昆虫鱼尼丁受体及以其为靶标的杀虫剂的研究进展

昆虫鱼尼丁受体及以其为靶标的杀虫剂的研究进展 昆虫鱼尼丁受体及以其为靶标的杀虫剂的 研究进展 农药学学报2008,10(2):178—185 ChineseJournalofPesticideScience ? 专论与综述? 昆虫鱼尼丁受体及以其为靶标的杀虫剂的研究进展 董卫莉,徐俊英,刘幸海,赵卫光,李正名 (南开大学元素有机化学研究所,元素有机化学国家重点实验室,天津300071) 摘要:植物保护领域以昆虫鱼尼丁受体(ryanodinereceptor,RyR)为靶标的杀虫剂 的研发取得 了突破性进展.对近年来RyR在分子结构,功能调节,以及对以RyR为靶标的杀 虫剂的作用机 制方面的研究进展进行了综述.昆虫RyR与哺乳动物RyR仅有约47%的同源性, 因而是一个 有效的杀虫剂靶标.昆虫RyR克隆与表达技术的成熟为新型杀虫剂的开发和作 用机制的研究 提供了有力的工具.昆虫RyR单通道,配体结合和免疫学特性的研究补充了RyR 的电生理学 数据.近年来开发的新型RyR杀虫剂通过激活害虫鱼尼丁敏感的细胞内钙离子 释放通道来达 到杀虫的效果. 关键词:鱼尼丁受体;钙离子通道;杀虫剂;作用机制 中图分类号:TQ450.1文献标志码:A文章编号:1008-7303(2008)02-0178-08 ProgressonInsectRyanodineReceptorandInsecticides TargetingatRyanodineReceptor DONGWei—li,XUJun—ying,LIUXing—hai,ZHAOWei—guang,LIZheng—ming (ResearchInsitituteofElemento—organicChemistry.,StateKeyLaboratory.ofElemento —organic Chemistry.,NankaiUniversi~,Tianjin300071,China) Abstract:SignificantprogresshasbeenmadeindevelopinginsecticidestargetingatRyRre cently. InsectRyRpossessescharacteristicsofthespecies,whichplaysanimportantroleindevelop ing environment—friendlynewpesticides.Theprogressofresearchontheirstrucrural,functi onal characteristicsandnovelmodeofactionwerereviewed.InsectRyRsharesonly一 47%homology withthemammalianiSOformsofRyRs.whichcouldserveaspotentialtargetsforthepotent insecticidesthatinteractspecificallywiththeinsectbutnotthemammalian.Thecloneande xpression ofentirecDNAssequenceencodinginsectRyRcouldpotentiallyprovidethebasisforthedi scoveryof novelandmoreintrinsicallyselectiveinsecticides.Theresearchonthesinglechanne1.ryan odine bindingandimmunologicalcharacteristicsofinsectRyRsupplemente1ec仃ophysio1ogica1dataof