近日，天津大学尉迟之光团队与英属哥伦比亚大学的Filip Van Petegem团队合作在《Nature Communications》杂志上发表了一篇题为“Cryo-EM structures of ryanodine receptors and diamide insecticides reveal the mechanisms of selectivity and resistance”的研究文章。该研究利用冷冻电镜技术解析了来自两个不同家族的双酰胺类杀虫剂与其靶标鱼尼丁受体（RyR）的复合物结构，揭示了其选择性激活昆虫受体的分子机制。同时，团队还解析了带有常见抗性突变的受体结构，阐明了抗性突变如何通过双重机制影响杀虫剂的效能，从而导致抗药性的产生。

 

#### 研究背景

 

鱼尼丁受体（RyR）是位于内质网膜上的钙离子通道，在肌肉的兴奋-收缩耦联过程中发挥核心作用。双酰胺类杀虫剂是全球销量最高的杀虫剂之一，通过选择性激活昆虫RyR，导致钙离子过度释放，引发昆虫肌肉瘫痪并最终致死。然而，昆虫的抗药性问题日益严重，严重影响了农作物的产量和质量。

 

#### 研究方法

 

研究团队通过设计昆虫源嵌合体RyR，利用冷冻电镜技术解析了新型邻氨基甲酸类双酰胺杀虫剂四唑虫酰胺（Tetraniliprole）和邻苯二甲酰胺类双酰胺杀虫剂氟苯虫酰胺（Flubendiamide）与受体的结合模式。此外，团队还解析了带有I4790M和G4946E两种常见抗性突变的RyR结构及其与氯虫苯甲酰胺（Chlorantraniliprole）结合的复合物结构。

 

#### 主要发现

 

1. **作用位点和结合模式**：

   - 团队确认了四唑虫酰胺和氟苯虫酰胺作用于同一位点，即通道的跨膜区的假电压感受功能域（pseudo-voltage sensor domain）。

   - 两种杀虫剂以不同的方式结合，解开了长期存在的作用位点争议。

   - 研究揭示了关键氨基酸残基和药效基团在物种选择性中的作用，进一步阐明了双酰胺类衍生物的构效关系，为下一代双酰胺类杀虫剂的开发提供了重要理论依据。

 

2. **抗性突变的分子机制**：

   - 解析了带有I4790M和G4946E两种常见抗性突变的RyR结构及其与氯虫苯甲酰胺结合的复合物结构。

   - 发现突变不仅降低了钙通道的开放效率，使其更稳定地保持关闭状态，还通过改变药物结合位点结构，降低了杀虫剂的结合亲和力，从而实现了抗药性的双重效应。

 

#### 专家观点

 

- **尉迟之光教授**（天津大学）：“这项研究不仅揭示了双酰胺类杀虫剂的作用机制，还详细阐明了抗性突变的分子机制，为开发能够有效控制抗性害虫的新型绿色杀虫剂提供了重要线索。”

- **Filip Van Petegem教授**（英属哥伦比亚大学）：“冷冻电镜技术的发展为我们提供了前所未有的分辨率，使我们能够深入理解这些复杂的分子机制。这对于开发更有效的杀虫剂具有重要意义。”

 

#### 未来展望

 

这项研究不仅为双酰胺类杀虫剂的作用机制提供了详细的分子基础，还为抗性害虫的控制提供了新的思路。未来的研究将进一步探讨这些发现的实际应用，开发出能够有效控制抗性害虫的新型绿色杀虫剂，从而保障农作物的产量和质量。

 

### 结论

 

通过冷冻电镜技术，研究团队揭示了双酰胺类杀虫剂选择性激活昆虫RyR的分子机制，并阐明了抗性突变如何通过双重机制影响杀虫剂的效能。这些发现为开发下一代双酰胺类杀虫剂提供了重要的理论依据，有助于应对抗药性问题，保障农作物的产量和质量。