Tá ról ríthábhachtach ag lotnaidicídí i ndéileáil le ganntanas bia domhanda agus i ngleic le galair dhaonna veicteoirí-iompartha. Mar sin féin, éilíonn an fhadhb atá ag fás maidir le friotaíocht lotnaidicídí go práinneach go bhfaightear comhdhúile nua a dhíríonn ar spriocanna nach bhfuiltear ag úsáid go leor. Is féidir le bealaí acmhainneachta gabhdóra neamhbhuana feithidí (TRPV) - Nanzhong (Nan) agus neamhghníomhach (Iav) - bealaí heitrealógacha (Nan-Iav) a fhoirmiú agus dul i bhfeidhm ar orgáin mheicnic-chéadfacha a idirghabhálann geotrópacht, éisteacht agus proprioception i bhfeithidí. Díríonn roinnt lotnaidicídí, amhail aphidopyrrolidone (AP), ar Nan-Iav trí mheicníochtaí anaithnide. Tá AP éifeachtach i gcoinne feithidí atá ag sú isteach (hemipterans), rud a chuireann cosc ar bheathú trí chur isteach ar fheidhm na snáithíní. Ní féidir le AP ceangal ach le Nan, ach ní féidir ach le Nan-Iav idirghníomhú le hagónaithe, lena n-áirítear nicotinamide endogenous (NAM), agus ar an gcaoi sin gníomhaíocht cainéil a thaispeáint. In ainneoin acmhainneacht Nan-Iav mar sprioc feithidicíd, is beag atá ar eolas faoina thionól cainéil, suíomhanna ceangailteach rialála, agus rialáil atá ag brath ar Ca2+, rud a chuireann bac ar fhorbairt bhreise feithidicídí. Sa staidéar seo, úsáideadh crió-mhicreascópacht leictreon chun struchtúr Nan-Iav i bhfeithidí Hemiptera a chinneadh sa stát saor ó calmodulin-ligand, chomh maith le AP agus NAM ag teorainn fhearann cíteaplasmach athchleachtach ankyrin (ARD). Ar ionadh, fuarthas amach gur féidir leis an bpróitéin Nan féin peantaméir a fhoirmiú, atá cobhsaithe ag idirghníomhaíochtaí ARD faoi thionchar AP. Nochtann an staidéar seo idirghníomhaíochtaí móilíneacha idir feithidicídí agus agónaithe agus Nan-Iav, ag béim ar thábhacht ARD i bhfeidhm agus i dtionól na gcainéal, agus ag iniúchadh mheicníocht rialála Ca2+.
I gcomhthéacs an athraithe aeráide dhomhanda atá ag éirí níos déine, tá slándáil bia dhomhanda atá ag dul in olcas ar cheann de na príomhdhúshláin sa 21ú haois, agus beidh iarmhairtí forleathana aige don tsochaí.1,2Meastar i dtuarascáil Staid Slándála Bia agus Cothaithe ar Domhan 2023 (SOFI) na hEagraíochta Domhanda Sláinte go bhfuil thart ar 2.33 billiún duine ar fud an domhain ag fulaingt ó éiginnteacht bia measartha go dian, fadhb atá ann le fada an lá.3,4Ar an drochuair, meastar go gcailltear 20% go 30% nó níos mó de thoradh barr gach bliain de bharr lotnaidí agus pataiginí, agus meastar go gcuirfidh téamh domhanda friotaíocht lotnaidí agus leochaileacht barr in olcas.4,5,6,7,8Tá forbairt lotnaidicídí ríthábhachtach ní hamháin chun barra a chosaint ó lotnaidí agus scaipeadh pataiginí veicteoir-iompartha a laghdú, ach freisin chun galair dhaonna veicteoir-iompartha amhail fiabhras deinge, maláire, agus galar Chagas a chomhrac, atá ag éirí níos frithsheasmhaí i gcoinne lotnaidicídí.5,9,10,11
