昆虫酚氧化酶原激活酶研究

昆虫酚氧化酶原激活酶(Prophenoloxidase activating proteinase,PAP)是酚氧化酶原激活过程中的一个关键酶,是昆虫先天性体液免疫体系的重要组成部分。外界的免疫刺激能够诱导级联反应上游的蛋白对酚氧化酶原激活酶的前体进行剪切激活,而激活后的酚氧化酶原激活酶能够将无活性的酚氧化酶原剪切激活为有活性的酚氧化酶并最终生成细胞毒素物质来消灭外源物。本文综述了昆虫酚氧化酶原激活酶的结构与特性及其在酚氧化酶原级联激活系统中的作用机制,并探讨了寄生蜂对寄主昆虫酚氧化酶原激活酶的调控。     

棉铃虫血淋巴酚氧化酶活性的微量测定

昆虫血淋巴黑化的形成由激活酚氧化酶原的级联系统所引发 ,酚氧化酶在昆虫体液免疫中起着重要作用。用抗凝剂从棉铃虫血淋巴中分离获得了血浆及完整的血细胞 ,以L DOPA为底物 ,牛胰蛋白酶为激活剂 ,测定了血浆及血细胞裂解液中酚氧化酶及酚氧化酶原的活性。结果表明 ,血浆及血细胞中两者都有一定量的分布。这一昆虫血淋巴酚氧化酶的微量测定方法 ,所需样品量少 ,耗时短 ,简便易行。     

曲酸对飞蝗酚氧化酶以及其他生化酶活性的影响

酚氧化酶(Phenoloxidase)可以催化黑色素中间体多巴胺的形成,是昆虫黑化作用中的关键酶,在昆虫细胞免疫和体液免疫过程中发挥着重要的作用。"近年来,酚氧化酶成为新型杀虫剂靶标的研究对象之一,而酚氧化酶的抑制剂曲酸(Kojic acid)对昆虫解毒酶和保护酶的影响的研究却很少。为了探索酚氧化酶与昆虫其他解毒酶或保护酶类的关系,本文利用含不同剂量曲酸的麦麸饲喂飞蝗,检测飞蝗存活率以及虫体酚氧化酶(PO)、乙酰胆碱酯酶(AChE)、解毒酶(ESTs和GSTs)和保护酶(POD、SOD和CAT)的活性。结果发现,曲酸对飞蝗无明显毒力;在曲酸处理1 d和3 d后,曲酸处理组飞蝗PO二酚酶活性显著低于对照,5 d和7 d后飞蝗PO活性与对照相比差异不大;处理3 d后,飞蝗AChE活性显著低于对照,而5 d后AChE相比于对照显著升高;偏高浓度的曲酸在1 d和3 d后对飞蝗ESTS和GSTs有显著的抑制,5 d和7 d后飞蝗ESTs和GSTs活性上升;曲酸在1 d和3 d后引起了飞蝗保护酶的升高,5 d后飞蝗保护酶有一定的下降。以上结果表明,曲酸对飞蝗PO有明显抑制作用,同时也干扰了昆虫其它生化酶的活性。由此推测,曲酸可以作为杀虫剂或者杀虫真菌的增效剂。     

中华按蚊和白纹伊蚊接种马来丝虫微丝蚴后酚氧化酶活性的变化(英文)

酚氧化酶在昆虫抵抗外来异物黑化和成囊的免疫反应中起重要作用。中华按蚊和白纹伊蚊分别经胸内接种马来丝虫微丝蚴和生理盐水后,测定蚊血淋巴中酚氧化酶活性。结果表明:未接种的两种蚊,其1日龄蚊的酚氧化酶活性显著高于3、12和16日龄蚊。1日龄中华按蚊接种微丝蚴24h后,其酚氧化酶活性比未接种蚊和接种生理盐水蚊高2—3倍。1日龄白纹伊蚊接种微丝蚴24h后,其酚氧化酶活性是未接种蚊的7倍。白纹伊蚊酚氧化酶活性的免疫激活水平显著高于中华按蚊。讨论了中华按蚊和白纹伊蚊酚氧化酶活性的差异与其免疫力差异的关系。     

