[發明專利]一類抑制草地貪夜蛾取食的白細胞激肽及其類似物

在審

• 申請號: 202110248506.4
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112851760A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 馬俊宇;吳順凡;高聰芬;郭迪;張曉燕;王美桐
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C07K7/06
• 分類號: C07K7/06;A01N47/44;A01N43/38;A01P7/04
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本發明涉及生物技術領域，具體涉及一類具有抑制昆蟲取食作用的激肽及其類似物。本發明基于生物信息學技術克隆了草地貪夜蛾白細胞激肽基因；并分析預測其成熟肽序列；隨后合成成熟肽并進行改造修飾獲得成熟肽類似物；然后利用注射的方式將成熟肽及其類似物注射到草地貪夜蛾體內；最后對草地貪夜蛾取食量進行測定。取食量測定表明本發明可以較為顯著抑制草地貪夜蛾取食，這為進一步開發安全、高效、綠色的新型多肽類害蟲取食抑制劑提供幫助。

一、技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及一類具有抑制昆蟲取食效果的激肽及其類似物。

二、技術背景

昆蟲神經肽是昆蟲腦內神經細胞周期性合成、分泌并傳遞的一類小分子活性多肽，通常由2～10個氨基酸構成，是一類重要的化學信使。1917年，Kopec通過對舞毒蛾進行的實驗，提出了關于內激素的假設，而在1926年，Kopec等首次發現昆蟲大腦中的分泌物能夠控制昆蟲的取食行為，這是科學家首次對昆蟲神經肽的認識和研究。而第一次分離出神經肽則是1975年對直腸素(proctolin)的分離。隨后脂動激素(adipokinetic hormone)的結構也被解析出來，這兩種肽均為10個氨基酸以內的短肽。在這之后，隨著現代生物化學、生物物理學、分子生物學、分析測試及基因工程技術的發展和應用，一系列重要的昆蟲神經肽被分離、純化，大量的一級結構被確定。

目前的研究表明，昆蟲神經肽控制和調節著昆蟲體內器官或腺體的活動，進而影響昆蟲的生長、發育、變態、生殖和代謝等重要的生理過程，且多數昆蟲神經肽受體是G蛋白偶聯受體(GPCR)，因此研究昆蟲激肽及其類似物與受體的相互作用可幫助發現新的殺蟲劑作用靶標并對新型殺蟲劑的研發具有重要指導意義。

白細胞激肽(Leucokinins，LKs)廣泛存在于無脊椎動物尤其是昆蟲的神經系統中，最早在馬德拉蜚蠊(Leucophaea maderae)體內被發現。后來不斷地從各種昆蟲體內分離出來，其中又以雙翅目、鱗翅目和直翅目的昆蟲為多，再后來從線蟲動物和軟體動物中也分離出了類似的激肽。LKs一般由7-15個氨基酸構成，具有C末端五肽序列FX₁X₂WG，其中X₁＝F、H、N、S或Y，X₂＝A、P或S。Nachman和Holman等人發現，這種五肽片段是LKs保持生物活性所需的最短序列，是LKs的主要功能區，稱為“活性核心”。研究表明LKs在利尿、消化器官收縮和幼蟲發育等關鍵過程中起到重要作用，而其在昆蟲取食方面的抑制作用則是最有應用價值、最有可能被開發為新型殺蟲劑的。此類多肽及類似物在取食方面的重要作用已經在很多研究被證明，例如人工施加外源白細胞激肽可以抑制煙芽夜蛾(Heliothis virescens)幼蟲的體重增長，注射白細胞激肽則會率引起蚜蟲拒食并死亡等。LKs一般是通過改變昆蟲腸道運動模式、抑制消化酶釋放、阻斷體液循環及營養轉運等方式使昆蟲消化過程紊亂，導致食物在腸道中堆積，從而起到抑制昆蟲取食的作用，最終引起昆蟲死亡。不過LKs易被特異性的酶降解，生物穩定性較低，這大大降低了其實用價值。因此需要對其進行修飾和改造，以提高其生物穩定性。Nachmn等人發現當C端五肽類似物中位于酶解位點的Ser被非天然氨基酸[Aib]替換后，抗昆蟲ACE酶降解能力明顯增強。這種通過關鍵氨基酸殘基替換的修飾方式也為后續LKs類似物的開發提供了思路。