D7 baltymo struktūros ir fiziologinių vaidmenų krauju maitinančiose nematoceros apžvalga 2 dalis
Jun 14, 2023
3.2. Biogeninis aminus rišantis D7s
Yra daugiau nei 460 Anopheles rūšių, suskirstytų į 7 porūšius [56]. Iki šiol 18 Anopheles rūšių (referencinių padermių) genomas buvo sekvenuotas ir yra prieinamas Vector Base, atstovaujančių trims pagrindinėms mediciniškai svarbioms Anopheles subgenims: Cellia, Anopheles ir Nyssorhynchus, kurios užima skirtingus pasaulio regionus ir skiriasi nuo jų. vienas kitą prieš 100 milijonų metų (kaip yra tarp Cellia ir Nyssorrhynchus) [57–59]. Anopheles sp uodai, kurių genomai buvo paskelbti iki šiol (2 pav.), turi 2–5 D7S (priklausomai nuo porūšių ir serijų) ir mažiausiai dvi ilgas formas (D7L2 ir D7L3), o kai kurie turi trečią ilgą formą (D7L1, esama). kai kuriose Cellia serijose ir Anopheles porūšiuose) [29,60].
Genomas yra glaudžiai susijęs su imunitetu. Žmogaus genome yra visi imuninei sistemai reikalingi genai, įskaitant žinduolių imuninės sistemos genus, virusinių ir bakterinių infekcijų genus ir kt. Šie genai yra glaudžiai susiję su normalia imuninės sistemos veikla ir turi įtakos žmonių atsparumui bei imuniteto lygiui.
Be to, įvairūs genomo variantai taip pat gali turėti įtakos imuninės sistemos veikimui ir atsparumui. Žmogaus genome yra daug genų polimorfizmų, kurie lemia skirtingų populiacijų atsparumo ligoms laipsnį. Pavyzdžiui, žmogaus leukocitų antigenas (HLA) yra svarbus imuninės sistemos genas, o jo polimorfizmas leidžia skirtingiems žmonėms sukurti skirtingą imuninį atsaką ir atsparumą.
Pastaraisiais metais, gilėjant genomikos tyrimams, vis daugiau tyrimų parodė, kad genomo variacijos yra glaudžiai susijusios su daugelio su imunitetu susijusių ligų atsiradimu. Pavyzdžiui, autoimuninės ligos (pvz., vilkligė, reumatoidinis artritas, išsėtinė sklerozė ir kt.) ir imunodeficito ligos (pvz., AIDS, periodinis karščiavimas, burnos opos sindromas ir kt.) yra susijusios su genominėmis variacijomis.
Todėl genomo tyrimai yra labai svarbūs siekiant suprasti imuninės sistemos funkciją, ligos mechanizmą ir individualų gydymą skirtingoms populiacijoms. Šiuo požiūriu turime pagerinti imunitetą. Cistanche gali žymiai pagerinti imunitetą. Cistanche gausu įvairių antioksidacinių medžiagų, tokių kaip vitaminas C, vitaminai, karotenoidai ir kt. Šie ingredientai gali sunaikinti laisvuosius radikalus, sumažinti oksidacinį stresą ir pagerinti imunitetą. imuninės sistemos atsparumas.
Click cistanche tubulosa privalumai
Praėjus keleriems metams po Hamadarino apibūdinimo, buvo apibūdinti 5 D7rs (D7r1-D7r5), kurių nuorašai anksčiau buvo pastebėti Anopheles gambiae (Cellia) patelių seilių liaukose [27,32] [34]. Buvo pranešta, kad visi jie, išskyrus D7r5, jungiasi su serotoninu labai dideliu afinitetu (disociacijos konstantos, KD, mažesnis nei 3 nM), taip pat histaminą, kurio KD svyruoja nuo 41 iki 111 nM. Įdomu, bet nenuostabu, kad jų gebėjimas surišti kitus biogeninius aminus ir jų afinitetas jiems taip pat buvo skirtingas (apibendrinti 1 lentelėje), o tai rodo, kad skirtingų D7 šeimos narių funkcijos skiriasi net toje pačioje rūšyje. Visais atvejais jungimosi stechiometrija buvo 1:1, o konkurencijos tyrimai parodė, kad biogeniniai aminai turi tą pačią surišimo vietą [34], ką vėliau patvirtino Anopheles gambiae D7r4 kristalinė struktūra, susijungusi su serotoninu ir kitais biogeniniais aminais [28]. .
Ortologai An. gambiae D7rs randama visose Anophelines analizuotose rūšyse, kurių genomai iki šiol buvo anotuoti Vector Base (2 pav.), nors kai kurios prarado vieną ar daugiau narių [29,60]. Nepaisant skirtingų rūšių ir grupių sekų skirtumų, kritinės liekanos, išklojančios biogeninius aminus, nustatytos Anopheles gambiae D7r4 struktūrinių duomenų [28] dėka, yra itin konservuotos praktiškai visose D7r1-D7r4 formose, priklausančiose rūšims. Cellia, Nissorhynchus ir Anopheles porūšiams, o tai rodo, kad jie visi išlaikė gebėjimą surišti serotoniną [29]. Kita vertus, visose D7r5 rūšyse yra įvairių kritinių liekanų pokyčių [29], o tai rodo, kad, kaip eksperimentiškai buvo pastebėta Anopheles gambiae D7r5 [34], jos prarado gebėjimą surišti bet kokį biogeninį aminą.
