Ülevaade D7 valgu struktuurist ja füsioloogilistest rollidest verd toitva nematotseera puhul, 2. osa
Jun 14, 2023
3.2. Biogeense amiini sidumine D7s
Anopheles on rohkem kui 460 liiki, mis on jagatud 7 alamperekonda [56]. Seni on järjestatud 18 Anopheles'i liigi (referentstüve) genoom, mis on saadaval Vector Base'is, esindades Anopheles'i kolme peamist meditsiiniliselt olulist alamperekonda: Cellia, Anopheles ja Nyssorhynchus, mis asuvad maakera erinevates piirkondades ja lahknesid. teineteist kuni 100 miljonit aastat tagasi (nagu Cellia ja Nyssorrhynchuse puhul) [57–59]. Anopheles sp sääskedel, kelle genoomid on seni avaldatud (joonis 2), on 2–5 D7S (olenevalt alamperekonnast ja seeriast) pluss vähemalt kaks pikka vormi (D7L2 ja D7L3), mõnel aga kolmas pikk vorm (D7L1, olemas). mõnes Cellia seerias ja alamperekonnas Anopheles) [29,60].
Genoom on tihedalt seotud immuunsusega. Inimese genoom sisaldab kõiki immuunsüsteemi jaoks vajalikke geene, sealhulgas imetajate immuunsüsteemi geene, viirus- ja bakteriaalsete infektsioonide geene ja palju muud. Need geenid on tihedalt seotud immuunsüsteemi normaalse talitlusega ning mõjutavad inimeste vastupanuvõimet ja immuuntaset.
Lisaks sellele võivad erinevad genoomi variatsioonid mõjutada ka immuunsüsteemi jõudlust ja vastupanuvõimet. Inimese genoomis on palju geenipolümorfisme, mis määravad erinevate populatsioonide haiguste suhtes resistentsuse astme. Näiteks inimese leukotsüütide antigeen (HLA) on oluline geen immuunsüsteemis ja selle polümorfism võimaldab erinevatel inimestel välja arendada erinevaid immuunvastuseid ja resistentsust.
Viimastel aastatel on genoomikauuringute süvenedes üha enam uuringuid näidanud, et genoomne varieeruvus on tihedalt seotud paljude immuunsüsteemiga seotud haiguste esinemisega. Näiteks autoimmuunhaigused (nagu luupus, reumatoidartriit, hulgiskleroos jne) ja immuunpuudulikkuse haigused (nagu AIDS, perioodiline palavik ja suuhaavandi sündroom jne) on kõik seotud genoomsete variatsioonidega.
Seetõttu on genoomiuuringul suur tähtsus immuunsüsteemi funktsioonide, haigusmehhanismide ja erinevate populatsioonide individuaalse ravi mõistmisel. Sellest vaatenurgast peame immuunsust parandama. Cistanche võib oluliselt parandada immuunsust. Tistanche on rikas mitmesuguste antioksüdantsete ainete poolest, nagu C-vitamiin, vitamiinid, karotenoidid jne. Need koostisosad võivad eemaldada vabu radikaale, vähendada oksüdatiivset stressi ja parandada immuunsust. immuunsüsteemi resistentsus.
Click cistanche tubulosa eelised
Mõni aasta pärast Hamadarini iseloomustamist iseloomustati 5 D7r-d (D7r1-D7r5), mille transkripte täheldati varem Anopheles gambiae (Cellia) naiste süljenäärmetes [27,32] [34]. Teatati, et kõik need, välja arvatud D7r5, seovad serotoniini väga kõrge afiinsusega (dissotsiatsioonikonstandid, KD, alla 3 nM), samuti histamiini, mille KD on vahemikus 41 kuni 111 nM. Kummalisel kombel, kuid mitte üllatavalt, oli ka nende võime siduda teisi biogeenseid amiine ja nende afiinsus nende suhtes (kokkuvõte tabelis 1), mis viitab funktsioonide erinevusele D7 perekonna erinevate liikmete vahel isegi sama liigi sees. Kõigil juhtudel oli sidumisstöhhiomeetria 1:1 ja konkurentsitestid näitasid, et biogeensetel amiinidel on sama seondumiskoht [34], mida hiljem kinnitas serotoniini ja teiste biogeensete amiinidega seotud Anopheles gambiae D7r4 kristallstruktuur [28]. .
Ortoloogid An. gambiae D7rs leidub kõigis Anophelines analüüsitud liikides, mille genoomid on seni annoteeritud vektorbaasis (joonis 2), kuigi mõned neist kaotasid ühe või mitu liiget [29, 60]. Olenemata järjestuste varieeruvusest erinevate liikide ja rühmade lõikes, on tänu Anopheles gambiae D7r4 struktuuriandmetele [28] tuvastatud kriitilised jäägid, mis vooderdavad biogeenseid amiine, äärmiselt konserveerunud praktiliselt kõigis D7r1-D7r4 vormides liikide lõikes. alamperekondadesse Cellia, Nissorhynchus ja Anopheles, mis viitab sellele, et neil kõigil säilis võime seota serotoniini [29]. Teisest küljest näitavad kõik liigid D7r5 muutusi erinevates kriitilistes jääkides [29], mis viitab sellele, et Anopheles gambiae D7r5 [34] puhul eksperimentaalselt täheldati, et nad kaotasid võime siduda mis tahes biogeenset amiini.
