Přehled struktury a fyziologických rolí proteinu D7 v háďátku krmícím krev, část 2
Jun 14, 2023
3.2. Biogenní amin vázající D7s
Existuje více než 460 druhů Anopheles, rozdělených do 7 podrodů [56]. Doposud byl sekvenován genom 18 druhů Anopheles (referenční kmeny) a jsou k dispozici ve Vector Base, což představuje tři hlavní lékařsky důležité podrody Anopheles: Cellia, Anopheles a Nyssorhynchus, které zabírají různé oblasti na zeměkouli a liší se od navzájem až před 100 miliony let (jako je tomu mezi Cellia a Nyssorrhynchus) [57–59]. Komáři rodu Anopheles, jejichž genomy byly dosud publikovány (obrázek 2), mají 2–5 D7S (v závislosti na podrodech a sériích), plus alespoň dvě dlouhé formy (D7L2 a D7L3), zatímco některé mají třetí dlouhou formu (D7L1, přítomná v některých sériích Cellia a podrodu Anopheles) [29,60].
Genom úzce souvisí s imunitou. Lidský genom obsahuje všechny geny potřebné pro imunitní systém, včetně genů pro imunitní systém savců, genů pro virové a bakteriální infekce a další. Tyto geny úzce souvisí s normální funkcí imunitního systému a ovlivňují odolnost a imunitní úroveň lidí.
Kromě toho mohou různé variace v genomu také ovlivnit výkon a odolnost imunitního systému. V lidském genomu existuje mnoho genových polymorfismů, které určují stupeň odolnosti vůči chorobám v různých populacích. Například lidský leukocytární antigen (HLA) je důležitým genem v imunitním systému a jeho polymorfismus umožňuje různým lidem vyvinout různé imunitní reakce a odolnost.
V posledních letech, s prohlubujícím se výzkumem genomiky, stále více studií ukazuje, že genomová variace úzce souvisí s výskytem mnoha imunitně podmíněných chorob. Například autoimunitní onemocnění (jako je lupus, revmatoidní artritida, roztroušená skleróza atd.) a onemocnění imunodeficience (jako je AIDS, periodická horečka a syndrom orálních vředů atd.) jsou všechny spojeny s genomickými variacemi.
Proto má výzkum genomu velký význam pro pochopení funkce imunitního systému, mechanismu onemocnění a individualizované léčby pro různé populace. Z tohoto pohledu musíme zlepšit imunitu. Cistanche dokáže výrazně zlepšit imunitu. Cistanche je bohatá na různé antioxidační látky, jako je vitamín C, vitamíny, karotenoidy atd. Tyto složky dokážou vychytávat volné radikály, snižovat oxidační stres a zlepšovat imunitu. odolnost imunitního systému.
Click cistanche tubulosa výhody
Několik let po Hamadarinově charakterizaci bylo charakterizováno 5 D7rs (D7r1-D7r5), jejichž transkripty byly dříve pozorovány v ženských slinných žlázách Anopheles gambiae (Cellia) [27,32] [34]. U všech z nich, kromě D7r5, bylo popsáno, že vážou serotonin s velmi vysokou afinitou (disociační konstanty, KD, pod 3 nM), stejně jako histamin s KD v rozmezí od 41 do 111 nM. Jejich schopnost vázat další biogenní aminy a jejich afinity k nim byly zvláštní, ale nikoli překvapivě, také odlišné (shrnuté v tabulce 1), což naznačuje divergenci funkce mezi různými členy rodiny D7, dokonce i v rámci stejného druhu. Ve všech případech byla vazebná stechiometrie 1:1 a kompetiční testy naznačovaly, že biogenní aminy sdílejí stejné vazebné místo [34], jak později potvrdila krystalová struktura Anopheles gambiae D7r4 vázaná na serotonin a další biogenní aminy [28]. .
