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破解抗藥性密碼 天大綠色農藥研究取得突破性進

發布時間:19-12-10
來源:天津大學新聞網作者:趙暉 趙丁湘 郭文琪
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  近日,天津大學尉遲之光教授及其團隊首次將結構生物學應用于離子通道農藥靶標的研發領域,在綠色農藥研發及昆蟲抗藥性探究方面取得突破性新進展,填補了國內農藥研發在離子通道方面的空白。研究成果刊發表在國際著名農林科學期刊《Pest Management Science》和生物學著名期刊《BMC Biology》上。
  民以食為天,食以安為天。研發對人體無害,只對害蟲作用,并且能對抗害蟲強大的抗藥性的綠色農藥,一直是科學界一個難題,也是產業的亟需。天津大學藥學院尉遲之光教授及其團隊把人類心臟藥物的研發方法應用在了綠色農藥上,基于離子通道的研究原理,通過對關鍵殺蟲劑靶標??魚尼丁受體的研究,解析了昆蟲魚尼丁受體磷酸化功能域的高分辨率晶體結構,揭示了與哺乳動物的顯著差別。尉遲教授介紹:“魚尼丁受體是位于肌漿網膜的鈣離子通道,在肌肉的興奮收縮偶聯反應中起到核心作用。作為最重要的殺蟲劑靶標之一,每年作用于魚尼丁受體的殺蟲劑全球銷量超過數十億美元。我們利用結構生物學和蛋白質譜學方法發現隨著溫度變化昆蟲細胞內的魚尼丁受體會發生區別其他物種的特別改變,這為開發具有種屬特異性的綠色農藥奠定了基礎。”
  在該研究的基礎上,該研究團隊通過計算機建模和分子對接的方法研究發現小菜蛾鈣離子通道魚尼丁受體開關調節機理,與殺蟲劑的識別結合機制,以及小菜蛾產生抗藥性的分子機理。這對解決殺蟲劑的抗藥性,及綠色農藥研發意義重大。尉遲老師打比喻說:“如果把害蟲的魚尼丁體比作是一把鎖,能起作用的農藥就相當于鑰匙。鑰匙有很多,以前的農藥研發是不停的拿著不同的鑰匙去試解鎖,是盲選。為什么起作用,怎樣起作用,不知道。我們的研究是通過解析魚尼丁受體結構,找到適合農藥作用的位點,就是通過研究‘鎖’的結構,去配相應的鑰匙,是理性的設計。”尉遲之光教授團隊聚焦于農藥作用的微觀層面,將結構生物學運用于綠色農藥研發,基于離子通道靶標結構的分子水平殺蟲劑研發在國內尚屬首創。這對于提高農藥的研發效率,最大程度增強農藥的藥效性和選擇性,同時降低農藥的毒性和研發成本具有重要意義。

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