选配体的结合特性,其中1-NPN和气味标样均溶解在质谱纯级的甲醇中。同时,利用MST技术解析重组Aluc OBP21蛋白与候选配体的结合特性,候选配体标样溶解在二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)溶液中。候选配体化合物包括8种潜在的盲蝽性信息素及性信息素类似物、12种植物绿叶挥发物和绿盲蝽驱避剂主要组分二甲基二硫醚等。【结果】重组Aluc OBP21蛋白在上清液和包涵体均能够表达,最终选择上清组分进行目标蛋白纯化,利用重组肠激酶在22℃切除His-tag标签得到无标签的重组Aluc OBP21蛋白。荧光竞争结合试验结果显示,重组Aluc OBP21与荧光探针1-NPN的解离常数为(6.88±0.31)μmol·L^(-1),Aluc OBP21能够与β-紫罗兰酮和β-石竹烯结合,解离常数分别为(13.74±1.93)和(13.24±2.12)μmol·L^(-1),而其他候选配体均不能与重组Aluc OBP21有效结合。MST测试结果显示,Aluc OBP21可以与β-石竹烯、β-紫罗兰酮、β-蒎烯和柠檬烯有效结合,解离常数分别为(0.20±0.02)、(0.05±0.01)、(0.70±0.04)和(0.40±0.06)μmol·L^(-1)。其余候选配体化合物与Aluc OBP21的热涌动不能随配体浓度变化而表现有规律的变化,故这些气味化合物不能与Aluc OBP21发生结合作用。【结论】MST检测与荧光竞争结合试验相比,MST所得配体结合谱更广,不会遗漏一些结合力较弱的气味配体。

绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP33配体结合特性

本文研究了绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP33的配体结合特性,以期明确其在绿盲蝽化学感受过程中的生理功能。基于前期绿盲蝽触角转录组测序数据,筛选获得候选气味结合蛋白AlucOBP33。三维结构预测显示,AlucOBP33由6个α螺旋构成,包含3对保守的半胱氨酸,属于classic OBPs。室内对AlucOBP33基因进行了克隆和重组表达,采用荧光竞争结合试验研究了重组AlucOBP33蛋白与潜在的73种挥发性气味及13种味觉化合物的结合特性。结果显示,AlucOBP33重组蛋白能够分别与2种醇类、4种酮类、1种酯类、1种醛类和1种烯烃类的挥发性气味以及4种非挥发性化合物结合,推测AlucOBP33在绿盲蝽嗅觉感受和味觉识别过程中发挥双重功能。

沙葱萤叶甲气味结合蛋白GdauOBP20的基因克隆、原核表达及其结合特性

【目的】沙葱萤叶甲(Galeruca daurica)是近年来在内蒙古草原上暴发成灾的新害虫,本文旨在克隆沙葱萤叶甲气味结合蛋白基因GdauOBP20的cDNA全长序列,明确其重组蛋白与寄主植物挥发物的结合特性,为揭示沙葱萤叶甲嗅觉的分子机理打下基础。【方法】基于沙葱萤叶甲转录组数据,利用RACE技术对沙葱萤叶甲气味结合蛋白基因GdauOBP20进行cDNA全长克隆;利用生物信息学软件预测分析其编码蛋白的理化特性和结构特征;通过原核表达系统表达目的蛋白,并使用Ni-NTA Agarose亲和层析柱进行重组蛋白纯化。最后采用荧光竞争结合的方法,以N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)为荧光探针,检测GdauOBP20重组蛋白与13种主要寄主挥发物的结合情况。【结果】GdauOBP20的cDNA全长序列为567 bp(GenBank登录号MK250532),其中5′末端非编码区长24 bp,3′末端非编码区长123 bp,具有ployA尾结构;开放阅读框(ORF)全长为420 bp,编码139个氨基酸。氨基酸序列中含有4个保守的半胱氨酸位点,属于Minus-C OBP亚家族。预测蛋白三级结构中含有6个α螺旋和两对由半胱氨酸形成的二硫键。成功构建了重组表达载体并获得了高纯度的重组蛋白。重组蛋白GdauOBP20与荧光探针1-NPN的结合常数为12.8μmol·L^-1,结合能力较好,可作为本试验的荧光报告子。在所测的13种主要寄主植物挥发物中,除与二烯丙基三硫醚无结合能力外,GdauOBP20重组蛋白与其他12种寄主植物挥发物均有不同程度的结合能力,其中与对二甲苯和环庚三烯的结合能力最强,解离常数分别为22.91和26.55μmol·L^-1,而与月桂烯结合能力最弱,解离常数为116.29μmol·L^-1。【结论】沙葱萤叶甲GdauOBP20能与寄主植物的多种主要挥发性物质结合,推测其可能在沙葱萤叶甲对寄主植物的定位过程中发挥重要的作用。