昆虫体液免疫的分子生物学

昆虫是一类分布非常广泛的动物,在生态系统中占有重要地位。昆虫在长期的进化过程中,形成了自己独特的免疫系统。本文对昆虫体液免疫中三种重要的因子：抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)、酚氧化酶(phenoloxidase,PO)和溶菌酶(lysozyme)在分子生物学方面的进展作了一综述,并对抗菌肽和酚氧化酶的作用方式及机理做了一概述。     

苦瓜素Ⅰ对亚洲玉米螟幼虫酚氧化酶活性的抑制作用

为了探讨苦瓜素类化合物抑制昆虫生长发育的作用机制,测定了苦瓜叶乙酸乙酯萃取物和苦瓜素Ⅰ对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis幼虫体内酚氧化酶活性的抑制作用以及苦瓜素Ⅰ、苦瓜素Ⅱ和苦瓜皂苷元L对亚洲玉米螟幼虫离体酚氧化酶活性的抑制作用。结果表明,苦瓜叶乙酸乙酯萃取物和苦瓜素Ⅰ均能明显抑制亚洲玉米螟幼虫酚氧化酶的活性。用含有不同浓度苦瓜叶乙酸乙酯萃取物和苦瓜素I的人工饲料饲喂亚洲玉米螟3龄幼虫48 h后,苦瓜叶乙酸乙酯萃取物和苦瓜素Ⅰ对亚洲玉米螟幼虫体内酚氧化酶活性的抑制中浓度IC_(50)分别为0.17%和0.34%。苦瓜素Ⅰ和苦瓜素Ⅱ对亚洲玉米螟离体酚氧化酶的活力也表现出明显的抑制作用,抑制中浓度IC_(50)分别为169.28μg/mL和1182.08μg/mL。苦瓜素I的抑制作用明显强于苦瓜素Ⅱ。苦瓜叶提取物及其活性成分苦瓜素Ⅰ对亚洲玉米螟幼虫酚氧化酶活性的抑制作用可能是其抑制昆虫生长发育的主要机制之一。     

植物多酚氧化酶的研究进展

多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)是一类普遍存在于植物、真菌和昆虫质体中,由核基因编码, 能与铜相结合的金属蛋白酶。它能分别催化单酚羟基和二羟基酚氧化为O-二酚和O-醌。植物多酚氧化酶是许多果蔬等农产品酶促褐变的主要原因, 同时它在植物的光合作用、抗病虫害、生长发育以及花色的形成中起一定作用。本文综述了植物多酚氧化酶在细胞学、分子遗传学及其生产应用等方面的研究进展。     

植物多酚氧化酶的研究进展

多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是一类普遍存在于植物、真菌和昆虫质体中,由核基因编码,能与铜相结合的金属蛋白酶.它能分别催化单酚羟基和二羟基酚氧化为O-二酚和O-醌.植物多酚氧化酶是许多果蔬等农产品酶促褐变的主要原因,同时它在植物的光合作用、抗病虫害、生长发育以及花色的形成中起一定作用.本文综述了植物多酚氧化酶在细胞学、分子遗传学及其生产应用等方面的研究进展.     

野桑蚕酚氧化酶原基因cDNA的分子克隆及其特征

酚氧化酶在昆虫的免疫防御机制中起着重要作用。利用RT-PCR和RACE方法,克隆了野桑蚕酚氧化酶原基因,获得了其cDNA序列。该序列长2 134 bp,含有一个2 082 bp的完整开放阅读框,编码一个由693个氨基酸残基组成的蛋白质。推导的氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫PPO2基因相应氨基酸序列有较高的同源性,该序列具有它们的PPO基因所共有的典型特征。组织特异性表达分析表明了该基因在野桑蚕5龄幼虫的血细胞、体壁、头部、精巢、卵巢、脂肪体和中肠等组织及其不同的发育阶段均有表达。这些结果为进一步研究野桑蚕酚氧化酶原基因的功能提供了分子基础。     

注射亲水性硅珠对棉铃虫血浆酚氧化酶活性的影响

昆虫通过细胞免疫和体液免疫的协同作用对入侵的异物做出防御反应。在不同时间向棉铃虫体内注射亲水性硅珠后,测定了血浆中酚氧化酶（PO）的活性,同时研究了不同抑制剂和激活剂对注射硅珠后的酚氧化酶活性的影响。结果表明,注射亲水性硅珠后,棉铃虫血浆中酚氧化酶的活性明显升高。分别以牛胰蛋白酶和昆布多糖作为酚氧化酶原（proPO）的激活剂,发现两者都可激活注射硅珠后血浆中的proPO。以牛胰蛋白酶激活时,随着注射硅珠后时间的延长,PO活性逐渐增高;而用昆布多糖激活后PO活性也明显升高,但注射硅珠后不同时间proPO被昆布多糖激活的情况基本相似。这些结果表明,在异物入侵后酚氧化酶原有很大程度的积累,并能被激活,协同细胞免疫抵御异物入侵。P-NPGB和PTU几乎能完全抑制酚氧化酶的活性。     

