华北大黑鰓金龟嗅觉相关蛋白功能及互作机制研究

以我国发生日趋严重的地下害虫-华北大黑鰓金龟为研究对象，针对其幼虫防治困难的现状，探索干扰成虫取食、寻偶、交配、产卵行为的化学信息通讯，提高防控效果的新途径，故对其成虫嗅觉相关蛋白的功能及蛋白互作机制进行基础性研究。从克隆气味结合蛋白入手，通过蛋白结合特性研究，筛选出功能性气味化合物；利用同源建模技术，定点突变气味结合蛋白，分析蛋白的结构与功能；以气味结合蛋白为诱饵，酵母双杂交筛选cDNA文库，获得受体蛋白，验证相关蛋白的互作关系，提出气味结合蛋白其对气味化合物识别、结合及释放的理论模型；重点解决蛋白三维结构的模拟、嗅觉受体蛋白的筛选和应用酵母双杂交系统等环节中的关键问题，解析华北大黑鰓金龟对气味化合物的嗅觉分子识别过程及蛋白互作机制。为华北大黑鳃金龟的有效治理提供新的理论基础，促进昆虫嗅觉分子识别机制研究和相关学科的发展。

华北大黑鳃金龟是地下害虫中的一个重要种类，在我国的发生日趋严重。本研究针对大黑鳃金龟幼虫防治困难的现状，探索干扰成虫取食、寻偶、交配、产卵行为的化学信息通讯，提高防控效果的新途径，故对其成虫嗅觉相关蛋白的功能及蛋白互作机制进行基础性研究。首先，克隆了气味结合蛋白HoblOBP1、 HoblOBP2、HoblOBP3、HoblOBP4和化学感受蛋白HoblCSP1、HoblCSP2，通过荧光竞争性结合特性研究，明确了不同蛋白的功能性化合物，并对不同化合物的生理活性进行了验证；利用同源建模和分子对接，分析了蛋白的结构，明确了蛋白与配体间的结合以过疏水作用和范德华力为主，而不是氢键；根据推测的功能性位点突变气味结合蛋白，明确了HoblOBP1与配体结合的特异性位点，其中氨基酸Tyr111的突变显著影响了蛋白对气味化合物的结合能力；以气味结合蛋白HoblOBP1和HoblOBP2为诱饵，酵母双杂交筛选cDNA文库，获得了14个潜在的互作蛋白，蛋白并对不同蛋白之间的互作关系进行了探讨，发现HoblOBP2和HoblOBP1、HoblOBP4之间的存在明显的互作关系，是对气味结合蛋白以二聚体感受外界气味分子这一理论的验证和支持，丰富了气味结合蛋白其对气味化合物识别、结合的理论，为解析华北大黑鰓金龟对气味化合物的嗅觉分子识别过程及蛋白互作机制奠定了基础。