昆虫蛋白类功能成分研究进展
昆虫表皮蛋白基因研究进展
9期
梁
欣等： 昆虫表皮蛋白基因研究进展
1085
一。昆虫表皮的主要成分是几丁质和表皮蛋白， 表 皮蛋白与几丁质相互作用形成 Bouligand 模型， 以稳 定表皮的复杂结构， 同时维持表皮弹性和其他物理 2010 ） 。 由于不同类型表皮的几丁 性质（ Moussian， 质分子链长和乙酰化程度的差异很小， 因而表皮蛋 白基因种类和数量的变化是影响表皮结构及其机械 1995 ） ， 性能的重要因素（ Andersen et al．， 所以， 一直 以来表皮蛋白被认为是昆虫重要的结构蛋白 。 目 前， 在已完成基因组测序的昆虫中， 表皮蛋白基因的 数量都超过该昆虫基因组中蛋白质编码基因总数的 1% （ Futahashi et al．， 2008 ） ， 这暗示表皮蛋白在昆虫 、 、 生长 繁殖 环境适应等生理现象与过程中可能起着 将有助 重要的作用。对表皮蛋白基因的深入研究， 生理功能及其在昆虫发育 于阐明昆虫表皮的结构、 过程中所扮演的角色。 昆虫纲中大量的农林害虫及病媒昆虫给人类生 活和经济造成巨大损失， 并严重威胁人类健康。 因 害虫的防治或控制对保障人类正常的生产与生 此， 活显得尤为关键。目前主要采用化学杀虫剂对害虫 但是， 长期不合理的滥用杀虫剂以及昆虫 进行防控， 自身对化学毒物的代谢降解能力， 导致害虫产生抗 药性， 且分布越来越广， 抗性程度越来越高 （ Ｒanson et al．，2009 ； 侯娟和和龚震宇， 2011 ） 。 这使得我们 需要寻找不依赖于化学杀虫剂或研发新型杀虫剂的 办法来防治害虫。由于表皮具有极其重要的生理功 能， 对于昆虫的生存、 发育是不可替代的。 因此， 如 — —表皮蛋白为防治 果以构建昆虫表皮的关键元素— 靶点， 通过基因干扰、 基因敲除、 性别缺陷或致死系 统等成熟的分子遗传操作技术沉默一些重要表皮蛋 白基因的表达或使其缺失， 以破坏昆虫表皮组成与 结构的完整性、 胚胎期表皮的正常整合和外骨骼构 建等， 或可为害虫防控策略的探索提供参考 。 对昆虫表皮蛋白的表达调控、 功能及作用机理 深入系统的研究是以其为靶标来进行害虫防控的基 础。先前的研究主要着眼于表皮蛋白的鉴定 、 分类、 提 取 等 方 面 的 研 究 （ Andersen， 1998 ； Cornman， 2009 ） ， 最近十多年来， 由于基因组、 转录组、 蛋白质 组等海量数据的累积以及分子生物学和分子遗传操 作技术的突飞猛进， 表皮蛋白基因的表达、 调控及其 在昆虫重要的生理现象和过程中扮演的角色等方面 的研究相继报道。本文简要总结了昆虫表皮蛋白的 分类及代表性昆虫基因组中表皮蛋白的数量与分 类， 并着重对近 10 年昆虫表皮蛋白基因的表达调 控、 与昆虫重要生理现象或过程的关联等方面的研
昆虫蛋白在食品加工中的应用研究
昆虫蛋白在食品加工中的应用研究随着人们对健康饮食的关注度不断提高，越来越多的人开始关注蛋白质的摄入。
蛋白质是人体生命活动不可或缺的重要营养素，但是传统的蛋白质来源如肉类、鱼类等，不仅价格较高，而且存在太多的脂肪和胆固醇，对人体健康造成潜在危害。
因此，寻找高蛋白、低脂肪、价格适中的蛋白质来源成为人们的共同需求。
在这种情况下，昆虫蛋白作为一种新颖的蛋白质来源，备受关注。
昆虫蛋白不仅含有高品质的特殊氨基酸，而且不含胆固醇，更重要的是昆虫的生长速度快、用水低、空间占用小，因此养殖成本低廉。
然而，昆虫蛋白在食品加工中的应用仍然面临一些困境。
一、口感问题昆虫蛋白的口感与传统蛋白质来源存在明显差异，这可能是由于昆虫自身的生理特性以及食物来源的影响。
目前，为了改善昆虫蛋白的口感，可通过调整昆虫的饮食构成或添加调味剂等方式进行改善。
同时，在加工时也需尽量避免高温高压等方式的处理，以尽量保留昆虫蛋白的天然特点。
二、稳定性问题昆虫蛋白的稳定性是指其在加工和储存过程中保持其营养成分和生理活性的稳定情况。
由于昆虫蛋白含有多种脆弱的生物活性成分，如多肽、肽、酶等，容易受到环境、时间和加工等因素的影响，从而引起蛋白质的变性和失活。
