绿僵菌素A与五种家蚕蛋白相互作用的研究

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绿僵菌素A(Destruxin A,DA)是一种环肽内酯类化合物,是虫生真菌金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)的主要致病因子,具有良好的杀虫活性,但是其作用的分子机制还不清楚。本研究在前期根据药物亲和反应靶标稳定性(Drug affinity response target stability,DARTS)原理,从DA处理后的家蚕Bm12细胞中分离鉴定了近百种疑似DA结合蛋白的基础上,选取钙网蛋白(BmCRT)、ATP酶α亚基(BmATPaseα)、二肽基肽酶3(BmDPP3)、内层核膜蛋白MAN1(BmMAN1)和二硫化物异构酶A5(BmPDIA5)五种蛋白进行原核表达与分离纯化,进而,在体内与体外条件下验证研究了DA与它们的相互作用关系,主要研究结果如下:1.成功的构建了五种蛋白的原核表达载体p ET-sumo-BmCRT、p DE-BmATPaseα、p ET32-BmDPP3、p ET32-BmPDIA5和p ET-sumo-BmMAN1-M(BmMAN1部分片段),在大肠杆菌中表达,分离纯化得到了上述蛋白(BmMAN1-M为部分片段,不含跨膜区域)。2.采用表面等离子共振(SPR)和生物膜干涉(BLI)技术,在体外的条件下测定了DA与上述五种蛋白互作的动力学数据。SPR测得DA与BmCRT、BmATPaseα、BmMAN1-M、BmDPP3以及BmPDIA5的亲和力常数(KD值,mol/L)分别为1.98×10-4、2.56×10-4、3.6×10-3、1.81×10-4及9.26×10-5;而BLI测得DA与BmDPP3及BmPDIA5的亲和力常数(KD值,mol/L)分别为5.87×10-5及4.47×10-5。可见,虽然SPR和BLI数据存在一定的差异,但BmCRT、BmATPaseα、BmDPP3和BmPDIA5四种蛋白与DA具有较强的互作,亲和力KD值介于10-4~10-5mol/L之间,而BmMAN1与DA的KD值约为10-3mol/L,显示其基本上不存在相互作用,可能因为只表达了该蛋白部分片断(不含其跨膜区域)有关。3.通过昆虫双杂(insect two hybrid,I2H)技术研究DA对蛋白互作的影响,结果表明,蛋白互作强度呈现DA剂量依赖效应,在2 mg/L剂量处理下,DA能显著抑制BmATPaseα和BmATPaseγ、BmMAN1和BmMAD3、BmDPP3和BmKEAP1、BmCRT和BmPDIA5四组蛋白间的相互作用;0.2 mg/L、0.02 mg/L剂量处理下,DA对其四组蛋白间的相互作用有一定的抑制效果;但在0.002 mg/L剂量时,DA对四组蛋白相互作用没有影响。4.用酶联免疫法测定了DA对BmDPP3和BmPDIA5两种酶活性的影响,结果表明,DA能在一定的程度上能抑制BmDPP3酶的活性,但对BmPDIA5酶活性没有显著影响。5.基于qPCR法,检测了家蚕Bm12细胞中DA对BmCRT、BmATPaseα、BmMAN1、BmDPP3、BmPDIA5五种蛋白基因表达的影响,结果表明,在2 mg/L剂量下,DA诱导BmDPP3基因上调表达,抑制BmCRT蛋白基因的表达。在更低浓度条件下DA对上述五种基因的表达没有明显影响。本研究证明了钙网蛋白(BmCRT)、ATP酶α亚基(BmATPaseα)、二肽基肽酶3(BmDPP3)、内层核膜蛋白MAN1(BmMAN1)和二硫化物异构酶A5(BmPDIA5)五种家蚕蛋白是DA结合蛋白,该研究结果有利于理解DA作用的分子机制。
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