亚热带砂岩发育森林土壤酚氧化酶活性测定方法优化

酚氧化酶在土壤有机质降解过程中起重要作用,然而,目前用于测定土壤酚氧化酶活性的方法尚未统一。本研究以亚热带地区砂岩发育的3种不同林分的森林土壤为对象,探讨底物类型、pH值、土壤储存条件、储存时间、底物浓度、水土比、培养时间和温度对土壤酚氧化酶活性的影响,以期建立统一、可比较的测定亚热带森林土壤酚氧化酶活性的方法。结果表明: 浸提液pH值显著影响土壤酚氧化酶活性,且与目前普遍使用的左旋多巴胺(L-DOPA)相比,2,2′-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)-二胺盐(ABTS)所测得的氧化酶活性更高、适用pH值范围更广,说明ABTS可能更适合作为测定亚热带森林酸性土壤酚氧化酶活性的底物。储存方式显著影响酚氧化酶活性,3种供试土壤样品酚氧化酶活性均随时间呈降低的趋势,降幅表现为风干> 4 ℃冷藏> -20 ℃冷冻> -80 ℃冷冻,表明在无法保证快速测定土壤酚氧化酶活性的情况下,冷冻保存方式更有利于维持土壤酚氧化酶活性。底物浓度、水土比以及培养时间和温度均影响土壤酚氧化酶活性。当土壤样品与浸提液比例为1∶100时,选择2 mmol·L^-1浓度的ABTS为底物,在25~30 ℃下培养4 h,测定酚氧化酶活性结果重复性好、灵敏度高,是测定亚热带森林酸性土壤酚氧化酶活性的最优条件。     

酚氧化酶参与德国小蠊对大肠杆菌的免疫应答

【目的】探讨酚氧化酶(phenoloxidase, PO)在德国小蠊Blattella germanica对大肠杆菌Escherichia coli的免疫响应中的作用。【方法】利用同源克隆和RACE方法获得德国小蠊酚氧化酶基因（BgPO）的全长cDNA序列,用MEGA5.1软件构建BgPO与其他昆虫PO的系统进化树,用RT-PCR方法检测BgPO的组织表达模式及大肠杆菌诱导后不同时间的表达量变化,用Hultmark 方法测定抑菌活力,用邻苯二酚法测定酚氧化酶活性。【结果】获得的德国小蠊BgPO基因（GenBank登录号：KJ789157）cDNA全长为2 252 bp,其中开放阅读框大小为2 085 bp,编码695个氨基酸,预测的分子量和等电点分别为79.7 kDa和6.19。Blast分析结果表明德国小蠊BgPO与其他昆虫PO有较高的同源性,其中与白蚁Coptotermes formosanus PO的氨基酸序列一致性高达80%;系统进化树分析显示其与C. formosanus PO的亲缘关系最近。基因表达检测结果表明BgPO主要在血淋巴细胞和表皮中表达。大肠杆菌诱导德国小蠊后,发现BgPO的表达量在诱导24 h后升高,在诱导后36 h达到峰值;其血淋巴的抑菌活力及酚氧化酶的活性在诱导后6-36 h内均随着诱导时间的增加而增加,且菌诱导组与PBS诱导组之间存在显著差异(P<0.05)。【结论】本研究获得的德国小蠊酚氧化酶基因BgPO主要在血淋巴和表皮中表达,并参与了大肠杆菌诱导的免疫应答反应。研究结果为进一步探索酚氧化酶在德国小蠊对病原菌的免疫响应机制奠定基础。     