因此，在昆虫蛋白的加工和储存过程中，需要采取科学、严谨的措施，保护其生物活性，延长其保鲜期。
三、法规问题随着昆虫蛋白的研究和应用不断推进，相关的法规标准也在不断制定和补充。
例如，欧盟食品安全局发布的关于昆虫蛋白的科学意见中规定，昆虫蛋白作为食品原料需要进行特定的处理，如杀菌、烘干等，以保证其与传统蛋白质来源相同的安全性和卫生标准。
在中国，目前仍然缺乏相关的昆虫蛋白食品加工和质量标准，急需相关科研工作者进行深入研究，推动相关法规标准的制定与实施。
综上所述，昆虫蛋白作为一种新颖的蛋白质来源，在食品加工领域具有广阔的应用前景。
与此同时，也需要广大科研工作者不断地探索和研究，以克服昆虫蛋白在口感、稳定性及法规方面存在的问题，实现其在食品加工中的良好应用。
昆虫蛋白质提取工艺的比较研究
昆虫蛋白质提取工艺的比较研究一、本文概述随着全球人口的增长和生态环境的变化，传统蛋白质来源如动物肉类和植物蛋白的供应压力日益增大。
因此，寻找新型、可持续的蛋白质来源成为了全球科研和工业界的重要任务。
昆虫作为地球上数量最多、分布最广的生物群体，其体内含有丰富的蛋白质，且生长周期短、饲养效率高、环境适应性强，被视为一种具有巨大潜力的新型蛋白质来源。
本文旨在对昆虫蛋白质提取工艺进行比较研究，分析不同提取方法的优缺点，以期为提高昆虫蛋白质的生产效率和经济效益提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了昆虫蛋白质的营养价值和潜在应用前景，阐述了昆虫蛋白质提取工艺研究的必要性和紧迫性。
然后，综述了国内外在昆虫蛋白质提取工艺方面的研究进展，包括提取方法、提取效率、提取成本等方面的情况。
在此基础上，本文重点对不同昆虫蛋白质提取工艺进行了比较研究，包括物理法、化学法、生物酶法等多种方法。
通过对比分析各种方法的提取效果、操作简便性、环境影响等因素，评估了各种方法的优劣和适用范围。
本文提出了昆虫蛋白质提取工艺的未来发展方向和潜在挑战，为进一步推动昆虫蛋白质产业的发展提供了参考和借鉴。
二、昆虫蛋白质提取工艺概述昆虫作为生物多样性的重要组成部分，其体内含有丰富的蛋白质资源，具有极高的营养价值和应用潜力。
随着人们对昆虫蛋白质的认识日益加深，昆虫蛋白质提取工艺的研究也取得了显著的进展。
本章节将对几种常见的昆虫蛋白质提取工艺进行概述，包括机械破碎法、化学提取法、酶解法以及微生物发酵法等。
机械破碎法是最早应用于昆虫蛋白质提取的方法之一。
通过高速搅拌、研磨或超声波等手段，将昆虫体壁破碎，使蛋白质释放到提取液中。
这种方法操作简单，成本低廉，但提取效率较低，且易导致蛋白质变性。
化学提取法则是利用化学试剂对昆虫体壁进行处理，破坏其结构，从而提取蛋白质。
常用的化学试剂包括酸、碱、盐等。
这种方法提取效果较好，但可能引入有毒物质，影响蛋白质的安全性。
昆虫贮存蛋白主要种类及功能研究进展
陆续 出现 对 昆 虫贮 存 蛋 白 的报 道 ｌ ６ 。 ］ 。国外 对 昆
虫 贮 存 蛋 白研 究 较 多 ， 涉 及鳞 翅 目 、 半 翅 目、 直 翅
目、 双翅 目等 多种 昆 虫＿ ８ 。但 国 内相 对较 少 ， 主
要对 东 方 黏 虫 （ Ｍｙ ｔ ｈ ｉ ｎ ｕ ｔ ａ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｅ（ Ｗａ ｌ ｋ — ｅ ｒ ） ） Ｌ “ Ｊ 、 黑 豆蚜 （ Ａｐ ｈ ｉ ｓ ｃ ｒ ａ ｃ ｃ ｉ ｖ ｏ ｒ ａ Ｋｏ ｅ ｈ ） ＿ １ 、 亚 洲 玉米 螟 （ Ｏｓ ｔ ｒ ｉ ｎ ｉ ａ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ａ ｌ ｉ ｓ （ Ｇｕ ｅ ｎ ６ ｅ ） ） ＿ １ 、 棕 尾 别麻蝇 （ Ｂ ｏ ｅ ｔ ｔ ｃ ｈ ｅ ｒ ｉ ｓ ｃ ａ Ｐ ｅ ｒ ｅ ｇ ｒ ｉ ｎ ａ ） ＿ １ 等 少 数 昆 虫 进行研 究 。贮 存 蛋 白普 遍存 在 于 昆虫 体 内 ， 研 究 昆虫贮 存 蛋 白 的分 类 、 功 能及 调 节 等 对 研 究 昆
