苦皮藤素V对东方粘虫中肠V-ATP酶AB亚基复合物水解ATP活性的抑制作用

苦皮藤素V是一种对昆虫具有毒杀活性的化合物,从植物苦皮藤（Celastrus angulatus Max）中分离出来。目前,已发现苦皮藤素V可与粘虫中肠液泡型ATP酶（V-ATPase）的H、B和a亚基结合,但是其具体作用机理还尚不清楚。本研究将大肠杆菌(Escherichia coli)中表达得到的东方粘虫中肠V-ATPase A亚基突变体TSCA和V-ATPase B亚基包涵体洗涤、溶解后进行复性,获得可溶性AB亚基复合物后采用亲和层析纯化。将纯化好的AB亚基复合物测定H+K+-ATPase活性,证明其有ATP水解活性。随后,测定苦皮藤素V对复合物ATPase的抑制活性,发现加入苦皮藤素后,复合物ATPase活性降低。因此,其可能是通过抑制了AB亚基复合物的ATPase活性,从而产生了杀虫效果,证明AB亚基复合物为苦皮藤素V的潜在靶点之一。这为了解苦皮藤素与V ATPase相互作用机制打下了基础,也为进一步开发新型杀虫药物奠定了基础。     

豌豆根胞质V1-ATPase的鉴定

利用免疫印迹、免疫电镜和ATP水解活性的测定对豌豆(Pisum sativum L.)根细胞胞质中V1-ATPase复合物的存在进行鉴定.用兔抗绿豆V-type H+-ATPase 的A、B亚基的抗体进行的immuno-blotting和胶体金电镜结果都表明,胞质中存在有A、B亚基.活性测定结果进一步表明胞质具有ATP水解活性.这些结果说明豌豆根胞质具有有活性的V1-ATPase复合物.这是首次直接证明植物中有胞质V1-ATPase的存在.     

水稻液泡ATPase B亚基基因的克隆及其在低磷胁迫下的表达特征分析

利用抑制性扣除杂交（SSH）技术构建水稻（Oryza sativa L.）根系饥饿诱导cDNA文库,获得编码液泡ATPase（V-ATPase）B亚基的克隆,通过反转录PCR方法获得该基因的完整序列。该基因编码487个氨基酸,含有一个保守的ATP结合位点,其蛋白分子量为54.06kD,等电点为4.99。Southern印迹表明,V-ATPase B亚基基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在。氮基酸同源性分析发现,V-ATPase B亚基是一个较为保守的蛋白亚基,其序列变化伴随生物的进化过程同步进行。Northern印迹表明,V-ATPase B亚基在水稻根系中受到磷饥饿诱导表达,磷饥饿6～12h出现表达高峰,而在叶片中表达有所滞后（24～48h）,在缺磷环境条件下,ATPase B亚基可能通过提高其表达量,进而提高质子转运活性,形成跨膜的电化学梯度,为体内储备磷跨液泡膜运输提供能量,从而提高植物体内磷的利用效率及其耐低磷的能力。     

水稻液泡ATPase B 亚基基因的克隆及其在低磷胁迫下的表达特征分析

利用抑制性扣除杂交(SSH)技术构建水稻(Oryza sativa L.)根系磷饥饿诱导cDNA文库,获得编码液泡ATPase (V-ATPase) B亚基的克隆,通过反转录PCR方法获得该基因的完整序列.该基因编码487个氨基酸,含有一个保守的ATP结合位点,其蛋白分子量为54.06 kD,等电点为4.99.Southern印迹表明,V-ATPase B亚基基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在.氨基酸同源性分析发现,V-ATPase B亚基是一个较为保守的蛋白亚基,其序列变化伴随生物的进化过程同步进行.Northern印迹表明,V-ATPase B亚基在水稻根系中受到磷饥饿诱导表达,磷饥饿6～12 h出现表达高峰,而在叶片中表达高峰有所滞后(24～48 h).在缺磷环境条件下,ATPase B亚基可能通过提高其表达量,进而提高质子转运活性,形成跨膜的电化学梯度,为体内储备磷跨液泡膜运输提供能量,从而提高植物体内磷的利用效率及其耐低磷的能力.     

