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DAP-seq助力揭示轉(zhuǎn)錄因子在草地貪夜蛾Bt抗性中重要作用

瀏覽次數(shù):913 發(fā)布日期:2024-4-25  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
2024年4月6日,武漢生物工程學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉磊磊課題組International Journal of Biological Macromolecules中科院一區(qū),影響因子8.2)期刊在線發(fā)表了“Contribution of the transcription factor SfGATAe to Bt Cry toxin resistance in Spodoptera frugiperda through reduction of ABCC2 expression”的研究論文。該團(tuán)隊利用DAP-seq等技術(shù)闡明了轉(zhuǎn)錄因子SfGATAe對毒素受體基因SfABCC2表達(dá)的調(diào)控機(jī)制,并全面闡釋了這種轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制對草地貪夜蛾Bt抗性產(chǎn)生的重要影響。這項研究為探索SfGATAe在抗性機(jī)制中的作用,并為開發(fā)以SfGATAe為靶點的生物農(nóng)藥奠定了重要理論基礎(chǔ)。
 
ABCC2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白屬于多次跨膜蛋白,其不同情況的突變能引起機(jī)體對Bt毒素不同程度的抗性,SfABCC2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的草地貪夜蛾對Bt毒素抗性研究具有重要的意義。而鱗翅目昆蟲中特異性毒素受體的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控與昆蟲Bt抗性關(guān)系知之甚少,GATA轉(zhuǎn)錄因子屬于鋅指蛋白家族,包含位于 NH2 末端區(qū)域的轉(zhuǎn)錄激活域、兩個高度保守的鋅指區(qū)域、一個核定位信號序列和一個未知功能的 COOH 末端域, GATAe 通過調(diào)節(jié)中腸組織特異性基因的表達(dá),參與中腸干細(xì)胞的發(fā)育和分化。
圖1草地貪夜蛾卵巢細(xì)胞系中的亞細(xì)胞定位分析 
該研究團(tuán)隊運(yùn)用了DAP-seq技術(shù),以高通量、高分辨率的鑒定了SfGATAe的直接轉(zhuǎn)錄結(jié)合位點。該研究共識別出了19,740個結(jié)合峰,其中1,507個位點位于啟動區(qū)。該研究通過構(gòu)建一系列截短載體,并利用雙熒光素報告系統(tǒng)評估了每個構(gòu)建對報告基因的驅(qū)動能力,并成功鑒定了調(diào)控元件的關(guān)鍵區(qū)域。通過酵母單雜交實驗、DNA pull down和定點突變等實驗,確定了轉(zhuǎn)錄因子SfGATAe在ABCC2靶基因中的核心控制位點。
圖2 SfGATAe 與ABCC2受體啟動子結(jié)合關(guān)鍵區(qū)域鑒定
圖3 SfGATAe結(jié)合啟動子區(qū)的DNA基序鑒定
轉(zhuǎn)錄因子SfGATAe在草地貪夜蛾時空表達(dá)分析表明,SfGATAe的在中腸表達(dá)水平都顯著高于非中腸器官,中腸中SfGATAe的增強(qiáng)表達(dá)可能表明其參與調(diào)節(jié)昆蟲代謝或解毒過程,尤其在調(diào)控Cry1Ac毒素受體ABCC2方面的重要作用。
圖4 SfGATAe在草地貪夜蛾不同發(fā)育階段和各部位時空表達(dá)模式
SfGATAe表達(dá)水平降低導(dǎo)致SfABCC2受體表達(dá)減少,進(jìn)而導(dǎo)致幼蟲對Cry1Ac毒素的敏感性降低。SfGATAe與SfABCC2基因啟動子內(nèi)的關(guān)鍵結(jié)合位點的結(jié)合調(diào)節(jié)了SfABCC2蛋白的表達(dá)。SfGATAe在腸道內(nèi)表現(xiàn)出高水平表達(dá),敲降SfGATAe表達(dá),幼蟲體內(nèi)SfABCC2的表達(dá)降低。該研究加強(qiáng)了對鱗翅目害蟲中ABCC2的后轉(zhuǎn)錄調(diào)控的理解,為進(jìn)一步探索SfGATAe在調(diào)控Cry1Ac和其他殺蟲劑抗性機(jī)制中的功能奠定基礎(chǔ)。
圖5 抑制SfGATAe表達(dá)量減少ABCC2表達(dá)水平導(dǎo)致草地貪夜蛾對Bt抗性
 
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131459
 
發(fā)布者:藍(lán)景科信河北生物科技有限公司
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