亞洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)是我國(guó)玉米最重要的害蟲,了解亞洲玉米螟表皮形成的機(jī)制將有助于對(duì)其開展生物防治。表皮蛋白和幾丁質(zhì)是構(gòu)成昆蟲表皮的兩種主要成分,因此研究?jī)烧叩南嗷プ饔脤?duì)于闡明昆蟲表皮形成機(jī)制具有關(guān)鍵意義。CP26703、CP27370分別是亞洲玉米螟體壁、頭殼表皮轉(zhuǎn)錄組中相對(duì)豐度最高的表皮蛋白基因。序列分析發(fā)現(xiàn)CP26703、CP27370分別屬于CPR家族中RR-1、RR-2亞家族的表皮蛋白,含有RR結(jié)構(gòu)域,推測(cè)可能是通過結(jié)合幾丁質(zhì)來發(fā)揮功能。為了研究這2種表皮蛋白CP26703、CP27370與幾丁質(zhì)的相互作用,本研究進(jìn)行了以下工作:(1)通過對(duì)亞洲玉米螟頭殼和體壁表皮轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析,以及與NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)比,得到了表皮蛋白基因CP26703、CP27370的cDNA序列。對(duì)2種表皮蛋白的氨基酸序列分析可知,CP26703、CP27370的N端均存在信號(hào)肽序列,是分泌性的表皮蛋白;CP26703屬于親水性蛋白,但CP27370中存在一段強(qiáng)疏水性序列;2種蛋白均由β折疊和無規(guī)卷曲二級(jí)結(jié)構(gòu)交替構(gòu)成。多重序列比對(duì)結(jié)果表明,CPR家族表皮蛋白都存在高度保守的RR基序。(2)利用pET-SUMO載體實(shí)現(xiàn)了融合蛋白SUMO-CP26703和SUMO-CP27370的可溶表達(dá),并通過SUMO蛋白酶處理及兩次金屬螯合親和層析純化得到了目的蛋白CP26703、CP27370,平均收率分別為5 mg/L、6 mg/L。(3)幾丁質(zhì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),2種表皮蛋白對(duì)不同類型幾丁質(zhì)的結(jié)合具有選擇性。CP26703對(duì)α-幾丁質(zhì)和脫乙酰幾丁質(zhì)結(jié)合能力很強(qiáng),對(duì)膠體幾丁質(zhì)結(jié)合能力較強(qiáng),但不與β-幾丁質(zhì)結(jié)合;CP27370對(duì)這4種幾丁質(zhì)結(jié)合能力普遍較弱,但與β-幾丁質(zhì)、脫乙酰幾丁質(zhì)的結(jié)合能力稍強(qiáng)。(4)脫乙酰幾丁質(zhì)(殼聚糖)結(jié)合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),CP26703能與脫乙酰幾丁質(zhì)結(jié)合并使其發(fā)生團(tuán)聚,但CP27370不能。圓二色光譜分析表明,CP26703在結(jié)合脫乙酰幾丁質(zhì)后,其二級(jí)結(jié)構(gòu)中平行β折疊和β轉(zhuǎn)角比例分別上升了18.4%和11.7%,而反平行β折疊及無規(guī)卷曲的比例則分別下降了20.4%和11.4%;CP27370中反平行β折疊和β轉(zhuǎn)角的比例分別降低了10.0%和6.3%,而平行β折疊及無規(guī)卷曲的比例則分別提高了3.9%和10.5%。表明這2種表皮蛋白可以改變自身構(gòu)象,從而實(shí)現(xiàn)與幾丁質(zhì)更好的結(jié)合。同時(shí),蛋白CP26703的加入引起脫乙酰幾丁質(zhì)混合溶液的儲(chǔ)存模量(G’)變?yōu)樵瓉淼?.4倍,且復(fù)合黏度增大了87.0%。本研究發(fā)現(xiàn)了CPR家族的2種亞家族表皮蛋白R(shí)R-1、RR-2與不同類型幾丁質(zhì)的結(jié)合存在特異性,而且在結(jié)合過程中蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化,這加深了對(duì)于CPR家族表皮蛋白與幾丁質(zhì)相互作用的認(rèn)識(shí),有助于進(jìn)一步了解昆蟲表皮的形成機(jī)制。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S435.132

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本文編號(hào)：2811101