Įdomu tai, kad nors atrodo, kad Anopheline D7S formos apskritai išsaugojo savo biogeninių aminų surišimo gebėjimą, tai netiesa ilgosioms formoms, kai skirtingoms rūšims būdinga daug variacijų, neofunkcionalizacijos ir funkcijų praradimo. porūšiai.
Pirmasis apibūdinamas Anopheles D7L, iš pradžių pavadintas Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), dabar laikomas D7L2 dėl panašumo į An. Buvo įrodyta, kad gambiae formos nesugeba surišti serotonino ar kitų tirtų biogeninių aminų, tačiau surišo eikozanoidus savo N-galiniame domene [30]. Kaip ir Anopheles gambiae, An. stephensi priklauso Cellia porūšiui. Nepaisant to, neseniai D7L nariai, priklausantys kitoms Anopheline porūšiams An. atroparvus D7L1 (Anopheles) ir An. Nurodyta, kad brangusis D7L2 (Nyssorhynchus) labai dideliu afinitetu jungiasi serotoniną (savo C-galo srityje) [29], rodydamas KD, panašius į Anopheles gambiae trumpųjų formų [34] ir Aedes ilgųjų formų [34, 37, 38]. ]. Nepaisant to, apskritai jų gebėjimas surišti kitus biogeninius aminus nebuvo arba buvo žymiai mažesnis. Gebėjimo surišti serotoniną praradimas, pastebėtas An. stephensi gali būti geriau suprantamas dėl struktūrinių duomenų [30].
Anofelino uoduose D7S (arba D7r) baltymai susilieja su Anopheles ir Aedes D7L C-galiniu domenu, o rentgeno kristalografijos tyrimai patvirtino, kad D7S baltymai ir į OBP panašus biogeninį aminą jungiančio D7L C-galinis domenas yra labai panašūs struktūriškai. (28,29,36]). Serotoniną/biogeninį aminą rišanti kišenė paprastai yra hidrofobinė ertmė, išklota aromatinėmis grupėmis, apsupta 8 a-spiralių, stabilizuojamų 3 disulfidinėmis jungtimis (1B ir 3 pav.). kai kurių polinių įkrautų likučių buvimas kišenės įėjime (glutamo ir asparto rūgštys) leidžia užmegzti vandenilinius ryšius su alifatine serotonino dalimi (3 ir 4 pav.) Ligandą toliau stabilizuoja vandenilio jungtis, susidariusi tarp jo indolo grupės ir tirozinas (lyras 94 An. gambiaeD7r4, 3 pav.). Likučiai, kurie, kaip žinoma, yra svarbūs serotonino ir (arba) biogeninio aminų surišimui, yra paryškinti pilkais langeliais 4 paveiksle. Išlygiavimas rodo, kad dauguma jų yra konservuoti, nepaisant kitų likučių skirtumų. net baltymuose, kurie nesuriša biogeninių aminų, pavyzdžiui, An. stephensi D7L1, kur surišimas prarandamas dėl kelių likučių modifikacijų (4 pav.).
Kai kuriuose baltymuose serotonino 5-hidroksilo grupė sudaro vandenilinę jungtį su histidinu (3 ir 4 paveikslai paryškinti mėlynu langeliu), kaip pastebėta D7r4 ir Aedes aegypti D7L1 (His 35 pirmoje ir His 189 antra). Šis His yra pakeistas alaninu (Ala-190) An-StD7L1, bet to nepakaktų pastebėtam funkcijos praradimui paaiškinti, nes An. darlingi D7L2 (Nyssorhynchus porūšis) ir An. iteroparous D7L1 (Anopheles porūšis) suriša serotoniną, nors šis His yra atitinkamai pakeistas metioninu arba alaninu [29]. Todėl esminis skirtumas, skiriantis Anopheles stephensi D7L1 nuo uodų D7, jungiančių serotoniną, yra antrojo ir paskutinio cisteino praradimas jų C-galo domene (žalios ir raudonos dėžės C-galo domenas, 4 pav.). Šios dvi liekanos sudarytų antrąją C-galo disulfidinę jungtį, ketvirtąją viso baltymo, todėl pažymėtos kaip DS4. Jei jų nėra, vyksta spiralės H2 poslinkis ir spiralės B2 išsivyniojimas, todėl W173, kurio, beje, nėra biogeninį aminą jungiančiame D7s, o R177 (AnSt-D7L1) užima dalį rišamosios kišenės, paaiškinant. jo nesugebėjimas surišti biogeninių aminų, kaip parodyta ir išsamiai aptarta anksčiau [30].