蚜后 ， 贮存 蛋 白的含 量 显著 降低 ， 但 以低浓 度持 续 存 在 。黑 豆蚜 的贮 存 蛋 白为糖 蛋 白 ， 其 成 分 与 飞
蝗（ Ｌ ｏ ｃ ｕ ｓ ｔ ａ ｍｉ ｇ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ａ） 所 含 的 一 种 持 续 性 贮 存
虫 生理 活动 中物 质 代 谢 、 能 量转 化 和利 用 具 有 重
幼虫在停止取食的1235s甲硫氨酸标记长红猎蝽rhodnius用考马斯亮蓝染色后荧光显影技术检测血淋巴中贮存蛋白在各个阶段的活性研究结果表明在长虹猎蝽的整个发育期的血淋巴内在幼虫期及成虫期的脂肪体和卵巢中均能检测到贮存蛋白贮存蛋白合成活性在成虫和若虫饱食后均增加饥饿状态时下降45保幼激素可抑制贮存蛋白的合成在幼虫蜕皮24后因保幼激素的消失引起贮存蛋白基因的转录并且一旦激活后不再受保幼激素的抑chinzei等的研究结果表明去掉长虹猎蝽雌雄虫的头部之后用保幼激素处理则可诱导贮存蛋白的合成而用丙酮处理则检测不到蛋白合成45此外小菜蛾体内的两种甲硫氨酸蛋白基因的表达受保幼激素类似物的抑制但亚致死剂量的除虫菊酯却能提高mrna的表达量37研究表明保幼激素类似物可在转录水平上抑制美国白蛾hyphantriacunea贮存蛋白基因的转录从而抑制贮存的表达合成47蜕皮激素则可通过控制贮存蛋白的受体来调节对其的吸收
昆虫蛋白类功能成分研究进展_田华
收稿日期:2010-10-19基金项目:信阳师范学院青年骨干教师资助计划作者简介:田 华(1979-),女,河南南阳人,在读博士研究生,研究方向:生物技术。
E -mail:x ynu0818@昆虫蛋白类功能成分研究进展田 华1,王 莉2(1.信阳师范学院生命科学学院,河南信阳464000; 2.信阳供电公司调通中心,河南信阳464000)摘要:随着对昆虫蛋白类功能成分研究的不断深入,已陆续发现了多种昆虫多个类别的功能蛋白,主要包括抗冻蛋白、储存蛋白、热休克蛋白、抗菌肽、干扰素、类免疫球蛋白、甾体载体蛋白-2、信息素结合蛋白、滞育关联蛋白、昆虫几丁质酶等。
对这些昆虫蛋白类功能成分的结构、功能、作用机制以及应用等方面的研究进展进行简要介绍和分析,为昆虫功能蛋白的理论研究和应用提供参考。
关键词:昆虫;蛋白质;蛋白类功能成分中图分类号:Q966 文献标识码:A 文章编号:1004-3268(2011)04-0022-05Research Advances of Functional Constituents of Insect ProteinsT IA N H ua 1,WANG Li2(1.Colleg e of L ife Sciences,X inyang N or mal U niv ersity ,X inyang 464000,China; 2.Dispatching andCo mmunication Center,Xinyang Pow er Supply Company,Xinyang 464000,China)Abstract :With study on functional co nstituents o f insect pro teins,a variety of insect functional pro teins had been discovered,mainly including antifreeze proteins,sto rage proteins,heat sho ck pro teins,antibacterial peptides,interfero n,hemolin,sterol car rier protein -2,pherom one binding pro tein,diapause associated proteins and chitinase.This paper provides an o verview o f structures,functions,mechanism s and applications o