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昆虫表皮与化学杀虫剂抗性机制关系的研究进展

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中国病原生物学杂志 2015年第11期10卷 1055-1056,I0001-I0003页

作者：孙雅雯郑彬中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所卫生部寄生虫与病原生物学重点实验室世界卫生组织疟疾、血吸虫和丝虫病合作中心上海200025

化学杀虫剂长期广泛且大量的使用,导致昆虫产生了严重的抗药性。昆虫表皮作为化学杀虫剂进入其体内的第一道防线,在抗药性方面发挥着不可忽视的作用。本文围绕昆虫表皮对化学杀虫剂的屏障及其他三个作用,阐述昆虫表皮与化学杀虫剂抗性... 详细信息

化学杀虫剂长期广泛且大量的使用,导致昆虫产生了严重的抗药性。昆虫表皮作为化学杀虫剂进入其体内的第一道防线,在抗药性方面发挥着不可忽视的作用。本文围绕昆虫表皮对化学杀虫剂的屏障及其他三个作用,阐述昆虫表皮与化学杀虫剂抗性机制的关系。

关键词：昆虫表皮抗药性机制综述

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亚洲玉米螟表皮蛋白CPR9的表达纯化及与几丁质的相互作用

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中国生物防治学报 2020年第1期36卷 79-86页

作者：卜云飞刘田陈磊杨青大连理工大学生命科学与技术学院

亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis是我国玉米最重要的害虫,了解亚洲玉米螟表皮形成的机制将有助于对其开展生物防治。表皮蛋白和几丁质是构成昆虫表皮的两种主要成分,因此研究两者的相互作用对于阐明昆虫表皮形成机制具有关键意义。CPR9... 详细信息

亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis是我国玉米最重要的害虫,了解亚洲玉米螟表皮形成的机制将有助于对其开展生物防治。表皮蛋白和几丁质是构成昆虫表皮的两种主要成分,因此研究两者的相互作用对于阐明昆虫表皮形成机制具有关键意义。CPR9是亚洲玉米螟体壁表皮转录组中相对丰度最高的表皮蛋白基因。序列分析发现CPR9属于CPR家族中RR-1亚家族的表皮蛋白,含有R&R结构域,可能是通过结合几丁质来发挥功能。为了研究CPR9与几丁质的相互作用,本研究利用p ET-SUMO载体实现了SUMO-CPR9融合蛋白的可溶表达,并通过SUMO蛋白酶处理及两次金属螯合亲和层析纯化了CPR9,平均收率为5 mg/L。几丁质结合试验发现,CPR9对不同类型的几丁质的结合具有选择性。CPR9对α-几丁质结合能力很强,对胶体几丁质结合能力较强,但不与β-几丁质结合。脱乙酰几丁质(壳聚糖)结合试验发现,CPR9能与脱乙酰几丁质结合并使其发生团聚。圆二色光谱分析表明,CPR9在结合脱乙酰几丁质后,其二级结构中平行β折叠和β转角比例上升,反平行β折叠及无规卷曲比例下降。本研究发现了CPR家族表皮蛋白与不同类型几丁质的结合存在特异性,而且在结合过程中会发生结构变化,有助于进一步了解昆虫表皮的形成机制。

关键词：昆虫表皮表皮蛋白几丁质结合结构变化

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结构仿生的研究进展

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材料导报 2005年第F11期19卷 211-213页

作者：曹丰李东旭管自生南京工业大学材料科学与工程学院南京210009

综述了结构仿生的研究进展，介绍了目前生物表面结构，尤其是昆虫的表皮结构的研究，还介绍了纳米／微米复型技术及其应用，并展望了这一技术在制备类昆虫表皮微结构中的应用前景。

关键词：结构仿生昆虫表皮复型技术生物表面结构纳米/微米复型技术

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亚洲玉米螟CPR家族表皮蛋白的表达纯化及与几丁质的相互作用

亚洲玉米螟CPR家族表皮蛋白的表达纯化及与几丁质的相互作用

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作者：卜云飞大连理工大学

学位级别：硕士

亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)是我国玉米最重要的害虫,了解亚洲玉米螟表皮形成的机制将有助于对其开展生物防治。表皮蛋白和几丁质是构成昆虫表皮的两种主要成分,因此研究两者的相互作用对于阐明昆虫表皮形成机制具有关键意义。CP26... 详细信息

亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)是我国玉米最重要的害虫,了解亚洲玉米螟表皮形成的机制将有助于对其开展生物防治。表皮蛋白和几丁质是构成昆虫表皮的两种主要成分,因此研究两者的相互作用对于阐明昆虫表皮形成机制具有关键意义。CP26703、CP27370分别是亚洲玉米螟体壁、头壳表皮转录组中相对丰度最高的表皮蛋白基因。序列分析发现CP26703、CP27370分别属于CPR家族中RR-1、RR-2亚家族的表皮蛋白,含有R&R结构域,推测可能是通过结合几丁质来发挥功能。为了研究这2种表皮蛋白CP26703、CP27370与几丁质的相互作用,本研究进行了以下工作:(1)通过对亚洲玉米螟头壳和体壁表皮转录组数据的分析,以及与NCBI数据库的对比,得到了表皮蛋白基因CP26703、CP27370的cDNA序列。对2种表皮蛋白的氨基酸序列分析可知,CP26703、CP27370的N端均存在信号肽序列,是分泌性的表皮蛋白;CP26703属于亲水性蛋白,但CP27370中存在一段强疏水性序列;2种蛋白均由β折叠和无规卷曲二级结构交替构成。多重序列比对结果表明,CPR家族表皮蛋白都存在高度保守的R&R基序。(2)利用pET-SUMO载体实现了融合蛋白SUMO-CP26703和SUMO-CP27370的可溶表达,并通过SUMO蛋白酶处理及两次金属螯合亲和层析纯化得到了目的蛋白CP26703、CP27370,平均收率分别为5 mg/L、6 mg/L。(3)几丁质结合实验发现,2种表皮蛋白对不同类型几丁质的结合具有选择性。CP26703对α-几丁质和脱乙酰几丁质结合能力很强,对胶体几丁质结合能力较强,但不与β-几丁质结合;CP27370对这4种几丁质结合能力普遍较弱,但与β-几丁质、脱乙酰几丁质的结合能力稍强。(4)脱乙酰几丁质(壳聚糖)结合实验发现,CP26703能与脱乙酰几丁质结合并使其发生团聚,但CP27370不能。圆二色光谱分析表明,CP26703在结合脱乙酰几丁质后,其二级结构中平行β折叠和β转角比例分别上升了18.4%和11.7%,而反平行β折叠及无规卷曲的比例则分别下降了20.4%和11.4%;CP27370中反平行β折叠和β转角的比例分别降低了10.0%和6.3%,而平行β折叠及无规卷曲的比例则分别提高了3.9%和10.5%。表明这2种表皮蛋白可以改变自身构象,从而实现与几丁质更好的结合。同时,蛋白CP26703的加入引起脱乙酰几丁质混合溶液的储存模量(G’)变为原来的2.4倍,且复合黏度增大了87.0%。本研究发现了CPR家族的2种亚家族表皮蛋白RR-1、RR-2与不同类型几丁质的结合存在特异性,而且在结合过程中蛋白的二级结构会发生变化,这加深了对于CPR家族表皮蛋白与几丁质相互作用的认识,有助于进一步了解昆虫表皮的形成机制。

关键词：昆虫表皮表皮蛋白几丁质结合结构变化流变学

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玉米螟表皮蛋白OfCPT1和OfCPT2的表达纯化及性质研究

玉米螟表皮蛋白OfCPT1和OfCPT2的表达纯化及性质研究

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作者：蒋望大连理工大学

学位级别：硕士

亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）是我国玉米等农作物的主要害虫,对亚洲玉米螟表皮的研究能为进一步了解玉米螟表皮形成机制以及如何维持表皮生理结构提供帮助。几丁质和表皮蛋白作为两种主要成分共同构成昆虫表皮,因此,对两者相互作... 详细信息

亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）是我国玉米等农作物的主要害虫,对亚洲玉米螟表皮的研究能为进一步了解玉米螟表皮形成机制以及如何维持表皮生理结构提供帮助。几丁质和表皮蛋白作为两种主要成分共同构成昆虫表皮,因此,对两者相互作用的探讨在研究昆虫表皮的形成机理具有重要意义。CPT家族蛋白一类重要的昆虫表皮蛋白,其缺失可能造成表皮结构不完整。氨基酸序列分析发现亚洲玉米螟OfCPT1和OfCPT2属于CPT家族表皮蛋白,具有CPT家族保守结构域,可能具有与几丁质结合的能力。本论文探究了OfCPT1和OfCPT2的理化性质及其与几丁质的相互作用,得到以下研究结果:1)基于亚洲玉米螟转录组数据调出Ofcpt1和Ofcpt2基因序列,在NCBI数据库中对氨基酸序列进行查找,获得OfCPT1、OfCPT2氨基酸序列。对序列进行分析,OfCPT1、OfCPT2蛋白分别在N端有一段19个和14个氨基酸的信号肽序列。序列的多重比对显示OfCPT1、OfCPT2均含有一段100个氨基酸的保守序列,均位于蛋白序列中间。两个蛋白均属于亲水蛋白,且等电点接近。2)本研究利用pET-28a载体在原核表达系统中实现了OfCPT1蛋白的包涵体形式表达,通过镍离子螯合层析纯化,经过复性得到OfCPT1蛋白,最终收率为50 mg/L。利用pET-28a载体在原核表达系统中实现了OfCPT2蛋白的可溶形式表达,通过镍离子螯合层析纯化,最终收率为5 mg/L。3)几丁质结合实验表明,OfCPT1具有选择性结合几丁质的能力。Of CPT1对α-几丁质、β-几丁质、壳聚糖、胶体几丁质和几丁质纳米微晶均有较弱的结合能力,而与几丁质纳米微丝结合能力更强。4)通过分析圆二色光谱研究壳聚糖结合对蛋白二级结构的影响,结果表明,OfCPT1结合壳聚糖溶液后结构发生了变化,蛋白的二级结构从结合壳聚糖前的以α-螺旋（61.2%）为主,变为结合后以β-折叠（87.8%）为主。OfCPT1通过改变自身二级结构的方式从而有利于与壳聚糖的结合。5)通过拉伸法测定蛋白-壳聚糖复合膜机械性能,结果表明Of CPT1在1%浓度的条件下能有效改善复合膜的延伸率和韧性。6)显微镜观察结果表明,OfCPT1在溶液中存在NaCl的条件下蛋白会发生液液相分离。OfCPT1 N端含有一段固有无序序列,可能是导致该蛋白产生液液相分离原因。通过动态光散射测定液滴粒径,结果表明产生液滴大小和密度既与NaCl浓度有关也与溶液pH有关。本文揭示了亚洲玉米螟CPT家族表皮蛋白的几丁质结合性质以及与壳聚糖结合后的蛋白质二级结构的改变,探究了OfCPT1对表皮形成的影响和壳聚糖膜的改性作用,并发现OfCPT1蛋白具有液液相分离的性质。以上研究结果有助于深化人们对于CPT家族蛋白的认识,为揭示昆虫表皮形成机制奠定了基础。