Kummalisel kombel näib, et Anopheline D7S vormid on üldiselt säilitanud oma biogeense amiini sidumisvõime, kuid see ei kehti pikkade vormide puhul, kus erinevatesse liikidesse kuuluvate liikide puhul täheldatakse palju varieerumist, neofunktsionaliseerumist ja funktsiooni kadu. alamperekonnad.
Esimest iseloomustavat Anopheles D7L-i, mille algne nimi oli Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), peetakse nüüd D7L2-ks, kuna see on Aniga sarnane. Näidati, et gambiae vormid ei suuda siduda serotoniini ega mis tahes testitud biogeenseid amiine, kuid seondusid eikosanoididega oma N-terminaalses domeenis [30]. Nagu Anopheles gambiae, An. stephensi kuulub alamperekonda Cellia. Sellegipoolest on hiljuti D7L-i liikmed, kes kuuluvad teistesse Anopheline'i alamperekondadesse An. atroparvus D7L1 (Anopheles) ja An. Armas D7L2 (Nyssorhynchus) seob serotoniini väga kõrge afiinsusega (oma C-terminaalses domeenis) [29], näidates KD-sid, mis on võrreldavad Anopheles gambiae lühikeste vormide [34] ja Aedes pikkade vormide [34, 37, 38] puhul täheldatuga. ]. Sellegipoolest puudus üldiselt nende võime siduda teisi biogeenseid amiine või oli tunduvalt madalam. Serotoniini sidumise võime kaotus, mida täheldati An. stephensi saab tänu struktuuriandmetele paremini mõista [30].
Anopheline sääskede puhul joonduvad D7S (või D7r) valgud Anopheles ja Aedes D7L C-terminaalse domeeniga ning röntgenkristallograafia uuringud kinnitasid, et D7S valgud ja biogeense amiiniga siduva D7L OBP-taoline C-terminaalne domeen on struktuurilt väga sarnased. (28,29,36]. Üldise tunnusena on serotoniini/biogeense amiini sidumistaskuks hüdrofoobne õõnsus, mis on vooderdatud aromaatsete rühmadega ja mida ümbritseb 8 a-heeliksit, mis on stabiliseeritud 3 disulfiidsidemega (joonised 1B ja 3). mõnede polaarsete laetud jääkide olemasolu tasku avas (glutamiin- ja asparagiinhape) võimaldab vesiniksidemeid serotoniini alifaatse osaga (joonised 3 ja 4).Ligandit stabiliseerib veelgi vesinikside, mis moodustub selle indoolrühma ja a. türosiin (lüür 94 An. gambiaeD7r4 joonisel 3). Jäägid, mis on teadaolevalt olulised serotoniini/biogeense amiini sidumiseks, on joonisel 4 esile tõstetud hallides kastides. Joondus näitab, et enamik neist on konserveerunud, hoolimata teiste jääkide erinevusest. isegi valkudes, mis ei seo biogeenseid amiine, nagu An. stephensi D7L1, kus seondumise kadumine on tingitud mõnest jäägi modifikatsioonist (joonis 4).
Mõnedes valkudes moodustab serotoniini 5-hüdroksüülrühm histidiiniga vesiniksideme (joonised 3 ja 4 on esile tõstetud sinise kastiga), nagu on täheldatud D7r4 ja Aedes aegypti D7L1 puhul (His 35 esimeses ja His 189 teine). See His on An-StD7L1-s asendatud alaniiniga (Ala-190), kuid sellest ei piisa täheldatud funktsiooni kadumise selgitamiseks, kuna An. darlingi D7L2 (alamperekond Nyssorhynchus) ja An. iteroparous D7L1 (alamperekond Anopheles) seob serotoniini, kuigi see His on asendatud vastavalt metioniini või alaniiniga [29]. Seetõttu on kriitiline erinevus, mis eristab Anopheles stephensi D7L1 sääse D7-dest, mis seovad serotoniini, teise ja viimase tsüsteiini kadu nende C-terminaalses domeenis (rohelised ja punased kastid C-terminaalses domeenis, joonis 4). Need kaks jääki moodustaksid C-otsa teise disulfiidsideme, kogu valgu neljanda disulfiidsideme, mis on seetõttu märgistatud kui DS4. Nende puudumisel toimub spiraali H2 nihe ja heeliksi B2 lahtikerimine, mille tulemusena W173, mida muide ei esine biogeensetes amiinides siduvas D7s, ja R177 (AnSt-D7L1) hõivab osa sidumistaskust, selgitades selle võimetus siduda biogeenseid amiine, nagu on näidatud ja eelnevalt üksikasjalikult arutatud [30].
