抗药性又称耐药性,是指生物体对药物产生抵抗能力。抗药性使正常剂量的药物作用降低甚至完全失效。抗药性是生物体进化的结果,抗药性一旦形成可以遗传给后代,使其生存、繁衍与进化。目前,抗药性形势日益严峻,无论是在昆虫学、细菌学还是肿瘤学研究,抗药性问题都是人们面临的一个重大挑战。阐明抗药性机制是当前生物医学领域迫切需要解决的的重大科学问题。本实验室长期从事昆虫抗药性机制研究,先后鉴定多个昆虫抗药性基因,如细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450s,P450s),谷胱甘肽-S-移换酶(glutathione-S-transferase,GSTs),胰蛋白酶,核糖体蛋白等。通过昆虫学、细菌学、肿瘤学跨学科的文献阅读,和进一步综合比较与归纳分析发现,一些昆虫抗药性基因也是肿瘤和细菌的耐药性基因。由此我们提出科学假说:昆虫抗药性、细菌耐药性和肿瘤细胞耐药性可能具有相似的机制,值得进一步研究。目前,在肿瘤学领域研究发现,碳酸酐酶Ⅱ(carbonicanhydrases,CAⅡ)为肿瘤细胞耐药性基因。本实验室前期通过高通量转录组测序发现,CAⅡ在蚊杀虫剂敏感和抗性品系有差异表达。在以上实验报道和科学假说的基础上,本研究通过实时荧光定量PCR检测CAⅡ在蚊敏感和抗性品系的相对表达水平;并通过dsRNA显微注射干扰CAⅡ的表达,用美国CDC Bottle Bioassay法测定蚊对溴氰菊酯的敏感性;再检测及比较了 dsRNA注射前后蚊细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450s,P450s)、谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione-S-transferases,GSTs)、狻酸酯酶(choline/carboxylesterases,CCEs)活性变化;最后检测比较了大肠埃希氏菌两种CA在敏感和耐药株的表达水平。主要研究结果如下:1.CAⅡ在蚊敏感和抗性品系的相对表达水平的检测结果显示,CAⅡ在蚊敏感品系的表达水平是抗性品系的3.35倍(P<0.001)。同时体内功能验证表明低表达CAⅡ后蚊接触溴氰菊酯后的死亡率下降,即蚊对溴氰菊酯的敏感性下降,抗药性水平上升。提示,CAⅡ是一个新的抗药性基因。2.dsRNA注射前后三种代谢酶活性检测结果显示,敲低CAⅡ的表达后P450s、GSTs 和 CCEs 的活性分别升高 32%、31%和 43%(P<0.05)。提示,CAⅡ可能是通过影响代谢酶活性参与蚊抗药性形成。3.用淡色库蚊(Culex pipiens pallens)cDNA模板克隆CAⅡ的ORF序列。基因序列分析发现,ORF区域长度为1041 bp,编码346个氨基酸,推导的氨基酸序列与公共数据库比对后发现与致倦库蚊的同源性最高,达到97%。在NCBI分析基因编码蛋白的结构域,存在1个蛋白结构域:Carb_anhydrase,位于448bp到891bp之间。4.大肠埃希氏菌两种CA在敏感和耐药株表达水平的检测结果显示,两种CA均在敏感株有较高的表达水平。敏感株分别较耐药株高表达2.77倍和4.56倍(P<0.05)。提示,CA可能也是细菌耐药性基因,需要进一步研究。本研究报告,淡色库蚊CAⅡ是一个新的抗药性基因,可能通过影响P450s、GSTs和CCEs活性参与抗药性的形成;大肠埃希氏菌的两种CA亦为耐药性相关基因。文献报告,Ⅱ是肿瘤细胞耐药性基因。结果表明,CA可能是三者共同的抗药性基因,提示昆虫抗药性、细菌耐药性和肿瘤细胞耐药性可能具有相似的机制,值得进一步研究。