中红侧沟茧蜂Microplitis mediator小G蛋白Rho1的功能研究
发布时间：2021-10-22 03:07
寄生蜂是一类寄生性昆虫,可以寄生许多农林害虫,因此作为天敌昆虫被广泛应用于农林害虫的生物防控中。中红侧沟茧蜂Microplitis mediator属于膜翅目茧蜂科,是一种寄主范围广泛的容性内寄生蜂。中红侧沟茧蜂携带多种寄生因子,如毒液和多分病毒（Polydnavirus,PDV）,这些寄生因子能够调控寄主昆虫的免疫及生长发育等多种生理过程。在中红侧沟茧蜂中,毒液作为重要的寄生因子,其组分以及功能尚不清楚。本文利用转录组和蛋白质组技术分析鉴定了中红侧沟茧蜂毒液的组分;利用i TRAQ蛋白定量分析方法检测了寄生后棉铃虫血淋巴蛋白含量的差异,发现寄生蜂的小G蛋白Rho1存在于寄生后的棉铃虫血淋巴中;进一步利用RNA干扰和蛋白质互作等方法对Rho1的功能进行了研究。结果如下:1、中红侧沟茧蜂组学分析通过中红侧沟茧蜂转录组文库测序及分析,得到18,883个unigenes,其中10731个得到注释。通过对毒液蛋白组的分析,在毒腺蛋白（VA,venom apparatus,整个毒腺组织）和毒液蛋白（VR,venom reservoir,仅毒囊中的毒液）样品中分别得到2264和321个蛋白。对这些...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
内寄生蜂的生活史及寄生因子（改自StrandandBurke2013）
西北农林科技大学博士学位论文8图1-2黑化反应发生和调控的分子机制(Anetal.2013)Fig.1-2Molecularmechanismsofmelanization(Anetal.2013)在小蜂科中，蝶蛹金小蜂的毒液可以抑制寄主菜粉蝶免疫识别因子C-型凝集素的表达，从而抑制寄主的免疫反应(Fangetal.2011a)。蝶蛹金小蜂毒液中的一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，可以与寄主血淋巴中酚氧化酶原激活蛋白形成复合物，抑制酚氧化酶原的激活，从而抑制黑化作用(Yanetal.2017)。在丽蝇蛹集金小蜂中，毒液蛋白NVPP-1、NVPP-2也可以抑制寄主酚氧化酶原的激活，抑制寄主的体液免疫(钱岑等2013；Qianetal.2017)。在茧蜂科中，微红盘绒茧蜂的毒液蛋白Vn4.6可以抑制菜粉蝶幼虫血淋巴的黑化作用(Asgarietal.2003a)，丝氨酸蛋白酶类似物Vn50，可能是通过竞争性地结合了酚氧化酶原，抑制寄主酚氧化酶原活性，从而影响寄主血淋巴的黑化反应(Asgarietal.2003b)。进一步研究发现，Vn50不抑制酚氧化酶的激活，但会显著降低酚氧化酶原的水解(Zhangetal.2004)。中红侧沟茧蜂毒液中的一种金属蛋白酶与寄主的NF-κB因子Dorsal相互作用，影响Toll通路的信号转导，进而抑制抗菌肽的产生(Linetal.2018)。在瘿蜂科中，匙胸瘿蜂毒液中的丝氨酸酶抑制剂LbSPNy可以抑制寄主果蝇酚氧化酶的级联反应，进而抑制黑化作用(Colinetetal.2009)。1.1.2.2对寄主发育的调控寄生蜂毒液蛋白不仅可以影响寄主的免疫反应，还可以调控寄主的生长发育，主要包括抑制或延缓寄主发育，调控寄主营养物质、激素水平及生长调节因子等。番茄夜蛾注射栉角姬小蜂毒液后，前胸腺活性受到抑制导致蜕皮类固醇的生成受阻，因而无法蜕皮发育停滞(Edwardsetal.2006)，其毒液中的金属蛋白酶EpMP3，注射后寄主生长发育迟缓，甚至因无法蜕皮而死亡(Priceetal.200
第一章文献综述13图1-3小分子GTP酶的调节机制（Yang2002）Fig.1-3TheregulationandactionofsmallGTPases（Yang2002）目前真核生物中已有100多种的小分子GTP酶被鉴定出来，根据序列结构特征及功能相似性，这些蛋白被分为5个家族，分别是Rho家族、Ras家族、Ran家族、Rab家族和Arf家族(Bischoffetal.1999;Takai2001)。不同物种的小G蛋白之间有30~55%的同源性，尤其是这些蛋白都具有高度保守的GTP结合结构域（GTP-bindingdomain）(Bourne1991;Paduchetal.2001)。该结构域包含5个α螺旋（A1-A5）、6个β折叠（B1-B6）和5个loop（G1-G5）（如图1-4）(Paduchetal.2001)。其中5个loop是GTP结合结构域中最保守的结构元件。G1[GXXXXGK(S/T)]，也叫P环，连接B1折叠和A1螺旋，与GTP或GDP的α和β磷酸基团结合；G2（XTX）连接A1螺旋和B2折叠，其保守的苏氨酸与Mg2+结合；G3（DXXG）位于A2螺旋的N端，主要功能是与GTP或GDP的γ磷酸基团及Mg2+结合；G4和G5环的主要功能是识别鸟苷酸的鸟嘌呤。