Orthologové An. gambiae D7rs se nacházejí u všech analyzovaných druhů Anophelines, jejichž genomy jsou zatím anotovány ve Vector Base (obrázek 2), ačkoli některé ztratily jednoho nebo více členů [29,60]. Bez ohledu na variace v sekvencích u různých druhů a skupin jsou kritické zbytky lemující biogenní aminy, identifikované díky strukturním datům Anopheles gambiae D7r4 [28], extrémně konzervované prakticky ve všech formách D7r1-D7r4 napříč druhy patřícími na podrody Cellia, Nissorhynchus a Anopheles, což naznačuje, že si všechny zachovaly schopnost vázat serotonin [29]. Na druhou stranu všechny druhy D7r5 vykazují změny v různých kritických zbytcích [29], což naznačuje, že jak bylo experimentálně pozorováno u Anopheles gambiae D7r5 [34], ztratily schopnost vázat jakýkoli biogenní amin.
Je zvláštní, že zatímco se zdá, že formy Anopheline D7S si obecně zachovaly svou biogenní schopnost vázat amin, neplatí to pro dlouhé formy, kde je pozorováno mnoho variací, neofunkcionalizace a ztráty funkce u druhů patřících k různým podrody.
První charakterizovaný Anopheles D7L, původně pojmenovaný Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), je nyní považován za D7L2 kvůli jeho podobnosti s An. Ukázalo se, že formy gambiae nejsou schopny vázat serotonin nebo jakékoli testované biogenní aminy, ale váží eikosanoidy ve své N-terminální doméně [30]. Stejně jako Anopheles gambiae, An. stephensi patří do podrodu Cellia. Nicméně nedávno členové D7L patřící do jiných podrodů Anopheline An. atroparvus D7L1 (Anopheles) a An. Bylo prokázáno, že darling D7L2 (Nyssorhynchus) váže serotonin s velmi vysokou afinitou (v jejich C-terminální doméně) [29] a vykazuje KD srovnatelné s pozorovanými u krátkých forem Anopheles gambiae [34] a Aedes dlouhých forem [34,37,38 ]. Obecně však jejich kapacita vázat jiné biogenní aminy chyběla nebo byla podstatně nižší. Ztráta schopnosti vázat serotonin pozorovaná v An. stephensiho lze lépe pochopit díky strukturálním údajům [30].
U anofelinských komárů se proteiny D7S (nebo D7r) přiřazují k C-terminální doméně Anopheles a Aedes D7L a rentgenové krystalografické studie potvrdily, že proteiny D7S a C-terminální doména podobná OBP biogenní aminové vazby D7L jsou strukturálně velmi podobné. (28,29,36]. Obecnou charakteristikou je, že kapsa vázající serotonin/biogenní amin je hydrofobní dutina vystlaná aromatickými skupinami, obklopená 8 a-helixy, které jsou stabilizovány 3 disulfidovými vazbami (obrázky 1B a 3). přítomnost některých polárních nabitých zbytků ve vstupu do kapsy (kyseliny glutamové a asparagové) umožňuje vodíkové vazby s alifatickou částí serotoninu (obr. 3 a 4) Ligand je dále stabilizován vodíkovou můstkou vytvořenou mezi jeho indolovou skupinou a tyrosin (lyr 94 v An. gambiaeD7r4 Obrázek 3). Zbytky, o kterých je známo, že jsou důležité pro vazbu serotoninu/biogenního aminu, jsou zvýrazněny šedými rámečky na obrázku 4. Zarovnání ukazuje, že většina z nich je konzervovaná, navzdory rozdílu v ostatních zbytcích, dokonce i v proteinech, u kterých se ukázalo, že nevážou biogenní aminy, jako je An. stephensi D7L1, kde ztráta vazby je způsobena několika modifikacemi zbytků (obrázek 4).
V některých proteinech tvoří serotoninová 5-hydroxylová skupina vodíkovou vazbu s histidinem (obrázky 3 a 4 zvýrazněny modrým rámečkem), jak bylo pozorováno u D7r4 a Aedes aegypti D7L1 (His 35 v prvním a His 189 v druhý). Tento His je nahrazen alaninem (Ala-190) v An-StD7L1, ale to by nestačilo k vysvětlení pozorované ztráty funkce, protože An. darlingi D7L2 (podrod Nyssorhynchus) a An. iteroparní D7L1 (podrod Anopheles) váže serotonin, i když je tento His nahrazen methioninem, respektive alaninem [29]. Proto kritickým rozdílem odlišujícím Anopheles stephensi D7L1 od komárů D7, které vážou serotonin, je ztráta druhého a posledního cysteinu v jejich C-terminální doméně (zelené a červené rámečky C-terminální doména, obrázek 4). Tyto dva zbytky by vytvořily druhou disulfidovou vazbu C-konce, čtvrtou z celého proteinu, proto značenou jako DS4. Při jejich nepřítomnosti dochází k posunu šroubovice H2 a odvíjení šroubovice B2, v důsledku toho W173, který mimochodem není přítomen v biogenních D7s vázajícím amin, a R177 (AnSt-D7L1) zabírá část vazebné kapsy, což vysvětluje jeho neschopnost vázat biogenní aminy, jak bylo ukázáno a podrobně diskutováno dříve [30].