Nende kahe tsüsteiini puudumist täheldatakse ka kõigis Cellia alamperekonda kuuluvates liikides ekspresseeritavates D7L1-des ja D7L2-des, mis viitab sellele, et nad võisid kaotada ka biogeense amiini sidumisfunktsiooni [29]. Seda hüpoteesi toetab veelgi nende mudelite vaatlus, mis on konstrueeritud kasutades AlphaFoldi [61] (joonis 5). Nagu An puhul katseliselt täheldatud. stephensi D7L1 [30], kaasneb DS4 puudumisega Cellia D7L1 ja D7L2 valkudes heeliksi H2 positsiooni nihkumine ja muud struktuursed ümberkorraldused, mis põhjustavad suuremahulisema C-otsa tasku, mille jäägid hõivavad osa õõnsusest, mis ei jäta piisavalt ruumi mahutada serotoniini või muid biogeenseid amiine (joonis 5). Teisest küljest sõltub spiraali B2 lahtikeeramise määr liigist või võib olla tingitud ebastabiilsemast spiraalist, mis läheb ühest olekust teise.
Teine pikkade vormide rühm on D7L3, mis esineb kõigis seni olemasolevate genoomidega Anopheles liikides. Anopheles gambiae D7L3 seob serotoniini kõrge afiinsuse ja spetsiifilisusega [29] ning selle C-terminaalses domeenis on kõik kriitilised aminohapped, mis on näidanud, et nad osalevad biogeense amiini interaktsioonis [28], konserveerunud (joonis 4) ja sama ruumilise paigutusega kui D7r4. [29]. Seda säilivust täheldati ka kõigis Anopheles'i liikidest analüüsitud D7L3-de puhul, olenemata alamperekonnast, mis viitab sellele, et see vorm, mis asub D7 klastrite lühikeste vormide kõrval, säilitas selle funktsiooni kõigis nendes liikides [29].
Culicinae sääskedel leidub ka D7S ortolooge ja 2 D7L-i (D7L1 ja D7L2). Sellegipoolest, erinevalt Anophelinae puhul täheldatust, ei seo nende lühikesed vormid biogeenseid amiine vastavalt Aedes aegypti (AeD7S1) ja Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29] tulemustele, samas kui nende pikad vormid on seni iseloomustatud, välja arvatud Culex. quinquefasciatus D7L1, on nende ligandide (eriti serotoniini) suhtes väga kõrge afiinsusega, nagu on kirjeldatud Aedes aegypti D7L1 (varem nimega AeD7L) ja D7L2 [34,37], Ae puhul. albopictus (D7L1) [38] ja Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Struktuuriandmed viitavad sellele, et nende lühikeste vormide funktsiooni kadumine, hoolimata sellest, et need sisaldavad kõiki 6 konserveerunud tsüsteiini ja koosnevad -heeliksitest, on tingitud nende C-otsa lühenemisest, millel puudub -heeliks H2 piirkond ja sellest tulenevad erinevused -heeliksides. korraldused, mis viivad sidetasku ummistumiseni [29]. Väga oluline on see, et kulitsiinidel puudub D7L3, pikk vorm, mis Anopheles sp. asub vahetult kassetis olevate lühikeste vormide kõrval ja kuna suurem osa DS-st (D7r1–r4) Anophelesis, seob serotoniini [29].
Biogeensed amiinid on mitmesuguste protsesside vahendajad, mis on seotud selgroogsete reaktsioonidega hammustustele, ühendades neid sageli omavahel [6, 62]. Näiteks histamiin on võimas põletikuliste ja allergiliste reaktsioonide vahendaja ning vabaneb nuumrakkude degranulatsiooni käigus. See aktiveerib endoteeli, suurendab veresoonte läbilaskvust ning soodustab sügelust ja valu [63–67]. Samuti on teada, et see soodustab silelihaste kontraktsiooni. Aktiveeritud trombotsüütide ja neutrofiilide poolt kiiresti vabanev serotoniin ja norepinefriin on trombotsüütide agregatsiooni ja vasokonstriktsiooni agonistid. Serotoniin osaleb ka põletikulises reaktsioonis, aktiveerides endoteeli ning soodustades sügelust ja valu [6]. Nende D7-de tõhusust ja olulisust vektorbioloogias näitas nende võime inhibeerida erinevate biogeensete amiinide poolt indutseeritud silelihaste kontraktsioone [34,37] ja häirida serotoniini poolt vahendatud trombotsüütide aktivatsiooni [38].
3.3. Eikosanoidide siduv D7 (D7L-ide N-terminali domeen)
Asjaolu, et D7L vormidel on kaks OBP-sarnast domeeni, tõstis võimaluse, et need valgud võivad sisaldada oma N-terminaalses domeenis teisi ligande. Tõepoolest, Ae. aegypti D7L1, mis teadaolevalt seob biogeenseid amiine [34], oli esimene pikk vorm, mis seob oma N-otsa kaudu tsüsteinüülleukotrieenid (CysLT-d) ja leukotrieen B4 (LTB4) [36]. Varsti pärast seda, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), mis ei seo oma C-terminaalses domeenis biogeenseid amiine ega ühtegi teist testitud ligandit, ei seo mitte ainult ülikõrge afiinsusega CysLT-sid, vaid ka tromboksaan A2 (TXA2) analooge (U46619 ja karbotsükliline tromboksaan). ) [30]. Isotermilise tiitrimise kalorimeetria (ITC) testid ja struktuuriandmed näitasid, et mõlemal ligandil on vähemalt osa nende N-terminaalses domeenis paiknevast sidumissaidist [30].