G4[(N/T)(K/Q)XD]的天冬酰氨和赖氨酸直接与核苷酸结合；G5位于B6和A5之间的部分氨基酸也负责识别鸟嘌呤(董玖红和文建凡2005;Paduchetal.2001)。小G蛋白与GDP或GTP结合的构象也是不同的（如图1-4）。Ras·GDP·Mg2+和Ras·GppCp·Mg2+的晶体结构相比较，两个区域在GTP的结合与水解过程中构象发生变化。其中有两个关键的开关，一个是switchI，与G2环有关，是效应因子的结合位点；另一个是switchII，由G3环和部分A2螺旋构成(Paduchetal.2001)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]寄生蜂调控寄主害虫免疫与发育机理的研究新进展[J]. 叶恭银,胡建,朱家颖,方琦,严智超,王磊. 应用昆虫学报. 2019(03)
[2]寄生蜂毒液蛋白组成、功能及进化的研究进展[J]. 严智超,叶昕海,王蓓蓓,方琦,叶恭银. 中国生物防治学报. 2017(01)
[3]白蛾周氏啮小蜂毒液对美国白蛾蛹血细胞免疫的影响[J]. 辛蓓,张少斌,刘佩旋,郑雅楠. 昆虫学报. 2016(07)
[4]Small G Rac1 is involved in replication cycle of dengue serotype 2 virus in EAhy926 cells via the regulation of actin cytoskeleton[J]. Jing Zhang,Na Wu,Na Gao,Wenli Yan,Ziyang Sheng,Dongying Fan,Jing An. Science China（Life Sciences）. 2016(05)
[5]白蛾黑基啮小蜂寄生对杨小舟蛾蛹血细胞包囊反应的影响及其毒液对蛹的毒性研究[J]. 于艳华,郭加忠,郭同斌,宋明辉,颜学武. 江苏林业科技. 2015(03)
[6]基于组学的寄生蜂与寄主免疫的相互作用[J]. 林哲,李建成,路子云,邹振. 应用昆虫学报. 2013(05)
[7]丽蝇蛹集金小蜂Pacifastin蛋白酶抑制剂基因nvpp-1和nvpp-2的功能研究[J]. 钱岑,方琦,王磊,叶恭银. 昆虫学报. 2013(08)
[8]昆虫天然免疫反应分子机制研究进展[J]. 张明明,初源,赵章武,安春菊. 昆虫学报. 2012(10)
[9]Diaphanous相关成蛋白家族的研究[J]. 曾元凤,梁莉,丁彦青. 国际肿瘤学杂志. 2010 (05)
[10]寄生蜂类病毒颗粒及其生理功能[J]. 徐鹏,陈学新,余虹,何俊华. 中国生物防治. 2006(01)
硕士论文
[1]中红侧沟茧蜂寄生及免疫因子的初探[D]. 王瑞娟.西北农林科技大学 2015
本文编号：3450263
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
内寄生蜂的生活史及寄生因子（改自StrandandBurke2013）
西北农林科技大学博士学位论文8图1-2黑化反应发生和调控的分子机制(Anetal.2013)Fig.1-2Molecularmechanismsofmelanization(Anetal.2013)在小蜂科中，蝶蛹金小蜂的毒液可以抑制寄主菜粉蝶免疫识别因子C-型凝集素的表达，从而抑制寄主的免疫反应(Fangetal.2011a)。蝶蛹金小蜂毒液中的一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，可以与寄主血淋巴中酚氧化酶原激活蛋白形成复合物，抑制酚氧化酶原的激活，从而抑制黑化作用(Yanetal.2017)。在丽蝇蛹集金小蜂中，毒液蛋白NVPP-1、NVPP-2也可以抑制寄主酚氧化酶原的激活，抑制寄主的体液免疫(钱岑等2013；Qianetal.2017)。在茧蜂科中，微红盘绒茧蜂的毒液蛋白Vn4.6可以抑制菜粉蝶幼虫血淋巴的黑化作用(Asgarietal.2003a)，丝氨酸蛋白酶类似物Vn50，可能是通过竞争性地结合了酚氧化酶原，抑制寄主酚氧化酶原活性，从而影响寄主血淋巴的黑化反应(Asgarietal.2003b)。进一步研究发现，Vn50不抑制酚氧化酶的激活，但会显著降低酚氧化酶原的水解(Zhangetal.2004)。中红侧沟茧蜂毒液中的一种金属蛋白酶与寄主的NF-κB因子Dorsal相互作用，影响Toll通路的信号转导，进而抑制抗菌肽的产生(Linetal.2018)。在瘿蜂科中，匙胸瘿蜂毒液中的丝氨酸酶抑制剂LbSPNy可以抑制寄主果蝇酚氧化酶的级联反应，进而抑制黑化作用(Colinetetal.2009)。1.1.2.2对寄主发育的调控寄生蜂毒液蛋白不仅可以影响寄主的免疫反应，还可以调控寄主的生长发育，主要包括抑制或延缓寄主发育，调控寄主营养物质、激素水平及生长调节因子等。番茄夜蛾注射栉角姬小蜂毒液后，前胸腺活性受到抑制导致蜕皮类固醇的生成受阻，因而无法蜕皮发育停滞(Edwardsetal.2006)，其毒液中的金属蛋白酶EpMP3，注射后寄主生长发育迟缓，甚至因无法蜕皮而死亡(Priceetal.200