RyR.Thesenovelinsecticideshavebeenfoundtoexhibittheiractionbyreleaseofintracellu larCa” storesmediatedbytheryanodinereceptor. Keywords:ryanodinereceptor;calciumchannel;insecticides;modeofaction;biologicala ttributes 植物病虫害对农药品种产生抗性的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 一直 目前,在真 是农药科研工作者面临的难题之一. 正商品化且有应用价值的杀虫剂中,95%的杀虫 剂其主要作用靶标为乙酰胆碱受体,一氨基丁酸受 收稿日期:2007-12-11;修回日期~2008-01-25. 作者简介:董卫莉(1980-),女,河南开封人,博士研究生,从事新型生物活性物质的设计与合成研究,E-mail:dwllilly@163tom;’通讯作者 (Au~orforcorrespondence):李正名(1931-),男,上海人,教授,博士生导师,中国工程院院士,从事有机化学和农药化学的研究联系电话:022- 23503732:E-—nm—ll:nkzrnl@vip.163.corn 基金项目:国家自然科学重点基金资助项目(20432010). 董卫莉等:昆虫鱼尼丁受体及以其为靶标的杀虫剂的研究进展 体(GABA),钠离子通道,线粒体呼吸链和几丁 质?-3].随着害虫对现有杀虫剂抗性的快速发 展,研发具有新的作用机制的杀虫剂是植物保护 成功的关键要素之一.近年来,日本农药公司, 拜耳公司和杜邦公司先后开发了新型邻苯二 甲酰胺类(phthalicaciddiamides)和邻甲酰氨基苯 甲酰胺类(anthranilicdiamides)杀虫剂,并发现其 作用靶标均为鱼尼丁受体(ryanodinereceptor, RyR).这是首次发现作用于RyR的合成杀虫剂. 有关RyR国内外曾有学者进行过综述, 但大多是集中于抑制剂的化学合成,结构修饰以 及在医药方面的应用上.也有一些关于许多种属 和组织的RyR在生物化学,生理学和分子遗传学 方面的研究报道,Rossi等人对RyR的结构和 功能的研究进行了详细的综述.但是这些电生理 方面的研究主要集中在脊椎动物的范围.关于无 脊椎动物,尤其是昆虫RyR及其电生理方面的相 关综述尚不多见.笔者对RyR结构与功能,昆虫 RyR研究的最新进展以及以RyR为靶标的杀虫剂 的作用机理进行了综述. 1鱼尼丁受体 Can是细胞内最重要的第二信使之一,机体 的每种活动都与Can息息相关.研究发现,Ca 作为一种重要的细胞信号物质,可参与突触神经 递质释放,蛋白质激素的合成,分布和代谢及细胞 内外多种酶的激活,生物信号的跨膜传递,维持神 经,肌肉正常兴奋性,调节腺体分泌等一系列生理 活动.正常情况下,细胞内Ca”浓度是处在平衡 状态的,一旦严重失去平衡,机体就会趋向死亡, 胞内Ca”的平 所以钙信号也是生存和死亡信号. 衡是胞内钙库对Can释放和摄取保持平衡的结 果,而这种调节作用是通过改变胞质溶胶中的 Ca”浓度进行的.细胞内Ca”的释放主要由两类 通道蛋白所调节,一类是三磷酸肌醇受体(IP3), 另一类就是RyR.RyR是一类最主要的Ca”释放 通道(calciumreleasechannel,CRC),因能与植物 碱鱼尼丁(ryanodine)发生高亲和性结合,故得名 (RyR)14]. 鱼尼丁受体 1.1鱼尼丁受体的结构 yR在哺乳动物组织中的分 研究表明,按照R 布可将RyR分为3种同工型(isoform),即骨骼肌 型(RyR1),心肌型(RyR2)和脑型(RyR3). RyR属同四聚体结构,它是由4个相同的亚 基组成的寡聚蛋白,每个亚基的分子质量大约为 560kD,这是目前所知最大的离子通道蛋白.