《家蠶蔗糖特異性水解酶的適應性進化機制及其功能研究》是依託浙江大學，由王華兵擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：家蠶蔗糖特異性水解酶的適應性進化機制及其功能研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：王華兵
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鱗翅目昆蟲膜結合型蔗糖酶不僅是蔗糖水解的關鍵酶, 而且在滲透壓調節、脅迫回響和信號傳導等多個方面發揮重要作用。昆蟲膜結合型蔗糖酶因與細胞膜脂雙層結合, 純化困難, 具體酶性質一直鮮有報導。申請者在前期研究中首次鑑定了家蠶膜結合型蔗糖特異性水解酶基因BmSUH, 但其適應性進化機制和生物學功能尚不清楚。本研究以新發現的BmSUH為切入點, 通過點突變和突變體酶學性質分析, 研究在進化過程中關鍵胺基酸的變化對酶學特徵形成的影響。套用CRISPR/Cas9技術對BmSUH 基因進行特異性敲除, 分析和比較正常和BmSUH 基因敲除家蠶的經濟性狀和生理生化性狀, 探明BmSUH在家蠶生長發育過程中的生理功能, 為揭示鱗翅目昆蟲特異性消化吸收機理提供理論基礎和重要參考, 同時為我們提高家蠶的飼料消化吸收率、開發優質低成本人工飼料和提高葉絲轉化率提供理論支撐。
結題摘要
昆蟲膜結合型蔗糖酶不僅是蔗糖水解的關鍵酶, 而且在滲透壓調節、脅迫回響和信號傳導等多個方面發揮重要作用。昆蟲膜結合型蔗糖酶因與細胞膜脂雙層結合,純化困難,具體的酶性質一直鮮有報導。本研究在前期工作的基礎上，首次從分子進化角度闡釋了鱗翅目昆蟲SUH家族的適應性進化機制，證明了正選擇作用作為適應性進化的重要驅動力，導致α-葡萄糖苷酶 GH13家族在鱗翅目昆蟲中發生擴張和功能分化，產生了蔗糖特異性水解酶SUH。此外，採用CRISPR/Cas9技術對BmSUH基因進行特異性敲除，研究了家蠶BmSUH的生理功能。結果表明BmSUH突變體的糖代謝水平整體下降，中腸膜結合型蔗糖酶的活性明顯降低，幼蟲生長期延長。進一步研究表明BmSUH在桿狀病毒經口感染過程中發揮作用。缺失BmSUH的突變體對BmNPV的經口感染具有一定的抵抗性，其存活率顯著上升。本研究闡明了鱗翅目昆蟲SUH的進化機制，明確了BmSUH在家蠶生長發育過程中的作用,為研究以家蠶為代表的鱗翅目昆蟲特異性消化吸收系統提供了理論基礎和重要參考。此外，本研究有望為闡明BmNPV與宿主的相互作用及侵入機制提供一個突破口，為防治BmNPV提供理論基礎。