Absence těchto dvou cysteinů je také pozorována u všech D7L1s a D7L2 exprimovaných u všech druhů patřících do podrodu Cellia, což vede k domněnce, že by také mohly ztratit biogenní aminovou vazebnou funkci [29]. Tuto hypotézu dále podporuje pozorování jejich modelů, zkonstruovaných pomocí AlphaFold [61] (obrázek 5). Stejně jako pozorované experimentálně pro An. stephensi D7L1 [30] je nepřítomnost DS4 v proteinech Cellia D7L1 a D7L2 doprovázena posunem v poloze helixu H2 a dalšími strukturálními přestavbami, které vedou k objemnější C-terminální kapse se zbytky zabírajícími část dutiny, která neponechává dostatek prostoru pro pojmout serotonin nebo jiné biogenní aminy (obrázek 5). Na druhé straně pozorovaný stupeň odvíjení ve šroubovici B2 závisí na druhu nebo může být výsledkem nestabilnější šroubovice přecházející z jednoho stavu do druhého.
Další skupinou dlouhých forem je D7L3, přítomný u všech druhů Anopheles s dosud dostupnými genomy. Anopheles gambiae D7L3 váže serotonin s vysokou afinitou a specificitou [29] a jeho C-terminální doména má všechny kritické aminokyseliny, o kterých se ukázalo, že se účastní biogenní aminové interakce [28], konzervované (obrázek 4) a se stejnou prostorovou dispozicí jako D7r4 [29]. Tato ochrana byla také pozorována u všech D7L3 analyzovaných z druhů Anopheles, bez ohledu na podrody, což naznačuje, že tato forma, která leží v sousedící poloze s krátkými formami v klastrech D7, si tuto funkci u všech těchto druhů zachovala [29].
U komárů Culicinae se také nacházejí ortologové D7S a 2 D7L (D7L1 a D7L2). Nicméně, na rozdíl od pozorovaných u Anophelinae, jejich krátké formy nevážou biogenní aminy v souladu s výsledky hlášenými pro Aedes aegypti (AeD7S1) a Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], zatímco jejich dlouhé formy byly dosud charakterizovány, s výjimkou Culex quinquefasciatus D7L1, mají velmi vysokou afinitu k těmto ligandům (zejména serotonin), jak je uvedeno pro Aedes aegypti D7L1 (dříve nazývané AeD7L) a D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] a Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Strukturální data naznačují, že ztráta funkce v jejich krátkých formách, přestože obsahují všech 6 konzervovaných cysteinů a jsou složeny z -helixů, je způsobena zkrácením jejich C-konce bez oblasti -helix H2 a následnými rozdíly v -helixech. uspořádání, která vedou k zablokování kapsy vázání [29]. Velmi důležité je, že culicines postrádají D7L3, dlouhou formu, která u Anopheles sp. leží bezprostředně vedle krátkých forem v kazetě a jako většina DS (D7r1–r4) v Anopheles váže serotonin [29].
Biogenní aminy jsou mediátory různých procesů zapojených do reakcí obratlovců na kousnutí, které je mnohokrát propojují [6,62]. Histamin je například účinným mediátorem zánětlivých a alergických reakcí a je uvolňován degranulací žírných buněk. Aktivuje endotel, zvyšuje vaskulární permeabilitu a podporuje svědění a bolest [63–67]. Je také známo, že podporuje kontrakci hladkého svalstva. Serotonin a norepinefrin rychle uvolňované aktivovanými krevními destičkami a neutrofily jsou agonisty agregace krevních destiček a vazokonstrikce. Serotonin se také účastní zánětlivé reakce aktivací endotelu a podporou svědění a bolesti [6]. Účinnost a význam těchto D7 pro vektorovou biologii byly prokázány jejich schopností inhibovat kontrakci hladkého svalstva [34,37] indukovanou různými biogenními aminy a interferovat s aktivací krevních destiček zprostředkovanou serotoninem [38].