I measc na bpríomhspriocanna feithidicídí néarthocsaineacha, is ionann an cainéal TRPV heitreitreatraiméireach Nanchung (Nan)-Neamhghníomhach (Iav) agus aicme spriocanna feithidicídí nár aimsíodh ach le deich mbliana anuas, lena n-áirítear feithidicídí atá ar fáil go tráchtála amhail imidacloprid agus pyraclostrobin.12,13,14Is táirge forbraíodh agus tráchtálaithe le déanaí é an feithidicíd leathshintéiseach aphidopyrrolifen (AP) agus is é an feithidicíd gníomhach Inscalis® a phríomh-chomhábhar, a cheanglaíonn AP ag leibhéal gníomhaíochta fo-nanamólach.15Léiríonn AP tocsaineacht ghéar íseal do phailneoirí, feithidí tairbhiúla, agus orgánaigh neamhspriocdhírithe eile, agus nuair a úsáidtear é de réir threoracha an lipéid, is féidir leis brú friotaíochta in aghaidh feithidicídí eile a laghdú.16,17,18Tá Nan agus Iav scaipthe go forleathan i measc speiceas feithidí, ní chomhléirítear iad ach i néaróin gabhdóra stráice cordaí na n-aintéiní agus na ngéaga, agus tá siad ríthábhachtach maidir le héisteacht, braistint domhantarraingthe, agus proprioception.13,16,19,20,21,22Spreagann AP, imidacloprid, agus pyraclostrobin an coimpléasc Nan-Iav trí mheicníocht uathúil, rud a chuireann cosc ar thrasduchtú comhartha proprioceptive sa deireadh.13,16,23I bhfeithidí a shúitear go tolltach (hemipterans) amhail aifidí agus cuileoga bána, cuireann cailliúint proprioception isteach ar a gcumas beathaithe, rud a fhágann bás sa deireadh.13,24Is suimiúil go léiríonn AP ard-chlaonadh don choimpléasc Nan-Iav agus íseal-chlaonadh do Nan amháin. Spreagann ceangal AP le Nan-Iav sruth leictreach, ach ní spreagann ceangal le Nan amháin gníomhaíocht chainéil. Ní cheanglaíonn Iav féin le AP ar chor ar bith.16Tugann sé seo le fios go bhféadfadh Nan agus Iav ceangal le chéile chun coimpléisc chainéil Nan-Iav éagsúla a fhoirmiú (m.sh., le cóimheasa stoicheiméadracha éagsúla nó socruithe éagsúla laistigh den chóimheas stoicheiméadrach céanna) nó go bhféadfadh AP ceangal le suíomhanna iolracha. Ina theannta sin, ceanglaíonn an t-agonist nádúrtha nicotinamide (NAM) le Drosophila Nan-Iav le claonadh micrimólach, ag taispeáint éifeachtaí cosúil le héifeachtaí aifidí (AP) in vitro.16,25agus cosc a chur ar atáirgeadh agus ar bheathú aifidí, rud a fhágann go mbásann siad sa deireadh25,26Ardaíonn na sonraí seo go leor ceisteanna. Mar shampla, níl sé soiléir fós conas a chruthaítear an heitridéiméir Nan-Iav, cé na suíomhanna ceangailteach a úsáidtear chun móilíní beaga a mhodhnú, agus conas a rialaíonn na móilíní beaga seo feidhm an chainéil trí phróipréasúnaíocht a chosc. Ina theannta sin, níl na cúiseanna a bhfuil Nan féin neamhghníomhach agus go bhfuil claonadh íseal aige le haghaidh AP, agus an heitridéiméir Nan-Iav gníomhach agus go gceanglaíonn sé AP le claonadh níos airde, soiléir fós. Ar deireadh, is beag atá ar eolas faoin rialáil Ca2+-spleách ar fheidhm Nan-Iav agus conas a dhéantar é a chomhtháthú i bpróisis chomharthaíochta néarónach.. 13,21
