靶向电压门控钙通道的东莨菪内酯杀螨机制研究
发布时间：2022-01-27 12:59
朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）,是一种危害多种经济作物的世界性农业害螨,并对我国的农林生产造成严重的威胁。目前,防治朱砂叶螨主要是通过化学药剂,但由于“3R”问题日趋严重,寻找新型的高效绿色杀螨剂已成为当务之急。实验室前期从黄花蒿等植物中提取分离得到的东莨菪内酯scopoletin已显示出对朱砂叶螨具有触杀、驱避、抑制产卵等效果,实验室前期探索发现东莨菪内酯可能是一种神经毒剂,但目前为止,具体的杀螨作用机制还不清楚。因此,探讨东莨菪内酯的具体杀螨作用机制将有助于以东莨菪内酯为模板进行药物修饰和改造设计,为开发安全、高效、新型的绿色杀螨剂提供理论指导。本研究通过探讨电压门控钙通道介导的东莨菪内酯引起朱砂叶螨钙稳态失衡机制入手,进行了电压门控钙通道基因的分子鉴定及与东莨菪内酯杀螨作用之间关系的研究,取得了以下主要研究成果:1.探讨了东莨菪内酯引起草地贪夜蛾细胞钙稳态失衡的影响,明确了质膜电压门控钙通道基因参与了东莨菪内酯的胁迫设置有钙外液环境和无钙外液环境,并用不同浓度的东莨菪内酯处理草地贪夜蛾细胞,探讨东莨菪内酯对细胞内游离钙离子浓度的响应...
【文章来源】：西南大学重庆市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电压门控钙通道的蛋白复合物的拓扑结构图
第一章文献综述9图2:分别由Cav1/2激活RyR1/2的工作模型。在骨骼肌中，RyR1由膜去极化诱导Cav1.1构象的变化通过物理相互作用被激活。这称为“机械耦合”机制。在心肌中，Cav1.2允许Ca2+进入细胞质，导致RyR2活化，这种机制被称为“钙诱导钙释放”。Fig.2:WorkingmodelsforactivationofRyR1/2byCav1/2,respectively.Intheskeletalmuscle,RyR1isactivatedbythemembranedepolarization-inducedconformationalchangesofCav1.1throughphysicalinteractions.Itiscalledthe“mechanicalcoupling”mechanism.Incardiacmuscle,Cav1.2permeatesCa2+ionsintothecytosol,leadingtotheactivationofRyR2,amechanismknownasthe“calciuminducedcalciumrelease”医学研究表明青蒿提取物WEAA能够抑制由高钾引发的L型钙通道介导的收缩反应，高钾作为L型钙通道的激动剂，诱导外钙内流进而触发偶联的胞内钙库的钙释放，从而使平滑肌细胞产生收缩反应，青蒿提取物WEAA能够抑制外钙内流，并且膜片钳记录显示WEAA能够阻断通道电流，阻断效果与钙通道特异性阻滞剂硝苯地平一致，从而导致血管平滑肌舒张，达到治疗哮喘的目的[90]。冯等研究表明甜菜碱作为一种生物碱，可增加小鼠脾淋巴细胞内的钙离子浓度，通过进一步的实验分析得出这种增加的钙浓度是由L型钙通道介导的外钙内流途径和胞内钙库的IP3途径引起[91]。欧前胡素作为一种呋喃香豆素可作为中药发挥血管舒张作用，这种作用机制可能主要与抑制电压依赖性钙通道和受体介导的Ca2+流入
西南大学硕士学位论文12图3:细胞内Ca2+微环境生成的位点Fig.3:IntracellularCa2+microenvironmentgeneratedsites4RNAi研究RNAi已经成为现代昆虫分子生物学的重要研究方法之一，昆虫和螨类的RNAi研究一般是通过沉默相关靶基因后，分析相应的生物表型来研究其功能[114,115]。Benencourt等在家蚕（BombyxmoriL.）和天蚕蛾（Hyalophoracecropia）的研究中发现，将IgSF基因的dsRNA注射到蛹中后导致胚胎生长受到抑制甚至引起胚胎死亡[116]；Shen等研究发现在朱砂叶螨中将蜕皮激素受体EcR在幼螨阶段沉默后有73.1%的幼虫出现死亡，并且延长了朱砂叶螨的发育历期，幼螨和第一若螨的发育时间增加了一倍[10]。Ma等利用RNAi研究雷公藤次碱对东方粘虫的分子靶标时发现沉默试虫相关基因后生长发育受到抑制，体重也出现明显下降，药剂敏感性分析表明注射dsMsRyR后试虫对雷公藤次碱的敏感性降低，这表明RyR可能是雷公藤次碱的靶标[105,117]。Xu等研究阿维菌素对朱砂叶螨的分子靶标时发现饲喂dsRNA沉默GluCls基因后朱砂叶螨对阿维菌素的敏感性下降[117]。Zhou等研究发现对朱砂叶螨饲喂GPCR的dsRNA后导致朱砂叶螨对东莨菪内酯的敏感性降低，这表明了GPCR可能是东莨菪内酯致毒作用的靶标之一[56]。RNA干扰技术近年来被广泛用于靶标基因和抗药性机制形成原因的研究，在螨类中应用越来越广泛，由于螨体较小，无法通过注射法注入dsRNA，只能通过饲喂法使螨虫摄入
