2021年7月12日，农学院昆虫所黄佳教授课题组在eLife发表题为“An octopamine receptor confers selective toxicity of amitraz on honeybees and Varroa mites”的研究论文，揭示了昆虫的Oct?2R型章鱼胺受体是杀虫剂双甲脒在体内的唯一分子靶标。
发现和确定杀虫剂的作用机理是昆虫毒理学研究的核心问题，无论是对于研究杀虫剂的选择性毒力以及对环境生物的潜在影响，害虫抗药性的监测和管理，还是基于靶标的杀虫剂设计和筛选等都非常重要。甲脒类杀虫剂包括杀虫脒，双甲脒等是一类重要的杀虫杀螨农药，其中杀虫脒目前已经不在使用，而双甲脒则仍用于控制各种叶螨、粉虱、介壳虫等。另外，双甲脒对哺乳动物低毒，对蜜蜂基本无毒，所以还广泛用于防治家畜和宠物的各种外寄生虫以及蜂巢中的狄斯瓦螨。尽管很早就通过体外生理学实验发现甲脒类杀虫剂可能作用于昆虫的章鱼胺受体（类似哺乳动物肾上腺素受体的G蛋白偶联受体家族），但是对于其引起的细胞下游信号反应仍存在争议。随着分子生物学和基因组学的发展，人们发现在节肢动物的基因组中存在多种章鱼胺受体基因，各自的下游信号通路也不同，那么到底哪一个是甲脒类杀虫剂的主要靶标，或者说哪些受体的激活才导致了害虫的致死效应，这些问题还不清楚。该论文利用分子药理学结合果蝇遗传学的方法，首次证实双甲脒通过激活害虫体内的Oct?2R型章鱼胺受体，从而导致过度兴奋而死亡。更重要的是，通过比较蜜蜂和瓦螨Oct?2R受体的结构和药理学性质，发现其中配体结合口袋的三个氨基酸差异决定了双甲脒对两者的不同毒力，从而使得其可以安全高效地防治这种对蜂群产生毁灭性打击的寄生螨。
该研究一方面有助于害虫的抗性监测和管理，更重要的是有助于筛选对授粉昆虫更加安全的杀虫剂，比如很多具有杀虫活性的植物精油特异性地作用于章鱼胺受体，值得进一步的开发和应用。论文也是黄佳教授课题组在之前对酪胺受体（Current Biology，2016）和5-羟色胺受体（eLife，2016）作为害虫防治靶标研究的基础上，在昆虫毒理学领域的又一项突破。
黄佳教授为论文的通讯作者，博士生郭磊为第一作者，硕士生范昕雨，博士后乔小木和加州大学圣巴巴拉分校的Craig Montell教授也参与了本研究。感谢北京大学饶毅教授，浙大医学院龚哲蜂教授，农学院黄健华研究员，生研院王立铭教授在果蝇品系上的帮助；动科院郑火青副教授提供的瓦螨材料；医学院田引军博士，药学院胡雪萍博士在实验技术上的指导。特别感谢农学院王晓伟教授对论文的宝贵意见。
论文链接：https://elifesciences.org/articles/68268
日期：2021-07-29