3.3. Eicosanoid Binding D7s (N-terminální doména D7Ls)
Skutečnost, že formy D7L mají dvě domény podobné OBP, zvýšila možnost, že by tyto proteiny mohly ve své N-terminální doméně nést další ligandy. Opravdu, Ae. aegypti D7L1, o kterém je známo, že váže biogenní aminy [34], byl první dlouhodobou formou, u které bylo prokázáno, že váže cysteinylové leukotrieny (CysLTs) a leukotrien B4 (LTB4) svým N-koncem [36]. Brzy poté, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), který neváže biogenní aminy ani žádný jiný testovaný ligand ve své C-terminální doméně, se ukázalo, že váže nejen CysLT s extrémně vysokou afinitou, ale také analogy tromboxanu A2 (TXA2) (U46619 a karbocyklický tromboxan ) [30]. Testy izotermické titrační kalorimetrie (ITC) a strukturní data ukázaly, že oba ligandy sdílejí alespoň část vazebného místa umístěného v jeho N-terminální doméně [30].
Ukázalo se, že další proteiny D7L1 a L2 u komárů Culicinae a Anophelinae také vážou eikosanoidy, ale s různými afinitami a specificitami, kromě jejich schopnosti vázat serotonin. U Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] a Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) bylo prokázáno, že vážou CysLT a LTB4 (poslední pouze u Aedes), ale s afinitou významně nižší, než bylo uvedeno pro Ae. aegypti D7L1. Zajímavé je, že získali schopnost vázat U46619. U komárů Anophelinae. An. iteroparní D7L1 (Anopheles) váže CysLT, ale s nízkou afinitou, zatímco An. darling D7L2 (Nyssorhynchus) váže CysLT s velmi vysokou afinitou a analogy TXA2 (U46619) [29]. Tyto proteiny D7s jsou bifunkční, protože také vážou serotonin.
Porovnání zbytků vazebných míst z krystalů komplexu ligandů z An. miláček D7L2, An. stephensi D7L1 a Ae. aegypti D7L1 [29,30,36] umožnil přiřazení kritických zbytků pro vazbu eikosanoidů na N-terminální doméně (zvýrazněno na obrázku 4). Pro stabilizaci ligandů jsou zvláště důležité Trp-37, Trp-40 a Tyr-52 (AnSt-D7L1 jako referenční), a když je druhý nahrazen Phe (žlutý hrot šipky Obrázek 4), jak je pozorováno u Ae. aegypti D7L1, schopnost vázat TXA2 kromě CysLTs je ztracena. Stejně důležitá je přítomnost Lys-152 tvořící vodíkovou vazbu nebo solný můstek s karboxylem eikosanoidu. Mnoho z těchto klíčových zbytků je konzervovaných v D7L1s a D7L2, zejména v posledně jmenovaném, které jsou přítomny v jiných analyzovaných druzích Anophelinae, což naznačuje, že bez ohledu na podrod si zachovaly alespoň jednu dlouhou formu (D7L1 a/nebo D7L2) schopnou vazby. cysteinylové leukotrieny [29], jak se nedávno ukázalo v případě Anopheles gambiae D7L1 a D7L2 [68]. Tyto dva An. gambiae D7L nebyly schopny vázat biogenní aminy, ale zachovaly si schopnost vázat eikosanoidy [68], což není překvapením vzhledem k jejich podobnosti (zvláště forma D7L2) s dříve popsaným Anopheles stephensi D7L1 (nyní L2) [30] a že oba druhy patří do podrodu Cellia a jejich D7L1 a L2 postrádají DS4 na C-terminální doméně.
Pozoruhodné je, že zatímco D7L3 jsou přítomny ve všech druzích Anopheles a jejich zbytky spojené s vazbou serotoninu na C-konci jsou extrémně konzervované, bylo předpovězeno, že N-konec všech druhů není schopen vázat eikosanoidy kvůli významným substitucím ve zbytcích, o kterých je známo, že být pro tento úkol důležitý. Tato hypotéza byla experimentálně potvrzena, když ITC ukázala, že An. gambiae D7L3 neváže žádný testovaný eikosanoid [29].
