近期，湖南師范大學(xué)丁學(xué)知教授主持的2006年湖南省自然科學(xué)基金重點項目“蘇云金芽胞桿菌殺蟲伴胞晶體蛋白質(zhì)組學(xué)研究”順利通過了驗收并被評為優(yōu)秀項目。

    蘇云金芽胞桿菌（Bt）是一種對多種農(nóng)業(yè)害蟲具有毒殺作用的微生物殺蟲劑，具有殺蟲高效、對人類和其它生物安全的特點，其殺蟲活性成分主要是伴胞晶體蛋白。利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究伴胞晶體蛋白的組成，尋找新的高效殺蟲蛋白質(zhì)分子，提高Bt制劑殺蟲毒力將成為國際上研究的熱點。本項目的開展對構(gòu)建高效的、廣譜的、有利于延緩害蟲抗性的殺蟲工程菌，發(fā)展我國自主創(chuàng)新的生物農(nóng)藥工業(yè)具有重要理論依據(jù)和實踐意義。

    該項研究一是在國內(nèi)外率先進行Bt殺蟲晶體蛋白質(zhì)組學(xué)研究，創(chuàng)新性地建立了一種對Bt原毒素表達譜進行鑒定的新方法，該方法可以快速、準確地篩選具有新的殺蟲特性的Bt菌株或殺蟲晶體蛋白；二是對Bt 4.0718菌株、Bt庫斯塔克亞種HD-1、Bt以色列亞種H14及武漢亞種140等Bt不同亞種殺蟲晶體蛋白進行了比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究；三是從各亞種中鑒定了對鱗翅目幼蟲有特異毒性的Cry1Ac蛋白，對鱗翅目、雙翅目幼蟲都有毒性的Cry2Aa蛋白等，為闡述Bt各亞種菌株毒力機制提供了依據(jù)。利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對本研究室構(gòu)建的含幾丁質(zhì)酶等異源基因的Bt工程菌株XBU001（pHC34）、Bt4（pHAH43）和XBU001（pHTAcS）與Bt4.0718菌株表達的晶體蛋白質(zhì)組進行了比較分析。對部分特征蛋白質(zhì)點進行原位酶解、肽質(zhì)量指紋圖分析、鑒定到Bt菌株和轉(zhuǎn)Bt菌株含有目的蛋白及Cry1Aa、Cry1Ac等功能蛋白；四是通過對昆蟲飼喂了Cry1Ac毒素前后的中腸蛋白質(zhì)組的比較研究，鑒定到了氨肽酶N等149個非冗余蛋白質(zhì)，為闡明昆蟲體內(nèi)毒蛋白特異受體的作用機制和昆蟲抗性的產(chǎn)生原因提供了重要依據(jù)；五是選擇Bt4.0718菌株中不同培養(yǎng)時期表達差異較大的重要蛋白如camelysin做進一步的功能鑒定，初步推測camelysin對Cry1Ac毒素蛋白的影響及對昆蟲受體的作用；六是運用生物信息學(xué)理論和蛋白質(zhì)信息分析軟件研究了Cry1Ac5蛋白三維結(jié)構(gòu)，分離和純化Cry1Ac5和與之結(jié)合的20-kb DNA，研究了Cry1Ac5蛋白與20-kb DNA相互作用的分子機制，探討了20-kb DNA 對Cry1Ac5蛋白的穩(wěn)定性和殺蟲毒力的影響，分析原毒素蛋白質(zhì)分子毒性核心片段在三維結(jié)構(gòu)上的細微差異，對其可能導(dǎo)致的殺蟲活性上的變化進行了推測。

    目前，該項目研究成果已經(jīng)在生產(chǎn)上得到應(yīng)用。