Sa staidéar seo, trí mhicreascópacht chrio-leictreon, leictreafiseolaíocht, agus teicnící ceangailteach radailigand a chomhcheangal, shoiléiríomar tionól Nan-Iav agus meicníocht a cheangail le rialtóirí móilíní beaga. Ina theannta sin, bhraith muid calmodulin (CaM) ceangailte go bunreachtúil le Iav agus peinteaméirí Nan cobhsaithe le AP. Soláthraíonn na torthaí seo léargas tábhachtach ar rialáil ian cailciam i gcainéil, tionól cainéal, agus na fachtóirí a chinneann gaol ceangailteach ligand. Níos tábhachtaí fós, dheimhnigh muid go bhfuil ról lárnach ag ARD sna próisis seo. Ár staidéar ar chainéil iomlána feithidí ceangailte le lotnaidicídí talmhaíochta ábhartha27, 28, 29osclaíonn sé deiseanna d’fhorbairt thionscal na lotnaidicídí, rud a fheabhsaíonn éifeachtúlacht agus sainiúlacht lotnaidicídí, agus a chuireann ar chumas comhdhúile atá dírithe ar TRPV a chur i bhfeidhm ar speicis eile chun aghaidh a thabhairt ar shlándáil bia domhanda agus ar scaipeadh galar veicteoir-iompartha.
Fuaireamar amach freisin go rialaítear Nan-Iav ag Ca2+, agus go ndéantar an mheicníocht rialála a idirghabháil ag CaM atá ceangailte go bunreachtúil. Rud tábhachtach, tá difríocht shuntasach idir an rialáil seo de Nav atá ag brath ar Ca2+ ag CaM agus meicníochtaí rialála bealaí ian eile (m.sh., bealaí Na+ voltas-gheataithe agus bealaí TRPV5/6).52,53,54,55,56,57Sa chainéal Nav1.2, comhcheanglaíonn fearann C-críochfoirt CaM go héilicseach leis an bhfearann C-críochfoirt (CTD), agus spreagann Ca2+ ceangal a fhearainn N-críochfoirt leis an gcuid distal den CTD.56Sa chainéal TRPV5/6, ceanglaíonn fearann C-críochfoirt CaM le CTH, agus spreagann Ca2+ síneadh suas a fhearainn N-críochfoirt isteach sa phóir, rud a chuireann bac ar thréscaoilteacht catóin.53,54Molaimid samhail don fheidhm rialaithe Ca2+ de Nan-Iav-CaM (Fíor 4h). Sa tsamhail seo, ceanglaíonn fearann N-críochfoirt CaM go bunreachtúil leis an bhfearann C-críochfoirt (CTH) de Iav. Sa staid scíthe (tiúchan íseal [Ca2+]), idirghníomhaíonn fearann C-críochfoirt CaM le Nan, ag cobhsú comhréireacht ARD agus dá bhrí sin ag cur oscailt cainéil chun cinn. Spreagann ceangal agónaí/feithidicíd leis an gcainéal oscailt póir, rud a fhágann go mbíonn sreabhadh isteach Ca2+ ann. Ceanglaíonn Ca2+ ansin le CaM, rud a fhágann go ndíscaoileann an fearann C-críochfoirt ó ARD Nan. Toisc go gcuireann bac ar cheangal CaM deireadh le héifeacht choscach Ca2+ go bunúsach, modhnaíonn an díscaoileadh seo soghluaisteacht ARD, rud a fhágann go mbíonn cosc nó dí-íogrú spleách ar Ca2+ ann. Tugann an téarnamh tapa sruthanna cainéil tar éis eisfhearadh ian cailciam (Fíor 4g) le fios go n-éascaíonn an mheicníocht seo freagairtí tapa ar chomharthaí néarónacha atá faoi thionchar Ca2+. Ina theannta sin, tuairiscíodh go bhfuil róil eile ag réigiún C-críochfoirt Iav, nach bhfuil mórán tuisceana air fós, i spriocdhíriú bealaí agus i rialáil reatha.21