Näidati, et ka teised Culicinae ja Anophelinae sääskede D7L1 ja L2 valgud seovad eikosanoide, kuid neil on erinev afiinsus ja spetsiifilisus, lisaks nende võimele siduda serotoniini. Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] ja Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) puhul on näidatud, et nad seovad CysLT-sid ja LTB4-d (viimast ainult Aedes), kuid afiinsus oli oluliselt väiksem kui teatatud jaoks Ae. aegypti D7L1. Huvitaval kombel omandasid nad võime siduda U46619. Anophelinae sääskedel. An. iteroparous D7L1 (Anopheles) seob CysLT-sid, kuid madala afiinsusega, samas kui An. kallis D7L2 (Nyssorhynchus) seob CysLT-sid väga kõrge afiinsusega ja TXA2 analooge (U46619) [29]. Need D7s valgud on bifunktsionaalsed, kuna seovad ka serotoniini.
An ligandikompleksi kristallide sidumissaidi jääkide võrdlus. kallis D7L2, An. stephensi D7L1 ja Ae. aegypti D7L1 [29, 30, 36] võimaldas määrata kriitilised jäägid eikosanoidi sidumiseks N-terminaalses domeenis (joonisel 4 esile tõstetud). Ligandide stabiliseerimisel on eriti olulised Trp-37, Trp-40 ja Tyr-52 (AnSt-D7L1 võrdlusena) ning kui viimane on asendatud Phe-ga (kollane noolepea joonis 4), nagu on täheldatud Ae. aegypti D7L1, kaob võime siduda lisaks CysLT-dele ka TXA2. Sama oluline on Lys{21}} olemasolu, mis moodustab eikosanoidi karboksüülrühmaga vesiniksideme või soolasilla. Paljud neist võtmejääkidest on konserveerunud D7L1-s ja D7L2-s, eriti viimases, mis esinevad teistes analüüsitud Anophelinae liikides, mis viitab sellele, et olenemata alamperekonnast säilitasid nad vähemalt ühe pika vormi (D7L1 ja/või D7L2), mis on võimeline seonduma. tsüsteinüülleukotrieenid [29], nagu on hiljuti näidatud Anopheles gambiae D7L1 ja D7L2 [68] puhul. Need kaks An. gambiae D7L-id ei suutnud biogeenseid amiine siduda, kuid säilitasid võime siduda eikosanoide [68], mis pole üllatav, arvestades nende sarnasust (eriti D7L2 vormi) eelnevalt kirjeldatud Anopheles stephensi D7L1-ga (nüüd L2) [30] ja et mõlemad liigid kuuluvad alamperekonda. Cellia ja nende D7L1 ja L2 C-terminaalses domeenis puudub DS4.
Tähelepanuväärne on see, et kuigi D7L3-d esinevad kõigis Anopheles liikides ja nende jäägid on seotud serotoniini sidumisega C-otsas äärmiselt konserveerunud, ennustati, et kõigi liikide N-ots ei suuda eikosanoide siduda, kuna jäägid on teadaolevalt olulised asendused. olla selle ülesande jaoks oluline. See hüpotees leidis eksperimentaalset kinnitust, kui ITC oli näidanud, et An. gambiae D7L3 ei seo ühtegi testitud eikosanoidi [29].
Väga huvitav on see, et D7L vorme leidub ka liivakärbestel (sugukond: Psychodidae) [17,69], hoolimata nende ja sääskede (Culicidae) vahelisest evolutsioonilisest kaugusest. Pikad vormid, mida iseloomustasid kahe erineva Phlebotomus'i liigi (P. papatasi ja P. duboscqi) süljes, säilitasid võime siduda ülikõrge afiinsusega CysLT-sid ja TXA2 analooge [40]. P. papatasi D7L1 struktuuriandmed on näidanud, et eikosanoidide seondumine toimus ka N-otsas, sarnaselt sääskede D7L puhul kirjeldatule, samas kui selle C-ots oli lühem ja kärbitud, mistõttu ei suutnud see siduda biogeenseid amiine [ 40].
