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小麦赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是一种世界范围的小麦病害,其主要致病菌是禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)。氰烯菌酯(2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯,试验号:JS399-19)是我国自主研发的杀菌剂,对禾谷镰孢菌表现出专一高效的抑制能力,在我国广泛用于小麦赤霉病的防治。 近年来的研究表明禾谷镰刀菌的第Ⅰ类肌球蛋白(FgMyo1)是JS399-19的作用靶点,生化分析显示JS399-19可以抑制FgMyo1的ATPase活性,但尚不清楚其分子机制。本研究对JS399-19抑制FgMyo1的分子机制,以及JS399-19作为肌球蛋白抑制剂的特异性进行了研究。主要结果如下: 首先,确定了与FgMyo1结合的轻链蛋白。FgMyo1由马达头部、IQ模序构成的颈部、以及尾部组成。IQ模序是轻链蛋白结合的部位,但尚不清楚与FgMyo1的IQ模序结合的轻链蛋白。我们利用亲和纯化的方法,从禾谷镰孢菌菌丝裂解液中纯化得到与FgMyo1结合的轻链蛋白,质谱分析显示该轻链蛋白是是钙调蛋白(FgCaM)。 其次,发现JS399-19强烈抑制FgMyo1马达活性(包括ATPase活性和体外微丝运动活性),但对FgMyo1与微丝之间的相互作用没有影响,说明JS399-19对FgMyo1的抑制发生在ATP水解循环过程的微丝解离状态。已知点突变S217L和E420K引起FgMyo1对JS399-19的抗性,这两个位点位于马达头部的50-kDa cleft区域,该区域是ATP水解产物磷酸释放的通道。进一步突变分析表明,S217和E420的侧链并不参与与JS399-19的结合。据此,我们提出JS399-19抑制FgMyo1马达活性及抗性产生机制:JS399-19结合于FgMyo1马达头部的50-kDa cleft,阻碍了ATP水解产物磷酸的释放,从而抑制了FgMyo1的ATP水解循环及其马达活性;S217L和E420K突变产生的空间位阻或50-kDa cleft构象变化妨碍了JS399-19与马达头部的结合,进而引起抗性。 最后,分析了JS399-19作为肌球蛋白抑制剂的特异性。发现JS399-19强烈地抑制FgMyo1马达头部的ATPase活性,但对其他物种的第Ⅰ类肌球蛋白,以及其他类型的肌球蛋白的马达头部活性影响很小。 综上所述,本研究确定了FgMyo1的轻链蛋白,提出了JS399-19抑制FgMyo1马达活性及抗性产生的机制,发现JS399-19是一种特异的肌球蛋白抑制剂。这些研究结果为发展新型抗菌剂提供了思路,也为解析真菌中第一类肌球蛋白的细胞生物学功能奠定了基础。