【参考文献】：
期刊论文
[1]三氟氯氰菊酯对棉铃虫中枢神经细胞高电压激活Ca2+通道激活的影响[J]. 卢洁,刘艺,王童彤,芮昌辉,贺秉军. 南开大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]东莨菪内酯抗大鼠肝纤维化的作用[J]. 杨增艳,左泽平,柏春晖,赵湘培,黄鑫. 中药药理与临床. 2017(03)
[3]青蒿提取物舒张小鼠气管平滑肌的作用机理[J]. 沈金花,黄俊. 中南民族大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]禾谷缢管蚜阳离子通道基因RSC1的克隆、分子特性及诱导表达分析[J]. 林芳菲,左亚运,赵奇,段辛乐,李玉婷,陈茂华. 昆虫学报. 2016(07)
[5]氯化钙与东莨菪内酯联用对朱砂叶螨的杀螨毒力及其Ca2+-ATP酶活性的影响[J]. 侯秋莉,张永强,李彩新,丁伟,刘雪姣,罗金香. 农药学学报. 2015(04)
[6]东莨菪内酯的生物活性研究进展[J]. 侯秋莉,杨振国,丁伟,张永强. 天然产物研究与开发. 2013(10)
[7]小菜蛾抑制性谷氨酸受体的RNA干扰[J]. 施秀珍,郭兆将,朱勋,王少丽,徐宝云,谢文,张友军,吴青君. 昆虫学报. 2012(12)
[8]质膜钙离子ATP酶[J]. 卫涛涛. 生物物理学报. 2012(07)
[9]东莨菪内酯与双脱甲氧基姜黄素对朱砂叶螨毒力的温度效应[J]. 杨振国,张永强,丁伟,罗金香,秦培元. 昆虫学报. 2012(04)
[10]东莨菪内酯对朱砂叶螨的驱避和产卵抑制活性[J]. 雍小菊,张永强,丁伟. 应用昆虫学报. 2012(02)
博士论文
[1]雷公藤次碱对东方粘虫肌肉组织的影响及其分子靶标研究[D]. 马树杰.西北农林科技大学 2018
[2]阿维菌素杀螨活性作用靶标及其抗性相关基因鉴定[D]. 徐志峰.西南大学 2016
[3]黄花蒿杀螨物质活性追踪及杀螨作用机理研究[D]. 张永强.西南大学 2008
硕士论文
[1]东莨菪内酯对朱砂叶螨致毒作用的钙通道相关基因研究[D]. 周红.西南大学 2018
[2]东莨菪内酯对朱砂叶螨Ca2+-ATP酶的抑制作用及靶标位点预测[D]. 侯秋莉.西南大学 2015
本文编号：3612532
【文章来源】：西南大学重庆市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电压门控钙通道的蛋白复合物的拓扑结构图
第一章文献综述9图2:分别由Cav1/2激活RyR1/2的工作模型。在骨骼肌中，RyR1由膜去极化诱导Cav1.1构象的变化通过物理相互作用被激活。这称为“机械耦合”机制。在心肌中，Cav1.2允许Ca2+进入细胞质，导致RyR2活化，这种机制被称为“钙诱导钙释放”。Fig.2:WorkingmodelsforactivationofRyR1/2byCav1/2,respectively.Intheskeletalmuscle,RyR1isactivatedbythemembranedepolarization-inducedconformationalchangesofCav1.1throughphysicalinteractions.Itiscalledthe“mechanicalcoupling”mechanism.Incardiacmuscle,Cav1.2permeatesCa2+ionsintothecytosol,leadingtotheactivationofRyR2,amechanismknownasthe“calciuminducedcalciumrelease”医学研究表明青蒿提取物WEAA能够抑制由高钾引发的L型钙通道介导的收缩反应，高钾作为L型钙通道的激动剂，诱导外钙内流进而触发偶联的胞内钙库的钙释放，从而使平滑肌细胞产生收缩反应，青蒿提取物WEAA能够抑制外钙内流，并且膜片钳记录显示WEAA能够阻断通道电流，阻断效果与钙通道特异性阻滞剂硝苯地平一致，从而导致血管平滑肌舒张，达到治疗哮喘的目的[90]。冯等研究表明甜菜碱作为一种生物碱，可增加小鼠脾淋巴细胞内的钙离子浓度，通过进一步的实验分析得出这种增加的钙浓度是由L型钙通道介导的外钙内流途径和胞内钙库的IP3途径引起[91]。欧前胡素作为一种呋喃香豆素可作为中药发挥血管舒张作用，这种作用机制可能主要与抑制电压依赖性钙通道和受体介导的Ca2+流入