Šių dviejų cisteinų nebuvimas taip pat pastebėtas visuose D7L1 ir D7L2, išreikštuose visose rūšyse, priklausančiose Cellia porūšiui, todėl galima daryti prielaidą, kad jie taip pat galėjo prarasti biogeninio amino surišimo funkciją [29]. Šią hipotezę dar labiau patvirtina jų modelių, sukurtų naudojant AlphaFold [61], stebėjimas (5 pav.). Kaip ir eksperimentiškai stebėtas An. stephensi D7L1 [30], DS4 nebuvimą Cellia D7L1 ir D7L2 baltymuose lydi H2 spiralės padėties poslinkis ir kiti struktūriniai pertvarkymai, dėl kurių susidaro didesnė C galo kišenė, kurioje liekanos užima dalį ertmės, nepaliekančios pakankamai vietos sutalpinti serotoniną ar kitus biogeninius aminus (5 pav.). Kita vertus, stebimas spiralės B2 išsivyniojimo laipsnis priklauso nuo rūšies arba gali būti nestabilesnės spiralės perėjimo iš vienos būsenos į kitą rezultatas.
Kita ilgų formų grupė yra D7L3, esantis visose Anopheles rūšyse, turinčiose genomus iki šiol. Anopheles gambiae D7L3 suriša serotoniną dideliu afinitetu ir specifiškumu [29], o jo C-galo domenas turi visas svarbias aminorūgštis, kurios, kaip įrodyta, dalyvauja biogeninio aminų sąveikoje [28] (4 pav.) ir turi tokią pat erdvinę padėtį kaip D7r4. [29]. Šis išsaugojimas taip pat buvo pastebėtas visuose D7L3, išanalizuotiems iš Anopheles rūšių, neatsižvelgiant į porūšius, o tai rodo, kad ši forma, esanti greta trumpųjų formų D7 klasteriuose, išsaugojo šią funkciją visose šiose rūšyse [29].
Culicinae uoduose taip pat aptinkami D7S ortologai ir 2 D7L (D7L1 ir D7L2). Nepaisant to, priešingai nei pastebėta Anophelinae, jų trumposios formos nesuriša biogeninių aminų pagal rezultatus, pateiktus Aedes aegypti (AeD7S1) ir Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], o jų ilgosios formos buvo apibūdintos iki šiol, išskyrus Culex. quinquefasciatus D7L1, turi labai didelį afinitetą tiems ligandams (ypač serotoninui), kaip nurodyta Aedes aegypti D7L1 (anksčiau vadintas AeD7L) ir D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] ir Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Struktūriniai duomenys rodo, kad trumpųjų formų funkcijos praradimas, nepaisant to, kad juose yra visi 6 konservuoti cisteinai ir jie susideda iš -spiralių, yra dėl sutrumpėjusio jų C-galo, kuriame trūksta -spiralės H2 srities, ir dėl to -sraigtų skirtumų. susitarimai, dėl kurių užsikemša surišimo kišenė [29]. Labai svarbu, kad kulicinose trūksta D7L3, ilgosios formos, kuri yra Anopheles sp. yra iš karto šalia trumpųjų formų kasetėje ir, kadangi dauguma DS (D7r1–r4) Anopheles, jungiasi su serotoninu [29].
Biogeniniai aminai yra įvairių procesų, susijusių su stuburinių gyvūnų atsaku į įkandimus, tarpininkai, dažnai juos jungiantys [6,62]. Pavyzdžiui, histaminas yra stiprus uždegiminių ir alerginių reakcijų tarpininkas, išsiskiriantis putliųjų ląstelių degranuliacijos metu. Jis aktyvina endotelį, padidina kraujagyslių pralaidumą, skatina niežulį ir skausmą [63–67]. Taip pat žinoma, kad jis skatina lygiųjų raumenų susitraukimą. Serotoninas ir norepinefrinas, kuriuos greitai išskiria aktyvuoti trombocitai ir neutrofilai, yra trombocitų agregacijos ir vazokonstrikcijos agonistai. Serotoninas taip pat dalyvauja uždegiminiame atsake, aktyvindamas endotelį ir skatindamas niežulį bei skausmą [6]. Šių D7 efektyvumą ir reikšmę vektorių biologijai parodė jų gebėjimas slopinti lygiųjų raumenų susitraukimą [34,37], sukeltą skirtingų biogeninių aminų, ir trukdyti serotonino sąlygojamai trombocitų aktyvacijai [38].
3.3. Eicosanoid Binding D7s (D7Ls N terminalo domenas)
Tai, kad D7L formos turi du į OBP panašius domenus, padidino galimybę, kad šie baltymai gali turėti kitų ligandų savo N-galiniame domene. Tikrai, Ae. aegypti D7L1, kuris, kaip žinoma, jungiasi su biogeniniais aminais [34], buvo pirmoji ilga forma, kuri, kaip įrodyta, jungiasi su cisteino leukotrienais (CysLTs) ir leukotrienu B4 (LTB4) savo N-galu [36]. Netrukus po to An. Stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), kuris savo C-galo domene nesuriša biogeninių aminų ar jokio kito išbandyto ligando, jungiasi ne tik su itin dideliu afinitetu turinčiu CysLTs, bet ir su tromboksano A2 (TXA2) analogais (U46619 ir karbocikliniu tromboksinu). ) [30]. Izoterminio titravimo kalorimetrijos (ITC) tyrimai ir struktūriniai duomenys parodė, kad abu ligandai turi bent dalį surišimo vietos, esančios jų N-galiniame domene [30].
