2021年7月12日，農(nóng)學(xué)院昆蟲所黃佳教授課題組在eLife發(fā)表題為“An octopamine receptor confers selective toxicity of amitraz on honeybees and Varroa mites”的研究論文，揭示了昆蟲的Oct?2R型章魚胺受體是殺蟲劑雙甲脒在體內(nèi)的唯一分子靶標(biāo)。
發(fā)現(xiàn)和確定殺蟲劑的作用機(jī)理是昆蟲毒理學(xué)研究的核心問題，無論是對于研究殺蟲劑的選擇性毒力以及對環(huán)境生物的潛在影響，害蟲抗藥性的監(jiān)測和管理，還是基于靶標(biāo)的殺蟲劑設(shè)計(jì)和篩選等都非常重要。甲脒類殺蟲劑包括殺蟲脒，雙甲脒等是一類重要的殺蟲殺螨農(nóng)藥，其中殺蟲脒目前已經(jīng)不在使用，而雙甲脒則仍用于控制各種葉螨、粉虱、介殼蟲等。另外，雙甲脒對哺乳動物低毒，對蜜蜂基本無毒，所以還廣泛用于防治家畜和寵物的各種外寄生蟲以及蜂巢中的狄斯瓦螨。盡管很早就通過體外生理學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甲脒類殺蟲劑可能作用于昆蟲的章魚胺受體（類似哺乳動物腎上腺素受體的G蛋白偶聯(lián)受體家族），但是對于其引起的細(xì)胞下游信號反應(yīng)仍存在爭議。隨著分子生物學(xué)和基因組學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)在節(jié)肢動物的基因組中存在多種章魚胺受體基因，各自的下游信號通路也不同，那么到底哪一個是甲脒類殺蟲劑的主要靶標(biāo)，或者說哪些受體的激活才導(dǎo)致了害蟲的致死效應(yīng)，這些問題還不清楚。該論文利用分子藥理學(xué)結(jié)合果蠅遺傳學(xué)的方法，首次證實(shí)雙甲脒通過激活害蟲體內(nèi)的Oct?2R型章魚胺受體，從而導(dǎo)致過度興奮而死亡。更重要的是，通過比較蜜蜂和瓦螨Oct?2R受體的結(jié)構(gòu)和藥理學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其中配體結(jié)合口袋的三個氨基酸差異決定了雙甲脒對兩者的不同毒力，從而使得其可以安全高效地防治這種對蜂群產(chǎn)生毀滅性打擊的寄生螨。
該研究一方面有助于害蟲的抗性監(jiān)測和管理，更重要的是有助于篩選對授粉昆蟲更加安全的殺蟲劑，比如很多具有殺蟲活性的植物精油特異性地作用于章魚胺受體，值得進(jìn)一步的開發(fā)和應(yīng)用。論文也是黃佳教授課題組在之前對酪胺受體（Current Biology，2016）和5-羥色胺受體（eLife，2016）作為害蟲防治靶標(biāo)研究的基礎(chǔ)上，在昆蟲毒理學(xué)領(lǐng)域的又一項(xiàng)突破。
黃佳教授為論文的通訊作者，博士生郭磊為第一作者，碩士生范昕雨，博士后喬小木和加州大學(xué)圣巴巴拉分校的Craig Montell教授也參與了本研究。感謝北京大學(xué)饒毅教授，浙大醫(yī)學(xué)院龔哲蜂教授，農(nóng)學(xué)院黃健華研究員，生研院王立銘教授在果蠅品系上的幫助；動科院鄭火青副教授提供的瓦螨材料；醫(yī)學(xué)院田引軍博士，藥學(xué)院胡雪萍博士在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的指導(dǎo)。特別感謝農(nóng)學(xué)院王曉偉教授對論文的寶貴意見。
論文鏈接：https://elifesciences.org/articles/68268
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