Fossiilide vaatlused viitavad sellele, et esimesed Diptera ilmusid Triiase perioodis rohkem kui 240 miljonit aastat tagasi (MYA). Triiase ajastu lõpuks ilmusid Culicomorpha ja Psychodomorpha infra järgud, mis tähendab, et sääskede ja liivakärbeste suguvõsad lahknesid enam kui 200 MYA võrra, suure tõenäosusega fütofaagilisest esivanemast, mis viitab sellele, et neil tekkis harjumus iseseisvalt verest toituda [5,70 ]. Seda toetab tõsiasi, et enamik süljenäärmevalkude perekondi, mida leidub ainult Nematocera's, on Psychodidae ja Culicidae perekondades erinevad, mis tähendab, et nende vahel on väga raske ortolooge määrata [5]. Seetõttu pärinesid sääse- ja liivakärbse D7L-id tõenäoliselt sõltumatult sarnasest või ühisest esivanemate geenist, mis tõenäoliselt kodeerib OBP-d, mis hiljem värvati iseseisvalt nende sialomi ja omandas selle funktsiooni konvergentse evolutsiooni teel. Seda hüpoteesi toetab ka tähelepanek, et neil on erinevad introni/eksoni struktuurid [40].
D7S ortoloogide puudumine liivakärbestel ja nende D7L ortoloogide võimetus siduda biogeenseid amiine ei tähenda, et nende süljes puuduvad molekulid nende sihtmärkide eraldamiseks. Tõepoolest, liivakärbse süljes on biogeensete amiinide sidumise funktsiooni üle võtnud teine valgu perekond "Kollane" [71], samas kui teine süljes leiduv OBP-sarnase valgu perekond PdSP15 toimib kontaktraja aktivatsiooni pärssimise teel [41]. See on suurepärane näide sellest, kuidas sõltumatu evolutsioon viib erinevate valkude repertuaarideni, mis on suunatud samadele molekulidele.
Leukotrieenid (CysLT ja LTB4) on tugevad põletiku- ja allergiavahendajad, mida eritavad aktiveeritud nuumrakud ja muud immuunrakud, nagu eosinofiilid ja makrofaagid, samuti epiteeli- ja endoteelirakud [72]. CysLT-d vabanevad vastusena sääsehammustustele koos histamiiniga [62], põhjustades naha veresoonte suurenenud läbilaskvust [63] ja sellest tulenevalt erüteemi ja kubeme moodustumist [73,74], samas kui LTB4 on tuntud kui kemoatraktant, mis vastutab immuunrakkude ligitõmbamise eest. reageerimiskohta [72]. Võime siduda neid tugevaid põletikuvastaseid vahendajaid oleks oluline, et pärssida endoteeli aktivatsiooni, turse teket, immuunrakkude infiltratsiooni, sügelust ja valu, mida need eikosanoidid põhjustavad, takistades või lükates seega edasi peremeesorganismi teadlikkust ja võimaldades neil putukatel verest toituda. Seda põletikuvastast toimet näidati hiiremudelites Ae süstimisel. albopictus D7L1 (mis seob LTB4, CysLTS ja biogeensed amiinid, lisaks madalale afiinsusele U46619 suhtes) 10 minutit enne põletikueelset manustamist Saccharomyces cerevisiae -glükaaniga vähendas immuunrakkude sissevoolu kõhuõõnde [38].
Tromboksaan A2 toodetakse ja sekreteeritakse aktiveeritud trombotsüütide poolt vastusena kollageeniga kokkupuutele. Seejärel seondub see oma trombotsüütide pinnal olevate retseptoritega, soodustades trombotsüütide aktivatsiooni ja võimendades agregatsiooni [75,76]. Väga oluline on see, et trombotsüüdid sekreteerivad lisaks TXA2-le ka teisi hemostaatilisi ja põletikuvastaseid molekule, nagu ADP, serotoniin, polüfosfaat ja norepinefriin [6]. TXA2 soodustab ka vasokonstriktsiooni [77, 78] ja hiljuti näidati, et see põhjustab hiirtel sügelust ja kriimustusreaktsioone [79, 80].
ITC katsed näitasid, et mitmed D7L-d seonduvad U46619-ga, stabiilsema TXA2 analoogiga ja inhibeerivad U46619 poolt indutseeritud trombotsüütide agregatsiooni in vitro. Oluline on see, et need valgud pärssisid ka arahhidoonhappe (tromboksaan A2 prekursor) ja madalamate kollageeni kontsentratsioonide indutseeritud trombotsüütide agregatsiooni (mille puhul trombotsüütide agregatsioon tugineb signaali võimendamiseks TXA2-le ja ADP-le), mis tõestab, et nad on tõepoolest võimelised seonduma trombotsüütide sünteesitud TXA2-ga, ja mitte ainult selle stabiilset analoogi, mida kasutatakse ITC ja kristallograafia katsetes [29, 30, 37, 38, 40].
CysLT-d ja TXA2 soodustavad ka silelihaste kontraktsiooni. Analüüsid on näidanud, et An. stephensi D7L1 (praegu klassifitseeritud kui D7L2) suutis näiteks inhibeerida LTC4-soodustatud merisea niudesoole kontraktsiooni ja U46619-soodustatud roti aordi kontraktsiooni in vivo [30].