Taip pat buvo įrodyta, kad kiti Culicinae ir Anophelinae uodų D7L1 ir L2 baltymai jungiasi su eikozanoidais, tačiau turi skirtingą afinitetą ir specifiškumą, be jų gebėjimo surišti serotoniną. Nustatyta, kad Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] ir Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) jungiasi su CysLT ir LTB4 (pastaroji tik Aedes), tačiau jų giminingumas yra žymiai mažesnis nei pranešta. už Ae. aegypti D7L1. Įdomu tai, kad jie įgijo galimybę surišti U46619. Anophelinae uoduose. An. iteroparous D7L1 (Anopheles) suriša CysLT, bet su mažu afinitetu, o An. Darling D7L2 (Nyssorhynchus) jungiasi su labai dideliu afinitetu CysLT ir TXA2 analogais (U46619) [29]. Šie D7s baltymai yra dvifunkciniai, nes taip pat jungiasi su serotoninu.
Surišimo vietos likučių palyginimas iš An ligandų komplekso kristalų. darlingi D7L2, An. stephensi D7L1 ir Ae. aegypti D7L1 [29, 30, 36] leido priskirti svarbias liekanas eikozanoidų surišimui N-galiniame domene (paryškinta 4 paveiksle). Ypač svarbūs ligandų stabilizavimui yra Trp-37, Trp-40 ir Tyr-52 (AnSt-D7L1 kaip nuoroda), o kai pastarasis yra pakeistas Phe (geltona). rodyklės galvutė 4 pav.), kaip pastebėta Ae. aegypti D7L1, prarandama galimybė surišti TXA2, be CysLT. Lygiai taip pat svarbu yra Lys-152, kuris sudaro vandenilinį ryšį arba druskos tiltelį su eikozanoido karboksilu. Daugelis šių pagrindinių liekanų yra išsaugotos D7L1 ir D7L2, ypač pastarosiose, esančiose kitose analizuojamose Anophelinae rūšyse, o tai rodo, kad, nepaisant porūšio, jie išsaugojo bent vieną ilgą formą (D7L1 ir (arba) D7L2), galinčią prisijungti. cisteino leukotrienai [29], kaip neseniai buvo parodyta Anopheles gambiae D7L1 ir D7L2 [68]. Šie du An. gambiae D7Ls nesugebėjo surišti biogeninių aminų, bet išlaikė gebėjimą surišti eikozanoidus [68], nenuostabu, atsižvelgiant į jų panašumą (ypač D7L2 formą) į anksčiau aprašytą Anopheles stephensi D7L1 (dabar L2) [30] ir kad abi rūšys priklauso porūšiui. Cellia ir jų D7L1 ir L2 neturi DS4 C-galo domene.
Pažymėtina, kad nors D7L3 yra visose Anopheles rūšyse, o jų likučiai, susiję su serotonino prisijungimu C-gale, yra labai konservuoti, buvo prognozuojama, kad visų rūšių N-galas negalės surišti eikozanoidų dėl reikšmingų pakaitų liekanose, kurios yra žinomos būti svarbus šiai užduočiai. Ši hipotezė buvo patvirtinta eksperimentiškai, kai ITC parodė, kad An. gambiae D7L3 nesuriša jokio ištirto eikozanoido [29].
Labai įdomu, kad D7L formos aptinkamos ir smėlinėse muselėse (šeima: Psychodidae) [17,69], nepaisant evoliucinio atstumo tarp jų ir uodų (Culicidae). Ilgos formos, pasižyminčios dviejų skirtingų Phlebotomus rūšių (P. papatasi ir P. duboscqi) seilėmis, išlaikė gebėjimą surišti CysLT su itin dideliu afinitetu ir TXA2 analogus [40]. Struktūriniai duomenys, gauti iš P. papatasi D7L1, parodė, kad eikozanoidų surišimas taip pat įvyko N-gale, panašiai kaip aprašyta uodų D7L, o jo C galas buvo trumpesnis ir sutrumpintas, todėl negalėjo surišti biogeninių aminų [ 40].
Fosilijų stebėjimai rodo, kad pirmieji Diptera pasirodė triase, daugiau nei prieš 240 milijonų metų (MYA). Pasibaigus triaso, Culicomorpha ir Psychodomorpha infra kategorijoms, o tai reiškia, kad uodų ir smėlio musių giminės skyrėsi daugiau nei 200 MYA, greičiausiai nuo fitofago protėvio, o tai rodo, kad jie išsiugdė įprotį savarankiškai maitintis krauju [5,70 ]. Tai patvirtina faktas, kad dauguma seilių liaukų baltymų šeimų, kurios yra išskirtinai aptinkamos Nematocera, skiriasi Psychodidae ir Culicidae šeimose, todėl labai sunku priskirti ortologus tarp jų [5]. Todėl uodų ir smėlinių musių D7Ls, tikriausiai kilę nepriklausomai nuo panašaus ar bendro protėvių geno, greičiausiai koduojančio OBP, kuris vėliau buvo įdarbintas nepriklausomai į jų sialomą ir įgijo šią funkciją konvergencijos evoliucijos būdu. Šią hipotezę taip pat patvirtina pastebėjimas, kad jie turi skirtingas intronų / egzonų struktūras [40].
