文章导读
当你辛苦种植的花生、马铃薯被地下蛴螬啃食殆尽，每年4000万亩次受灾、13万吨损失——你是否想过，为什么至今没有能防治它们的转基因作物？有一个被忽视的真相：不是没有杀虫蛋白，而是没人知道它怎么工作。武汉大学联合中国农科院，首次揭开Vip1-Vip2二元杀虫蛋白的“组装-递送”全链条机制，它像一个能精准钻进害虫肠道的分子导弹。但更令人兴奋的是，这套系统未来可能用来递送任意杀虫分子。如果实现，地下害虫防治格局将彻底改写。这项研究离应用还有多远？
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（通讯员药轩）近日，武汉大学与中国农科院植保所联合在《自然·通讯》（Nature Communications）最新研究成果，论文题为“Structural basis for the assembly and translocation of the Vip1-Vip2 insecticidal toxin from Bacillus thuringiensis”研究成果。武汉大学教授陈朋和中国农科院植保所研究员张杰为共同通讯作者，武汉大学博士生赵婷和中国农科院植保所副研究员王泽宇为共同第一作者。该研究解析了二元杀虫蛋白Vip1和Vip2的复合体结构，明确了其对暗黑鳃金龟幼虫的杀虫分子机制，为其在新型生物农药和抗虫转基因作物的开发与应用奠定了理论基础。
蛴螬是鞘翅目金龟甲总科幼虫的总称，是对大豆、花生、马铃薯和玉米等作物危害最为严重的地下害虫，也对草坪和苗木等产生重要威胁，在我国常年危害面积超过4000万亩次，造成产量实际损失约13万吨，对粮油作物安全生产构成重大威胁，但目前针对该类害虫的转基因抗虫作物仍为空白。Vip1和Vip2是中国农业科学院植物保护研究所鉴定并克隆的具有自主知识产权的杀虫蛋白，对蛴螬展现出优良的防治效果，但杀虫机制尚不明确。研究团队首次明确了Vip1蛋白七聚体的动态组装过程，并发现Vip2蛋白通过其N端结构域与Vip1七聚体结合（图1），其后变构形成线性肽链，通过Vip1七聚体孔洞进入肠道细胞内部，破坏害虫细胞骨架结构，最终完成对蛴螬的致死作用（图2）。此外，还通过绿色荧光蛋白替代Vip2的C端结构域实验，概念性验证了其靶蛋白递送的高效性。目前两家单位正在进行联合攻关，以期实现任意目标杀虫分子高效递送，为新一代抗虫微生物农药开发奠定基础。
图1 Vip1七聚体孔洞结合Vip2蛋白的复合体结构
图2 Vip1-Vip2二元杀虫蛋白组装与药物转运机制
据悉，中国农科院植保所教授杨青、研究员束长龙对本研究做出重要指导。该工作得到了国家自然科学基金委、武汉市自然科学基金、武汉大学启动经费、武汉大学泰康生命医学中心科研经费和中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。武汉大学科研公共服务条件平台冷冻电镜机组提供了大力支持，冷冻电镜机组高级工程师李丹阳和实验员李香凝在数据收集中提供了重要协助。
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