第一章文献综述13图1-3小分子GTP酶的调节机制（Yang2002）Fig.1-3TheregulationandactionofsmallGTPases（Yang2002）目前真核生物中已有100多种的小分子GTP酶被鉴定出来，根据序列结构特征及功能相似性，这些蛋白被分为5个家族，分别是Rho家族、Ras家族、Ran家族、Rab家族和Arf家族(Bischoffetal.1999;Takai2001)。不同物种的小G蛋白之间有30~55%的同源性，尤其是这些蛋白都具有高度保守的GTP结合结构域（GTP-bindingdomain）(Bourne1991;Paduchetal.2001)。该结构域包含5个α螺旋（A1-A5）、6个β折叠（B1-B6）和5个loop（G1-G5）（如图1-4）(Paduchetal.2001)。其中5个loop是GTP结合结构域中最保守的结构元件。G1[GXXXXGK(S/T)]，也叫P环，连接B1折叠和A1螺旋，与GTP或GDP的α和β磷酸基团结合；G2（XTX）连接A1螺旋和B2折叠，其保守的苏氨酸与Mg2+结合；G3（DXXG）位于A2螺旋的N端，主要功能是与GTP或GDP的γ磷酸基团及Mg2+结合；G4和G5环的主要功能是识别鸟苷酸的鸟嘌呤。G4[(N/T)(K/Q)XD]的天冬酰氨和赖氨酸直接与核苷酸结合；G5位于B6和A5之间的部分氨基酸也负责识别鸟嘌呤(董玖红和文建凡2005;Paduchetal.2001)。小G蛋白与GDP或GTP结合的构象也是不同的（如图1-4）。Ras·GDP·Mg2+和Ras·GppCp·Mg2+的晶体结构相比较，两个区域在GTP的结合与水解过程中构象发生变化。其中有两个关键的开关，一个是switchI，与G2环有关，是效应因子的结合位点；另一个是switchII，由G3环和部分A2螺旋构成(Paduchetal.2001)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]寄生蜂调控寄主害虫免疫与发育机理的研究新进展[J]. 叶恭银,胡建,朱家颖,方琦,严智超,王磊. 应用昆虫学报. 2019(03)
[2]寄生蜂毒液蛋白组成、功能及进化的研究进展[J]. 严智超,叶昕海,王蓓蓓,方琦,叶恭银. 中国生物防治学报. 2017(01)
[3]白蛾周氏啮小蜂毒液对美国白蛾蛹血细胞免疫的影响[J]. 辛蓓,张少斌,刘佩旋,郑雅楠. 昆虫学报. 2016(07)
[4]Small G Rac1 is involved in replication cycle of dengue serotype 2 virus in EAhy926 cells via the regulation of actin cytoskeleton[J]. Jing Zhang,Na Wu,Na Gao,Wenli Yan,Ziyang Sheng,Dongying Fan,Jing An. Science China（Life Sciences）. 2016(05)
[5]白蛾黑基啮小蜂寄生对杨小舟蛾蛹血细胞包囊反应的影响及其毒液对蛹的毒性研究[J]. 于艳华,郭加忠,郭同斌,宋明辉,颜学武. 江苏林业科技. 2015(03)
[6]基于组学的寄生蜂与寄主免疫的相互作用[J]. 林哲,李建成,路子云,邹振. 应用昆虫学报. 2013(05)
[7]丽蝇蛹集金小蜂Pacifastin蛋白酶抑制剂基因nvpp-1和nvpp-2的功能研究[J]. 钱岑,方琦,王磊,叶恭银. 昆虫学报. 2013(08)
[8]昆虫天然免疫反应分子机制研究进展[J]. 张明明,初源,赵章武,安春菊. 昆虫学报. 2012(10)
[9]Diaphanous相关成蛋白家族的研究[J]. 曾元凤,梁莉,丁彦青. 国际肿瘤学杂志. 2010 (05)
[10]寄生蜂类病毒颗粒及其生理功能[J]. 徐鹏,陈学新,余虹,何俊华. 中国生物防治. 2006(01)
硕士论文
[1]中红侧沟茧蜂寄生及免疫因子的初探[D]. 王瑞娟.西北农林科技大学 2015
本文编号：3450263
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