f these insect functio nal proteins and other new pr ogr es -ses,in or der to provide necessary info rmation for theor etical research and application o f insect functional pro teins.Key words :Insects;Pr oteins;Functional co nstituents of insect proteins 昆虫特殊的形态及生活方式、异乎寻常的环境适应能力等因素决定了其体内必然含有丰富的蛋白类化合物,它们是昆虫体内主要的构成物质,且含量明显高于其他生物体内的蛋白质。
昆虫蛋白类功能成分研究进展
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｎ Ａｇ ｉｕｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ａ ｆＨｅ ａ ｒｃ ｌｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ
昆 虫 蛋 白类 功 能 成 分 研 究 进 展
田 华 王 莉。 ，
（． 阳师 范 学 院 生命 科 学 学 院 ， １信 河南 信 阳 ４ ４０ ；２ 信 阳供 电公 司 调 通 中 心 ， 南 信 阳 ４４ ０ ） ６００ ． 河 ６ Ｏ０
的回顾和展 望 ， 以供 参 考 。
１ 抗 冻 蛋 白（ Ｐ ） ＡＦ ｓ
抗 冻 蛋 白是 一 类 具 有 提 高 生 物 抗 冻 能 力 的 蛋 白 质类 化合 物的 总称 ， 目前 在 生 物 体 内 已经 发 现 了 多
般 在 ２ ～ ７ ， 蝇 蛆 为 ６ 、 虫 ６． 、 Ｏ Ｏ 如 ３ 蝗 ４ １ 蛴
ｐ ｏ ｅｎｓ， ｎ ｉ ａ ｔ ｒａ ｐｅ ｔｄ ｓ ｎｔ ｒ ｅ ｏ ｈｅ ｏ ｉ ｒ ｔ ｉ ａ ｔｂ ｃ ｅ ｉ ｌ ｐ ｉ ｅ ，ｉ ｅ ｆ ｒ ｎ， ｍ ｌｎ，ｓ ｅ ｏ ｃ ｒ ｉ ｒ ｒ ｅ ｎ ２，ｐ ｒ ｏ ｂｉ ｄｉ ｇ ｔ ｒ ｌ ａ ｒｅ ｐ ｏｔ ｉ 一 ｈｅ ｏｍ ｎｅ ｎ ｎ
以及 应用等 方面的研 究进展 进行 要 介 绍和分析 ， 昆 虫功 能蛋 白的理 论研 究和应 用提供 参考 。 Ｊ ． － Ｉ 为
关 键 词 ：昆 虫 ；蛋 白质 ；蛋 白类 功 能 成 分
中 图 分 类 号 ： ６ Ｑ９ ６
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： ０ ４—３ ６ （ ０ １０ —０ ２ ０ １０ ２ ８ ２ １ ） ４ ０ ２— ５
ｐ ｏ ｅ ｎ ｄ ｂｅ ｎ ｄｉｃ ｖ ｒ ｄ， ａｎｌ ｉ ｃ ｕ ｎｇ ｎ ｉｒ ｅ ｅ ｒ ｔ ｉ ｓ ｈａ ｅ ｓ ｏ ｅ ｅ ｍ ｉ ｙ ｎ ｌ ｄｉ ａ ｔｆｅ ｚ ｐｒ ｔ ｉ ，ｓ ｏ ａ ｅ ｒ ｔ ｉ ｏ ｅｎｓ ｔ ｒ ｇ ｐ ｏ ｅｎｓ， ａ ｓ ｏ ｋ ｈｅ ｔ ｈ ｃ
虫类蛋白质与免疫抗体的结构与功能分析
虫类蛋白质与免疫抗体的结构与功能分析在生物学中，蛋白质是最重要的有机分子之一，扮演着许多关键生物学过程中不可或缺的角色，其中包括激素、酶、抗体、结构蛋白等。
虫类蛋白质和免疫抗体作为其中的两种，具有重要的生理学意义。
本文将从虫类蛋白质和免疫抗体的结构与功能等方面进行分析和探讨。
一、虫类蛋白质的结构与功能虫类蛋白质结构主要由α螺旋和β结构组成。
虫类蛋白质分为丝蛋白、角蛋白、胶原蛋白和肌凝蛋白。
丝蛋白存在于丝绸等昆虫的丝绸中，主要有光泽、光滑、均匀等特点。
角蛋白则存在于昆虫的外骨骼（表皮），能够形成类似甲壳的硬结构，扮演着保护昆虫体内器官的作用，另外角蛋白还具有与丝蛋白不同的柔韧、透气等性质。
胶原蛋白存在于许多节肢动物的组织中，如肌肉、骨骼、软骨、皮肤、血管、腱等，是维持这些组织的主要成分。
肌凝蛋白存在于昆虫肌肉中，是构成肌肉纤维的主要成分。