腰带长体茧蜂寄生对亚洲玉米螟幼虫体内酚氧化酶活性的影响

通过对被腰带长体茧蜂Macrocentrus cingulum Brischke寄生的5龄亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis Guenée幼虫体内不同组织中酚氧化酶活性的测定,采用体外注射腰带长体茧蜂雌性成蜂的萼液成分、毒液成分、萼液与毒液混合物的方法,研究了寄生蜂各种主要生理因子对寄主血清中酚氧化酶活性的影响。结果表明： 寄生蜂寄生可明显抑制寄主体内的酚氧化酶活性,减少黑色素产生;被寄生组FITC标记的血细胞阳性百分率低于未被寄生组,差异极显著( P<0.01）;萼液成分可明显地抑制亚洲玉米螟幼虫血清中酚氧化酶的活性 （P<0.01）;萼液与毒液混合物对酚氧化酶活性也有明显抑制作用（P<0.01）。研究认为寄生蜂产卵时注入的萼液、毒液可对寄主昆虫酚氧化酶活性产生明显的抑制作用,其中萼液是抑制寄主免疫能力的主要因素。     

黄粉虫β-1,3-葡聚糖识别蛋白的分离纯化及部分生物学功能

采用中性盐沉淀、凝胶层析等常规方法纯化黄粉虫Tenebrio molitor血淋巴中的β-1,3-葡聚糖识别蛋白,并对其在酚氧化酶原激活系统中的作用进行了初步的研究。结果表明:黄粉虫血淋巴的β-1,3-葡聚糖识别蛋白的分子量约为70 kDa,主要分布于血浆中。纯化的β-1,3-葡聚糖识别蛋白只能特异性地识别β-1,3-葡聚糖而不能识别肽聚糖。在β-1,3- 葡聚糖所诱导的酚氧化酶原的激活过程中,随着酚氧化酶原激活程度的提高,内源性β-1,3-葡聚糖识别蛋白的含量逐渐减少。抗β-1,3-葡聚糖识别蛋白多克隆抗体对黄粉虫血淋巴中由β-1,3-葡聚糖所诱导的酚氧化酶活性起抑制作用,且该抑制作用呈现一种剂量依赖性的趋势。上述结果有助于深入了解β-1,3-葡聚糖对黄粉虫血淋巴酚氧化酶原激活系统的激活作用。     

昆虫酚氧化酶原活化及其在免疫中的作用

1　前言酚氧化酶 (phenoloxidase,PO)以无活性的酶原形式——酚氧化酶原 (prophenoloxi-dase,PPO)存在于昆虫血淋巴、中肠和表皮等组织 ,当病原生物入侵时 ,通过特异性丝氨酸蛋白酶的级联反应 (PPO级联 )被活化 ,参与机体的免疫防御反应 [1] 。本文拟就近年来有关昆虫PPO级联及其在免疫中的作用等研究方面的新进展做一简述。2　PPO的特性及其分子生物学PPO是 PPO级联中一个很重要的成分 ,近年来 ,随着分子生物学技术和其他相关学科的快速发展及向昆虫学领域的日渐渗透 ,有关PPO特性及其分子生物学方面的研究取得了很大进展。目前…     

本期重点推介

受病原菌或寄生物侵染后,昆虫体液会产生一系列免疫应激反应,包括血细胞总数、血清中酚氧化酶等多种酶的活性以及血细胞活性氧自由基(ROS)生成量等方面的变化。扬州大学园艺与植物保护学院冯从经等以我国重要农业害     

2-羟基-4-甲氧基苯甲醛缩苯胺对菜青虫酚氧化酶的抑制作用

为筛选对十字花科蔬菜害虫菜青虫Pieris rapae（L.）酚氧化酶具有高抑制活性的化合物,为寻找新型害虫控制剂提供线索,采用酶标仪微量法以室内合成、筛选的高活性化合物2-羟基-4-甲氧基苯甲醛缩苯胺为抑制剂,研究了其对菜青虫酚氧化酶的抑制活性及抑制类型。结果表明,供试化合物对菜青虫酚氧化酶的抑制中浓度（IC₅₀）为0.116 mmol/L;该化合物为典型的可逆非竞争型抑制剂,抑制常数（K_i）为1.96 mmol/L。该化合物直接对靶标酚氧化酶产生作用,而不是通过影响酶结构内的铜离子来产生作用的。     

