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茶尺蠖（Ectropis obliqua Prout）是茶园重要的鳞翅目害虫,雄雌成虫能通过嗅觉系统感受和分辨外界环境的化学信息以助于其交尾和产卵地选择等行为。在此过程中,成虫触角高丰度表达的气味结合蛋白（Odorant-binding proteins,OBPs）可能发挥了重要作用。以茶尺蠖成虫触角高丰度表达的两个OBPs即EoblOBP9和EoblOBP11为对象,首先发现二者cDNA编码蛋白均含有OBPs家族的典型特征,即含有6个保守的半胱氨酸,等电点预测分别为酸性和碱性,表明二者在一级结构性质上存在差异;利用原核表达技术获得重组蛋白,并免疫小鼠制备相应的多克隆抗体,再利Western blot技术验证了二者在雄性成虫触角特异表达;通过荧光竞争结合实验分别测试二者与20种候选配基的结合力,结果表明二者均与两个性信息素成分（顺3,9-环氧-6,7-十八碳二烯与顺-3,6,9-十八碳三烯）及一种植物挥发物成分（反-2-己烯醛）呈现较强的亲和力。与此同时,二者也显示出不同的配基结合谱,如EoblOBP9与1-戊烯-3-醇、苯甲醇、苯乙酮和苯甲醛亲和力较强,结合谱较宽;而EoblOBP11与α-萜品醇亲和力较强,结合更显专一,分子对接结果也支持该结论。此外,预测二者的活性位点均位于C端,也显示出二者配基结合的共性。研究结果表明,尽管这两个茶尺蠖OBPs均在成虫触角高丰度特异表达,但无论从结构性质上还是生化结合谱上,既有保守性又存在差异性,显示出茶尺蠖触角高丰度表达OBPs功能模式的丰富度和多样性,这为解释茶尺蠖嗅觉系统在面对复杂多变的外界环境的适应机制提供了理论依据。 相似文献
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【目的】茶尺蠖(Ectropis obliqua)是中国茶区主要的鳞翅目害虫,其幼虫暴食性常给茶园带来巨大损失。鳞翅目昆虫雌雄个体间普遍存在着性信息素通讯环节,而茶尺蠖性信息素识别途径一直鲜有报道。论文旨在通过对茶尺蠖性信息素识别过程中的结合蛋白基因进行鉴定和功能研究,为茶尺蠖性信息素化学通讯和嗅觉信息识别传递机制提供理论依据。【方法】利用RT-PCR技术对从雄虫触角转录组数据中首次鉴定和发现的一个茶尺蠖信息素结合蛋白基因(pheromone-binding protein,PBP)2(EoblPBP2)进行全长cDNA序列克隆(Gen Bank登录号为KX421383)后,将该基因与pET32a载体连接构建表达载体。随后向导入pET32a/EoblPBP2表达质粒的大肠杆菌BL21(DE3)中对其表达载体加入终浓度1 mmol·L~(-1)的IPTG进行蛋白的诱导表达,进一步利用镍NTA琼脂糖凝胶柱和含有咪唑的上清缓冲液分离目的蛋白,以PBS缓冲液作为透析液纯化得到高浓度重组蛋白。最后通过荧光竞争法,利用N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)作为荧光报告子以放大荧光信号,随后向重组蛋白与1-NPN混合体系中分别加入(Z,Z,Z)-3,6,9-十八碳三烯以及10种测试气味后经过分子荧光光度计扫描得到相对荧光值,计算各配基的解离常数KD,研究重组蛋白与茶尺蠖性信息素和茶树挥发物的生理功能。【结果】EoblPBP2全长为492 bp,编码了163个氨基酸,蛋白相对分子质量为15.9kD,等电点为4.983,具有保守的6个半胱氨酸,根据分子进化树分析其应归属于昆虫PBPs家族。结合功能结果显示,10种测试气味均能将1-NPN与茶尺蠖EoblPBP2重组蛋白的混合体系于420 nm处的相对荧光值降至50%以下。其中β-紫罗兰酮、邻苯二甲酸二丁酯、苯乙醛、癸醛和反-2-癸烯醛等5种茶树挥发物质与EoblPBP2重组蛋白的结合能力较强,解离常数KD分别为7.923、14.830、30.368、28.068和27.597μmol·L~(-1)。