一种人工智能辅助生成的杀虫蛋白制造技术

本发明专利技术公开了一种人工智能辅助生成的杀虫蛋白及其应用，属于基因工程领域。本发明专利技术基于人工智能算法的结构预测，结合批量活性检测，筛选获得一批新型的杀虫蛋白。这些杀虫蛋白在制备杀虫剂或培育基因工程植物领域具有应用价值。应用价值。应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种人工智能辅助生成的杀虫蛋白


[0001]本专利技术公开了一种人工智能辅助生成的杀虫蛋白及其应用，属于基因工程领域。

技术介绍

[0002]源于苏云金芽孢杆菌中的杀虫蛋白是目前转基因作物和生物农药开发过程中普遍使用的目的蛋白。然而随着这些商品化的杀虫剂和抗虫作物的大规模应用，害虫普遍产生了对已有杀虫蛋白的抗药性，迫切需要找到或创制出新型的杀虫蛋白。
[0003]近年来，农业农村部根据《农作物病虫害防治条例》有关规定制定的《一类农作物病虫害名录》中，草地贪夜蛾被定为影响作物种植的一类农作物虫害。草地贪夜蛾（学名：Spodoptera frugiperda）属于夜蛾科灰翅夜蛾属，其幼虫可大量啃食水稻、甘蔗和玉米之类禾本科以及菊科、十字花科等多种农作物，造成严重的经济损失。该物种原产于美洲热带地区，具有很强的迁徙能力，2016年起，草地贪夜蛾散播至非洲、亚洲各国，并于2019年出现在中国，已造成巨大的农业损失。美国等转基因作物种植大国主要使用Cry1Fa、Vip3Aa蛋白培育玉米和大豆新品种防治草地贪夜蛾，然而由于该昆虫强迁徙、繁殖快的特点，越来越多的针对Cry1Fa、Vip3Aa的抗性品系已经被发现（Fatoretto J C, Michel A P, Silva Filho M C, Silva N. Adaptive potential of fall armyworm (Lepidoptera: Noctuidae) limits Bt trait durability in Brazil[J]. J. Integr. Pest Manag. 2017, 8, 17）。因此，未来的抗草地贪夜蛾作物品种需要获得与Cry1Fa和Vip3Aa完全不同的新型杀虫蛋白。
[0004]蛋白质在细胞中的功能是由其三维结构决定的。但通过实验测定蛋白质结构费时费力。随着人工智能技术的发展，蛋白结构预测已经取得了突破性的进展。这为海量研究和创制蛋白结构提供了新的机会。谷歌DeepMind研发出的AlphaFold人工智能网络已经给出了几十万蛋白质的三维结构，包括人体自身能制造的每一种蛋白质，这些成果有望为医学和药物设计领域带来更大惊喜。虽然更加精准的蛋白折叠、配体结合等细节上还有很多需要优化的空间，但通过深度学习、神经网络的人工智能算法，结合实验层面的功能验证和筛选的方式，能够实现从蛋白结构预测、实验测试、优化改进，到最终生成新的工程化功能性蛋白。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种人工智能辅助生成的杀虫蛋白，其特征在于，该蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO. 1或SEQ ID NO. 7任意一个所示。
[0006]本专利技术还提供一种核酸分子，其特征在于，所述的核酸分子编码上述的蛋白。
[0007]在一些实施方案中，编码SEQ ID NO. 1蛋白的核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO. 11所示，编码SEQ ID NO. 7蛋白的核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO. 17所示。
[0008]本专利技术还提供一种载体，其特征在于，所述载体包含上述的核酸分子。
[0009]本专利技术还提供一种重组细胞，其特征在于，所述重组细胞含有上述的核酸分子或上述的载体。
[0010]在一些实施方案中，上述重组细胞为原核生物细胞。
[0011]在一些实施方案中，上述重组细胞为大肠杆菌细胞。
[0012]本专利技术还提供上述蛋白、核酸分子、载体、重组细胞在抗虫或制备抗虫制剂或培育抗虫植物中的应用。
[0013]在一些实施方案中，上述抗虫为对草地贪夜蛾具有杀虫活性。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于人工智能算法的结构预测，结合批量活性检测筛选，本专利技术获得了2种具有更高杀虫活性的新型草地贪夜蛾杀虫蛋白，可用于开发生物农药或培育新型抗虫植物。
附图说明
[0015]图1 eCry1Gb.1Ig蛋白的结构生成图。D1、D2、D3分别标识蛋白核心杀虫区的三个结构域；C标识蛋白C端结构域。
[0016]图2 WBY
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1~WBY
‑
10与eCry1Gb.1Ig氨基酸序列相似性分析。
[0017]图3 WBY
‑
1蛋白的结构生成图。D1、D2、D3分别标识蛋白核心杀虫区的三个结构域；C标识蛋白C端结构域。
[0018]图4 WBY
‑
7蛋白的结构生成图。D1、D2、D3分别标识蛋白核心杀虫区的三个结构域；C标识蛋白C端结构域。
具体实施方式
[0019]提供以下定义和方法用以更好地界定本申请以及在本申请实践中指导本领域普通技术人员。除非另作说明，术语按照相关领域普通技术人员的常规用法理解。本文所引用的所有专利文献、学术论文、行业标准及其他公开出版物等，其中的全部内容整体并入本文作为参考。
[0020]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本申请的范围。若无特别指明，实施例按照常规实验条件，如Sambrook等人的分子克隆实验手册(Sambrook J&Russell DW, Molecular cloning: a laboratory manual, 2001)，或按照制造厂商说明书建议的条件。若未特别指明，实施例中所用的化学试剂均为常规市售试剂，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0021]实施例1新型蛋白的结构预测和序列生成eCry1Gb.1Ig是一种嵌合的Cry类草地贪夜蛾杀虫蛋白，由Cry1Gb作为骨架，并将第三结构域替换成Cry1Ig而获得，对已商业化的草地贪夜蛾杀虫蛋白Cry1Fa、Vip3Aa、Cry1A.105/Cry2Ab均没有交互抗性（Chae H, Wen Z, Hootman T, et al. eCry1Gb.1Ig, A Novel Chimeric Cry Protein with High Efficacy against Multiple Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda) Strains Resistant to Different GM Traits[J]. Toxins (Basel), 2022, 14(12).）。
[0022]本专利技术使用eCry1Gb.1Ig蛋白作为模板进行结构分析和拟合，以形成新的杀虫蛋
白。首先使用AlphaFold2、RoseTTAFold在线工具预分域组装生成eCry1Gb.1Ig蛋白结构（见图1）。
[0023]接着基于深度学习、神经网络，利用数据库和PROTEINGAN算法预测工具（Repecka, D., Jauniskis, V., Karpus, L. et al. Expanding functional protein本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛋白，其特征在于，该蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO. 1或SEQ ID NO. 7所示。2.一种核酸分子，其特征在于，所述的核酸分子编码权利要求1所述的蛋白。3.根据权利要求2所述的核酸分子，其特征在于，所述核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO. 11或SEQ ID NO. 17所示。4.一种载体，其特征在于，所述载体包含权利要求2~3任一项所述的核酸分子。5.一种重组细胞，其特征在于，所述重组细胞含有权利要求2~3任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：张素洁，张玉静，李晨，
申请(专利权)人：武汉莱肯博奥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：