Putukate OBP-sid kirjeldati algselt haistmis- ja maitselisandites, kus nad seovad, lahustasid ja transpordivad semiokeemilisi aineid, samuti reguleerisid lõhnavastuse kestust. Hiljem leiti, et nad esinevad ka mittesensoorsetes organites, nagu kesksool, lisanäärmed, munandid, seemneanumad, Malpighi tuubulid ja isegi herilase mürginäärmetes, mis näitab, et neil võib olla lai valik ligande ja nende funktsioonid on ei piirdu kemoretseptsiooniga (vaadatud [20, 21]). Seetõttu viidi suurem osa saadaolevatest seondumistestidest ja struktuuriandmetest läbi ligandidega, nagu feromoonid, lõhnamolekulid, alkoholid ja muud sünteetilised orgaanilised ühendid [20, 26, 81–84]. Seni ei ole näidatud, et putukate OBP seoks biogeenseid amiine. Sellegipoolest on näidatud, et mõned OBP-d seovad pika ahelaga rasvalkohole, nagu bombükool, Bombyx mori toodetud feromoon [82], või pika ahelaga rasvhapped ja arahhidoonhape, eikosanoidide eelkäija, nagu on kirjeldatud Aedes aegypti OBP22 puhul [85, 86]. Ae. aegypti OBP22 esineb antennis, emasloomas ja isaste suguelundites ning kandub emasloomadele üle paaritumise ajal [86], mis viitab sellele, et selle funktsioon ei piirdu kemoretseptsiooniga. Struktuuriuuringud näitavad, et ligandivabas olekus koosneb see valk 6 -heeliksitest nagu putukate klassikalised OBP-d. Kuid ligandi juuresolekul toimub OBP22 C-otsas konformatsiooniline muutus, moodustades seitsmenda heeliksi [85], mis suurendab sidumistaskut. Tähelepanuväärne on see, et autorid märkisid, et sellel OBP-l on suurim sarnasus D7L valkude N-terminaalse domeeniga ja selle rasvhapetega seondumisel moodustunud seitsmes heeliks on väga sarnasel positsioonil seitsmenda heeliksiga, mida on täheldatud nendes D7L lipiide siduvates domeenides [85 ].
3.4. ADP sidumine D7s
Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), erinevalt kõigist seni iseloomustatud D7L-idest, ei suuda siduda eikosanoide ega biogeenseid amiine, tõenäoliselt mõnede, kuid oluliste modifikatsioonide tõttu nende N- ja C-otsa taskutes mõnes kriitilises asendis, näiteks glütsiini olemasolu. glutamiinhappe asemel positsioonis 155, mis on väga oluline vesinikside moodustamiseks serotoniini indoolitsükli 5-hüdroksüülrühmaga enamikus biogeensetes amiinides siduvates D7-des, samuti histidiin positsioonis 172. türosiin, nagu on täheldatud enamiku biogeensete amiinidega seonduvate D7 valkude puhul (joonis 4). Selle asemel näidati, et see seob suure afiinsusega adenosiini fosforüülitud derivaate ATP, ADP ja AMP (vastavalt 50-adenosiintri-, di- ja monodifosfaat), adenosiini ja adeniini oluliselt madalama afiinsusega [39]. Teine eripära on asjaolu, et interaktsioon selle ligandidega toimub pigem N- ja C-otsa OBP-sarnaste domeenide vahel, mitte nende sees olevate õõnsuste vahel [39].
ATP ja ADP rakusiseseid kontsentratsioone hoitakse tihedalt ning vigastuste korral vabanevad ADP ja ATP rakuvälises miljöös pärast raku lüüsi ja võivad toimida põletikueelsete ja hemostaatiliste molekulidena [76, 87]. ADP aktiveerib trombotsüütide agregatsiooni ja seda sekreteerivad aktiveeritud trombotsüüdid vastuseks agonistidele, nagu kollageen, mis on eksponeeritud pärast veresoonte vigastust, et agregatsiooni veelgi levitada [76, 88]. Tänu oma võimele siduda ADP-d, näidati, et CxD7L1 [39] pärsib trombotsüütide kuju muutumist, mis on põhjustatud kollageeni madalamast kontsentratsioonist, samuti agregatsiooni, mille käivitavad suuremad ADP annused (1 µM) ja väiksemad kollageeniannused, mille puhul agregatsioon sõltub teiste vahendajate, nagu ADP ja TXA2, sekretsioon.