D7S ortologų nebuvimas smėlio muselėse ir jų D7L ortologų nesugebėjimas surišti biogeninius aminus nereiškia, kad jų seilėse trūksta molekulių šiems taikiniams atskirti. Iš tiesų, smėlio musių seilėse biogeninių aminų surišimo funkciją perėmė kita baltymų šeima „Geltona“ [71], o kita OBP tipo baltymo PdSP15 šeima, randama jų seilėse, veikia slopindama kontaktinio kelio aktyvavimą [41]. Tai puikus pavyzdys, kaip nepriklausoma evoliucija lemia skirtingus baltymų repertuarus, nukreiptus į tas pačias molekules.
Leukotrienai (CysLT ir LTB4) yra stiprūs uždegimo ir alergijos mediatoriai, kuriuos išskiria aktyvuotos putliosios ląstelės ir kitos imuninės ląstelės, tokios kaip eozinofilai ir makrofagai, taip pat epitelio ir endotelio ląstelės [72]. CysLT išsiskiria kaip atsakas į uodų įkandimus kartu su histaminu [62], todėl padidėja kraujagyslių pralaidumas odoje [63] ir dėl to atsiranda eritema bei pūslelių susidarymas [73,74], o LTB4 yra žinomas kaip chemoatraktantas, atsakingas už imuninių ląstelių pritraukimą. į atsakymo vietą [72]. Gebėjimas surišti šiuos stiprius priešuždegiminius mediatorius būtų svarbus siekiant slopinti endotelio aktyvaciją, edemos susidarymą, imuninių ląstelių infiltraciją, niežulį ir skausmą, kurį sukelia šie eikozanoidai, taip užkertant kelią arba atitolinant šeimininko sąmoningumą ir leidžiant šiems vabzdžiams maitintis krauju. Šis priešuždegiminis poveikis buvo parodytas pelių modeliuose, kai buvo sušvirkšta Ae. albopictus D7L1 (kuris jungiasi su LTB4, CysLTS ir biogeniniais aminais, be to, turi mažą afinitetą U46619) 10 minučių prieš uždegimą skatinantį užkrėtimą -gliukanu iš Saccharomyces cerevisiae sumažino imuninių ląstelių antplūdį į pilvaplėvės ertmę [38].
Tromboksaną A2 gamina ir išskiria aktyvuoti trombocitai, reaguodami į kolageno poveikį. Tada jis prisijungia prie savo receptorių, esančių trombocitų paviršiuje, skatindamas trombocitų aktyvaciją ir stiprindamas agregaciją [75, 76]. Labai svarbu, kad be TXA2 trombocitai taip pat išskiria kitas hemostazines ir uždegimą skatinančias molekules, tokias kaip ADP, serotoninas, polifosfatas ir norepinefrinas [6]. TXA2 taip pat skatina kraujagyslių susiaurėjimą [77, 78] ir neseniai buvo įrodyta, kad pelėms sukelia niežėjimą ir įbrėžimus [79, 80].
ITC eksperimentais buvo įrodyta, kad keli D7L jungiasi su U46619, stabilesniu TXA2 analogu, ir in vitro slopina U46619 sukeltą trombocitų agregaciją. Svarbu tai, kad šie baltymai taip pat slopino trombocitų agregaciją, kurią sukelia arachidono rūgštis (tromboksano A2 pirmtakas) ir mažesnes kolageno koncentracijas (kurioje trombocitų agregacija priklauso nuo TXA2 ir ADP, kad sustiprintų signalą), įrodydami, kad jie iš tikrųjų gali surišti trombocitų susintetintą TXA2, ir ne tik jo stabilus analogas, naudojamas ITC ir kristalografijos eksperimentams [29,30,37,38,40].
Taip pat žinoma, kad CysLT ir TXA2 skatina lygiųjų raumenų susitraukimą. Tyrimai parodė, kad An. Stephensi D7L1 (dabar klasifikuojamas kaip D7L2), pavyzdžiui, galėjo slopinti LTC4-skatintą jūrų kiaulytės klubinės žarnos susitraukimą ir U46619-skatintą žiurkės aortos susitraukimą in vivo [30].
