傳統(tǒng)的殺蟲劑固然有效，但會帶來環(huán)境污染、殺死有益生物等一系列問題。能否通過一種綠色、無污染、精準(zhǔn)打擊的方法創(chuàng)制出靶向農(nóng)藥？
北京時間12月24日24時，國際期刊《細(xì)胞》（Cell）發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心）教授楊青團(tuán)隊的最新研究成果，研究解析了害蟲的“外部防御”和“解毒”機(jī)制，并找到了能直接用于合成綠色農(nóng)藥的有效成分。
創(chuàng)制靶向農(nóng)藥的關(guān)鍵，在于找到合適的農(nóng)藥分子靶標(biāo)?！霸谘芯恐?，我們發(fā)現(xiàn)了一類特殊的蛋白質(zhì)——ABCH轉(zhuǎn)運蛋白。這類轉(zhuǎn)運蛋白只存在于昆蟲和其他節(jié)肢動物中，不存在于人類、哺乳動物和植物中，因此它是一個理想的綠色農(nóng)藥分子靶標(biāo)。”論文通訊作者楊青告訴記者，研究團(tuán)隊解析了ABCH轉(zhuǎn)運蛋白的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，首次揭示了ABCH轉(zhuǎn)運蛋白運輸脂質(zhì)和農(nóng)藥的完整過程。
“本次研究通過冷凍電鏡的方法，從原子尺度確定了ABCH轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)運脂質(zhì)以及外排殺蟲劑分子的機(jī)制，這些機(jī)制體現(xiàn)了昆蟲表皮生物合成的獨特性?！敝袊茖W(xué)院院士康樂表示。
作為昆蟲將體內(nèi)的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運到表皮的工具，沒有ABCH，昆蟲就會死亡。那么，ABCH轉(zhuǎn)運蛋白為什么能轉(zhuǎn)運脂質(zhì)？
研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，ABCH轉(zhuǎn)運蛋白優(yōu)先轉(zhuǎn)運昆蟲表皮中的重要脂質(zhì)成分是神經(jīng)酰胺?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，神經(jīng)酰胺具有保濕和抗菌的功效。ABCH招募細(xì)胞膜中的神經(jīng)酰胺，讓它結(jié)合在一個狹窄、細(xì)長的‘拱形’通道中，在腺苷三磷酸水解提供的驅(qū)動力下，形成一種‘?dāng)D壓泵’將神經(jīng)酰胺分子轉(zhuǎn)運到細(xì)胞外。”楊青說。
ABCH運輸脂質(zhì)和農(nóng)藥分子的機(jī)制
此外，這項研究最具挑戰(zhàn)的是，研究團(tuán)隊篩選獲得了能抑制ABCH的轉(zhuǎn)運功能的小分子（LMNG）。研究發(fā)現(xiàn)，這個“X”型的分子完美地將轉(zhuǎn)運蛋白“卡”在底物結(jié)合構(gòu)象中。
“過去，人們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)抑制劑的工作機(jī)制，是阻斷跨膜轉(zhuǎn)運通道或阻斷腺苷三磷酸的水解。我們發(fā)現(xiàn)這個小分子可以通過‘雙重鎖’機(jī)制，同時阻斷ABCH的轉(zhuǎn)運通道與腺苷三磷酸水解。這一新的抑制機(jī)理的發(fā)現(xiàn)為設(shè)計靶向ABCH的高效殺蟲劑提供了強(qiáng)有力的支撐。”楊青說。
宋寶安表示，研究團(tuán)隊開發(fā)了ABCH轉(zhuǎn)運蛋白的特異性抑制劑，可以精準(zhǔn)阻斷其外排功能，并作為殺蟲劑增效劑發(fā)揮作用。這為解決害蟲對殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性問題提供了全新的思路與有效手段。
中國工程院院士，華東師范大學(xué)黨委副書記、校長錢旭紅表示，這一原創(chuàng)性成果有望催生出一大批綠色、高效、靶向昆蟲表皮脂質(zhì)屏障形成過程的創(chuàng)新型農(nóng)藥產(chǎn)品。