4. Moskiitode juveniilseid hormoone siduv valk (mJHBP): mida teeb sääse hemolümfis D7-sarnane valk?
2017. aastal leidsid Kim ja kolleegid [89], et leida D7--ga seotud valke, mis ekspresseeruvad väljaspool süljenäärmeid, ja kirjeldasid seda uut valku, mis esineb peamiselt nukkude ja täiskasvanud (isaste ja emaste) Aedes aegypti sääskede hemolümfis. Selle valgu ortolooge leiti ka erinevatest Anopheles ja Culexi liikidest, millel on rohkem sarnasusi kui nende sülje D7 valgud. Nagu sülje D7 pikkadel vormidel, on sellel valgul kaks OBP-sarnast domeeni. See on N-otsa konserveerunud paljudest jääkidest, mis on seotud eikosanoidide sidumisega sülje D7-des, mis viitab sellele, et seal võib olla lipiidide sidumistasku, samas kui selle C-otsa koostis oli väga erinev kõigist teistest D7/D{10}}taolistest. seni kirjeldatud. ITC katsed on näidanud, et see valk, nimega sääse juveniilse hormooni siduv valk (mJHBP), ei suuda siduda eikosanoide, kuid sellel on kõrge afiinsus ja spetsiifilisus juveniilhormooni (JH) suhtes. Struktuuriandmed näitavad, et selle N-terminaalse domeeni arhitektuur on tõepoolest sarnane nende D7L-valkude analoogidega, sisaldades kahte disulfiidsidet ja koosnedes 7 -heeliksitest ning sisaldades enamikku jääkidest, mis on seotud selle interaktsiooniga JH III-ga. Erinevalt seni kirjeldatud sülje D7L valkude puhul täheldatutest osalevad seondumises ka mõned C-otsa jäägid, eriti spiraali pikendus -13, mis sulgeb sidumistasku sissepääsu [89]. Väga oluline, nagu ka autorid on käsitlenud, on see valk struktuurselt täiesti erinev hemolümfi juveniilhormooni siduvast valgust, mida on seni kirjeldatud Bombyx mori [90].
Juveniilhormoon reguleerib putukate kõige erinevamaid protsesse, sealhulgas arengut [91], sulamist ja metamorfoosi [92], paljunemist ja oogeneesi [93–95] ning immuunsust [96, 97]. Kui uuriti Aedes aegypti mJHBP füsioloogilist rolli, lõigates selle geeni välja CRISPR-cas9 abil, ei täheldatud mingit mõju arengule, kasvule ega paljunemisele [98]. Sellegipoolest oli väljatõrjutud (KO) sääskede kaasasündinud immuunvastus halvenenud, olles vastuvõtlikum bakteriaalsele infektsioonile, kui neile manustati subletaalseid E. coli annuseid, ja tootsid pärast nakatumist oluliselt väiksemas koguses antimikroobseid peptiide, võrreldes metsiktüüpi (WT) sääskedega. . Need mõjud olid kooskõlas autorite täheldatud hemotsüütide väiksema arvu ja erineva koostisega KO sääskedes [98].
5. Kokkuvõtted
Sülje OBP-sarnased valgud, nagu D7 ja PdSP15 pereliikmed, mängivad otsustavat rolli verega toitmise hõlbustamisel, sihivad erinevaid molekule, mis on seotud peremeesorganismi hemostaasi ja põletikulise vastusega. Süljegeenide, sealhulgas D7-de geenide dubleerimine ja kiire mutatsioon põhjustavad erinevate pereliikmete funktsioonide suurenemist ja kaotust. See mitmekesisus ei piirdu ainult D7 valkudega ja seda on kirjeldatud teistes perekondades, näiteks putukate lipokaliinides [6, 7].
Peremeesorganismi kaitsemehhanismid hammustamiseks ei ole ainuüksi hematofaagide jaoks, samuti ei ole sihtmärk ega valkude olemasolu nende vastu võitlemiseks. Sellegipoolest on nende väljakutsete ületamise viis lülijalgsete rühmade vahel erinev, kuna hematofagia areneb iseseisvalt, mille tulemuseks on lai valik valke, mis neutraliseerivad peremeesorganismi hemostaatilisi, põletikulisi ja immuunvastuseid [2,4,5,7,15,16] . Näiteks võivad D7 valgud siduda biogeenseid amiine ja eikosanoide. Puukides ja triatomiinsetes putukates võtavad need funktsioonid üle lipokaliinid (sõltumatu evolutsioon), täiesti erinev valguperekond, millel on väga erinev arhitektuur, mis koosneb 8 siduvataskut ümbritsevast antiparalleelsest lehest [7,99–105]. Liivakärbestel puuduvad lühikesed D7-d ja biogeense amiini sidumise funktsiooni võtab üle "kollane" valgu perekond [71], samas kui neil on D7L-id, mis seovad eikosanoide [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, erinevalt teistest D7-dest, seob ADP-d. Erinevate hematofaagiliste lülijalgsete liikide süljes kirjeldati apüraase, ensüüme, mis katalüüsivad ATP ja ADP hüdrolüüsi AMP-ks ja Pi-ks (anorgaaniline fosfaat), samuti ADP-d siduvaid valke ja 50 nukleotidaase, rääkimata muudest valkudest, mis inhibeerivad trombotsüütide agregatsiooni, mis on suunatud teistele molekulidele. nagu kollageen ja trombiin (vaadanud [76]).
Sülje koostise mõistmine on vektoribioloogia ja selle peremeesorganismiga suhtlemise uurimisel ülioluline. Lisaks pakub see väärtuslikku teavet uute vektorite kaudu levivate haiguste tõrje lähenemisviiside väljatöötamiseks. Näiteks enamiku vektorite kaudu levivate haiguste korral süstitakse patogeen hammustuse ajal peremeesorganismi koos vektori süljega. Asjaolu, et mõned süljevalgud on immunogeensed, muudab need suurepäraseks epidemioloogiliseks vahendiks inimeste vektorihammustusega kokkupuutel biomarkeritena, nagu on kirjeldatud Aedes süljenäärme valguekstrakti [106] ja An kohta. gambiae D7s [107]. Nende võime kutsuda esile immuunvastuseid muudab nad ka suurepärasteks vaktsiinikandidaatideks, nagu ka PdSP15 puhul, OBP-taolise süljevalgu puhul, mis on osutunud paljulubavaks naha leishmaniaasi vaktsiini kandidaadiks [47].
