四种金小蜂icarapin-like蛋白和胰凝乳蛋白酶抑制剂分子特性及其生物活性测定

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寄生蜂是膜翅目寄生性昆虫,种类繁多远超其他节肢动物,是重要的害虫天敌资源。金小蜂科属于寄生蜂类群,且寄主范围极广,寄生害虫的时期多样,是重要的生防资源。目前寄生蜂相关活性物质的生理生化分子特征与功能研究,主要集中于雌蜂生殖系统相关的寄生因子(如毒液、多分DNA病毒等)对寄主免疫与发育系统的作用及机理。但关于寄生蜂唾液腺相关因子与寄主互作的研究较少。本课题组在四种金小蜂(2种内寄生:蝶蛹金小蜂Pteromalus puparum、青海草原毛虫金小蜂Pteromalus qinghaiensis;2种外寄生:丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis、切叶蜂金小蜂Pteromalus venustus)的唾液腺转录组中鉴定到了icarapin-like蛋白和胰凝乳蛋白酶抑制剂编码基因的存在,且均在唾液腺中有一定的表达量。前者是蜜蜂总科中的主要致敏物质之一,后者则在其他昆虫中发挥了多种生理功能。有鉴于此,本论文克隆了这两类基因的编码序列,对其分子特性和转录组水平的基因表达模式进行探究,并在原核表达、蛋白纯化的基础上,对其有关活性进行初步探索,为寄生蜂的生防应用提供一定的数据支撑。1、四种金小蜂两类唾液蛋白编码基因克隆与表达模式分析通过基因克隆和生物信息学分析,确认了基因序列,预测了蛋白分子特性。icarapin-like蛋白的大小在24.90 kDa至25.00 kDa范围内,等电点在4.07至4.11范围内,属于亲脂性蛋白;十二个胰凝乳蛋白酶抑制剂分子大小均在20.80 kDa至22.60 kDa范围内,等电点在5.11至5.17范围内,属于亲水性蛋白。同时,在通过定量PCR对这两类基因进行表达模式初探时发现,icarapin-like蛋白编码基因仅在蝶蛹金小蜂幼虫的残体中出现明显的高表达,在其他3种金小蜂幼虫残体和唾液腺间的表达水平无差异性。胰凝乳蛋白酶抑制剂基因则与其相反,老熟幼虫时期的表达量显著高于其他时期。从唾液腺与残体中的表达水平差异看,该类基因在内寄生蜂和外寄生蜂中有不同的表达模式。在内寄生蜂唾液腺中蝶蛹金小蜂Ppup069160和青海草原毛虫金小蜂Pqui152100表达量显著高于其他胰凝乳蛋白酶抑制剂基因,外寄生蜂的三个胰凝乳蛋白酶抑制剂编码基因则无明显差异。2、四种金小蜂icarapin-like蛋白的致敏性测定中通过对表达产物蛋白的分子特性进行预测,发现四种金小蜂各自的重组icarapin-like蛋白的分子特性依然非常接近,大小均在26.7 kDa左右,等电点约为4.30,但亲水系数减小至-0.800上下,由亲水性蛋白转为亲脂性。随后,通过原核表达和His标签纯化获得融合蛋白,并进行致敏性评估。结果发现,注射了蝶蛹金小蜂和丽蝇蛹集金小蜂icarapin-like蛋白的小鼠血清的组胺和免疫球蛋白E的浓度均高于阳性对照组(注射卵清蛋白/注射西方蜜蜂Apis mellifera的icarapin蛋白),即单位质量的金小蜂icarapin-like蛋白相较A.mellifera的icarapin蛋白,可导致更严重的过敏反应。但考虑到寄生蜂体型极小,推测本研究中的四种寄生蜂的icarapin-like蛋白的分泌量应当很难致使哺乳动物过敏。3、四种金小蜂胰凝乳蛋白酶抑制剂的活性测定通过pGEX-4T-2原核表达体系,表达获得具有抑制剂活性的重组蛋白。并对其抑制胰凝乳蛋白酶、蛋白酶K活性的能力进行测定。结果表明,四种金小蜂的各3个胰凝乳蛋白酶抑制剂均具有抑制胰凝乳蛋白酶及蛋白酶K活性的作用。同时,还发现在所有抑制剂中,青海草原毛虫金小蜂的Pqui152080抑制剂对2种酶的抑制作用最强。此外,丽蝇蛹集金小蜂的Nv000354对蛋白酶K活性也表现出强的抑制作用。
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