Mar fhocal scoir, cuireann ár staidéar struchtúr ardtaifigh coimpléasc cainéil TRP feithidicíd-feithidicíd a bhfuil tábhacht talmhaíochta leis i láthair—fionnachtain nárbh eol dúinn roimhe seo. Is suntasach gur shainigh muid struchtúr agus feidhm chainéil na feithidí i gcealla daonna (HEK293S GnTi–) seachas i gcealla feithidí. I bhfianaise friotaíocht mhéadaitheach in aghaidh feithidicídí agus brú leanúnach ar shlándáil bia agus pataiginí, soláthraíonn ár gcuid oibre faisnéis thábhachtach a éascóidh forbairt feithidicídí nua chun leasa sláinte an duine agus slándála bia domhanda. Léirigh staidéir go bhfuil feithidicídí amhail AP éifeachtach i gcoinne roinnt lotnaidí nuair a úsáidtear iad de réir threoracha an lipéid agus go bhfuil tocsaineacht ghéar íseal acu do pailneoirí tairbhiúla, rud a léiríonn a sábháilteacht chomhshaoil.13,16Ina theannta sin, léirigh tástáil ar roinnt díorthaigh AP ar mhuiscítí go gcaillfidh siad a gcumas eitilte sa deireadh. Trí thuiscint a fháil ar an gcaoi a gceanglaíonn na comhdhúile modhnúcháin seo le Nan-Iav, éascófar modhnú comhdhúile atá ann cheana féin nó forbairt comhdhúile nua le haghaidh feabhsuithe níos éifeachtaí agus níos éifeachtaí.beachtrialú lotnaidí. Léiríonn ár staidéar go bhfuil an comhéadan Nan-Iav ARD ríthábhachtach ní hamháin chun gníomhaíocht comhdhúile intíre, lotnaidicídí, agus Ca2+-CaM a rialáil, ach freisin chun tionól cainéal a dhéanamh. Molaimid gur cur isteach ar thionól heitridéiméir le móilíní beaga cur chuige uathúil agus gealladh fúthu chun coscairí cainéal ian a fhorbairt.
As na hocht ngéin ortalógacha, roghnaíodh géinte lánfhaid an chiaróg dhonn (Halyomorpha halys) Nanchung agus Inactive, a léirigh cobhsaíocht den scoth i nglantaigh. Rinneadh na géinte sintéisithe a optamú le haghaidh léiriú daonna agus clónáladh iad isteach sa veicteoir pBacMam pCMV-DEST (Life Technologies) ag baint úsáide as láithreáin srianta XhoI agus EcoRI. Chinntigh sé seo go raibh na clóin i bhfráma leis na clibeanna C-críochfoirt GFP-FLAG-10xHis agus mCherry-FLAG-10xHis, a scoilteann próitéáis HRC-3C (PPX), rud a ligeann do ghníomhartha neamhspleácha...léiriúSeo a leanas na tosaitheoirí a úsáideadh chun Nanchung agus Inactive a chlónáil isteach sa veicteoir pBacMam:
Fuarthas íomhánna micreascópacha de cháithníní aonair ar mhicreascóp leictreon tarchurtha Titan Krios G2 (FEI) a raibh ceamara K3 agus scagaire fuinnimh Gatan BioQuantum feistithe air. Oibríodh an micreascóp ag 300 keV, le socrú fuinnimh de 20 eV, méid picteilín samplach de 1.08 Å/picteilín (formhéadú ainmniúil de 81,000x), agus grádán dífhócais idir -0.8 agus -2.2 μm. Rinneadh taifeadadh físe ag 40 fráma in aghaidh an tsoicind ag baint úsáide as micreascóp Latitude S (Gatan) le ráta dáileoige ainmniúil de 25 e–px−1 s−1, am nochta de 2.4 s, agus dáileog iomlán de thart ar 60 e–Å−2.