Autori kaastööd:
PHA ja JFA vaatasid läbi kirjanduse, kirjutasid käsikirja esimese mustandi, muutsid oluliselt järgnevaid mustandeid ja kiitsid heaks lõpliku versiooni. Kõik autorid on käsikirja avaldatud versiooni läbi lugenud ja sellega nõustunud.
Rahastamine:
Seda tööd rahastas riiklike tervishoiuinstituutide NIAID intramuraalne uurimisprogramm.
Institutsioonilise ülevaatenõukogu avaldus:
Ei kohaldata.
Teadliku nõusoleku avaldus:
Ei kohaldata.
Andmete kättesaadavuse avaldus:
Ei kohaldata.
Tänuavaldused:
Autorid tänavad José Marcos Chaves Ribeirot selle käsikirja läbivaatamise ning väärtuslike ettepanekute ja kommentaaride pakkumise eest.
Huvide konfliktid:
Autorid ei kinnita huvide konflikti.
Viited
1. Ribeiro, JM Sülje roll lülijalgsete veretoitmisel. Annu. Rev. Entomol. 1987, 32, 463–478. [CrossRef] [PubMed]
2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Lülijalgsete sülje roll verega toitmisel: Sialome ja postsialome perspektiivid. Annu. Rev. Entomol. 2003, 48, 73–88. [CrossRef] [PubMed]
3. Graca-Souza, AV; Maya-Monteiro, C.; Paiva-Silva, GO; Braz, GR; Paes, MC; Sorgine, MH; Oliveira, MF; Oliveira, PL Kohandused verega toitvate lülijalgsete heemitoksilisuse vastu. Putukate Biochem. Mol. Biol. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]
4. Ribeiro, JM Verega toitvad lülijalgsed: elussüstlad või selgrootud farmakoloogid? Nakata. Agendid Dis. 1995, 4, 143–152. [PubMed]
5. Ribeiro, JM; Mans, BJ; Arca, B. Ülevaade verd toitva nematotseera sialoomist. Putukate Biochem. Mol. Biol. 2010, 40, 767–784. [CrossRef]
6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. 2. peatükk Sialomesest Sialoverseni. In Advances in Insect Physiology; Elsevier: Amsterdam, Holland, 2009; lk 59–118.
7. Andersen, JF Verega toitvate lülijalgsete süljevalkude struktuur ja mehhanism. Toxicon 2010, 56, 1120–1129. [CrossRef]
8. Arca, B.; Ribeiro, JM Hematofaagsete putukate sülg: mitmetahuline tööriistakomplekt. Curr. Arvamus. Insect Sci. 2018, 29, 102–109. [CrossRef]
9. Cornwall, J.; Patton, W. Mõned tähelepanekud tavaliste verdimevate putukate ja puukide süljeerituse kohta. India J. Med. Res. 1914, 2, 569–593.
10. Lester, H.; Lloyd, L. Märkmeid Tsetse-kärbeste seedimisprotsessi kohta. Bull. Entomol. Res. 1928, 19, 39–60. [CrossRef]
11. Ribeiro, J.; Garcia, E. Rhodnius prolixuse süljenäärmete roll toitumisel. J. Exp. Biol. 1981, 94, 219–230. [CrossRef]
12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. Sääse sülje roll veresoonte asukohas. J. Exp. Biol. 1984, 108, 1–7. [CrossRef]
13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. Süljenäärme apüraas määrab anofeliinsete sääskede sondeerimisaja. J. Insect Physiol. 1985, 31, 689–692. [CrossRef]
14. Valenzuela, JG Suure läbilaskevõimega lähenemisviisid süljevalkude ja haigusvektorite geenide uurimiseks. Putukate Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Sialomic perspektiivid lülijalgsete veretoitmiskäitumise arengust: Loodusliku disainiga tulevane ravi. Toksiinide ja hemostaasi korral; Springer: Dordrecht, Holland, 2010; lk 21–44.
16. Mehed, BJ Selgroogsete hemostaatiliste ja põletikuliste kontrollimehhanismide areng verd toitvatel lülijalgsetel. J. Kaasasündinud immuunsus. 2011, 3, 41–51. [CrossRef] [PubMed] 17. Valenzuela, JG; Charlab, R.; Gonzalez, EÜ; de Miranda-Santos, IK; Marinotti, O.; Francischetti, IM; Ribeiro, JM Süljevalkude perekond D7 verdimevates kahesugulistes. Putukas Mol. Biol. 2002, 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]
18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. Täiskasvanud emaste Anopheles darlingi süljenäärmete peamised happes lahustuvad valgud hõlmavad D7--seotud valkude perekonda. Putukate Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1419–1427. [CrossRef]