西南大学硕士学位论文12图3:细胞内Ca2+微环境生成的位点Fig.3:IntracellularCa2+microenvironmentgeneratedsites4RNAi研究RNAi已经成为现代昆虫分子生物学的重要研究方法之一，昆虫和螨类的RNAi研究一般是通过沉默相关靶基因后，分析相应的生物表型来研究其功能[114,115]。Benencourt等在家蚕（BombyxmoriL.）和天蚕蛾（Hyalophoracecropia）的研究中发现，将IgSF基因的dsRNA注射到蛹中后导致胚胎生长受到抑制甚至引起胚胎死亡[116]；Shen等研究发现在朱砂叶螨中将蜕皮激素受体EcR在幼螨阶段沉默后有73.1%的幼虫出现死亡，并且延长了朱砂叶螨的发育历期，幼螨和第一若螨的发育时间增加了一倍[10]。Ma等利用RNAi研究雷公藤次碱对东方粘虫的分子靶标时发现沉默试虫相关基因后生长发育受到抑制，体重也出现明显下降，药剂敏感性分析表明注射dsMsRyR后试虫对雷公藤次碱的敏感性降低，这表明RyR可能是雷公藤次碱的靶标[105,117]。Xu等研究阿维菌素对朱砂叶螨的分子靶标时发现饲喂dsRNA沉默GluCls基因后朱砂叶螨对阿维菌素的敏感性下降[117]。Zhou等研究发现对朱砂叶螨饲喂GPCR的dsRNA后导致朱砂叶螨对东莨菪内酯的敏感性降低，这表明了GPCR可能是东莨菪内酯致毒作用的靶标之一[56]。RNA干扰技术近年来被广泛用于靶标基因和抗药性机制形成原因的研究，在螨类中应用越来越广泛，由于螨体较小，无法通过注射法注入dsRNA，只能通过饲喂法使螨虫摄入
【参考文献】：
期刊论文
[1]三氟氯氰菊酯对棉铃虫中枢神经细胞高电压激活Ca2+通道激活的影响[J]. 卢洁,刘艺,王童彤,芮昌辉,贺秉军. 南开大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]东莨菪内酯抗大鼠肝纤维化的作用[J]. 杨增艳,左泽平,柏春晖,赵湘培,黄鑫. 中药药理与临床. 2017(03)
[3]青蒿提取物舒张小鼠气管平滑肌的作用机理[J]. 沈金花,黄俊. 中南民族大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]禾谷缢管蚜阳离子通道基因RSC1的克隆、分子特性及诱导表达分析[J]. 林芳菲,左亚运,赵奇,段辛乐,李玉婷,陈茂华. 昆虫学报. 2016(07)
[5]氯化钙与东莨菪内酯联用对朱砂叶螨的杀螨毒力及其Ca2+-ATP酶活性的影响[J]. 侯秋莉,张永强,李彩新,丁伟,刘雪姣,罗金香. 农药学学报. 2015(04)
[6]东莨菪内酯的生物活性研究进展[J]. 侯秋莉,杨振国,丁伟,张永强. 天然产物研究与开发. 2013(10)
[7]小菜蛾抑制性谷氨酸受体的RNA干扰[J]. 施秀珍,郭兆将,朱勋,王少丽,徐宝云,谢文,张友军,吴青君. 昆虫学报. 2012(12)
[8]质膜钙离子ATP酶[J]. 卫涛涛. 生物物理学报. 2012(07)
[9]东莨菪内酯与双脱甲氧基姜黄素对朱砂叶螨毒力的温度效应[J]. 杨振国,张永强,丁伟,罗金香,秦培元. 昆虫学报. 2012(04)
[10]东莨菪内酯对朱砂叶螨的驱避和产卵抑制活性[J]. 雍小菊,张永强,丁伟. 应用昆虫学报. 2012(02)
博士论文
[1]雷公藤次碱对东方粘虫肌肉组织的影响及其分子靶标研究[D]. 马树杰.西北农林科技大学 2018
[2]阿维菌素杀螨活性作用靶标及其抗性相关基因鉴定[D]. 徐志峰.西南大学 2016
[3]黄花蒿杀螨物质活性追踪及杀螨作用机理研究[D]. 张永强.西南大学 2008
硕士论文
[1]东莨菪内酯对朱砂叶螨致毒作用的钙通道相关基因研究[D]. 周红.西南大学 2018
[2]东莨菪内酯对朱砂叶螨Ca2+-ATP酶的抑制作用及靶标位点预测[D]. 侯秋莉.西南大学 2015
本文编号：3612532
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