深度解析Vip3Aa的分子结构及作用机制(2020.8.9 Plant Biotechnology Journal)
2020-08-25



苏云金芽孢杆菌(Bt)能合成有效的杀虫蛋白,如产孢过程中分泌的Cry毒素已被广泛用于农业生產。除此之外,Bt也可分泌大量的植物性杀虫蛋白(Vip),这些蛋白被分为三个不同的家族。目前研究证实,Vip3家族成员对鳞翅目昆虫具有广谱活性,且它们针对的结合位点不同于Cry蛋白的结合位点,因此被认为是Bt杀虫毒素的优质补充。Vip3蛋白是一种非活性状态的原毒素,需要先被昆虫肠道中的蛋白酶激活才能发挥功能即触发细胞死亡。尽管Vip3家族的第一个成员早在20多年前就已被发现,且编码Vip3蛋白的基因已被引入植物中用于创制Bt作物,但人们对其在分子水平上的三维结构及作用机制仍知之甚少。
2020年8月7日,Nature Communications杂志在线发表了玛格丽塔·萨拉斯生物学研究中心的题为“Molecular architecture and activation of the insecticidal protein Vip3Aa from Bacillus thuringiensis”的研究论文,成功解析了Vip3Aa在分子水平上的三维结构及其作用机制。
在这项研究中,作者首先揭示了Vip3Aa原蛋白的分子结构,Vip3原蛋白自发组装成高度稳定的、金字塔形结构的四聚体,其中包含三个假定的聚糖结合位点,其N-末端区域形成核心和顶点,而C-末端区域由三个球状结构域组成且暴露在溶剂中。
进一步研究发现,Vip3Aa由五个不同的结构域组成。结构域I从N端延伸到初级蛋白酶裂解位点,其中包含着四个长的、高度弯曲的α-螺旋(α1–α4);结构域II(残基200–325)在裂解位点之后立即开始,该位点位于连接螺旋α4和α5的完全暴露的环中;结构域III(残基328-532)与Cry内毒素非常相似,包含三个反平行的β-片形成的β-棱镜折叠,可与该蛋白的最N端片段(残基14-23)相互作用并与四聚体的核心结合;最后的两个结构域具有相似的CBM(碳水化合物结合模块)折叠,它们对壳聚糖和几丁质有强烈的偏好性。……
