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Cry毒素(苏云金芽胞杆菌产生的杀虫晶体蛋白)是目前应用最为广泛的微生物杀虫剂,其作用机制包括“原毒素的活化、受体互作、寡聚化和膜穿孔”这三个步骤。目前Cry毒素的研究主要集中在Cry毒素与受体互作上,而关于毒素“活化、寡聚化和膜穿孔”等方面的研究则较少报道。本研究以对小菜蛾具有高毒力的Cry2Ab杀虫蛋白为研究对象,分析Cry2Ab的活化机制,进一步研究Cry2Ab的寡聚化机制并鉴定寡聚化相关的氨基酸残基。主要结果如下所示:利用N端测序证明了小菜蛾中肠液的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶参与了Cry2Ab原毒素的活化(分别在Arg139和Leu144对Cry2Ab原毒素进行了切割);进一步构建了酶切位点突变的Cry2Ab突变体(R139A,L144A,R139A-L144A),野生型和酶切位点单突变的Cry2Ab(R139A,L144A)都能被小菜蛾中肠液活化,这三种毒素对小菜蛾也具有较高的杀虫活性;酶切位点双突变的Cry2Ab突变体(R139A-L144A)不能被小菜蛾中肠液活化,同时对小菜蛾的杀虫活性大幅度下降。这些结果表明活化是Cry2Ab发挥杀虫活性的前提,Cry2Ab同时含有两个酶切位点的特性是一种双保险,能有效抵抗昆虫抗性产生。活化切除了 Cry2Ab Domain I前3个α螺旋并导致α4-α5螺旋的暴露。α4-α5螺旋的隐藏或缺失都将导致Cry2Ab对小菜蛾杀虫毒力的降低;证明了 α4-α5螺旋的暴露不会提高Cry2Ab与小菜蛾中肠受体的结合,但是能促进Cry2Ab寡聚化形成250kDa的穿孔复合物;进一步构建了一系列位于α4-α5螺旋的Cry2Ab丙氨酸突变体,寡聚化实验和杀虫实验证明不能寡聚化的Cry2Ab突变体对小菜蛾的杀虫活性大幅度下降,同时在人工脂质体上膜穿孔的能力也急剧降低。这些结果表明寡聚化和Cry2Ab的杀虫活性是紧密相关的,同时强调了 α4-α5螺旋在Cry2Ab杀虫机制中的重要作用。本研究从活化及寡聚化的角度对Cry2Ab的杀虫机制进行了研究,证明了Cry2Ab的活化及寡聚化对其杀虫活性是必须的,我们的研究将有助于深入研究Cry毒素的杀虫机制,并对Cry毒素定向改造提供理论指导。