昆虫TopoI氨基酸多型性及天然非喜树碱类TopoI抑制剂研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31371967
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1405.植物化学保护
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

It is important to find the potential specific target and lead compounds from plants. Our previous research works indicated that DNA topoisomerase I (Topo I) from Spodoptera exigua Hübner is the target of camptothecin (CPT) and its derivates, which suggested a potential specific target for the control of insects. Researching systemically the function of Topo I and the structure-activity relationships between Topo I and its inhibitors will benefit the development and application of this specific target and its inhibitors. Based on our previous research works, we will focus on studying the effect of amino acid polymorphisms of Topo I on its structure and function, finding the sensitive polymorphic amino acid sites to CPT. According to these results, the sensitivity of the pests to CPT and its derivatives will be evaluated through cloning the genetic fragments including amino acid polymorphisms of TopoI from some important insects. Therefore, the controlling spectrum of CPT and its derivatives can be illustrated, which will provide important informations for the rational use of CPT and its derivatives, and for developing more environment-friendly insecticides based on CPT. Meanwhile, the compounds from animals, microorganisms and plant will be screened based on amino acid polymorphisms of Topo I to discovery more Topo I inhibitors, which can be used to control crop pests or to provide more potential lead compounds.
从植物中发现特异性作用靶标和先导化合物,对创制具有自主知识产权的环境友好型农药意义重大。本课题组研究证明甜菜夜蛾拓扑异构酶I (Topo I)是喜树碱类化合物的作用靶标,系统性地开展该靶标与喜树碱类抑制剂的关系研究将有利于此特异性靶标农药的研发与应用。本项目将在前期工作基础上,通过对昆虫Topo I氨基酸多型性及其对Topo I结构和功能的影响研究,确定昆虫Topo I对喜树碱类抑制剂敏感的氨基酸位点;克隆我国主要农业害虫Topo I氨基酸多型性基因片段,测定和评价其对喜树碱类抑制剂的敏感性,明确喜树碱及衍生物的防治害虫谱,促进以喜树碱为先导化合物的环境友好型特异性靶标新农药的开发;同时,利用昆虫Topo I氨基酸多型性与Topo I抑制剂的互作机制,对来自动物、植物微生物的天然化合物进行活性筛选,发现可用于防治农业害虫的Topo I抑制剂,为新农药的创制贮备更多具有发展潜力的先导化合物。

结项摘要

拓扑异构酶 I(topoisomerase I, Topo I)是生物体内参与 DNA 复制,转录,修复和重组等关键过程的酶,目前被认为是喜树碱类化合物唯一的作用靶标,其结构与喜树碱类抑制剂的敏感性密切相关。在昆虫中,Topo I 基因在与喜树碱相互作用直接或间接相关的氨基酸位点(V420, L530, A653 和 T729)上存在多型性,而这些多型性对其喜树碱类化合物敏感性的影响及其机理却不清楚。本项目通过定点突变、蛋白表达纯化与活性测定揭示甜菜夜蛾Topo I在530,653和729位的氨基酸多型性通过改变Topo I对底物双链DNA的解旋速率,而影响其对喜树碱及其衍生物敏感性的机理;通过喜树碱及其衍生物抑制活性测定,证明具有L530P和/或A653T型Topo I的昆虫对喜树碱及其衍生物敏感性降低,而S729T则提高了昆虫对喜树碱及其衍生物的敏感性;通过对昆虫Topo I基因比较分析揭示其对喜树碱类衍生物的敏感性进化;通过建立以野生型和突变型Topo I为平台的筛选体系,对11类非喜树碱类抑制剂进行活性筛选,发现其均无高活性,间接证明昆虫Topo I作为靶标的特异性。这些研究结果对指导喜树碱及其衍生物在农业害虫防治中的科学合理使用和以喜树碱为先导化合物的环境友好型特异性新农药的开发具有重要的理论意义;同时对探索把 Topo I 作为害虫防治的特异性生态安全性靶标的潜力与可行性具有重要的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(3)
Synthesis, insecticidal activity and inhibition on topoisomerase I of 20(S)-t-Boc-amino acid derivatives of camptothecin
喜树碱20(S)-t-Boc-氨基酸衍生物的合成、杀虫活性及对拓扑异构酶I的抑制作用
  • DOI:
    10.1016/j.pestbp.2017.04.008
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    PESTICIDE BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Wang Liping;Li Zhe;Jiang Hongyun
  • 通讯作者:
    Jiang Hongyun
甜菜夜蛾拓扑异构酶I氨基酸突变对其DNA解旋活性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张佩;张兰;张燕宁;贾伟;蒋红云
  • 通讯作者:
    蒋红云
Substitutions in Spodoptera exigua topoisomerase I modulate its relaxation activity and camptothecin sensitivity
甜菜夜蛾拓扑异构酶 I 的取代可调节其松弛活性和喜树碱敏感性
  • DOI:
    10.1002/ps.4440
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Pest Management Science
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Zhang Pei;Zhang Lan;Zhang Yanning;Mao Liangang;Jiang Hongyun
  • 通讯作者:
    Jiang Hongyun
昆虫细胞凋亡的线粒体通路研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张兰;张燕宁;毛连纲;蒋红云
  • 通讯作者:
    蒋红云

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  • 通讯作者:
    蒋红云

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喜树碱杀虫活性优化及新靶标杀虫剂筛选体系的建立
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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