2021年7月12日，農學(xué)院昆蟲(chóng)所黃佳教授課題組在eLife發(fā)表題為“An octopamine receptor confers selective toxicity of amitraz on honeybees and Varroa mites”的研究論文，揭示了昆蟲(chóng)的Oct?2R型章魚(yú)胺受體是殺蟲(chóng)劑雙甲脒在體內的唯一分子靶標。

 

　　發(fā)現和確定殺蟲(chóng)劑的作用機理是昆蟲(chóng)毒理學(xué)研究的核心問(wèn)題，無(wú)論是對于研究殺蟲(chóng)劑的選擇性毒力以及對環(huán)境生物的潛在影響，害蟲(chóng)抗藥性的監測和管理，還是基于靶標的殺蟲(chóng)劑設計和篩選等都非常重要。甲脒類(lèi)殺蟲(chóng)劑包括殺蟲(chóng)脒，雙甲脒等是一類(lèi)重要的殺蟲(chóng)殺螨農藥，其中殺蟲(chóng)脒目前已經(jīng)不在使用，而雙甲脒則仍用于控制各種葉螨、粉虱、介殼蟲(chóng)等。另外，雙甲脒對哺乳動(dòng)物低毒，對蜜蜂基本無(wú)毒，所以還廣泛用于防治家畜和寵物的各種外寄生蟲(chóng)以及蜂巢中的狄斯瓦螨。盡管很早就通過(guò)體外生理學(xué)實(shí)驗發(fā)現甲脒類(lèi)殺蟲(chóng)劑可能作用于昆蟲(chóng)的章魚(yú)胺受體（類(lèi)似哺乳動(dòng)物腎上腺素受體的G蛋白偶聯(lián)受體家族），但是對于其引起的細胞下游信號反應仍存在爭議。隨著(zhù)分子生物學(xué)和基因組學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現在節肢動(dòng)物的基因組中存在多種章魚(yú)胺受體基因，各自的下游信號通路也不同，那么到底哪一個(gè)是甲脒類(lèi)殺蟲(chóng)劑的主要靶標，或者說(shuō)哪些受體的激活才導致了害蟲(chóng)的致死效應，這些問(wèn)題還不清楚。該論文利用分子藥理學(xué)結合果蠅遺傳學(xué)的方法，首次證實(shí)雙甲脒通過(guò)激活害蟲(chóng)體內的Oct?2R型章魚(yú)胺受體，從而導致過(guò)度興奮而死亡。更重要的是，通過(guò)比較蜜蜂和瓦螨Oct?2R受體的結構和藥理學(xué)性質(zhì)，發(fā)現其中配體結合口袋的三個(gè)氨基酸差異決定了雙甲脒對兩者的不同毒力，從而使得其可以安全高效地防治這種對蜂群產(chǎn)生毀滅性打擊的寄生螨。

 

　　該研究一方面有助于害蟲(chóng)的抗性監測和管理，更重要的是有助于篩選對授粉昆蟲(chóng)更加安全的殺蟲(chóng)劑，比如很多具有殺蟲(chóng)活性的植物精油特異性地作用于章魚(yú)胺受體，值得進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和應用。論文也是黃佳教授課題組在之前對酪胺受體（Current Biology，2016）和5-羥色胺受體（eLife，2016）作為害蟲(chóng)防治靶標研究的基礎上，在昆蟲(chóng)毒理學(xué)領(lǐng)域的又一項突破。

 

　　黃佳教授為論文的通訊作者，博士生郭磊為第一作者，碩士生范昕雨，博士后喬小木和加州大學(xué)圣巴巴拉分校的Craig Montell教授也參與了本研究。感謝北京大學(xué)饒毅教授，浙大醫學(xué)院龔哲蜂教授，農學(xué)院黃健華研究員，生研院王立銘教授在果蠅品系上的幫助；動(dòng)科院鄭火青副教授提供的瓦螨材料；醫學(xué)院田引軍博士，藥學(xué)院胡雪萍博士在實(shí)驗技術(shù)上的指導。特別感謝農學(xué)院王曉偉教授對論文的寶貴意見(jiàn)。

 

　　論文鏈接：https://elifesciences.org/articles/68268