Iš pradžių vabzdžių OBP buvo aprašyti uoslės ir skonio prieduose, kur jie surištų, tirpintų ir perneštų semiochemines medžiagas, taip pat reguliuotų kvapo atsako trukmę. Vėliau buvo įrodyta, kad jų yra ir nejutimuose organuose, tokiuose kaip vidurinė žarna, papildomos liaukos, sėklidės, sėklų talpykla, Malpighian kanalėliai ir net vapsvų nuodų liaukose, o tai rodo, kad jie gali turėti platų ligandų spektrą, o jų funkcijos yra tokios. neapsiriboja chemorecepcija (apžvelgta [20,21]). Todėl dauguma surišimo tyrimų ir turimų struktūros duomenų buvo atlikti su ligandais, tokiais kaip feromonai, kvapų molekulės, alkoholiai ir kiti sintetiniai organiniai junginiai [20, 26, 81–84]. Iki šiol nebuvo įrodyta, kad vabzdžių OBP surištų biogeninius aminus. Nepaisant to, buvo įrodyta, kad kai kurie OBP jungiasi su ilgos grandinės riebalų alkoholiais, pavyzdžiui, bombikolis, Bombyx mori gaminamas feromonas [82], arba ilgos grandinės riebalų rūgštys ir arachidono rūgštis, eikozanoidų pirmtakas, kaip nurodyta Aedes aegypti OBP22 [85, 86], pvz. Ae. aegypti OBP22 yra antenoje, patelės skiltyje ir patinų dauginimosi organuose ir perduodamas patelėms poravimosi metu [86], o tai rodo, kad jo funkcija neapsiriboja chemorecepcija. Struktūriniai tyrimai rodo, kad be ligandų šis baltymas susideda iš 6 -spiralių, tokių kaip klasikiniai vabzdžių OBP. Tačiau, esant ligandui, OBP22 C-gale pasikeičia konformacinis pokytis, sudarydamas septintąją spiralę [85], padidinančią surišimo kišenę. Pažymėtina, kad autoriai pastebėjo, kad šis OBP yra labiausiai panašus į D7L baltymų N-galinį domeną, o jo septintoji spiralė, susidariusi prisijungus prie riebalų rūgščių, užima labai panašią padėtį į septintąją spiralę, pastebėtą šiuose D7L lipidus rišančiuose domenuose [85]. ].
3.4. ADP Binding D7s
Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), kitaip nei bet kuris iki šiol apibūdintas D7L, negali surišti eikozanoidų ar biogeninių aminų, tikriausiai dėl kelių, bet svarbių modifikacijų kai kuriose svarbiose jų N ir C galų kišenėse, pavyzdžiui, glicino. vietoj glutamo rūgšties 155 padėtyje, tai labai svarbu sudaryti vandenilinį ryšį su serotonino indolo žiedo 5-hidroksilo grupe daugumoje biogeninį aminą jungiančių D7s, taip pat histidiną 172 padėtyje. tirozino, kaip pastebėta daugumoje biogeninius aminus jungiančių D7 baltymų (4 pav.). Vietoj to buvo įrodyta, kad jis suriša adenozino fosforilintus darinius ATP, ADP ir AMP (atitinkamai 50 adenozino tri-, di ir monodifosfatą) su dideliu afinitetu, adenoziną ir adeniną su žymiai mažesniu afinitetu [39]. Kitas ypatumas yra tai, kad sąveika su jo ligandais vyksta tarp N ir C-galinių OBP panašių domenų, o ne ertmių bet kuriame iš jų [39].
ATP ir ADP tarpląstelinės koncentracijos yra griežtai palaikomos, o kai yra kokių nors sužalojimų, ADP ir ATP išsiskiria tarpląstelinėje aplinkoje po ląstelių lizės ir gali veikti kaip priešuždegiminės ir hemostazinės molekulės [76, 87]. ADP aktyvuoja trombocitų agregaciją ir yra išskiriamas aktyvuotų trombocitų, reaguodamas į agonistus, tokius kaip kolagenas, atsidūręs po kraujagyslių pažeidimo, kad toliau skatintų agregaciją [76,88]. Įrodyta, kad dėl savo gebėjimo surišti ADP CxD7L1 [39] slopina trombocitų formos pokyčius, kuriuos sukelia mažesnė kolageno koncentracija, taip pat agregaciją, kurią sukelia didesnės (1 µM) ADP dozės ir mažesnės kolageno dozės, kurių agregacija priklauso nuo antrųjų mediatorių, tokių kaip ADP ir TXA2, sekrecija.
4. Uodų jauniklių hormonus surišantis baltymas (mJHBP): ką D7-panašus baltymas veikia uodų hemolimfoje?
2017 m. Kim ir jo kolegos [89], norėdami rasti su D7- susijusius baltymus, ekspresuojamus ne seilių liaukose, rado ir aprašė naują baltymą, daugiausia esantį lėliukių ir suaugusių (vyrų ir patelių) Aedes aegypti uodų hemolimfoje. Šio baltymo ortologai taip pat buvo rasti skirtingose Anopheles ir Culex rūšyse, turinčiose daugiau panašumų nei jų seilių D7 baltymuose. Kaip ir seilių D7 ilgos formos, šis baltymas turi du į OBP panašius domenus. Jo N-gale konservuota daug likučių, susijusių su eikozanoidų surišimu seilių D7, o tai rodo, kad gali būti lipidų surišimo kišenė, o jo C-galo sudėtis labai skyrėsi nuo bet kokių kitų D7/D{10}}pavyzdžiui. aprašyta iki šiol. ITC eksperimentai parodė, kad šis baltymas, pavadintas uodų jaunatvinį hormoną rišančiu baltymu (mJHBP), negali surišti eikozanoidų, tačiau turi didelį afinitetą ir specifiškumą jaunatviniam hormonui (JH). Struktūriniai duomenys rodo, kad jo N-galinio domeno architektūra iš tiesų yra panaši į analogus D7L baltymuose, turinčius dvi disulfidines jungtis ir sudarytus iš 7 -spiralių ir turinčių daugumą likučių, susijusių su jo sąveika su JH III. Nepaisant to, skirtingai nuo iki šiol aprašytų seilių D7L baltymų, kai kurios C-galo liekanos taip pat dalyvauja surišime, ypač spiralės -13 išplėtimas, uždarantis rišamosios kišenės įėjimą [89]. Labai svarbu, kaip ir autoriai atkreipė dėmesį, kad šis baltymas struktūriškai visiškai skiriasi nuo hemolimfą surišančio jaunatvinio hormono baltymo, aprašyto iki šiol Bombyx mori [90].