虫类蛋白质的功能主要表现在两个方面，第一个是生物学作用，例如：肌凝蛋白能够通过肌肉收缩机制调节昆虫的运动。
此外，角蛋白可增加外骨骼的硬度和强度，防御来自外部环境的机械冲击、攻击或捕食。
第二个作用是工业技术应用，例如丝蛋白可制作衣物、绸被等，角蛋白可制作人造可分离式手术缝线等。
二、免疫抗体的结构与功能免疫抗体是一种对抗外部入侵的物质，其结构由多种蛋白质组成，形成具有高度变异性的特定结构和功能。
抗体由基础分子（IgM，IgA，IgG，IgE和IgD）组成，基础分子在表现出了在保持某些结构的同时，将某些域暴露在抗原上，从而实现免疫保护效果。
免疫抗体是一种特殊的蛋白质，主要的功能是与外部的抗原结合，防御入侵。
其结构形成了一个Y形，其中最上面的“Y”形部分为抗原结合部位。
抗原在抗体结构中与氨基酸侧链相互作用，使得抗体与抗原结合。
抗体作为免疫系统的主要组成部分，处于抵御感染的前沿。
实验和临床研究表明，通过对免疫系统的信息学探究对抗感染是必要的，而免疫抗体在防范疾病传播或治疗是否有效等方面都有很好的应用性。
G蛋白偶联受体在昆虫中作用机理及功能的研究进展
选题原因：我在学校SRT项目中做的课题是“吡蚜酮作用于褐飞虱5-羟色胺受体的药理研究”，而且在实验室也进行的SK和TK神经肽受体的克隆这两个神经肽受体就属于G蛋白偶联受体。
G蛋白偶联受体参与众多生理过程，如：感光（视紫红质是一大类可以感光的G蛋白偶联受体），嗅觉（可以感知气味分子和费洛蒙），行为和情绪的调节（好斗和侵略行为）等。
对G蛋白偶联受体进行生物学研究有利于了解昆虫行为，以G蛋白偶联受体受体为靶标，设计新型特异性杀虫剂提供理论基础。
从而达到控制害虫的作用。
G蛋白偶联受体在昆虫中作用机理及功能的研究进展蔡晓艺吴顺凡摘要：嗅觉受体，多巴胺受体，5- 羟色胺都属于G蛋白偶联受体，昆虫的嗅觉对昆虫的栖息地选择、觅食、群集、趋避、繁殖以及信息传递等行为具有重要的影响。
嗅觉受体(olfactory receptors, Ors)是G 蛋白偶联受体( Gprotein-coupled receptor)的一种, 是嗅觉系统的关键成分。
多巴胺调控昆虫的交配、发育、嗅觉以及运动行为等，特别对 DAＲs 的信号转导、生理以及药理学功能。
TK对于果蝇的攻击行为，求爱行为有明显的影响。
CK对于昆虫的取食有明显的促进作用。
本文主要综述了多巴胺在昆虫中的调控、分布及所参与的生理功能，如多巴胺调控昆虫的交配、发育、嗅觉以及运动行为等，特别对DA Ｒs 的信号转导、生理功能以及药理学等方面进行了详细评述。
5-HT 通过结合特异性的 G 蛋白偶联受体在昆虫体内发挥不同的神经调控作用，调节昆虫主要的行为活动，比如取食、生物钟、聚集、学习和记忆等。
不同昆虫 5-HT 受体药理学性质存在差异，将为以 5-HT 受体为靶标，设计新型特异性杀虫剂提供理论基础。
关键词：G 蛋白偶联受体，昆虫嗅觉神经，昆虫嗅觉，药理学Abstract：olfactory receptors（Ors），dopamine receptors（DAＲs），5-hydroxytryptamine（5-HT）are belong to G protein-coupled receptors,The olfaction has many important effects on insect behavior, including habitat choosing , food hunting, gathering, tropism , reproduction , signal communication , etc .Olfactory receptor ( OR), as a kind of G protein-coupled receptors , is a key component of the olfactory system . In this review,we summarized the current knowledge on the modulation of DA,its distribution in nervous and non-nervous tissues,and its physiological functions in insects，such as its involvement in modulating insect mating，development，olfaction and locomotion．