揭示PxGSTD5在拟除虫菊酯代谢中的作用：对Plutella xylostella抗性机制的分子和生化研究

《Insect Science》：Unraveling the role of PxGSTD5 in pyrethroids metabolism: a molecular and biochemical investigation of resistance mechanisms in Plutella xylostella

本研究通过酶动力学、体外代谢、分子对接及定点突变技术，揭示了Plutella xylostella谷胱甘肽S-转移酶PxGSTD5代谢拟除虫菊酯类杀虫剂的关键氨基酸残基（Ser12, His41, Tyr116, Phe120），为设计抗性克服型新农药提供依据。

　　

摘要

Plutella xylostella 是十字花科作物的主要害虫，它已迅速进化出对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性，这对可持续农业构成了严重威胁。在各种抗性机制中，谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）在异生物质解毒过程中起着关键作用。然而，它们与拟除虫菊酯相互作用的分子基础仍不甚明了。在这项研究中，我们通过结合酶动力学、体外代谢测定、分子对接和定点突变等方法，探讨了来自 P. xylostella 的 Delta 类 GST——PxGSTD5 在两种广泛使用的拟除虫菊酯（氟氯氰菊酯和溴氰菊酯）解毒中的代谢功能。研究结果表明，PxGSTD5 对氟氯氰菊酯（31.65%）和溴氰菊酯（41.20%）具有显著的代谢活性。分子对接和突变分析确定 Ser12、His41、Tyr116 和 Phe120 是负责底物结合和催化的关键氨基酸残基。将这些残基替换为丙氨酸会显著降低酶的代谢效率，这凸显了它们在 GST 介导的解毒过程中的关键作用。本研究为 PxGSTD5 在 P. xylostella 中参与拟除虫菊酯代谢和抗性提供了直接的生化和结构证据。这些发现为解毒的分子机制提供了宝贵见解，并有助于合理设计能够克服 GST 介导的抗性的下一代杀虫剂，从而改进害虫管理策略。

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