MLX56 family defense proteins, MLX56 and its close homolog LA-b, are chitin-binding defense proteins found in mulberry latex that show strong growth-inhibitions against caterpillars when fed at concentrations as low as 0.01%. MLX56 family proteins contain a unique structure with an extensin domain surrounded by two hevein-like chitin-binding domains, but their defensive modes of action remain unclear. Here, we analyzed the effects of MLX56 family proteins on the peritrophic membrane (PM), a thin and soft membrane consisting of chitin that lines the midgut lumen of insects. We observed an abnormally thick (>1/5 the diameter of midgut) hard gel-like membrane consisted of chitin and MLX56 family proteins, MLX56 and LA-b, in the midgut of the Eri silkworms, Samia ricini, fed a diet containing MLX56 family proteins, MLX56 and LA-b. When polyoxin AL, a chitin-synthesis-inhibitor, was added to the diet containing MLX56 family proteins, the toxicity of MLX56 family proteins disappeared and PM became thinner and fragmented. These results suggest that MLX56 family proteins, through their chitin-binding domains, bind to the chitin framework of PM, then through their extensin-domain (gum arabic-like structure), which functions as swelling agent, expands PM into an abnormally thick membrane that inhibits the growth of insects. This study shows that MLX56 family proteins are plant defense lectins with a totally unique mode of action, and reveals the functions of extensin domains and arabinogalactan proteins as swelling (gel-forming) agents of plants.

中文翻译：

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由具有几丁质结合和延伸蛋白结构域的 MLX56 家族防御蛋白引起的 Eri 家蚕肠道围营养膜异常肿胀

MLX56 家族防御蛋白 MLX56 及其密切同源物 LA-b 是在桑椹乳胶中发现的几丁质结合防御蛋白，当以低至 0.01% 的浓度喂食时，它对毛虫表现出强烈的生长抑制作用。MLX56 家族蛋白包含一个独特的结构，其延伸蛋白结构域被两个橡胶蛋白样几丁质结合结构域包围，但它们的防御作用模式仍不清楚。在这里，我们分析了 MLX56 家族蛋白对围营养膜 (PM) 的影响，这是一种由几丁质组成的薄而柔软的膜，位于昆虫的中肠腔内。我们观察到异常厚（> 中肠直径的 1/5）硬凝胶样膜由几丁质和 MLX56 家族蛋白、MLX56 和 LA-b 组成，在 Eri 蚕的中肠中，Samia ricini，喂食含有 MLX56 的饮食家族蛋白，MLX56 和 LA-b。当polyoxin AL时，将几丁质合成抑制剂添加到含有 MLX56 家族蛋白的饮食中，MLX56 家族蛋白的毒性消失，PM 变得更薄和碎片化。这些结果表明 MLX56 家族蛋白通过其几丁质结合域与 PM 的几丁质框架结合，然后通过其作为膨胀剂的延伸蛋白域（阿拉伯树胶样结构）将 PM 扩展成异常厚的膜从而抑制昆虫的生长。该研究表明 MLX56 家族蛋白是具有完全独特作用模式的植物防御凝集素，并揭示了延伸蛋白结构域和阿拉伯半乳聚糖蛋白作为植物溶胀（凝胶形成）剂的功能。MLX56 家族蛋白的毒性消失，PM 变得更薄和碎片化。这些结果表明 MLX56 家族蛋白通过其几丁质结合域与 PM 的几丁质框架结合，然后通过其作为膨胀剂的延伸蛋白域（阿拉伯树胶样结构）将 PM 扩展成异常厚的膜从而抑制昆虫的生长。该研究表明 MLX56 家族蛋白是具有完全独特作用模式的植物防御凝集素，并揭示了延伸蛋白结构域和阿拉伯半乳聚糖蛋白作为植物溶胀（凝胶形成）剂的功能。MLX56 家族蛋白的毒性消失，PM 变得更薄和碎片化。这些结果表明 MLX56 家族蛋白通过其几丁质结合域与 PM 的几丁质框架结合，然后通过其作为膨胀剂的延伸蛋白域（阿拉伯树胶样结构）将 PM 扩展成异常厚的膜从而抑制昆虫的生长。该研究表明 MLX56 家族蛋白是具有完全独特作用模式的植物防御凝集素，并揭示了延伸蛋白结构域和阿拉伯半乳聚糖蛋白作为植物溶胀（凝胶形成）剂的功能。起到膨胀剂的作用，将 PM 膨胀成异常厚的膜，抑制昆虫的生长。该研究表明 MLX56 家族蛋白是具有完全独特作用模式的植物防御凝集素，并揭示了延伸蛋白结构域和阿拉伯半乳聚糖蛋白作为植物溶胀（凝胶形成）剂的功能。起到膨胀剂的作用，将 PM 膨胀成异常厚的膜，抑制昆虫的生长。该研究表明 MLX56 家族蛋白是具有完全独特作用模式的植物防御凝集素，并揭示了延伸蛋白结构域和阿拉伯半乳聚糖蛋白作为植物溶胀（凝胶形成）剂的功能。