而性信息素成分之一的(Z,Z,Z)-3,6,9-十八碳三烯与EoblPBP2的解离常数KD仅为172.591μmol·L~(-1),仅小于苯甲醇的解离常数KD 230.880μmol·L~(-1),而远远大于上述5种气味物质。表明EoblPBP2重组蛋白具有茶尺蠖性信息素成分((Z,Z,Z)-3,6,9-十八碳三烯)和植物挥发物质广谱结合能力,而其与性信息素的亲和力弱于大部分测试植物挥发物。【结论】EoblPBP2能与包括性信息素成分在内的多种植物挥发物结合,可能是一种具备特殊复合功能的信息素结合蛋白,可用之进一步研究茶尺蠖的性信息素识别和传递途径。 相似文献
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中华蜜蜂化学感受蛋白CSP1的功能模式分析及亚细胞定位 总被引：1，自引：1，他引：0
【目的】研究中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)重组化学感受蛋白CSP1与不同化学信息素的结合功能、模式及其亚细胞定位,明确触角特异表达的CSP1蛋白功能。【方法】将克隆的中蜂CSP1构建至p ET-32a(+)载体并转入BL21(DE3)感受态细菌中,挑取单克隆菌落接种于LB培养基,培养过夜后按1%(V/V)进行转接,继续培养至OD600≈0.4左右时,加入IPTG至终浓度为1 mmol·L~(-1)后继续诱导5 h。将诱导好的CSP1大肠杆菌菌液离心弃上清,再加入细菌裂解液超声破碎,离心后上清用镍柱对CSP1重组蛋白进行亲和层析纯化,再经PBS透析液透析后,最终获得可溶的具有生物活性的CSP1重组蛋白。设定荧光分光光度计的激发波长为281 nm,测定竞争性荧光探针1-NPN与CSP1的相互作用,用Scatchard方程计算其解离常数,再计算获得CSP1与各种候选化学信息素的亲和力。以CSPMbra A6晶体结构(PDB代码:1n8v)为模板,通过同源建模和分子对接解析CSP1蛋白与化学信息素的结合模式,根据Mol Dock Score选出最佳对接模型进行作用机理分析,获得结合时配基周围的CSP1残基分布以及氢键产生情况,以此获得信息素与CSP1的结合模式。最后将CSP1免疫注射兔子获得多克隆抗体,并对中蜂工蜂触角进行低温固定、脱水和包埋后进行超薄切片,然后对样品切片进行免疫胶体金电镜定位,以解析CSP1在触角感器中的亚细胞分布。【结果】成功诱导获得可溶性的重组中蜂CSP1蛋白,利用荧光光谱分析1-NPN与CSP1的解离常数K1-NPN为2.1μmol·L~(-1),结合位点数n为0.99,表明结合时基本以1:1结合,线性相关系数为0.9933。在9种化学信息物质中,CSP1与两种蜜蜂蜂王信息素成分对羟基苯甲酸甲酯(HOB)和9-羰基-2癸烯酸(9-ODA),和植物挥发物成分3-蒈烯均具有较强的结合能力,其中与CSP1亲和力最强的对羟基苯甲酸甲酯的[IC50]和解离常数KD分别达到10.1和7.68μmol·L~(-1)。分子对接显示不同配基与CSP1的结合分别是通过与CSP1疏水腔中特定氨基酸残基(或借助于氢键)作用结合。典型的如CSP1与HOB相互作用过程中,预测主要由8个氨基酸残基贡献能量,包括4个疏水性残基(Phe30、Phe44、Leu70和Phe85),3个极性中性残基(Tyr26、Tyr27和Ser41)以及1个酸性残基(Asp40),其中Asp40中两个羧基上的氧原子分别与HOB苯环中羟基上的氧原子分别产生一个氢键。免疫电镜定位结果显示CSP1主要表达于板形感器周围附属支持细胞中,少量表达于感器内部,这与气味结合蛋白的定位存在明显区别。【结论】中蜂CSP1与两种蜂王信息素成分和某些植物花香成分具有较强的结合能力,集合了信息素结合蛋白和普通气味结合蛋白的功能和相似的作用模式,但其亚细胞定位与气味结合蛋白存在明显区别,显示化学感受类蛋白生理特征的多样性。 相似文献
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