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DAP-seq助力揭示轉錄因子在草地貪夜蛾Bt抗性中重要作用

瀏覽次數:1013 發布日期:2024-4-25  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
2024年4月6日,武漢生物工程學院生命科學與技術學院劉磊磊課題組International Journal of Biological Macromolecules中科院一區,影響因子8.2)期刊在線發表了“Contribution of the transcription factor SfGATAe to Bt Cry toxin resistance in Spodoptera frugiperda through reduction of ABCC2 expression”的研究論文。該團隊利用DAP-seq等技術闡明了轉錄因子SfGATAe對毒素受體基因SfABCC2表達的調控機制,并全面闡釋了這種轉錄調控機制對草地貪夜蛾Bt抗性產生的重要影響。這項研究為探索SfGATAe在抗性機制中的作用,并為開發以SfGATAe為靶點的生物農藥奠定了重要理論基礎。
 
ABCC2轉運蛋白屬于多次跨膜蛋白,其不同情況的突變能引起機體對Bt毒素不同程度的抗性,SfABCC2轉運蛋白介導的草地貪夜蛾對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錄水平調控與昆蟲Bt抗性關系知之甚少,GATA轉錄因子屬于鋅指蛋白家族,包含位于 NH2 末端區域的轉錄激活域、兩個高度保守的鋅指區域、一個核定位信號序列和一個未知功能的 COOH 末端域, GATAe 通過調節中腸組織特異性基因的表達,參與中腸干細胞的發育和分化。
圖1草地貪夜蛾卵巢細胞系中的亞細胞定位分析 
該研究團隊運用了DAP-seq技術,以高通量、高分辨率的鑒定了SfGATAe的直接轉錄結合位點。該研究共識別出了19,740個結合峰,其中1,507個位點位于啟動區。該研究通過構建一系列截短載體,并利用雙熒光素報告系統評估了每個構建對報告基因的驅動能力,并成功鑒定了調控元件的關鍵區域。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受體啟動子結合關鍵區域鑒定
圖3 SfGATAe結合啟動子區的DNA基序鑒定
轉錄因子SfGATAe在草地貪夜蛾時空表達分析表明,SfGATAe的在中腸表達水平都顯著高于非中腸器官,中腸中SfGATAe的增強表達可能表明其參與調節昆蟲代謝或解毒過程,尤其在調控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育階段和各部位時空表達模式
SfGATAe表達水平降低導致SfABCC2受體表達減少,進而導致幼蟲對Cry1Ac毒素的敏感性降低。SfGATAe與SfABCC2基因啟動子內的關鍵結合位點的結合調節了SfABCC2蛋白的表達。SfGATAe在腸道內表現出高水平表達,敲降SfGATAe表達,幼蟲體內SfABCC2的表達降低。該研究加強了對鱗翅目害蟲中ABCC2的后轉錄調控的理解,為進一步探索SfGATAe在調控Cry1Ac和其他殺蟲劑抗性機制中的功能奠定基礎。
圖5 抑制SfGATAe表達量減少ABCC2表達水平導致草地貪夜蛾對Bt抗性
 
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131459
 
發布者:藍景科信河北生物科技有限公司
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