关键词：昆虫表皮表皮蛋白几丁质结合液液相分离壳聚糖膜

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家蚕CPAP3蛋白的重组表达与纯化及性质研究

家蚕CPAP3蛋白的重组表达与纯化及性质研究

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作者：任越舟大连理工大学

学位级别：硕士

表皮对于昆虫是极其重要的结构,它能帮助抵御化学侵蚀,物理损伤及病原微生物感染。表皮主要是由几丁质和蛋白质组成,其中包裹着几丁质的蛋白具有几丁质结合活性。家蚕蜕皮液的蛋白质组学分析发现了六个独特的蛋白,它们都包含三个14家族... 详细信息

表皮对于昆虫是极其重要的结构,它能帮助抵御化学侵蚀,物理损伤及病原微生物感染。表皮主要是由几丁质和蛋白质组成,其中包裹着几丁质的蛋白具有几丁质结合活性。家蚕蜕皮液的蛋白质组学分析发现了六个独特的蛋白,它们都包含三个14家族的几丁质结合模块,因此被称为CPAP3 (cuticle protein analogue to peritrophin with 3 chitin binding domains),它们被推测是从被降解的旧表皮释放到蜕皮液中的。目前在赤拟谷盗中,CPAP3蛋白已经被证明在维持表皮结构的完整性中发挥重要作用。因此,针对家蚕CPAP3s蛋白与几丁质结合性质的研究,有助于在蛋白层面上理解CPAP3s在几丁质形成及表皮装配过程中如何发挥功能。本论文的研究工作包括：(1)利用PCR技术调取家蚕的六个CPAP3s基因(BmCPAP3-A1, BmCPAP3-A2, BmCPAP3-B, BmCPAP3-C, BmCPAP3-Dl和BmCPAP3-D2),它们的开放阅读框大小依次为714 bp,684 bp,873 bp,789 bp,645 bp和621 bp。氨基酸序列的N-端普遍存在信号肽,推测为分泌蛋白。BmCPAP3s的基因转录水平研究表明,在不同发育过程中,BmCPAP3-A1, BmCPAP3-A2, BmCPAP3-B和BmCPAP3-C在化蛹时表达量最高,而BmCPAP3-D1和BmCPAP3-D2分别在成虫前24 h和化蛹后12h表达量最高。这些现象暗示了BmCPAP3基因可能在昆虫蜕皮过程中发挥作用。(2)构建5mCPAP3s的表达载体,转入大肠杆菌BL21菌株中,再用IPTG诱导重组蛋白表达。结果在菌体破碎液的上清中检测到重组蛋白,利用金属螯合层析分离纯化得到目的蛋白。每升发酵液的蛋白产量分别为：BmCPAP3-Al,5.0 mg;BmCPAP3-A2, 7.5 mg;BmCPAP3-B,1.2 mg;BmCPAP3-C,5.5 mg;BmCPAP3-D1,1.0 mg;BmCPAP3-D2, 1.3 mg。(3)对重组BmCPAP3s进行几丁质结合活性的研究。研究了它们对固体几丁质,胶体几丁质和部分去乙酰化几丁质(壳聚糖)的结合活性。结果证明六个BmCPAP3s蛋白都能与以上三种底物结合。但是,它们对固体几丁质表现出非常强的结合活性(结合量超过80%),对胶体几丁质结合能力稍弱(结合量约40%),对壳聚糖的结合能力最弱(绝大多数蛋白结合量低于30%),暗示了它们更倾向结合乙酰化的晶态几丁质。(4)通过HPLC分析了BmCPAP3-C在缓冲液中的分子量约为53.4 kD,是其理论分子量的2倍。构建了BmCPAP3-C的5个截短体蛋白并在大肠杆菌中表达,重组蛋白以包含体形式存在,未能分离纯化。本文的工作为研究家蚕CPAP3s蛋白在几丁质形成过程中如何发挥功能提供了基本的依据。

关键词：几丁质结合蛋白 BmCPAP3 几丁质昆虫表皮结合活性

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