天津大学尉迟之光团队利用蛋白质谱学破解抗药性密码
来源/作者:中国科学报  日期:2019-11-07

近日,天津大学尉迟之光教授及其团队首次将结构生物学应用于离子通道农药靶标的研发领域,在绿色农药研发及昆虫抗药性探究方面取得突破性新进展,填补了国内农药研发在离子通道方面的空白。研究成果刊发表在国际著名农林科学期刊Pest Management Science和生物学著名期刊BMC Biology。

民以食为天,食以安为天。研发对人体无害,只对害虫作用,并且能对抗害虫强大的抗药性的绿色农药,一直是科学界一个难题,也是产业的亟需。天津大学药学院尉迟之光教授及其团队把人类心脏药物的研发方法应用在了绿色农药上,基于离子通道的研究原理,通过对关键杀虫剂靶标——鱼尼丁受体的研究,解析了昆虫鱼尼丁受体磷酸化功能域的高分辨率晶体结构,揭示了与哺乳动物的显著差别。尉迟教授介绍:“鱼尼丁受体是位于肌浆网膜的钙离子通道,在肌肉的兴奋收缩偶联反应中起到核心作用。作为最重要的杀虫剂靶标之一,每年作用于鱼尼丁受体的杀虫剂全球销量超过数十亿美元。我们利用结构生物学和蛋白质谱学方法发现随着温度变化昆虫细胞内的鱼尼丁受体会发生区别其他物种的特别改变,这为开发具有种属特异性的绿色农药奠定了基础。”

在该研究的基础上,该研究团队通过计算机建模和分子对接的方法研究发现小菜蛾钙离子通道鱼尼丁受体开关调节机理,与杀虫剂的识别结合机制,以及小菜蛾产生抗药性的分子机理。这对解决杀虫剂的抗药性,及绿色农药研发意义重大。尉迟老师打比喻说:“如果把害虫的鱼尼丁体比作是一把锁,能起作用的农药就相当于钥匙。钥匙有很多,以前的农药研发是不停的拿着不同的钥匙去试解锁,是盲选。为什么起作用,怎样起作用,不知道。我们的研究是通过解析鱼尼丁受体结构,找到适合农药作用的位点,就是通过研究‘锁’的结构,去配相应的钥匙,是理性的设计。”尉迟之光教授团队聚焦于农药作用的微观层面,将结构生物学运用于绿色农药研发,基于离子通道靶标结构的分子水平杀虫剂研发在国内尚属首创。这对于提高农药的研发效率,最大程度增强农药的药效性和选择性,同时降低农药的毒性和研发成本具有重要意义。

【关键词】鱼尼丁受体