Rinneadh ceartú gluaisne spreagtha ag léas agus ualú dáileoige ar scannán ag baint úsáide as MotionCor2 i RELION 4.061. Rinneadh meastachán paraiméadar feidhm aistrithe codarsnachta (CTF) i cryoSPARC ag baint úsáide as an modh meastacháin CTF bunaithe ar phaiste62. Eisiadh fótaimicreagraif le réiteach feistithe CTF ≥4 Å ón anailís ina dhiaidh sin. De ghnáth, úsáideadh fo-thacar de 500–1000 fótaimicreagraf le haghaidh roghnú pointí i cryoSPARC, agus ina dhiaidh sin roinnt babhtaí d'aicmiú 2T tar éis scagtha chun íomhá tagartha shoiléir a fháil le haghaidh roghnú cáithníní bunaithe ar theimpléad. Baineadh cáithníní amach ansin ag baint úsáide as boscaí teorann 64 picteilín agus binning 4-fhillte. Rinneadh roinnt babhtaí d'aicmiú 2T chun catagóirí cáithníní nach dteastaíonn a bhaint. Athchruthaíodh an tsamhail 3T tosaigh ag baint úsáide as athchruthú ab initio agus scagadh í ag baint úsáide as scagadh neamh-aonfhoirmeach i cryoSPARC. Rinneadh aicmiú 3T i cryoSPARC nó RELION bunaithe ar éagsúlacht ARD. Níor breathnaíodh aon éagsúlacht shuntasach fearainn membrane. Scagadh cáithníní ag baint úsáide as na modhanna C1 agus C2; Measadh go raibh cáithníní a raibh taifeach C2 níos airde acu siméadrach i gcomparáid le C2 agus allmhairíodh isteach i RELION iad le haghaidh scagadh Bayesian. Ansin aistríodh na cáithníní ar ais chuig crioSPARC le haghaidh scagadh deiridh neamhaonfhoirmeach agus áitiúil. Taispeántar an taifeach deiridh agus comhaireamh na gcáithníní i dTábla 1.
Agus peinteaméirí Nan+AP á bpróiseáil, rinneamar iniúchadh ar mhodhanna éagsúla chun réiteach fearainn membrane (go háirithe an réigiún póir) a fheabhsú, amhail dealú comhartha agus masc TMD. Mar sin féin, níor éirigh leis na hiarrachtaí seo mar gheall ar an neamhord a d'fhéadfadh a bheith foircneach sa réigiún póir agus éagsúlacht fhoriomlán an TMD. Ríomhadh an réiteach deiridh ag baint úsáide as masc a gineadh go huathoibríoch ag an modh próiseála neamhaonfhoirmeach i cryoSPARC, ag díriú go príomha ar an réigiún ARD. Bhain sé seo réiteach i bhfad níos airde amach ná réiteach na bhfearann membrane (go háirithe an réigiún VSLD).