Jaunatvinis hormonas reguliuoja pačius įvairiausius vabzdžių procesus, įskaitant vystymąsi [91], lydymąsi ir metamorfozę [92], dauginimąsi ir ovogenezę [93–95] bei imunitetą [96,97]. Kai buvo tiriamas fiziologinis Aedes aegypti mJHBP vaidmuo išmušant jo geną CRISPR-cas9, jokio poveikio vystymuisi, augimui ar dauginimuisi nepastebėta [98]. Nepaisant to, išmuštų (KO) uodų įgimtas imuninis atsakas susilpnėjo, jie buvo jautresni bakterinei infekcijai, kai buvo užkrėsti subletalinėmis E. coli dozėmis, ir po užsikrėtimo gamina žymiai mažesnį antimikrobinių peptidų kiekį, palyginti su laukinio tipo (WT) uodai. . Šie poveikiai atitiko autorių pastebėtą mažesnį hemocitų skaičių ir skirtingą hemocitų sudėtį KO uoduose [98].
5. Išvados
Seilių OBP panašūs baltymai, tokie kaip D7 ir PdSP15 šeimos nariai, atlieka lemiamą vaidmenį palengvinant kraujo maitinimą, nukreipiant skirtingas molekules, dalyvaujančias šeimininko hemostazėje ir uždegiminiame atsake. Seilių genų, įskaitant D7, genų dubliavimasis ir greita mutacija lemia skirtingų šeimos narių funkcijų padidėjimą ir praradimą. Ši įvairovė nėra išskirtinė D7 baltymams ir buvo aprašyta kitose šeimose, tokiose kaip vabzdžių lipokalinai [6, 7].
Šeimininko apsauga nuo įkandimo nėra išskirtinė hematofaginiams dvisparniams, taip pat taikinys ar baltymų buvimas jas pašalinti. Nepaisant to, būdas įveikti šiuos iššūkius nariuotakojų grupėse yra skirtingas dėl nepriklausomos hematofagijos evoliucijos, dėl kurios susidaro platus baltymų repertuaras, neutralizuojantis šeimininko hemostatinį, uždegiminį ir imuninį atsaką [2, 4, 5, 7, 15, 16]. . Pavyzdžiui, D7 baltymai gali surišti biogeninius aminus ir eikozanoidus. Erkių ir triatominių vabzdžių lipokalinuose (nepriklausoma evoliucija) šias funkcijas perima visiškai kitokia baltymų šeima, turinti labai skirtingą architektūrą, sudarytą iš 8 antilygiagrečių lakštų, juosiančių rišamąją kišenę [7,99–105]. Smėlio muselėse nėra trumpos formos D7, o biogeninių aminų surišimo funkciją perima „geltonųjų“ baltymų šeima [71], o jos turi D7L, jungiančius eikozanoidus [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, skirtingai nuo kitų D7, suriša ADP. Apirazės, fermentai, katalizuojantys ATP ir ADP hidrolizę į AMP ir Pi (neorganinį fosfatą), taip pat ADP surišantys baltymai ir 50 nukleotidazių buvo aprašyti įvairių hematofaginių nariuotakojų rūšių seilėse, jau nekalbant apie kitus baltymus, slopinančius trombocitų agregaciją, nukreiptą į kitas moles. pvz., kolagenas ir trombinas (peržiūrėjo [76]).
Seilių sudėties supratimas yra labai svarbus vektoriaus biologijos ir jos sąveikos su šeimininku tyrimui. Be to, ji suteikia vertingos informacijos kuriant naujus pernešėjų platinamų ligų kontrolės metodus. Pavyzdžiui, daugumos pernešėjų platinamų ligų atveju patogenas įkandimo metu į šeimininką suleidžiamas kartu su pernešančiomis seilėmis. Tai, kad kai kurie seilių baltymai yra imunogeniški, daro juos puikiais epidemiologiniais įrankiais kaip biologiniais žymenimis žmonėms, kenčiantiems nuo vektoriaus įkandimo, kaip pranešta apie Aedes seilių liaukos baltymų ekstraktą [106] ir An. gambiae D7s [107]. Dėl jų gebėjimo sukelti imuninį atsaką jie taip pat yra puikūs kandidatai į vakciną, kaip ir PdSP15, į OBP panašus seilių baltymas, kuris, kaip įrodyta, yra perspektyvus kandidatas į vakciną nuo odos leišmaniozės [47].