甜菜夜蛾化学感受蛋白SexiCSP2结合特性和机理研究

为阐明甜菜夜蛾Spodoptera exigua化学感受蛋白识别外源化合物的特性和作用机制,运用Western blotting法分析SexiCSP2蛋白在成虫各组织的表达谱,荧光竞争结合试验法测定SexiCSP2蛋白与25种外源配基的结合特性,运用分子对接、分子动力学、结合自由能计算等方法研究SexiCSP2与配基的结合模式。结果显示SexiCSP2在成虫接触和非接触性器官中均有表达,与己醛结合能力最强,解离常数为1.3μmol/L;分子模拟结果显示SexiCSP2与己醛结合形成1个氢键,两者结合自由能为-32.94 kJ/mol,主要驱动力为范德华力,主要抑制力为非极性溶剂化能。这些结果说明SexiCSP2在甜菜夜蛾识别外源化合物中起重要作用,可以作为防控甜菜夜蛾的有效靶标。

小地老虎化学感受蛋白AipsCSP2配体结合特性分析

为了明确小地老虎化学感受蛋白基因AipsCSP2在雌、雄成虫各组织中的表达情况,解析Aips CSP2蛋白的配体结合特性并探讨其功能。本文基于小地老虎性腺转录组数据,利用PCR技术克隆AipsCSP2基因,并进行生物信息学和系统进化分析;采用q PCR技术测定该基因在小地老虎雌、雄成虫不同组织中的表达水平;利用原核表达技术体外表达并纯化Aips CSP2蛋白;最后采用荧光竞争性结合试验测定该蛋白与小地老虎和其他鳞翅目昆虫性信息素组分以及主要寄主植物挥发物的结合能力。结果显示AipsCSP2基因开放阅读框(open reading frame,ORF)长度为360 bp,编码119个氨基酸,氨基酸序列中具有4个保守半胱氨酸位点,是典型的化学感受蛋白;组织表达谱结果显示AipsCSP2基因在雌成虫性腺和雄成虫附腺中特异高表达,在其他组织中表达量较低;荧光竞争性结合试验结果表明,Aips CSP2蛋白和小地老虎性信息素组分顺-11-十六碳乙酸酯的合成前体顺-11-十六碳醛有着极其强的结合能力,Ki值为1.48μmol/L,此外AipsCSP2蛋白和其他鳞翅目昆虫的醇类和醛类性信息素如十四烷醇、顺-9-十六碳醛、顺-7-十六碳醛也有着极其强的结合能力,Ki值分别为1.10μmol/L、0.63μmol/L和1.51μmol/L,和小地老虎性信息素组分顺-7-十二碳乙酸酯、顺-8-十二碳乙酸酯的结合能力为中等,与小地老虎主要寄主植物挥发物结合能力较弱或不结合。推测Aips CSP2蛋白可能主要参与了小地老虎性信息素的合成与识别过程,并在生殖活动中起着重要的作用。

烟草粉螟性信息素结合蛋白EeluPBP的表达及结合特性

为明确烟草粉螟对性信息素的识别机制,在大肠杆菌中表达了烟草粉螟性信息素结合蛋白EeluPBP,通过荧光竞争结合试验分析EeluPBP蛋白与烟草粉螟2种性信息素组分[(顺,反)-9,12-十四碳二烯-1-醇和(顺,反)-9,12-十四碳二烯-1-醇乙酸酯]的结合能力。结果表明:①EeluPBP蛋白在大肠杆菌中成功表达,蛋白质分子量大小约为15 kDa。②EeluPBP蛋白与荧光探针1-NPN的结合解离常数Kd值为0.83μmol/L,表明体外表达的EeluPBP蛋白具有较好的活性。③EeluPBP蛋白与烟草粉螟性信息素组分(顺,反)-9,12-十四碳二烯-1-醇具有较强的结合能力(竞争解离常数Ki值为3.26μmol/L),表明性信息素结合蛋白EeluPBP在烟草粉螟感受性信息素的过程中发挥重要作用。

环境抗雄激素检测方法

环境抗雄激素是内分泌干扰物中的一大类 ,可与雄激素受体 (AR)竞争性结合 ,阻止体内雄激素与AR的结合 ,从而抑制雄激素活性 ,发挥抗雄激素作用。其对人类生殖健康的影响已引起人们广泛的关注 ,因此建立一套快速有效的筛检测试环境抗雄激素的方法已成为当务之急。为了综合评价环境抗雄激素 ,需使用成套的体内和体外方法。体内试验主要包括Hershberger试验、青春期雄鼠试验等 ,体外试验主要包括雄激素受体结合试验、雄激素依赖细胞增埴筛选试验。