Especially，the recent progress about signal transduction，physiological roles and pharmacological properties of insect dopamine receptors was reviewed in detail．5-HT plays various important physiological roles in insects through specific G protein-coupled receptors，such as feeding,circadian behavior,aggregation,learning and memory．The pharmacological differences of 5-HT receptors from different insects will provide fundamental basis for designing and developing new specific insecticides for pest management．前言：为了感知所处环境的物理化学性质, 生物体进化出了高度特异性的感觉系统。
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昆虫蛋白类功能成分研究进展田华;王莉【摘要】With study on functional constituents of insect proteins, a variety of insect functional proteins had been discovered, mainly including antifreeze proteins, storage proteins, heat shock proteins, antibacterial peptides, interferon, hemolin, sterol carrier protein-2, pheromone binding protein, diapause associated proteins and chitinase. This paper provides an overview of structures, functions, mechanisms and applications of these insect functional proteins and other new progresses,in order to provide necessary information for theoretical research and application of insect functional proteins.%随着对昆虫蛋白类功能成分研究的不断深入,已陆续发现了多种昆虫多个类别的功能蛋白,主要包括抗冻蛋白、储存蛋白、热休克蛋白、抗菌肽、干扰素、类免疫球蛋白、甾体载体蛋白-2、信息素结合蛋白、滞育关联蛋白、昆虫几丁质酶等.对这些昆虫蛋白类功能成分的结构、功能、作用机制以及应用等方面的研究进展进行简要介绍和分析,为昆虫功能蛋白的理论研究和应用提供参考.【期刊名称】《河南农业科学》【年(卷),期】2011(040)004【总页数】5页(P22-26)【关键词】昆虫;蛋白质;蛋白类功能成分【作者】田华;王莉【作者单位】信阳师范学院生命科学学院,河南信阳464000;信阳供电公司调通中心,河南信阳464000【正文语种】中文【中图分类】Q966昆虫特殊的形态及生活方式、异乎寻常的环境适应能力等因素决定了其体内必然含有丰富的蛋白类化合物,它们是昆虫体内主要的构成物质,且含量明显高于其他生物体内的蛋白质。
