题目：鳞翅目麦蛾科麦蛾降解聚乙烯过程中细胞色素P450的作用机理

目的：经研究发现鳞翅目麦蛾科麦蛾幼虫在体内可降解聚乙烯，但目前对聚乙烯的生物降解过程仍不是很明确。这种生物降解可能通过酶的氧化代谢。细胞色素P450氧化酶在药理学、毒理和药品代谢等领域内是许多科学家关注的焦点，它催化反应主要涉及到外源性化合物的氧化。为了进一步研究麦蛾降解聚乙烯的分子机制，本文主要研究麦蛾微粒体细胞色素P450（P450）、细胞色素b5（b5）以及血红素（heme）在聚乙烯代谢过程中的变化，并通过分子动力学模拟等辅助手段来研究其降解机制。方法：以小米为营养源，温度为26-28 ℃，湿度为80%避光饲养麦蛾幼虫。对照组中不含聚乙烯薄膜，实验组含聚乙烯薄膜。将饲养10 d、12 d、15 d的不同发育年龄的麦蛾幼虫，去除头部和胸部，匀浆，用超速梯度离心方法得到微粒体。细胞色素P450被还原后与CO结合后的复合物在450 nm测定；细胞色素b5在连二亚硫酸钠还原的情况下，在409 nm处测定；血红素在吡啶、碱性条件下（0.2 M NaOH 和20%吡啶）被还原后在517 nm处测定；用差光谱法分别对P450、细胞色素b5以及血红素含量进行测定。通过Autodock及Gromacs软件分析了细胞色素P450 BM3（CYP102A1, BM3）催化16烷烃的过程，以及细胞外酶：锰过氧化物酶（manganese peroxidase, MnP ）对聚乙烯降解的情况。结果：幼虫体内P450随着发育时间的变化而变化，发育10 d实验组较对照组高78.7%，12 d实验组较对照组高59.4%，其后随着发育时间的增加，15 d对照组较实验组高287%；其幼虫体内b5也随着发育时间的变化而变化，发育10 d实验组较对照组高44.1%，12 d后实验组较对照组高34.6%，其后随着发育时间的增加，15 d对照组较实验组高76.7%；通过测定血红素含量，发现发育10 d实验组较对照组高28.4%，达到12 d后实验组较对照组高28.6%，15 d实验组较对照组高26.4%。而实验组P450的关键功能分子血红素高于对照组，其水平稳定保持在26-28%。细胞色素P450 BM3（BM3）模式酶与烷烃底物结合稳定，加入镁离子后，其复合物更加稳定，碳链末端原子与血红素中心距离约7.57 Å。模拟分析细胞外酶MnP对聚乙烯降解作用发现，MnP只能降解C56以下长度的低分子量聚乙烯蜡。 结论：麦蛾幼虫在降解聚乙烯过程中，在幼虫发育12 d前聚乙烯诱导P450含量的增加；而发育至15 d后则是抑制P450。BM3催化16烷结果表明16烷末端碳原子与血红素铁距离为7.57 Å，从而推断细胞色素P450对聚乙烯降解产物具有催化活性，血红素为降解的关键功能分子。在细胞外或肠道内可能存在其他酶诸如MnP的作用，共同完成降解聚乙烯的全过程。因此，细胞色素P450可能作为细胞内关键酶参与聚乙烯产物的降解。麦蛾降解聚乙烯模型：（1）经过其消化机械磨碎进入肠道糜化，在细胞外酶的作用下，聚乙烯大分子经酶的催化作用生成小分子烷烃类似物；（2）该烷烃类似物成小分子脂肪酸或其他中间产物经脂肪酸运输蛋白的作用转运至膜内；（3）膜内经内质网P450的作用将更大的分子脂肪酸或其他类似中间代谢成更小的分子进入Β-氧化过程，生成能量。