玉米根V-ATPase的A亚基磷酸化位点的鉴定

以玉米 (Zea mays L.) 根的高纯度液泡膜为材料进行的磷酸化反应表明,液泡膜蛋白的磷酸化可明显提高V型H -ATPase (V-ATPase) 的ATP水解活性和H 转运活性。进一步研究表明,纯化的液泡膜蛋白能被硫代磷酸化,用V-ATPase的A亚基抗体将一条约69 kD的条带鉴定为A亚基。为了测定V-ATPase的A亚基的磷酸化位点,从硫代磷酸化的凝胶中切下A亚基条带并用胰蛋白酶彻底消化。用RP-HPLC分离纯化酶解片断,收集纯化的硫代磷酸化肽段进行质谱分析所测定的分子量为573.83 Da。A亚基胰蛋白酶彻底消化后能产生61个肽段,只有F56肽段的分子量573.66 Da与573.83 Da最接近,而且F56肽段上只有第525位的丝氨酸可以被磷酸化。因此可以确定,玉米根V-AT-Pase A亚基的潜在磷酸化位点为Ser525。就我们所知,这是首次确定植物V-ATPase A亚基的磷酸化位点。     

豌豆根胞质V1—ATPase的鉴定

利用免疫印迹,免疫电镜和ATP水解活性的测定对豌豆（Pisum sativum L.)根细胞胞质中V1-ATPase复合物的存在进行鉴定。用兔抗绿豆V-typeH^ -ATPase的A,B亚基的抗体进行的immuno-blotting和胶体金电镜结果都表明,胞质中存在有A,B亚基。活性测定结果进一步表明胞质具有ATP水解活性,这些结果说明豌豆根胞质具有活性的V1-ATPase复合物。这是首次直接证明植物中有胞质V1-ATPase的存在。     

大豆液泡膜H~+-ATPase的纯化和重组

通过不连续蔗糖密度梯度离心得到的液泡膜微囊 ,先由胆酸钠和 OG分步破膜抽提、经阴离子交换柱 ( Q- Sepharose)层析分离 .纯化后的酶含 V型 H+ - ATPase的主要亚基 ,与大豆磷脂重组 ,获得了有较高泵活性的脂酶体 .脂酶体的质子泵活性受 Valinomycin激活 ,说明它是致电性的 ,受NO-3 ,DCCD以及特异性的 V型 ATPase抑制剂 Bafilomycin的抑制 .脂酶体的泵活性不受 F型和P型 ATPase抑制剂抑制 ,表明质子转运是由 V型 H+ - ATPase引起的 .     

家蚕V型ATP酶B亚基的克隆及表达特征

V型ATP酶(Vacuolar-type ATPase)是一种定位于细胞膜和细胞器膜上的氢离子转运酶。它利用ATP水解的能量将氢离子转运到液泡、囊泡或者胞外,从而维持细胞内正常的酸碱环境。V型ATP酶B亚基(V-ATPase B)作为ATP的催化位点,也有着非常重要的作用。为了探讨家蚕V-ATPase B(Bm V-ATPase B)的功能,首先从家蚕五龄幼虫的中肠c DNA中克隆了Bm V-ATPase B基因并构建原核表达载体进行原核表达,获得了重组蛋白,经质谱鉴定正确后,通过镍柱亲和层析的方法纯化了该蛋白并制备了多克隆抗体;最后分析了该蛋白在家蚕丝腺中的表达特征并利用免疫荧光对其在丝腺中的表达位置进行了定位。结果显示Bm V-ATPase B基因序列全长1 473 bp,预测蛋白分子量55 k Da,预测等电点5.3。通过Western blotting对家蚕5龄第3天和上蔟第1天幼虫丝腺的不同区段进行Bm V-ATPase B蛋白的表达特征分析,发现在两个时期该蛋白均在前部丝腺高量表达,而在中部丝腺和后部丝腺表达量相对较低。进一步对两个时期丝腺的不同区段进行免疫荧光定位,发现该蛋白在两个时期的前部丝腺、中部丝腺和后部丝腺均定位于细胞层。利用激光共聚焦显微镜对该蛋白进行进一步的定位,发现该蛋白主要在丝腺的细胞膜表达。研究结果明确了该蛋白在丝腺中的表达模式,为深入研究该蛋白在蚕丝纤维形成中的作用奠定了基础。     

