近日，西南大学植物保护学院何林教授团队在SDHIs类杀螨剂丁氟螨酯的选择性分子机制研究方面取得新进展，发现害螨和捕食螨间琥珀酸脱氢酶（SDH）C亚基关键氨基酸差异是导致丁氟螨酯在二者之间产生优异选择性的根本原因。相关研究内容以“Molecular basis for the selectivity of the succinate dehydrogenase inhibitor cyflumetofen between pest and predatory mites”为题在线发表于国际知名期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry。
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害螨的绿色防控需要对害螨高效，对捕食螨安全的选择性杀螨剂。传统的杀螨剂开发缺乏对特异性分子靶点的理性设计，容易引起药剂选择性差的问题；而围绕关键靶蛋白反向设计的新型杀螨剂，具有靶点明确、机理清楚和方便理性改造等特点。反向设计依赖于物种特异性靶标结构的阐明，然而很多重要杀螨剂的分子靶标结构，尤其是具体分子靶点在害螨和捕食螨之间的差异并不清楚，这在很大程度上制约了新型绿色杀螨剂的筛选和创制。
图2 害螨和捕食螨间保守的关键靶标位点差异与丁氟螨酯/AB-1选择性
琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀螨剂（SDHIs）是近年来在国内外广泛使用的一类选择性杀螨剂。该团队在明确3种SDHIs杀螨剂在害螨和捕食螨间存在优异选择性的基础上（毒力差异均大于11000倍），选择丁氟螨酯为研究对象，基于SDHIs发挥毒力作用的生理过程对丁氟螨酯的选择性机制进行了系统研究。研究团队首先对丁氟螨酯在害螨和捕食螨间的表皮穿透差异、激活差异、解毒代谢差异和靶标差异进行了系列研究，发现AB-1（丁氟螨酯的代谢活性物质）对害螨和捕食螨靶标抑制能力差异至少为198倍（图2A），并通过生物信息学和分子对接预测到朱砂叶螨SDH C亚基58-59YT氨基酸和巴氏新小绥螨相对应位置SDH C亚基51-53HLL的氨基酸差异可能介导了丁氟螨酯/AB-1的优异选择性（图2E）。通过CRISPR/Cas9将害螨特征（高度保守的Y-T）敏感关键氨基酸位点引入黑腹果蝇后，发现突变型果蝇对SDHIs的敏感性显著增加（图2C,D），靶标酶SDH与AB-1的结合亲和力增加近144倍，几乎与AB-1和害螨靶标酶亲和力相近（图2B）。该研究结果证明了害螨和捕食螨间靶标酶SDHC亚基相对应关键氨基酸位点差异是介导丁氟螨酯优异选择性的根本原因，解析了丁氟螨酯优异的选择性分子机制（图3），为反向设计及创制新型选择性杀螨剂提供了理论依据，具有重要的理论意义和应用前景。
图3 SDHI杀螨剂丁氟螨酯的选择性机制模式图
李金航博士研究生、魏朋副教授和秦鹃博士研究生为共同第一作者，天津大学尉迟之光教授、根特大学Thomas Van Leeuwen教授和西南大学何林教授为共同通讯作者。冯楷阳副教授、申光茂副教授、豆威教授、张友军研究员和曹鹏教授参与了研究工作。该研究得到了国家自然科学基金区域联合重点基金（No. U2202202）和国家自然科学基金面上项目（No. 31972297）及国家自然科学基金青年项目（No. 32001935）经费资助。