三 种同工型的RyR各包含约5000个氨基酸残基, 且并非完全是组织特异性表达的,它们的cDNA 序列具有超过65%的同源性. 用冷冻电子显微镜与计算机三维重组技术, 已先后得到了它们的结构模型,其空间分辨率约 为3,4am,3种RyR的结构有很大相似性.图1 为从不同角度看到的RyR三维结构的图像.从侧 面看,RyR蛋白的结构类似于蘑菇状,较大的伞部 为胞浆区(cytoplasmicdommns),该结构将RyR与 细胞膜联系起来;较小的柄部为RyR的跨膜区 (transmembranedomains),位于c末端,大约包括4 , 12个跨膜片段(transmembranesegments),其约占 整个受体蛋白体积的1/5,并形成CRC的孔道,孔 径约1—2am,它不仅是释放Ca”的通道,而且能 将RyR固定于肌浆网(sarcoplasmicreticulum,SR) 上.从顶部和底部看,胞浆区和跨膜区均呈正方 形’J.图2更形象地显示了RyR的结构, RyR分子在肌质网膜(SRmembrane)上排列成规 则的二维阵列(two-dimensionalarray),类似于国 际象棋盘,正方形的RyR分子以角对角的方式排 列. 1.2鱼尼丁受体的功能 RyR通过把Ca”从肌浆网(SR)/内质网体 (endoplasmicreticulum,ER)(SR/ER)释放到细胞 质(cytoso1)中,从而将细胞外的刺激传导给细胞 内钙信号或者增强和调节细胞内Ca浓度.目前 对RyR1和RyR2的功能已研究得比较清楚:它们 分别在骨骼肌和心肌的兴奋一收缩偶联(excitation— contractioncoupling,E—C偶联)中发挥重要作用. 从图2中可以看出,RyR的胞浆区在T.小管膜(T— tubulemembrane)处与细胞膜二氢吡啶受体 (dihydropyridinereceptor,DHPR)/L-型电压门控 Ca”通道(vol~ge—gatedcalciumchannels,VgCCs) 相邻并相互作用,DHPR作为电压感受器,感受到 T一小管膜去极化时,其构象发生改变并通过蛋白 质问的相互作用激活RyR,Ca释放通道开放,肌 浆网上的Can大量释放,最终引起肌肉的收缩. 由DHPR和肌浆网RyR介导的Ca”信号转导是 E-C偶联的基础.另外,DHPR在不同肌细胞 中与RyR的偶联方式不同:在骨骼肌中,DHPR和 RyR1的E-C偶联主要是去极化诱导的钙释放 l80农药学学报V01.10 (depolarization.inducedCa?release,DICR)机制; 在心肌细胞中,DHPR和RyR2的E.C偶联则主要 是钙诱导钙释放(calcium?inducedcalciumrelease, CICR)机制. anodinereceptor,viewedfrom:lRlvl I从胞浆面的角度II与细胞膜平行的角度ll从肌质网内腔的角度ll CytoplasmicfacellParalleltomembr~ellSR(sarcoplasmicreticulub)lumenI 图1RyR的三维结构图像——四聚体”蘑菇状”“ Fig.1Threeviewsofa3DreconstructionofthestructureoftheRyR.te~amedcmushroomsh aped[.] 贮钙素 Calsequestrin 图2鱼尼丁受体与二氢吡啶受体 Fig.2Theryanodinereceptor(RyR)anddihydropyridinereceptor(DHPR). 