从天然产物到新农药创制——杀虫植物苦皮藤研究进展

天然产物是新农药创制的重要资源。苦皮藤(Celastrus angulatus)是一种传统杀虫植物,广泛分布于我国长江和黄河流域的丘陵浅山地区。1980年以来作者对苦皮藤进行系统的研究,获得下列重要成果:(1)从苦皮藤根皮和叶子的提取物中分离、鉴定出54个化合物,其中37个为新化合物,这些化合物都属于倍半萜多元醇酯,具有二氢沉香呋喃的骨架结构。(2)以苦皮藤素V和双呋喃二氢沉香呋喃为起始化合物,修饰合成一系列衍生物,其中一些化合物的杀虫活性高于天然产物苦皮藤素V。(3)作用机理研究结果表明:阻断昆虫神经-肌肉兴奋性接点电位的传导及对钙通道的抑制可能是麻醉成分苦皮藤素IV的主要作用机理;而和昆虫中肠肠细胞的特异性受体结合,从而改变细胞膜的结构,破坏细胞膜的正常功能可能是毒杀成分苦皮藤素V的主要作用机理。(4)研制出0.2%苦皮藤素乳油、0.15%苦皮藤素微乳剂及0.15%苦皮藤素微粉剂,其中0.2%苦皮藤素乳油于2001年投入批量生产,取得明显的经济效益和环境生态效益。     

玉米根V-ATPase的A亚基磷酸化位点的鉴定

以玉米(Zea mays L)根的高纯度液泡膜为材料进行的磷酸化反应表明,液泡膜蛋白的磷酸化可明显提高v型H -ATPase(V-ATPase)的ATP水解活性和H 转运活性.进一步研究表明,纯化的液泡膜蛋白能被硫代磷酸化,用V-ATPase的A亚基抗体将一条约69 kD的条带鉴定为A亚基.为了测定V-ATPase的A亚基的磷酸化位点,从硫代磷酸化的凝胶中切下A亚基条带并用胰蛋白酶彻底消化.用RP-HPLC分离纯化酶解片断,收集纯化的硫代磷酸化肽段进行质谱分析所测定的分子量为573.83 Da.A亚基胰蛋白酶彻底消化后能产生61个肽段,只有F56肽段的分子量573.66 Da与573.83 Da最接近,而且F56肽段上只有第525位的丝氨酸可以被磷酸化.因此可以确定,玉米根V-AT-Pase A亚基的潜在磷酸化位点为Ser525.就我们所知,这是首次确定植物V-ATPase A亚基的磷酸化位点.     

苦皮藤素V对东方粘虫中肠细胞及其消化酶活性的影响

苦皮藤素V是从杀虫植物苦皮藤Celastrus angulatus Max.根皮中分离的一种对昆虫具有毒杀活性的新化合物。该文通过电镜观察和生化分析研究了其对东方粘虫Mythimnaseparata(walker)幼虫中肠组织及中肠主要消化酶活性的影响。电镜观察发现,中毒试虫的中肠细胞及其细胞器发生明显病变：柱状细胞顶膜微绒毛零乱、减少;线粒体肿胀,出现空白亮区,双层膜不完整;细胞质密度降低,细胞器排列紊乱;内质网池扩张,囊泡化,粗面内质网减少;杯状细胞杯腔变大,微绒毛减少。消化酶活性测定结果表明,中毒试虫中肠的蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶的活性和正常虫相比,无显著变化。因此认为,苦皮藤素V主要作用于中肠细胞的质膜及其内膜系统。     

苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫肌细胞的影响

苦皮藤素Ⅴ是从杀虫植物苦皮藤 Celustrus angulatus Max.根皮中分离的一种对昆虫具毒杀活性的新化合物.采用电子显微镜技术研究了苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫 Mythimna separata (Walker)肌肉系统的作用.电镜观察发现,苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫成虫飞行肌和幼虫体壁肌均具致毒作用,中毒试虫肌细胞特别是肌细胞的质膜及内膜系统发生明显病变:肌膜破坏,脱落;线粒体肿胀,空泡化,崩解;肌原纤维与线粒体间间隙增大;肌质网扩张,产生髓鞘样结构;细胞核肿胀,核质浓缩,核膜破坏;微气管与肌细胞之间间隙增大;肌小节弥散、排列紊乱.这些结果表明,肌细胞质膜及内膜系统可能是苦皮藤素Ⅴ的一个作用部位.     

苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫肌细胞的影响

苦皮藤素Ⅴ是从杀虫植物苦皮藤Celustrus angulatus Max.根皮中分离的一种对昆虫具毒杀活性的新化合物。采用电子显微镜技术研究了苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫Mythimna separata（Walker）肌肉系统的作用。电镜观察发现,苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫成虫飞行肌和幼虫体壁肌均具致毒作用,中毒试虫肌细胞特别是肌细胞的质膜及内膜系统发生明显病变：肌膜破坏,脱落;线粒体肿胀,空泡化,崩解;肌原纤维与线粒体间间隙增大;肌质网扩张,产生髓鞘样结构;细胞核肿胀,核质浓缩,核膜破坏;微气管与肌细胞之间间隙增大;肌小节弥散、排列紊乱。这些结果表明,肌细胞质膜及内膜系统可能是苦皮藤素Ⅴ的一个作用部位。     

过表达ThVHAc1对拟南芥V-ATPase各亚基表达的影响

V-ATPase是多亚基复合蛋白,其c亚基负责V-ATPase的组装及质子通道的形成。本研究拟分析盐胁迫下过表达ThVHAc1基因拟南芥V-ATPase各亚基的表达,探讨过表达外源c亚基对拟南芥V-ATPase全酶响应盐胁迫表达模式的影响。实时荧光定量PCR结果显示,盐胁迫下,过表达外源ThVHAc1拟南芥V-ATPase 28个亚基的表达发生了明显改变,且拟南芥5个c亚基的表达均不同程度的被抑制。表明外源ThVHAc1基因能影响拟南芥V-ATPase各亚基的表达以调节V-ATPase全酶的活性,但各亚基的表达模式与V-ATPase活性非简单对应关系,各亚基互相协调决定V-ATPase活性。     

雷公藤总生物碱对粘虫幼虫神经系统酶活性及神经递质含量的影响

【目的】明确雷公藤Tripterygium wilfordii Hook. f.生物碱对粘虫Mythimna separata (Walker)神经系统的影响,为阐明其杀虫作用机制提供依据。【方法】采用载毒叶片法测定粘虫5龄幼虫经雷公藤总生物碱处理后体内乙酰胆碱酯酶（AChE）、Na⁺, K⁺-ATPase、Ca²⁺, Mg²⁺-ATPase、谷丙转氨酶（GPT）和谷氨酸脱羧酶（GAD）等重要神经系统酶活性及乙酰胆碱（ACh）、谷氨酸（Glu）和γ-氨基丁酸（GABA）等神经递质的含量。【结果】雷公藤总生物碱处理对粘虫5龄幼虫AChE无明显影响,麻醉期处理粘虫幼虫体内ACh相对含量与同期对照无显著差异。处理粘虫幼虫在轻度麻醉期、深度麻醉期和复苏期体内GABA和Glu含量显著升高,GABA含量分别升高了89.86%, 49.28%和20.29%,Glu含量分别升高了24.55%, 23.33%和8.13%。处理粘虫幼虫GPT活性明显受到抑制,而GAD活性无明显变化。处理明显抑制粘虫幼虫头部Na⁺, K⁺-ATPase和Ca²⁺, Mg²⁺-ATPase活性,但对中肠两种ATPase活性影响不大。【结论】研究结果有助于了解雷公藤生物碱对昆虫神经系统的影响,也为进一步阐明其作用靶标奠定了基础。     

苦皮藤主要杀虫有效成分的杀虫作用机理及其应用

卫矛科植物苦皮藤Celastrus angulatus Max.是我国著名的杀虫植物,自1980年代以来,已从化学和生物学的角度对这一杀虫植物进行了多学科的交叉研究。该文综述了苦皮藤中化合物的主要生物活性,包括对昆虫的拒食作用、毒杀作用、麻醉作用,对植物病菌的杀菌作用以及抗癌活性。就主要杀虫成分的杀虫作用机理,特别是对苦皮藤素Ⅳ可能作用于昆虫神经肌肉突触、苦皮藤素Ⅴ作用于昆虫消化系统以及在中肠肠壁细胞膜上可能存在有苦皮藤素Ⅴ受体的研究进行了总结。此外,还综述了苦皮藤素制剂的应用技术和环境毒理学的有关研究。最后,分析和讨论了这些研究中存在的问题及其发展前景。     

苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ混合物对棉铃虫幼虫神经细胞钠通道的影响

杀虫植物苦皮藤Celastrus angulatus的主要活性成分苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ处理后昆虫的中毒症状分别表现为麻醉和兴奋,但苦皮藤素Ⅳ对苦皮藤素Ⅴ的毒杀效果具有增效作用,苦皮藤素Ⅴ对苦皮藤素Ⅳ的麻醉作用基本没有影响。应用全细胞膜片钳技术,就苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ不同比例（3∶1,1∶1,1∶3）混合物对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫离体培养神经细胞钠离子通道的影响进行了比较。结果表明：苦皮藤素Ⅳ和苦皮藤素Ⅴ的不同比例混合物对钠通道（TTX-S）电流作用与二者所占比例有关,苦皮藤素Ⅳ比例大,表现出苦皮藤素Ⅳ对通道的阻滞效应,钠电流被抑制; 苦皮藤素Ⅴ比例大,则表现出对通道的激活,钠电流增大。另外,两者不同比例混合物对钠通道（TTX-S）电流的激活电压无明显影响,但对峰值电压影响显著,可使其向正电位方向移动10～20 mV。这些结果说明苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ可能作用于一个相同的钠通道结合位点或别构偶联位点,二者对钠通道的作用是一种拮抗作用。     

三种植物源杀虫活性成分对东方粘虫中肠细胞的毒力测定

采用MTT([3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基]四氮唑溴盐)比色法、中性红摄取法和台盼蓝拒染法,分别测定植物源杀虫活性成分苦皮藤素Ⅴ、白鲜碱和梣皮酮对中肠细胞的毒力。结果表明:急性分离的东方粘虫中肠细胞能在Grace’s昆虫细胞培养基中维持生长;3种供试药剂对中肠细胞均有明显的细胞毒性。MTT比色法、中性红摄取法和台盼蓝拒染法测得苦皮藤素Ⅴ对中肠细胞的LC50依次为9.0,7.79和10.94μg/mL;白鲜碱为27.85,31.77和36.42μg/mL;梣皮酮为186.66,164.00和192.34μg/mL。     

V-ATPase:结构、功能及其在肿瘤细胞中的作用

真核细胞膜及管泡细胞器膜上广泛分布一种与H^ 主动转运有关的蛋白——V-ATPase。V-ATPase的结构由跨膜的V0和细胞质内的V1两个亚单位组成,前者为H^ 提供通道,后者能分解ATP,为逆浓度梯度转运H^ 提供能量。V0和V1只有在聚合时,V-ATPase全酶才有功能。肿瘤细胞中V-ATPase的过度表达或过度活跃,遏制了由酵解增强乳酸聚集导致的细胞内酸化趋势,使细胞避免了凋亡的命运。而H^ 排至细胞外,改变蛋白水解酶的活性,使细胞外基质分解增强,细胞更有侵袭力。肿瘤细胞的V-ATPase可望成为抑制细胞增生、扩散的有效靶点。     

利用蛋白标签纯化酿酒酵母RAVE-V_1复合物

RAVE(regulator of the H+-ATPase of the vacuolar and endosomal membranes)是调节液泡ATP酶(V-ATP酶)装配与拆卸过程的调节酶,由Rav1p、Rav2p和Skp1p 3个亚基构成。在酿酒酵母细胞中,当葡萄糖耗尽时,V-ATP酶分解成V1、V0两部分,此时,RAVE与V1以复合物的形式存在于细胞质中。本研究利用同源重组技术,构建在基因RAV2的3'端定点插入FLAG标签的重组菌株BY4742 RAV2-FLAG,通过亲和层析原理纯化RAVE-V1复合物,为后续利用电子显微镜对其进行三维结构研究奠定坚实的基础。结果表明:FLAG标签添加到Rav2p的C端可以成功纯化出RAVE-V1复合物;结合质谱鉴定首次发现了Leu1p与RAVE存在相互作用关系,这使得对RAVE的研究转向一个全新的方向;此外,本研究方案对其他调节蛋白及与之相互作用的蛋白组的分离纯化具有借鉴意义。