海葵毒素Av3对德国小蠊的毒性及其作用机制

[目的]Ⅲ型海葵毒素(Av3)对昆虫具有显著的选择性毒性,对其作用机制的研究对新型高选择性毒性杀虫剂的设计研究具有重要意义.[方法]反向高效液相色谱及电喷雾质谱用于鉴定化学合成的Av3野生型(Av3 wild type,Av3-WT)及其突变体的纯度和分子量;生物活性测定检测Av3-WT及其突变体对德国小蠊Blattella germanica成虫的毒力;双电极电压钳技术检测Av3-WT及其突变体对德国小蠊钠通道BgNav1-1a失活的抑制作用.构建基于BgNav1-1a与大鼠钠通道rNav1.2a的重组嵌合体,通过双电极电压钳技术确定BgNav1-1a上参与Av3-WT选择性毒性的关键区域.[结果]芳香族氨基酸Y7,W8和Y18分别突变后形成的Av3-WT突变体Y7A,W8A和Y18A对德国小蠊成虫的毒力显著降低,半数击倒剂量(KD50)与Av3-WT相比均增加了超过10倍;与Av3-WT对通道失活62％的抑制率相比,250 nmol/L的毒素突变体Y7A,W8A和Y18A对BgNav1-1a失活的抑制作用也显著降低,通道失活的抑制率分别降低到12％,23％和8％;以rNav1.2a胞外环DI/SS5-S6替换BgNav1-1a的相应序列获得的重组嵌合体钠通道对Av3-WT毒素的敏感性几乎丧失,仅3.6％的通道在1μmol/L Av3-WT作用下失活被抑制.BgNav1-1a胞外环DI/SS2-S6上的His404突变为Tyr后几乎丧失对毒素的敏感性,仅6％的通道在1μmol/L Av3-WT作用下失活被抑制.[结论]芳香族氨基酸Tyr7,Trp8和Tyr18参与到构成Av3-WT分子的生物活性表面;钠离子通道胞外环DI/SS2-S6是影响Av3-WT毒素发挥选择性的关键结合区域,BgNav1-1a的DI/SS2-S6上的His404则是影响Av3-WT选择性毒性的关键氨基酸.