1.3鱼尼丁受体的调节 RyR通道胞质结构域区包含了大量的伸人胞 浆的N末端结构域,这些结构域上分布着通道调 节物的结合位点,可以与不同的内源性调节蛋白 (FK结合蛋白,钙调素,钙结合蛋白)和一些离子 (Ca?,Mg)相互作用,从而共同调节通道的活 性.RyR也可以在肌浆网内腔表面结合蛋白, 如贮钙素(calsequestrin),三联素(triadin)和连接 素(junctin)等,它们都是RyR的调节剂(图 2).除了这些生理上的内源性调节物质外,许多 外源性的物质也可以调节RyR通道功能,如咖啡 因,Carnosine,特异抗体,鱼尼丁,钌红,免疫抑制 剂FK506与雷伯霉素等.将纯化的RyR嵌人脂 质双分子层可以研究不同物质对RyR的影响. 1.4鱼尼丁与鱼尼丁受体的作用 鱼尼丁存在于植物Ryaniaspeciosa的茎和根 中,鱼尼丁生物碱作为潜在的杀虫剂于1948年由 Rogers等人首次分离出来,因其结构复杂而难 以合成.鱼尼丁是一种肌肉麻痹毒剂,能影响 肌肉收缩,对脊椎动物和无脊椎动物能引起肌肉 松驰性麻痹.鱼尼丁与RyR的结合具有高度敏感 性和选择性.在早期的观察鱼尼丁对嵌人脂质双 鱼尼丁对RyR的作 分子层的RyR作用的研究中, 用呈剂量依赖关系,即在鱼尼丁低浓度(1nmol— 董卫莉等:昆虫鱼尼丁受体及以其为靶标的杀虫剂的研究进展181 10t~mo1)下能增加RyR的开放机率,而在高浓度 (0.3,2mmo1)下可引起RyR长时间的亚传导状 态,最终完全阻断RyR,2.另外,鱼尼丁对单通道 RyR具有双重影响,即在使通道门控长时间开放 的同时还能降低通道的电导性.研究表明,上述 复杂的作用机制可能与鱼尼丁的结合位点有关, 鱼尼丁的结合位点位于RyR的C末端区,位于 RyR通道的孔道内或孔道附近,而鱼尼丁与 RyR的结合改变了该孔道的有效直径,从而影响 受体的功能.另外,实验结果表明,RyR还存在 一 个低亲和性的鱼尼丁结合位点,而RyR不同单 体中鱼尼丁结合位点之间又相互作用,这些都是 引起鱼尼丁与RyR作用方式复杂的原因. 2昆虫鱼尼丁受体 鱼尼丁作为杀虫剂已有几十年的历史,研究 已证明,鱼尼丁是通过作用于RyR而产生杀虫效 果的,但由于鱼尼丁对人畜的毒性很高,因而限 制了其作为杀虫剂的使用3.近年来,以RyR为 靶标的杀虫剂的研究取得了突破性进展,新型杀 虫剂氟虫酰胺(flubendiamide)[31和氯虫酰胺 (chloranthaniliproe)圳的发现再次引起了人们 对该受体的关注.目前对RyR的研究大部分仅限 于脊椎动物的范围,例如在中国仓鼠卵巢细胞 (Chinesehamsterovarycells,CHO),爪蟾卵 母细胞(Xenopusoocytes)[36j和转染的非洲绿猴 肾细胞(TransformedAfricanGreenMonkeyKidney FibroblastCells,COS一1cells)L37j中成功表达了 RyR的cDNAs,并获得了功能性CRC.而对无脊 椎动物RyR的研究还处于初级阶段,尤其是对昆 虫RyR的研究.对昆虫RyR功能的深入研究,以 及受体特征的阐明,将为设计高选择性的杀虫剂 提供理论依据. yR分子特征与表达 2.1昆虫R 不同种类的昆虫肌肉细胞中存在大量的RyR 位点.生理学研究已经得出结论,在昆虫的复 眼上有RyR/CRC的存在.Baumann等人利用 龙虾肌肉RyR的亲和纯化抗体对昆虫感光器中的 RyR进行了识别和定位,并利用蛋白免疫印迹 (westernblotting)和间接免疫荧光(indirect immunofluorescence)方法检测了该抗体和昆虫肌 肉中RyR的交叉反应情况.在蜜蜂Ap/smellifera 和飞蝇如野生型红头丽蝇(Calliphoraerythroce- phala,wildtype),突变型白眼果蝇(Drosophila melanogaster.white—eyedWmutant)的眼组织中,该 抗体识别出一个单一的蛋白.