[发明专利]一类抑制草地贪夜蛾取食的白细胞激肽及其类似物

说明书

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一类具有抑制昆虫取食作用的激肽及其类似物。本发明基于生物信息学技术克隆了草地贪夜蛾白细胞激肽基因；并分析预测其成熟肽序列；随后合成成熟肽并进行改造修饰获得成熟肽类似物；然后利用注射的方式将成熟肽及其类似物注射到草地贪夜蛾体内；最后对草地贪夜蛾取食量进行测定。取食量测定表明本发明可以较为显著抑制草地贪夜蛾取食，这为进一步开发安全、高效、绿色的新型多肽类害虫取食抑制剂提供帮助。

一、技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一类具有抑制昆虫取食效果的激肽及其类似物。

二、技术背景

昆虫神经肽是昆虫脑内神经细胞周期性合成、分泌并传递的一类小分子活性多肽，通常由2～10个氨基酸构成，是一类重要的化学信使。1917年，Kopec通过对舞毒蛾进行的实验，提出了关于内激素的假设，而在1926年，Kopec等首次发现昆虫大脑中的分泌物能够控制昆虫的取食行为，这是科学家首次对昆虫神经肽的认识和研究。而第一次分离出神经肽则是1975年对直肠素(proctolin)的分离。随后脂动激素(adipokinetic hormone)的结构也被解析出来，这两种肽均为10个氨基酸以内的短肽。在这之后，随着现代生物化学、生物物理学、分子生物学、分析测试及基因工程技术的发展和应用，一系列重要的昆虫神经肽被分离、纯化，大量的一级结构被确定。

目前的研究表明，昆虫神经肽控制和调节着昆虫体内器官或腺体的活动，进而影响昆虫的生长、发育、变态、生殖和代谢等重要的生理过程，且多数昆虫神经肽受体是G蛋白偶联受体(GPCR)，因此研究昆虫激肽及其类似物与受体的相互作用可帮助发现新的杀虫剂作用靶标并对新型杀虫剂的研发具有重要指导意义。

白细胞激肽(Leucokinins，LKs)广泛存在于无脊椎动物尤其是昆虫的神经系统中，最早在马德拉蜚蠊(Leucophaea maderae)体内被发现。后来不断地从各种昆虫体内分离出来，其中又以双翅目、鳞翅目和直翅目的昆虫为多，再后来从线虫动物和软体动物中也分离出了类似的激肽。LKs一般由7-15个氨基酸构成，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等人发现，这种五肽片段是LKs保持生物活性所需的最短序列，是LKs的主要功能区，称为“活性核心”。研究表明LKs在利尿、消化器官收缩和幼虫发育等关键过程中起到重要作用，而其在昆虫取食方面的抑制作用则是最有应用价值、最有可能被开发为新型杀虫剂的。此类多肽及类似物在取食方面的重要作用已经在很多研究被证明，例如人工施加外源白细胞激肽可以抑制烟芽夜蛾(Heliothis virescens)幼虫的体重增长，注射白细胞激肽则会率引起蚜虫拒食并死亡等。LKs一般是通过改变昆虫肠道运动模式、抑制消化酶释放、阻断体液循环及营养转运等方式使昆虫消化过程紊乱，导致食物在肠道中堆积，从而起到抑制昆虫取食的作用，最终引起昆虫死亡。不过LKs易被特异性的酶降解，生物稳定性较低，这大大降低了其实用价值。因此需要对其进行修饰和改造，以提高其生物稳定性。Nachmn等人发现当C端五肽类似物中位于酶解位点的Ser被非天然氨基酸[Aib]替换后，抗昆虫ACE酶降解能力明显增强。这种通过关键氨基酸残基替换的修饰方式也为后续LKs类似物的开发提供了思路。