Gineadh samhlacha de novo tosaigh de na foirmeacha apo de na feithidí Nanchung agus Neamhghníomhacha ar dtús ag baint úsáide as Coot63, agus gineadh samhlacha de na feithidí Nan agus Iav ag baint úsáide as AlphaFold264 chun réigiúin íseal-mhuiníne a aithint. Bhí samhaltú calmodulin bunaithe ar oiriúintí coirp righin na samhlacha ceangailteach Ca2+ agus saor ó Ca2+ i ngabhálacha PDB 4JPZ56 agus 1CFD65, faoi seach. Rinneadh na samhlacha a scagadh ag baint úsáide as scagadh sféarúil chun an steiréiceimic cheart agus an geoiméadracht mhaith a chinntiú. Ansin samhaltaíodh fosfatidilcholine, fosfatidylethanolamine, agus fosfatidylserine mar dhlúis lipid dea-shainithe, agus cuireadh na ligands NAM agus AP sna dlúis chomhfhreagracha sna acomhail dhlútha. Gineadh comhaid srianta ó shreang SMILES na n-iseafoirmeacha ag baint úsáide as eLBOW i PHENIX66. Ar deireadh, rinneadh na samhlacha a scagadh i bhfíorspás i PHENIX ag baint úsáide as cuardach eangaí áitiúil agus íoslaghdú domhanda le srianta struchtúir thánaisteacha. Baineadh úsáid as an bhfreastalaí MolProbity le haghaidh mionchoigeartú samhail agus anailís struchtúrach, agus rinneadh léaráidí ag baint úsáide as PyMOL agus UCSF Chimera X. 67,68,69 Rinneadh anailís cróluas ag baint úsáide as an bhfreastalaí HOLE,70 agus rinneadh mapáil caomhnaithe seicheamhach ag baint úsáide as an bhfreastalaí Consurf.71
Rinneadh anailís staitistiúil ag baint úsáide as Igor Pro 6.2, Excel Office 365, agus GraphPad Prism 7.0. Cuirtear na sonraí cainníochtúla go léir i láthair mar mheán ± earráid chaighdeánach (SEM). Baineadh úsáid as tástáil-t an mhic léinn (dhá thaobhach, neamhphéireáilte) chun dhá ghrúpa a chur i gcomparáid. Baineadh úsáid as anailís aontreo ar athraitheas (ANOVA) agus ina dhiaidh sin tástáil iar-hoc Dunnett chun grúpaí iolracha a chur i gcomparáid. *P< 0.05, **P< 0.01, agus ***PMeastar gur suntasach ó thaobh staitisticí de iad na luachanna < 0.001 ag brath ar an dáileadh sonraí. Rinneadh luachanna Kd agus Ki, agus a n-eatraimh mhuiníne neamhshiméadracha 95% a ríomh ag baint úsáide as GraphPad Prism 10.
Le haghaidh tuilleadh sonraí faoin modheolaíocht staidéir, féach ar Achoimre ar Thuarascáil Phunann an Dúlra atá nasctha san alt seo.
Tógadh an tsamhail tosaigh ag baint úsáide as na samhlacha calmodulin ó bhunachair shonraí PDB 4JPZ agus 1CFD. Tá na comhordanáidí taiscthe sa Protein Data Bank (PDB) faoi na huimhreacha iontrála 9NVN (Nan-Iav-CaM gan ligand), 9NVO (Nan-Iav-CaM ceangailte le nicotinamide), 9NVP (Nan-Iav-CaM ceangailte le nicotinamide agus EDTA), 9NVQ (Nan-Iav-CaM ceangailte le aphenidolpyrrolline agus cailciam), 9NVR (Nan-Iav-CaM ceangailte le aphenidolpyrrolline agus EDTA), agus 9NVS (Nan pentamer ceangailte le aphenidolpyrrolline). Tá na híomhánna crió-mhicreascópachta leictreon comhfhreagracha taiscthe sa Bhonn Sonraí Micreascópachta Leictreon (EMDB) faoi na huimhreacha iontrála seo a leanas: EMD-49844 (Nan-Iav-CaM gan ligand), EMD-49845 (coimpléasc Nan-Iav-CaM le nicitínaimíd), EMD-49846 (coimpléasc Nan-Iav-CaM le nicitínaimíd agus EDTA), EMD-49847 (coimpléasc Nan-Iav-CaM le haifidípirilín agus cailciam), EMD-49848 (coimpléasc Nan-Iav-CaM le haifidípirilín agus EDTA), agus EMD-49849 (coimpléasc Nan peinteiméir le haifidípirilín). Cuirtear na sonraí amha don anailís fheidhmiúil i láthair sa pháipéar seo.
Am an phoist: 28 Eanáir 2026