十二烷基硫酸钠聚 丙烯酰胺凝胶电泳(sodiumdodecylsulfate polyacrylamidegelectrophoresis,SDS—PAGE)分析 证明了该组织中存在RyR.采用免疫荧光及激光 扫描共聚焦显微镜技术对RyR在蜜蜂眼睛中的分 布进行检测,结果显示RyR存在于感光器中,并在 ER上表现出非均态的分布.另外,对飞蝇复眼中 RyR分布的研究发现,在丽蝇C.erythrocephala和 果蝇D.melanogaster)的感光器中同样存在RyR. Hasan等人在果蝇Drosophila肌肉和神经 系统的卵细胞和成年细胞中成功表达了RyR. Takeshima等人利用来自哺乳动物的3种同工 型RyR简并cDNA探针,对黑腹果蝇D. melanogasterRyR完整的基因组DNA进行了序列 测定.通过序列分析和部分cDNA克隆发现,这 个基因的蛋白编码序列由26个外显子组成,并发 现这个推导蛋白的氨基酸序列与哺乳动物RyR仅 有45%,47%的同源性.而果蝇RyR的C末端 区域具有很高的保守性,与哺乳动物的相应区域 有超过90%的同源性,具有相同的结构特点.对 果蝇不同发展阶段进行印迹杂交分析发现,在6, 12h的果蝇胚胎上鉴定出一个大约16kb的RyR— RNA片段,而在2和3龄幼虫中该受体仅有低水 平的表达.另外,多线染色体原位杂交定位实验 表明,这个基因位于第二染色体的一条带(44F) 上. Puente等人对鳞翅目害虫烟芽夜蛾 HeliothisvirescensRyR中编码羧基端1172个氨 基酸的cDNAs进行了克隆和表达.通过对烟芽 夜蛾RyR(Hv—RyR)和其他种类RyR的C端氨基 酸序列进行比较,发现它们具有一定的同源性,如 ,与脊椎动物具有 与黑腹果蝇具有74%的同源性 47.9%,50.1%的同源性.昆虫RyR的克隆与表 达及其同源性方面的研究对新型RyR杀虫剂的合 理设计和筛选提供了一定的理论基础. Xu等人采用cDNA文库筛选和逆转录一聚 合酶链反应(RT—PCR)的方法,对果蝇RyR完整 cDNA编码序列进行了克隆与表达,这个完整的 cDNA具有15402个碱基对.Xu等人为了鉴定 该果蝇RyR的Ca”释放通道的活性,在CHO膜 表面对果蝇RyR的cDNA和一个缺失突变株 (DrosophilaRyR—C,lackinga.a.277—3650)进行了 农药学学报V01.1O 表达,并成功构建了DrosophilaRyR和Drosophila RyR-C绿色荧光蛋白(greenfluorescentprotein, CFP)融合表达载体,应用共聚焦显微镜分析了它 在细胞中的亚细胞定位,并观察到DrosophilaRyR 和DrosophilaRyR—C均定位于SR膜上.该蛋白 被瞬时表达(transientexpression)后,微粒体膜被 分离并制备成平板双分子层脂膜以测定单个CRC 的活性.结果发现,在果蝇RyR的C端形成的功 能性CRC与哺乳动物骨骼肌RyR在该结构域的 CRC具有相似的特征,并发现CRC的传导孔位于 RyR蛋白的C端.但是完整果蝇RyR的蛋白表达 水平仍比较低,在CHO中仅有瞬时的表达,这使 人们对完整果蝇CRC功能性特征缺少更详细的 了解. Gutteridge等人在重组细胞系中对不同种 属昆虫的功能性RyR的全长基因进行了克隆与表 达,这些昆虫包括鳞翅目烟芽夜蛾,同翅目桃蚜 Myzuspersicae,玉米飞虱Peregrinusmaidis,棉蚜 Aphisgossypii和黑腹果蝇.这些被表达的基因序 列具有广泛的用途,如可用于分离其他害虫的 RyR,用于大量化合物杀虫活性筛选方法的建立, 用于该受体蛋白抗体的制备,用于杀虫剂结合位 点结构的判定,以及用于杀虫剂与RyR作用机制 的研究等.