Velmi zajímavé je, že formy D7L se nacházejí také u písečných mušek (čeleď: Psychodidae) [17,69] navzdory evoluční vzdálenosti mezi nimi a komáry (Culicidae). Dlouhé formy charakterizované ve slinách dvou různých druhů Phlebotomus (P. papatasi a P. duboscqi) si zachovaly schopnost vázat CysLT s extrémně vysokou afinitou a analogy TXA2 [40]. Strukturální data získaná z P. papatasi D7L1 ukázala, že k navázání eikosanoidů došlo také na N-konci, podobným způsobem, jak je popsáno pro D7L komárů, zatímco její C-konec byl kratší a zkrácený, a proto nebyl schopen vázat biogenní aminy [ 40].
Pozorování fosilií naznačují, že první dvoukřídlí se objevili v triasu, před více než 240 miliony let (MYA). Na konci triasu se objevily řády Culicomorpha a Psychodomorpha infra, což znamená, že linie komárů a písečných mušek se lišily více než 200 MYA, velmi pravděpodobně od fytofágního předka, což naznačuje, že si vyvinuli zvyk živit se krví nezávisle [5,70 ]. To je podpořeno skutečností, že většina rodin proteinů slinných žláz, které se nacházejí výhradně v Nematocera, se mezi rodinami Psychodidae a Culicidae liší, což znamená, že je velmi obtížné mezi ně přiřadit ortology [5]. Proto komáři a píseční moskyti D7L pravděpodobně pocházeli nezávisle z podobného nebo společného genu předků, pravděpodobně kódujícího OBP, který byl později přijat nezávisle na jejich sialome a získal tuto funkci konvergentní evolucí. Tuto hypotézu dále podporuje pozorování, že mají různé struktury intron/exon [40].
Absence ortologů D7S u písečných mušek a neschopnost jejich ortologů D7L vázat biogenní aminy neznamená, že jejich slinám chybí molekuly, které by tyto cíle izolovaly. Ve slinách písečných mušek skutečně jiná rodina proteinů „žlutá“ převzala funkci vázat biogenní aminy [71], zatímco jiná rodina proteinu podobného OBP PdSP15, který se nachází v jejich slinách, působí inhibicí aktivace kontaktní dráhy [41]. Toto je skvělý příklad toho, jak nezávislá evoluce vede k různým repertoárům proteinů zaměřených na stejné molekuly.
Leukotrieny (CysLT a LTB4) jsou silné mediátory zánětu a alergie vylučované aktivovanými žírnými buňkami a dalšími imunitními buňkami, jako jsou eozinofily a makrofágy, stejně jako epiteliální a endoteliální buňky [72]. CysLT se uvolňují jako odpověď na kousnutí komáry spolu s histaminem [62], což způsobuje zvýšenou vaskulární permeabilitu v kůži [63] a následný erytém a tvorbu pupínků [73,74], zatímco LTB4 je známý jako chemoatraktant zodpovědný za přitahování imunitních buněk. k místu odezvy [72]. Schopnost vázat tyto silné prozánětlivé mediátory by byla důležitá pro inhibici aktivace endotelu, tvorby edému, infiltrace imunitních buněk, svědění a bolesti vyvolané těmito eikosanoidy, čímž by se zabránilo nebo zpomalilo povědomí hostitele a umožnilo by se tomuto hmyzu živit se krví. Tento protizánětlivý účinek byl prokázán na myších modelech při injekci Ae. albopictus D7L1 (který váže LTB4, CysLTS a biogenní aminy, navíc s nízkou afinitou k U46619) 10 minut před prozánětlivou expozicí -glukanem ze Saccharomyces cerevisiae snížil influx imunitních buněk do peritoneální dutiny [38].
Tromboxan A2 je produkován a vylučován aktivovanými krevními destičkami v reakci na expozici kolagenu. Poté se váže na své receptory přítomné na povrchu destiček, čímž propaguje aktivaci destiček a potencuje agregaci [75,76]. Velmi důležité je, že kromě TXA2 krevní destičky vylučují také další prohemostatické a prozánětlivé molekuly, jako je ADP, serotonin, polyfosfát a norepinefrin [6]. TXA2 také podporuje vazokonstrikci [77,78] a nedávno bylo prokázáno, že u myší vyvolává svědění a škrábání [79,80].
