昆虫细胞色素P450基因的多样性_进化及表达调控(8)

近几年又不断有新的研究结果证明P450的过量表达在介导昆虫抗性产生方面的重要作用。Bautista等(2008)发现氯菊酯抗性品系小菜蛾Plutellaxylostella4龄幼虫体内的P450基因CYP6BG1过量表达,并通过基因沉默证明过量表达的CYP6BG1增强了氯菊酯的代谢,从而导致抗性的产生。Karunker等(2008)发现,B型和Q型烟粉虱对吡虫啉的抗性由CYP6CM1过量表达引起的。Willoughby等(2006)利用微阵列技术证明了在杀虫剂抗性的果蝇中,P450基因的过量表达起着重要作用。Strode等(2008)通过构建埃及伊蚊的P450,GSTs及酯酶和胆碱酯酶等235个抗性有关的基因的微阵列芯片,表明了CYP9亚族在抗性品系中高度表达。Daborn等(2007)利用GAL4/UAS系统研究表明果蝇P450Cyp6g1,Cyp6g2和Cyp12d1基因的过量表达导致了其对DDT、烯啶虫胺、环虫腈、二嗪农的抗性。LeGoff等(2006)利用微阵列技术对86个果蝇P450基因的表达差异研究,发现苯巴比妥或莠去津可以诱导Cyp6a2,Cyp6w1和Cyp12d1基因过量表达。

细胞色素P450基因系统是一个十分复杂的体系,它的表达调控是生物体内和体外多种因素相互作用的结果。其中基因激活和转录水平的调节是基因调控的最主要环节。发生在基因转录水平上的调控涉及顺式作用元件(cis-actingelement)和反式作用因子(trans-actingfactor)两个因素(唐振华和吴士雄,2000)。P450的表达可能受顺式调控元件,反式作用因子或顺式、反式因子的共同调控,调控可能涉及转录增强的转录机制或mRNA稳定性增加的转录后机制(邱星辉和冷欣夫,1999)。上述几种P450表达调控机制在昆虫中都已经发现。抗性品系的昆虫受到诱导后往往在顺式调控元件或反式作用因子的调控下产生P450的过量表达。

3.1 受顺式元件调控的昆虫P450基因

香芹黑凤蝶P.polyxene的CYP6B1v3(Prapaipongetal.,1994)、北美黑条黄凤蝶(P.glaucus)的CYP6B4(Mcdonnelletal.,2004)、家蝇的CYP28B1和CYP4G13v2(LiuandZhang,2002)、不吉按蚊A.Funestus的CYP6P9(Amenyaetal.,2008)等P450基因都受顺式元件调控。

Prapaipong等(1994)对香芹黑凤蝶P.polyxene的研究发现CYP6B1v3基因启动子序列包含TATA和CAAT盒等顺式元件,这些顺式元件在昆虫受到花椒Hung等(1996)通过分析来自P.polyxene的CYP6B4v2、CYP6B5v1和来自P.glaucus的CYP6B1v3和CYP6B3v2等4个基因的5c端上游序列发现,它们的启动子区存在XRE-xan(xanthotoxinresponsiveelement)等相似的转录调控元件。Petersen等(2003)通过研究CYP6B1v3启动子区操控报告基因CAT在Sf9细胞中的表达证明,在香芹黑凤蝶CYP6B1v3基因启动子存在重叠的EcRE/ARE/XRE-xan元件,用于激活过量表达。Mcdonnell等(2004)研究发现,在北美黑条黄凤蝶P.glaucus中代谢呋喃香豆素的P450基因CYP6B4和CYP6B1启动子在某些区域高度相似,也存在EcRE/ARE/XRE-xan元件,这些转录调控元件在花椒毒素或苯并芘诱导下调控CYP6B4基因的过量表达。Brown等(2004)发现C/EBP和Inr等更接近启动子的元件也在花椒毒素的诱导下调控CYP6B1v3的过量表达。Liu和Zhang(2002)通过对家蝇的研究发现,P450基因CYP28B1和CYP4G13v2受顺式元件调控。这两个基因的启动子不仅与CYP6D1启动子同源,而且还有与CYP6B1相似的启动子元件。Amenya等(2008)发现,不吉按蚊A.Funestus中的CYP6P9基因也受顺时元件的调控发生过量表达从而产生对拟除虫菊酯的抗性。3.2 受反式作用因子调控的昆虫P450基因一些研究表明,家蝇的CYP6A1(Feyereisenetal.,1995),果蝇的Cyp6a2(Maitraetal.,2000),Cyp6a9(Maitraetal.,1996),Cyp6a8(Maitraetal.,2002)基因的过量表达受反式因子的调控。反式因子突变可能发生在调节基因的启动子区、基因编码区,或通过突变影响反式作用因子的转录后修饰。

CYP6A1作为从抗性品系家蝇中分离的第一个P450基因(Feyereisenetal.,1989),在抗性品系中mRNA的表达量至少高出敏感品系10倍(Carinoetal.,

1994)。Feyereisen等(1995)研究发现,CYP6A1过量表达受反式作用因子调控。Maitra等(2000)通过基因杂交和染色体置换研究了位于果蝇Ò号染色体上的Cyp6a2和Cyp6a8的过量表达机制,发现敏感品系中两基因的表达均受到位于Ó号染色体上的反式作用因子的抑制,而抗性品系的反式作用因子发生基因突变失去抑制功能从而产生过量表达。Maitra等(2002)将Cyp6a8启动子上游序列与荧光素报告基因融合,用以检测Cyp6a8启动子活性。结果表明抗性品系91-RCyp6a8的-11/-761区域能够与有活性的反式作用因子结合,再