不同种属昆虫RyR基因序列的克隆与 表达为各种载体的重组构建提供了有利条件,并 克服了重组蛋白对宿主细胞(hostcells)的毒性影 响,这些影响包括过表达(over.expression),反义 抑制(anfisenseinhibition)和共抑制(CO-suppre- ssion)等,为新型RyR杀虫剂的开发和作用机制的 研究提供了一个有力的工具. 2.2昆虫RyR的功能与调节 (Ca”- Lock),er等人对烟芽夜蛾SR钙泵 ATPase)进行了克隆与表达,发现可能存在一个使 Ca?从胞浆(cytoplasm)游离出来并重新回到SR 的功能性体系. Scott.Ward等人.钧对烟芽叶蛾RyR的功能和 调节进行了比较详细的研究. 首先进行了Hv-RyR配体结合的研究.从匀 浆预冷的烟芽叶蛾胸肌提取细胞膜,采用放射配 [H].鱼尼丁 基结合受体分析方法对Hv.RyR和 的亲和力进行检测.在鱼尼丁纳摩尔级浓度下, )为(1.19?0.21) Hv-RyR的结合容量(一 ×10,nmol/rngPro,平衡解离常数值为 3.82nmol/L(n=4),Hv-RyR与鱼尼丁的结合与 鱼尼丁浓度呈现明显的双曲线关系.在[H].鱼 尼丁浓度一定的条件下,[H1_鱼尼丁和Hv.RyR 的亲和力呈现出一定的钙离子浓度([Ca])依 赖性的双向作用性,即低浓度的Ca提高了[H]. 鱼尼丁和Hv-RyR的亲和性,而高浓度的Ca却 降低了其结合的亲和性.他们还就咖啡因(咖啡 因及其类似物是已知哺乳动物RyR的激活剂)对 Hv-RyR的影响进行了研究,结果表明,咖啡因对 Hv-RyR的作用具有钙离子浓度依赖性,在Ca为 纳摩尔或微摩尔级浓度下,毫摩尔浓度的咖啡因 不能引起[H].鱼尼丁和Hv.RyR的结合.仅能 引起[H]-鱼尼丁和兔子RyR的结合.Lebmberg 等人也发现[H]-鱼尼丁和家蝇RyR的结合 对咖啡因不敏感.但是Walz等人_4发现咖啡因 能引起蝗虫(1ocust)脏肌(visceralmuscle)的肌肉 收缩和蜜蜂光感受器细胞(photoreceptorcel1)的鱼 尼丁敏感内钙库的Ca释放.Zhang等人_49发 现毫摩尔浓度的咖啡因能引起[H]-鱼尼丁和龙 虾(1obster)RyR的结合.这些结论表明不同种属 RyR的功能性特征存在一定的差异性.另外, Scott-Ward等人通过[H]-鱼尼丁与Hv-RyR微 粒体膜的结合实验,还研究了Ca?,ATP和钌红 对RyR亲和性和对通道开放概率的影响,发现烟 芽夜蛾RyR通道闸门对ATP和钌红敏感,作用方 式与哺乳动物的RyR相似. 然后他们对Hv-RyR的进行了免疫学特性的 研究.用SDS—PAGE及银染法测定了烟芽夜蛾微 粒体膜中Hv-RyR蛋白的相对分子质量,电泳谱图 显示该RyR蛋白的分子质量?400kDa.蛋白质 印迹免疫分析(westernblot)结果显示,该RyR蛋 白与抗体发生了免疫反应. 最后他们对Hv-RyR进行了Can通道特性的 研究.采用不连续梯度密度分离烟芽夜蛾微粒体 将具有毫 膜得到适合膜片钳实验的细胞膜微囊, 秒开放时间和高单位电导值的Ca通道蛋白重组 于来自梯度分离的烟芽夜蛾微粒体膜的脂双层, ,观察 用膜片钳单通道记录法记录Ca”通道电流 Ca通道特性,Hv-RyR通道的Ca?电导值约为 110x10I?S(110pS),当加入100nmol/L鱼尼 度和通道闸门有一个持续 丁后,胞内游离ca浓 的特征性变化,该通道的门控和电导特征和兔子 骨骼肌R这些结论表明,在 yR的通道特性相似. 烟芽夜蛾胸肌组织中存在一个功能性RyR/Ca 释放通道,该受体与其他亚型(例如哺乳动物的 董卫莉等:昆虫鱼尼丁受体及以其为靶标的杀虫剂的研究进展l83 RyR)具有相似的特征.这是首次对膜结合昆虫 RyR进行的单通道特性,[H]一鱼尼丁结合和免疫 学特性的研究,这些结论有力地补充了RyR的电 生理学数据. 