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基于同源建模与分子对接的小菜蛾PxylOBP31广谱性配体识别分析OA

Application of Homology Modeling and Molecular Docking for Studying Ligand Recognition of PxylOBP31 in Diamondback Moth

中文摘要英文摘要

[目的]在原子水平探讨小菜蛾(Plutella xylostella)气味结合蛋白(odorant-binding protein)PxylOBP31的配体识别机制,以期从结构层面揭示其识别特性.[方法]以小菜蛾触角特异性表达的 PxylOBP31为研究对象,采用同源建模与分子对接技术进行系统性分析.首先,基于 Swiss-Model构建 PxylOBP31的三维结构模型,并利用Procheck、Verify3D和 ERRAT进行评估;进而采用 AutoDock对 PxylOBP31与 39种挥发物进行分子对接,计算结合自由能并分析关键残基.[结果]评估显示,拉氏构象图中 98.0%的氨基酸残基位于最合理区,Verify3D评分中76.52%的残基得分大于 0.1,ERRAT值高达 99.07%,表明模型质量可靠.分子对接表明 PxylOPB31与不同配体的结合自由能从-7.28 kcal·mol-1(β-石竹烯)到-3.48 kcal·mol-1(正己醇)不等.关键结合残基如Gln101、Asn108、Phe113等可能通过氢键和疏水作用构成结合口袋核心.[结论]本研究不仅为阐明 PxylOBP31的广谱配体识别机制提供原子层面的见解,也为后续基于该蛋白关键结合口袋精准设计小菜蛾嗅觉行为调控剂提供具体的结构依据和靶点信息.

[Objective]Ligand recognition of the odorant-binding protein PxylOBP31 in Plutella xylostella was investigated to decipher the olfactory mechanism of the pest.[Methods]Homology modeling and molecular docking were applied to analyze PxylOBP31,the olfactory sensing-related protein specifically expressed in the antennae of P.xylostella.The Swiss model was used to construct the 3D structure of the protein to be evaluated by Procheck,Verify3D,and ERRAT.AutoDock was employed to examine the molecular docking,calculate the binding free energy,and analyze the key residues of the protein with 39 volatiles.[Results]The applied model displayed a high reliability by 98.0%of the amino acid residues appearing in the highly optimal zones on the Ramachandran conformation diagram,76.52%of them carrying a Verify 3D score greater than 0.1,and as high as 99.07%on ERRAT.The binding free energy of PxylOBP31 with the 39 ligands ranged from-7.28 kcal·mol-1 on β-caryophyllene to-3.48 kcal·mol-1 on 1-hexanol.The key binding residues,such as Gln101,Asn108,and Phe113,formed core pockets with the ligands possibly through hydrogen bonds or hydrophobic interactions.[Conclusion]The molecular information revealed by this study on the mechanism of the broad-spectrum ligand recognition of PxylOBP31 provided a basis for the development of targeted olfactory regulators with precise binding pockets in the protein of P.xylostella.

郭振平;郑贞荧;汪跃航;徐凌;杨广;金文松;蔡立君

福建农林大学农林生物安全全国重点实验室,福建 福州 350002||福建农林大学生命科学学院,福建 福州 350002||福建农林大学教育部害虫生态防控国际合作联合实验室,福建 福州 350002||福建农林大学海峡两岸特色作物安全生产省部共建协同创新中心,福建 福州 350002福建农林大学农林生物安全全国重点实验室,福建 福州 350002||福建农林大学教育部害虫生态防控国际合作联合实验室,福建 福州 350002||福建农林大学海峡两岸特色作物安全生产省部共建协同创新中心,福建 福州 350002福建农林大学农林生物安全全国重点实验室,福建 福州 350002||福建农林大学生命科学学院,福建 福州 350002||福建农林大学教育部害虫生态防控国际合作联合实验室,福建 福州 350002||福建农林大学海峡两岸特色作物安全生产省部共建协同创新中心,福建 福州 350002福建农林大学农林生物安全全国重点实验室,福建 福州 350002||福建农林大学教育部害虫生态防控国际合作联合实验室,福建 福州 350002||福建农林大学海峡两岸特色作物安全生产省部共建协同创新中心,福建 福州 350002福建农林大学农林生物安全全国重点实验室,福建 福州 350002||福建农林大学教育部害虫生态防控国际合作联合实验室,福建 福州 350002||福建农林大学海峡两岸特色作物安全生产省部共建协同创新中心,福建 福州 350002福建农林大学生命科学学院,福建 福州 350002福建农林大学农林生物安全全国重点实验室,福建 福州 350002||福建农林大学教育部害虫生态防控国际合作联合实验室,福建 福州 350002||福建农林大学海峡两岸特色作物安全生产省部共建协同创新中心,福建 福州 350002

生物科学

小菜蛾气味结合蛋白同源建模分子对接挥发性化合物结合自由能

Plutella xylostellaodorant-binding proteinhomology modelingmolecular dockingvolatilesbinding free energy

《福建农业学报》 2026 (3)

356-364,9

福建省科技厅对外合作项目(2022I0009)福建省中央引导地方科技发展资金项目(2024L3004)福厦泉自主创新示范区协同创新平台项目(2024-P-002)福建农林大学科技创新专项基金项目(KFB25066A)福建省自然科学基金面上项目(2023J01279)

10.19303/j.issn.1008-0384.2026.03.009

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