保幼激素类似物及蜕皮甾类对亚洲玉米螟幼虫酚氧化酶活性的影响

分别用1 μg/头、0.1 μg/头和0.01 μg/头浓度的保幼激素类似物methoprene（蒙五一五）体外处理亚洲玉米螟5龄幼虫,测定幼虫体壁组织、血清和血细胞溶离物中酚氧化酶的活性。结果表明： 1 μg/头 methoprene处理组和0.1 μg/头处理组幼虫体壁组织中酚氧化酶活性与对照组相比有显著提高（P<0.01）,血清和血细胞溶离物中酚氧化酶活性也显著上升（P<0.01）。将含有20-羟基蜕皮酮的人工饲料饲喂亚洲玉米螟5龄幼虫,处理组幼虫体壁组织的酚氧化酶活性下降(P<0.05),血清和血细胞溶离物中的酚氧化酶活性均低于对照组 （P<0.01）。这些结果表明methoprene可以诱导亚洲玉米螟5龄幼虫体内酚氧化酶活性的上升,而20-羟基蜕皮酮则抑制了酚氧化酶的活性。     

红螯螯虾酚氧化酶原及其特性研究

采用同源克隆策略和RACE技术, 从红螯螯虾Cherax quadricarinatus血细胞中克隆得到酚氧化酶原基因的全长cDNA序列, 共2951 bp, 开放读码框为1995 bp, 编码665个氨基酸. 预测的分子量和等电点分别为75.7 kD和6.23. 酚氧化酶原含有两个推测的tyrosinase copper-binding motifs (带有六个组氨酸残基)和一个thiol-ester-like motif, 这些特征和其他甲壳动物的酚氧化酶原特征相同. 红螯螯虾酚氧化酶原氨基酸序列与通讯螯虾Pacifastacus leniusculus、欧洲龙虾Homarus gammarus、美洲龙虾Homarus americanus 和克氏原螯虾Procambarus clarkii 酚氧化酶原的相似率分别为68%、63%、63%和59%. 酚氧化酶原基因双酶切后连接入pET-28a原核表达载体, 转化到大肠杆菌BL21后重组表达酚氧化酶原蛋白. 在重组蛋白纯化后, 免疫新西兰大耳兔制备得到的酚氧化酶原多克隆抗体, 其效价大于1:12800. 红螯螯虾血淋巴、肝和鳃组织中的酚氧化酶原mRNA表达和酚氧化酶活性较高, 而神经、心、肠和肌肉中较低. 中华绒螯蟹螺原体和嗜水气单胞菌免疫红螯螯虾后, 血淋巴细胞、肝和鳃组织中的酚氧化酶原和酚氧化酶活性在免疫后的不同时间均出现了显著性的增加, 此结果表明酚氧化酶原和酚氧化酶在红螯螯虾对抗细菌感染的过程中起到重要的免疫作用. 此结果为进一步深入研究酚氧化酶原基因和酚氧化酶的功能及其调控机理奠定基础.       

氟铃脲对斜纹夜蛾酚氧化酶活性的影响

【目的】探讨氟铃脲对斜纹夜蛾Spodoptera litura酚氧化酶活性的影响.【方法】应用酶动力学法,在确定斜纹夜蛾酚氧化酶最适反应条件基础上,测定氟铃脲与酚氧化酶直接作用及氟铃脲处理幼虫后酚氧化酶的活性.【结果】以邻苯二酚为底物,斜纹夜蛾酚氧化酶的最适pH 6.5,最适温度30℃.氟铃脲没有和酚氧化酶结构中的铜离子结合,而是直接与酶蛋白发生作用.氟铃脲浓度低于1 153 mg/L对离体酚氧化酶有激活作用,在138 mg/L激活作用最大,浓度高于1 153 mg/L则产生抑制作用.用46 mg/L和92 mg/L亚致死剂量氟铃脲连续处理5龄幼虫不同时间后,酚氧化酶活性均显著提高,且高浓度的激活作用大于低浓度的激活作用.进一步测定药剂处理幼虫24,48和72 h的血淋巴、表皮和头部酚氧化酶活性,随着氟铃脲处理时间延长,两个剂量的氟铃脲对血淋巴、表皮及头部酚氧化酶的激活作用逐渐增大,氟铃脲对血淋巴酚氧化酶的激活作用最大,表皮次之,头部最低.氟铃脲处理幼虫后,其预蛹和蛹酚氧化酶的活性也显著提高,表现出一定的后效应.【结论】一定浓度范围内,氟铃脲对斜纹夜蛾酚氧化酶具有激活作用.