昆虫粗蛋白含量一般在20%～70%,如蝇蛆为63%、蝗虫64.1%、蛴螬70%、血蛆虫55%、蚕蛹71%、蝴蝶75%、蟋蟀75%、蝉72%、蚂蚁67%,黄粉虫成虫、幼虫及蛹的粗蛋白含量分别为64.8%、47.7%、55.2%,还有的昆虫粗蛋白含量甚至在80%以上,如黄蜂达81%等[1-2]。
近年来,昆虫蛋白类功能成分的研究备受瞩目,研究的重点主要为抗冻蛋白、储存蛋白、热休克蛋白、抗菌肽、干扰素、类免疫球蛋白、甾体载体蛋白-2、信息素结合蛋白、滞育关联蛋白、昆虫几丁质酶等,国内外发表了一系列的研究论文,但目前还没有昆虫蛋白类功能成分的综述。
鉴此,对此问题做一简短的回顾和展望,以供参考。
1 抗冻蛋白（AFPs）抗冻蛋白是一类具有提高生物抗冻能力的蛋白质类化合物的总称,目前在生物体内已经发现了多种类型的抗冻蛋白,例如:鱼类抗冻蛋白、植物抗冻蛋白和昆虫抗冻蛋白,其中昆虫抗冻蛋白的研究开展较晚。
昆虫抗冻蛋白的分子量大都在7～20kD,无糖基,与鱼类Ⅰ型AFPs相似,含有较多的亲水性氨基酸（例如Thr、Ser、Asx、Glx、Lys、Arg）,有40%～59%的氨基酸残基能形成氢键;有些昆虫AFPs类似于鱼类Ⅱ型AFPs,含有一定数量的半胱氨酸。
从抗冻蛋白的分子结构来看,昆虫的抗冻蛋白中含有比鱼类更多的亲水性氨基酸,同时有着不同于鱼类抗冻蛋白的独特结构。
虽然不同的抗冻蛋白氨基酸序列和组成不同,但很多关键的残基具有保守性,这些氨基酸可能在维持抗冻蛋白结构和功能的完整性中发挥着重要的作用[3-4]。
黄粉甲和赤翅甲抗冻蛋白存在着数10个编码基因,其多样性暗示了这些抗冻蛋白可能由多基因家族控制编码,而且这种基因特点在一定程度上决定了它们产生热滞活性的潜在机制。
一般认为,抗冻蛋白在昆虫的脂肪体中合成,然后释放到血淋巴中,通过氢键与冰晶连接阻止冰晶的进一步增长,从而降低体液的结冰点,增大熔点与冰点之间的差异[5]。
昆虫AFPs在昆虫抗冻生理过程中起着相当重要的作用,表现在以下3个方面:①抑制一些冰晶形成;②提高冰冻耐受性;③可能参与水分平衡过程[6-8]。
气温降低、相对湿度降低以及其他因子会加强刺激AFPs合成。
对一些昆虫AFPs的研究表明,激素也参加调节AFPs的合成过程[5]。
由于昆虫抗冻蛋白比植物和鱼类抗冻蛋白有较高的热滞活性,其在食品的冰冻、储藏、运输和解冻过程中均能更有效抑制重结晶化,并能减少滴液,防止营养成分的损失。
因此,可以充分利用昆虫抗冻蛋白的这一特点,将其应用于农业、医学以及食品工业等领域。
以抗冻蛋白的化学合成和基因工程为突破口,实现抗冻蛋白的工业化生产,从而开发昆虫抗冻蛋白在低温保护、低温储藏等方面的巨大应用前景[9-10]。
2 储存蛋白（SP）储存蛋白是昆虫体内普遍存在的一种特异性血淋巴蛋白,是由6个亚单位聚合而成的球形六聚体,其分子量为（6.6～8.5）×104kD。
储存蛋白是研究昆虫生长发育和变态期间蛋白质合成、代谢、功能及基因调控等方面的极好模式分子。
储存蛋白通常在幼虫的脂肪体内合成,释放进入血淋巴并在其中积累,在末龄幼虫血淋巴中含量达到高峰,在幼虫-蛹转换期间,这种蛋白重新从血淋巴中吸收进入脂肪体,同时在脂肪体细胞中出现致密的蛋白颗粒,致使血淋巴中该蛋白含量降低[11]。
储存蛋白是全变态昆虫幼虫主要的体液蛋白,作为氨基酸储存库对成虫变态发育和雌性卵发育起着重要的作用。
另外,储存蛋白在亲脂性物质的运输中也发挥着重要的作用[12-13]。
到目前为止,已对昆虫纲的6个目,24个种的38种储存蛋白进行了研究。
储存蛋白的氨基酸有中性氨基酸——Gly、Ala、The、Ser、Val、Met、Leu、Ile,碱性氨基酸——Arg、Lys和酸性氨基酸——Glu、Asp等。
但在不同昆虫中,各种氨基酸含量又有差异。
Telfer和Kunkel根据储存蛋白中芳香族氨基酸、甲硫氨酸等重要氨基酸组分含量,以及蛋白质的亚单位、二级以至三级结构特点,综合各方面研究结果,将储存蛋白分为:（1）芳香蛋白:酪氨酸和苯丙氨酸含量超过15%。
