昆虫抗冻蛋白研究进展—蔡朝辉.pptVIP

 课程：昆虫生理生化 学号：2014301110210 报告人：蔡朝辉 昆虫抗冻蛋白的研究进展 Contents 前言  抗冻蛋白在提升昆虫耐寒性中的应用 展望 抗冻蛋白在昆虫抗冻生理中的作用 前言  在鱼类、昆虫及植物中均发现有抗冻蛋白（antifreeze proteins，AFPs）存在，鱼类AFP包括含糖基的AFPs和不含糖基的AFP Ⅰ-Ⅳ,就目前的研究结果看来,其抗冻活性没有昆虫的高。作 为对 环境 低 温 的 一 种 适 应 策 略 ， 昆虫 在 体液 、肠 液 和 细 胞 内 液 中 产 生 抗 冻 蛋 白（Horwath，1996）抗 冻 蛋 白 是 一类 抑 制 冰晶生 成 的蛋 白质 ， 以非 依数性形式降低水溶液的冰 点 ，却不显著改变其熔点（Celik，2010）。  由抗冻蛋白导致的冰点和熔点之间的差值被称为热滞温度或热滞活性 ， 因此抗冻蛋白也被称作热滞蛋白 (thermal hysteresis protein s ， THPs) ， 同时抗冻蛋白可以抑制重结晶过程并直接影响冰晶的形成过程（Knigh，1986）。Duman 等人对阿拉斯加北部地区的 75 种昆虫和 6种 蜘蛛进行研究 ， 发现其中 30 多种昆虫和 3 种蜘蛛中含有抗冻 蛋 白 。目前主要研究的昆虫 AFPs 包括蛾类和甲虫 ，如云杉卷叶蛾 、赤翅甲 、黄粉虫 、准噶尔小胸鳖甲 、 洛氏脊漠甲 、 光滑鳖甲等 。 前言    抗冻蛋白在昆虫抗冻生理中的作用 1.抗冻蛋白空间结构 昆虫抗冻蛋白在空间结构方 面不同于植物抗冻蛋白和鱼类 抗冻蛋白 ，其热滞活性远远高 于这两种蛋白 。 昆虫抗冻 蛋 白结 构最典型的是云山卷叶蛾 抗冻蛋白 、 黄粉甲抗冻蛋白和 赤翅甲抗冻蛋白 。 云山卷叶蛾的抗冻蛋白为左手 β螺旋型 ，每圈由 15～ 17 个氨基酸残基组成（Duman，2001） ，这种抗冻蛋白具有“T x T ”模型 ， 这个模型中的结构与冰晶晶格的棱形结构相符 ，符合“吸附抑制 ”学说 （Stefen，2000）。 抗冻蛋白在昆虫抗冻生理中的作用 黄粉虫抗冻蛋白冻蛋白的结构具有平行右手方向的β螺旋。（Liou，2000） Mimicry of ice structure bysurface hydroxyls and waterof a β-helix antifreeze protein  抗冻蛋白在昆虫抗冻生理中的作用 2.抗冻蛋白在昆虫中的作用 越冬昆虫有两大类 , 一是体内不结冰的 , 二是只限于细胞外结冰的 , 前者称为免冻性昆虫 (freeze-avoidance insects) , 后者则称为耐冻性昆虫 (freeze-tolerance insects) , 这两类昆虫的抗冻机制均涉及 AFPs 。   抗冻蛋白在昆虫抗冻生理中的作用 2.1 AFPs 在免冻性昆虫中的作用 降低过冷点可能是昆虫防冻作用的原因 , 降低过冷点可能通过以下三种方式达到 : 1) 积累依数性的抗冻剂 , 如多元醇 , 利用 1. 8 ～ 5. 4 mol/ L 多元醇 , 可增加过冷点 10 ℃ ; 2) 在激素控制下完全去除脂蛋白 冰核剂可使过冷点降至 - 20 ～ -40 ℃, 但完全去除冰核剂并不容易实现 。; 3) 掩饰冰核剂, 过冷和 AFPs 代谢有时间上的对应性 , 例如昆虫 Meracantha contracta , 在二月份当地气温最低时 , 体液过冷点最低 , AFPs 积累量 也最大 ; 随着气温 回升 , 过 冷点也增 高 , AFPs 积累减 少（Patterson，1978）。 2.2 AFPs 在耐冻性昆虫中的作用 抗冻蛋白在昆虫抗冻生理中的作用 低温冷冻速率是冻伤产生的关键因素(华泽钊,1993),AFPs 和冰核剂适当的结合 , 控制过冷水平和冰晶的生长速度 , 从而最大限度减少低温损伤 。AFPs 还抑制冰晶的重晶化 , 在耐冻昆虫中 , AFPs 的功能可能就在于重晶化的抑制作用 。 由于重晶化的抑制作用 比冰晶生长的抑制作用 更容易达到 , 即只需少量 AFPs (20μg/ m L) , 就有较高的重晶化抑制活性(Duman,1993) 。   抗冻蛋白在提升生物耐寒性中的应用   抗冻蛋白在提升昆虫耐寒性中的应用     在这个研究中，作者将肩突