草地贪夜蛾幼虫味觉受体SfruGR8和SfruGR9的基因克隆及配体结合特性分析

　　

摘要： 【目的】克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda幼虫头部表达的味觉受体基因SfruGR8和SfruGR9，并解析其配体结合特性, 为揭示草地贪夜蛾幼虫对糖类物质感知的分子机制奠定理论基础。【方法】基于草地贪夜蛾幼虫转录组测序数据与味觉受体基因鉴定结果，通过PCR克隆具有完整开放阅读框(open reading frame, ORF)的SfruGR8和SfruGR9 cDNA序列；利用系统发育进化和多序列比对分析SfruGR8和SfruGR9序列结构特征；采用非洲爪蟾Xenopus laevis卵母细胞体外表达系统，并结合双电极电压钳技术，测定重组表达蛋白SfruGR8和SfruGR9对11种候选配体化合物(肌醇和10种糖类物质)的电生理反应；通过三维结构建模和分子对接模拟预测SfruGR8和SfruGR9分别与葡萄糖和果糖的结合位点。【结果】克隆得到草地贪夜蛾SfruGR8(GenBank 登录号: LOC118262948)和SfruGR9(GenBank 登录号: LOC118274941)的cDNA全长序列。SfruGR8和SfruGR9分别具有8个和7个跨膜结构域，具有N端长位于细胞膜内、C端短位于细胞膜外的特征，且在C末端均含有保守基序-hh(G/A/S)(A/S)hhTYhhhhhQF，属于糖类受体家族。重组SfruGR8对葡萄糖表现出最强的响应，而重组SfruGR9仅对果糖表现出特异性反应；SfruGR8和SfruGR9分别结合葡萄糖和果糖时均呈剂量依赖性。重组SfruGR8与葡萄糖通过氢键和范德华力结合，结合能为-25.26 kJ/mol；重组SfruGR9与果糖通过相同作用力结合，其结合能为-26.67 kJ/mol。【结论】味觉受体SfruGR8和SfruGR9均为糖类受体。SfruGR8对葡萄糖具有较强的响应， SfruGR9则特异结合果糖。推测SfruGR8和SfruGR9在草地贪夜蛾幼虫取食或消化糖类化合物过程中发挥重要作用。