3新型鱼尼丁受体杀虫剂的作用机理 钙信号在许多生理过程中具有重要作用,包 括肌肉收缩和神经递质的释放.肌肉收缩包括 两种不同的Ca”通道调节方式,一个是VgCCs,主 要调节细胞外Ca”的内流;另一个是RyR,主要调 节细胞内钙库Ca?的释放.钙稳态调节机制 是一个潜在的杀虫剂作用靶点.但是,从现有合 成杀虫剂的发现过程来看,目前对这些靶标的研 究仍处于初级阶段,对钙稳态机理的理解也还不 是很透彻.张一宾等曾对新型RyR杀虫剂氟虫酰 胺和氯虫酰胺的作用机理分别进行了阐述21J, 本文对该类新型杀虫剂的作用机制进行简要的回 顾与总结. 通过作用机制的研究发现,新型RyR杀虫剂 是一个RyR调节剂,作用于鱼尼丁敏感的CRC, 它们使昆虫RyR的Ca通道处于打开状态,促使 Ca”从内质网膜中释放出来,这种对内钙库的调 节作用是产生杀虫活性的基本原因.从图3可以 看出,在氟虫酰胺的作用下,RyR处于打开状态, 促使大量Ca”从内钙库释放出来,导致细胞质中 钙离子浓度上升,使肌肉细胞完成一次收缩,持续 的Ca”释放引起虫体不断的收缩,呕吐,脱粪,进 而导致进食停止,最终导致虫体死亡E54].因此新 型RyR杀虫剂通过介导RyR从而调节钙移动 (calciummobilization)的变化. 图3氟虫酰胺作用于鱼尼丁受体的过程示意图 Fig.3Proposedmodeofactionofflubendiamide[] 通过作用机制的研究还发现新型RyR杀虫剂 具有以下特点%:1)在RyR上具有一个高亲和 性的结合位点.生物化学和分子生物学研究表 明,氟虫酰胺和氯虫酰胺与受体的结合位点与其 他RyR调节剂的作用位点不同(例如鱼尼丁),它 们在昆虫RyR上具有一个新的变构位点,且该结 可饱和性,高亲和性的特点. 合位点具有特异性, 到目前为止,仅发现该位点位于RyR的一个孔状 区域,其具体的作用位置还不明确.2)对昆虫 RyR的高选择性.与鱼尼丁不同,氟虫酰胺和氯 虫酰胺对鳞翅目害虫具有很好的杀虫活性,而对 哺乳动物的毒性很低.在对昆虫RyR结构的研究 中发现,鳞翅目害虫烟芽夜蛾RyR与哺乳动物 RyR的氨基酸序列仅有47.9%,50.1%的同源 性.这些结构上的差异和新型RyR杀虫剂对昆虫 RyR作用位点的特异性使其具有高选择性的作用 方式,这是它们对哺乳动物低毒的主要因素. 有研究结果表明,氟虫酰胺和氯虫酰胺是一 种高效的,选择性的昆虫RyR激活剂,它们激活 RyR引起内钙库Ca”无节制地释放从而导致钙库 耗竭,引起肌肉收缩,最终导致昆虫死亡.到目前 为止,对这两类新型RyR杀虫剂的作用机制还不 是很明确,只是通过一些实验来说明了它们是通 过激活害虫鱼尼丁敏感的细胞内Ca?释放通道来 达到杀虫的效果.对这类杀虫剂作用机制的进一 步研究将有助于我们更深入地了解其作用特性, 为高效杀虫剂的合理设计和今后杀虫剂抗性问题 的研究提供理论依据. 4总结与展望 邻苯二甲酰胺类和邻甲酰氨基苯甲酰胺类化 合物是首次发现作用于靶标RyR的合成杀虫剂, 184农药学学报Vo1.1O 这是继双酰肼类杀虫剂之后的又一重大发现,是 对害虫综合治理策略有力的补充.该发现将有利 于害虫抗性问题的解决.这些杀虫剂将成为那些 选择性差,对哺乳动物毒性高的有机磷类杀虫剂 的重要替代品.尽管目前对RyR确切的结合位点 尚不完全清楚,但随着对昆虫RyR的克隆与表达 技术的成熟,人们对鱼尼丁及其衍生物和作用于 该受体的活性物质对昆虫的毒理学机制将会有深 人的了解,这也将为新型杀虫剂的创制提供理论 依据. : 参考文献 [1]NAUENR.BRETSCHNEIDERT.NewModesofActionof Insecticides[J].PesticideOutlook,2002,13(6):241-245. 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