2024年12月24日晚24時(shí)，國(guó)際頂級(jí)期刊《細(xì)胞（Cell）》在線發(fā)表了楊青教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果，該研究首次揭示了ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)輸脂質(zhì)和外排農(nóng)藥的完整過程，植物病蟲害綜合治理全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所為論文第一單位。這是楊青團(tuán)隊(duì)繼2022年破譯幾丁質(zhì)生物合成機(jī)制以來在昆蟲學(xué)和農(nóng)藥靶標(biāo)學(xué)領(lǐng)域的又一重大突破。該研究為開發(fā)安全、低抗性的綠色農(nóng)藥奠定了重要基礎(chǔ)。

 

　　病蟲害對(duì)全球糧食安全、貿(mào)易和生計(jì)都構(gòu)成嚴(yán)重威脅。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織估算，全世界每年因農(nóng)作物病蟲害造成的產(chǎn)量損失高達(dá)40%，經(jīng)濟(jì)損失超過2200億美元。農(nóng)藥為保護(hù)作物、減少經(jīng)濟(jì)損失做出了重要貢獻(xiàn)。因此，高效、生態(tài)友好、低抗性的綠色農(nóng)藥是農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

 

　　創(chuàng)制綠色農(nóng)藥的關(guān)鍵，在于找到人畜安全的綠色農(nóng)藥分子靶標(biāo)。該研究在昆蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一類特殊的蛋白質(zhì)—ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。這類蛋白負(fù)責(zé)將脂質(zhì)運(yùn)輸?shù)嚼ハx表皮，從而防止昆蟲脫水并抵御病原微生物的入侵。ABCH存在于所有昆蟲中，但不存在于人類、脊椎動(dòng)物和植物中，因此是一個(gè)待開發(fā)的、理想的農(nóng)藥分子靶標(biāo)。

 

　　該研究首次報(bào)道了ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，揭示了ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與昆蟲幾丁質(zhì)表皮主要脂質(zhì)成分“神經(jīng)酰胺”和外源性底物殺蟲劑“苯氧威”互作的分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，ABCH通過招募神經(jīng)酰胺分子和農(nóng)藥分子，使其結(jié)合在一個(gè)狹窄、細(xì)長(zhǎng)的“拱形”通道中，在ATP水解提供的驅(qū)動(dòng)力下，形成一種“擠壓泵”，將其排出細(xì)胞外，從而幫助昆蟲解毒和構(gòu)建表皮脂質(zhì)屏障。更具挑戰(zhàn)的是，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的抑制劑分子。這個(gè)“X”型的分子完美地將ABCH“卡”在底物結(jié)合的狀態(tài)中，阻止了ABCH外排農(nóng)藥的功能，因而為解決抗藥性問題提供了全新的思路。

 

　　楊青教授為論文的通訊作者，大連理工大學(xué)博士研究生陳金利、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所段燕偉博士為該論文的共同第一作者。

 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.033