（2）富甲硫氨酸蛋白:甲硫氨酸含量超过4%。
（3）双翅目LSP-2:其中芳香族氨基酸和甲硫氨酸的含量较芳香蛋白少。
（4）其他储存蛋白,如保幼激素抑制蛋白、核黄素结合蛋白、极高密度脂蛋白和富酪氨酸蛋白[11]。
一般说来,昆虫体内储存蛋白的含量随昆虫发育阶段、生理状况和环境的不同而发生变化。
储存蛋白具有多种生理功能,是蛋白质和氨基酸的储存库,参与昆虫表皮的形成,具有载体功能,有的储存蛋白与昆虫成虫滞育有关,例如马铃薯甲虫的储存蛋白。
另外,在一些情况下发现有小部分储存蛋白转变为能量代谢[11,14]。
3 热休克蛋白（HSPs）热休克蛋白在原核生物和真核生物中普遍存在。
细胞或生物体受到热胁迫后发生热休克反应,抑制一些正常蛋白质的合成,同时启动一类新的蛋白质合成基因——热休克蛋白基因合成热休克蛋白[15-16]。
除温度外的其他许多因子,如病原物侵入、胞外pH值变化、紫外线照射、某些重金属离子的破坏、高盐含量、氨基酸类似物、缺氧、水分胁迫、钙离子载体、营养饥饿等均能引起昆虫的热休克反应[17]。
不同的环境因子诱导产生不同的热休克蛋白,如温度胁迫能影响种群的适应能力,受高温胁迫与低温胁迫的影响,昆虫常表现出强的耐热性与耐寒性,进而演化形成适应性特征的种群[18]。
因此,研究昆虫热休克蛋白的产生、变化,可以了解昆虫的生长发育随各影响因子变化的规律,HSPs还可作为遗传育种的生物标记。
根据HSPs的功能,把它分为热休克相关蛋白和热休克诱导蛋白。
前者呈结构性表达;后者与ATP有很高的亲和性,可以诱导靶标蛋白,两者都参与细胞代谢[16]。
HSPs的产生与生物体耐热性的获得紧密相关,昆虫耐热性获得的速度与HSPs积累速率呈正相关,耐热性的下降与HSPs的降解同步。
HSPs不仅有分子伴侣、耐热性功能,而且在耐冷性以及昆虫发育过程和细胞代谢中也具有特殊功能。
神经[19]、内分泌[20]、衰老[21]、环境因子[22]、应激程度[23]等对生物诱导HSPs的合成也都有很大的影响。
目前涉及昆虫热休克蛋白的研究很多,但大多停留在结构等方面,其功能、表达机制以及应用方面的研究较少。
例如HSPs从加强自身体内细胞抗损伤潜能出发,加强对心脏保护作用,与一般药物比较具有明显优势[24],因而有重要的理论意义和临床应用前景,但保护机制到目前为止还不十分清楚。
4 抗菌肽（AMP）抗菌肽是昆虫受到刺激或感染之后,在其血淋巴中产生的一种抗菌类物质,是昆虫在漫长的进化过程中形成的自身特有的抗菌蛋白防疫体系。
许多昆虫能够产生抗菌肽,如家蚕、蓖麻蚕、惜古比天蚕、烟草天蛾、麻蝇、果蝇、粉甲等,产生的抗菌肽具有明显的抑制肿瘤作用[25]。
迄今为止,在鳞翅目、双翅目、鞘翅目、半翅目、等翅目、膜翅目和蜻蜓目等7个目的昆虫中发现超过200多种抗菌肽类物质。
根据结构不同,可把抗菌肽分为5类:（1）单链无半胱氨酸的抗菌肽或由无规则卷曲连接的2段α-螺旋组成的肽;（2）富含某些氨基酸残基但不含Cys的抗菌肽;（3）含一个二硫键的抗菌肽,该二硫键的位置通常在肽链C端;（4）有2个或2个以上二硫键具有β-折叠结构的抗菌肽;（5）由其他已知功能较大的多肽衍生而来的具有抗菌活力的肽[26]。
昆虫抗菌肽通常带正电荷,具两亲性,为阳离子多肽,长度为几十个氨基酸,线性或带有环状结构,其中环状结构是由一对或多对半胱氨酸残基相连而成的[27]。
在完全变态的昆虫中,抗菌肽由脂肪体和各种上皮细胞快速合成并分泌到血淋巴中[28];而在非完全变态昆虫中,抗菌肽先是在健康的昆虫血细胞中合成,在受到刺激或感染后,才分泌到血淋巴中[29]。
抗菌肽的作用机制正在研究中,目前比较清楚的主要有4种[30]:①形成细胞膜电势依赖型通道;②抑制细胞呼吸作用;③抑制细胞外膜蛋白的合成;④抑制细胞壁的形成。
昆虫抗菌肽具有分子小、稳定性好、广谱抗菌、无毒副作用等特点,在农业、医药、食品等领域有广泛的应用前景,极有可能成为抗菌素、抗菌毒素及抗肿瘤药的来源。
抗菌肽的研究从最初简单的分离纯化发展到现在的基因表达调控,今后的研究重点在于抗菌肽工业化生产和应用中如何降低成本、提高生产效率及提高抗菌肽的抗菌活力。