Autoriaus indėlis:
PHA ir JFA peržiūrėjo literatūrą, parašė pirmąjį rankraščio juodraštį, iš esmės peržiūrėjo vėlesnius juodraščius ir patvirtino galutinę versiją. Visi autoriai perskaitė ir sutiko su paskelbta rankraščio versija.
Finansavimas:
Šis darbas buvo finansuojamas NIAID, Nacionalinių sveikatos institutų Intramural tyrimų programos.
Institucinės peržiūros tarybos pareiškimas:
Netaikoma.
Informuoto sutikimo pareiškimas:
Netaikoma.
Duomenų prieinamumo pareiškimas:
Netaikoma.
Padėkos:
Autoriai dėkoja José Marcosui Chavesui Ribeiro už šio rankraščio peržiūrą ir vertingų pasiūlymų bei komentarų pateikimą.
Interesų konfliktai:
Autoriai pareiškia, kad nėra interesų konflikto.
Nuorodos
1. Ribeiro, JM. Seilių vaidmuo nariuotakojų maitinime krauju. Annu. Kunigas Entomol. 1987, 32, 463–478. [CrossRef] [PubMed]
2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Nariuotakojų seilių vaidmuo maitinant kraują: Sialome ir postsialome perspektyvos. Annu. Kunigas Entomol. 2003, 48, 73–88. [CrossRef] [PubMed]
3. Graca-Souza, AV; Maya-Monteiro, C.; Paiva-Silva, GO; Brazas, GR; Paesas, MC; Sorgine, MH; Oliveira, MF; Oliveira, PL Prisitaikymas nuo hemo toksiškumo krauju maitinantiems nariuotakojams. Vabzdžių Biochem. Mol. Biol. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]
4. Ribeiro, JM. Krauju maitinantys nariuotakojai: gyvi švirkštai ar bestuburių farmakologai? Užkrėsti. Agentai Dis. 1995, 4, 143–152. [PubMed]
5. Ribeiro, JM; Mansas, BJ; Arca, B. Įžvalga apie krauju maitinančios nematoceros sialomą. Vabzdžių Biochem. Mol. Biol. 2010, 40, 767–784. [CrossRef]
6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. 2 skyrius iš Sialomo į Sialoverse. In Advances in Insect Physiology; Elsevier: Amsterdamas, Nyderlandai, 2009 m.; 59–118 p.
7. Andersen, JF Krauju maitinančių nariuotakojų seilių baltymų struktūra ir mechanizmas. Toxicon 2010, 56, 1120–1129. [CrossRef]
8. Arca, B.; Ribeiro, JM. Hematofaginių vabzdžių seilės: daugialypis įrankių rinkinys. Curr. Nuomonė. Insect Sci. 2018, 29, 102–109. [CrossRef]
9. Cornwall, J.; Patton, W. Kai kurie pastebėjimai apie paprastų kraują siurbiančių vabzdžių ir erkių seilių sekreciją. Indijos J. Med. Res. 1914, 2, 569–593.
10. Lesteris, H.; Lloyd, L. Pastabos apie Tsetse muselių virškinimo procesą. Bull. Entomol. Res. 1928, 19, 39–60. [CrossRef]
11. Ribeiro, J.; Garcia, E. Seilių liaukų vaidmuo maitinant Rhodnius prolixus. J. Exp. Biol. 1981, 94, 219–230. [CrossRef]
12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. Uodo seilių vaidmuo kraujagyslių vietoje. J. Exp. Biol. 1984, 108, 1–7. [CrossRef]
13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. Seilių liaukų apirazė nustato anofelino uodų zondavimo laiką. J. Insect Physiol. 1985, 31, 689–692. [CrossRef]
14. Valenzuela, JG Didelio našumo metodai tiriant seilių baltymus ir genus iš ligų vektorių. Vabzdžių Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Sialominės perspektyvos dėl nariuotakojų kraujo maitinimosi elgesio raidos: ateities terapija pagal natūralų dizainą. Toksinuose ir hemostazėje; Springeris: Dordrechtas, Nyderlandai, 2010 m.; 21–44 p.
16. Vyrai, BJ. Stuburinių hemostatinių ir uždegiminių kontrolės mechanizmų evoliucija krauju maitinantiems nariuotakojams. J. Įgimtas imunitetas. 2011, 3, 41–51. [CrossRef] [PubMed] 17. Valenzuela, JG; Charlab, R.; Gonzalez, EK; de Miranda-Santos, IK; Marinotti, O.; Francischetti, IM; Ribeiro, JM. D7 seilių baltymų šeima kraują siurbiančiame Diptera. Vabzdys Mol. Biol. 2002, 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]
18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. Pagrindiniai suaugusių moterų Anopheles darlingi seilių liaukų rūgštyse tirpūs baltymai yra su D7- susijusių baltymų šeimos nariai. Vabzdžių Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1419–1427. [CrossRef]