Ukázalo se, že několik D7L váže U46619, stabilnější analog TXA2 pomocí ITC experimentů a ukázalo se, že inhibují agregaci krevních destiček in vitro indukovanou U46619. Důležité je, že tyto proteiny také inhibovaly agregaci krevních destiček indukovanou kyselinou arachidonovou (prekurzor tromboxanu A2) a nižšími koncentracemi kolagenu (ve kterém agregace krevních destiček spoléhá na TXA2 a ADP k zesílení signálu), což dokazuje, že jsou skutečně schopny vázat TXA2 syntetizovaný krevními destičkami, a nejen jeho stabilní analog používaný pro ITC a krystalografické experimenty [29,30,37,38,40].
Je také známo, že CysLT a TXA2 podporují kontrakci hladkého svalstva. Testy ukázaly, že An. stephensi D7L1 (nyní klasifikovaný jako D7L2) byl například schopen inhibovat LTC4-podporovanou kontrakci ilea morčete a U46619-podporovanou kontrakci krysí aorty in vivo [30].
Hmyzí OBP byly původně popsány v čichových a chuťových přílohách, kde by vázaly, solubilizovaly a transportovaly semiochemické látky a také regulovaly dobu trvání odezvy na zápach. Později se ukázalo, že jsou přítomny také v nesmyslových orgánech, jako je střední střevo, přídatné žlázy, varlata, semenná schránka, Malpighiovy tubuly a dokonce i ve vosí jedové žláze, což naznačuje, že mohou mít širokou škálu ligandů a jejich funkce jsou neomezuje se na chemorecepci (přehled v [20,21]). Proto byla většina dostupných vazebných testů a strukturních dat provedena s ligandy, jako jsou feromony, molekuly zápachu, alkoholy a další syntetické organické sloučeniny [20,26,81–84]. U žádného hmyzího OBP nebylo dosud prokázáno, že by vázal biogenní aminy. Nicméně se ukázalo, že některé OBP vážou mastné alkoholy s dlouhým řetězcem, jako je bombykol, feromon produkovaný Bombyx mori [82], nebo mastné kyseliny s dlouhým řetězcem a kyselina arachidonová, prekurzor eikosanoidů, jak bylo popsáno pro Aedes aegypti OBP22 [85, 86], například. Ae. aegypti OBP22 je přítomen v anténě, samic proboscis a mužských reprodukčních orgánech a je přenášen na ženy během páření [86], což naznačuje, že jeho funkce není omezena na chemorecepci. Strukturální studie ukazují, že ve stavu bez ligandu se tento protein skládá z 6 -helixů jako klasické hmyzí OBP. V přítomnosti ligandu však OBP22 podléhá konformační změně na svém C-konci za vzniku sedmé šroubovice [85] zvětšující vazebnou kapsu. Je pozoruhodné, že autoři pozorovali, že tento OBP má nejvyšší podobnost s N-terminální doménou proteinů D7L a jeho sedmá šroubovice vytvořená navázáním na mastné kyseliny zaujímá velmi podobnou pozici jako sedmá šroubovice pozorovaná v těchto doménách vázající lipidy D7L [85 ].
3.4. Vazba ADP D7s
Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), na rozdíl od všech dosud charakterizovaných D7L, nemůže vázat eikosanoidy nebo biogenní aminy, pravděpodobně kvůli několika, ale důležitým modifikacím v některých kritických pozicích v jejich N- a C-koncových kapsách, jako je přítomnost glycinu místo kyseliny glutamové v pozici 155, která je velmi důležitá pro vytvoření vodíkové vazby s 5-hydroxylovou skupinou serotoninového indolového kruhu ve většině biogenních aminových vazebných D7, stejně jako histidin v pozici 172 místo tyrosin, jak bylo pozorováno u většiny biogenních proteinů D7 vázajících amin (obrázek 4). Místo toho se ukázalo, že váže adenosin fosforylované deriváty ATP, ADP a AMP (50adenosin tri-, di a mono difosfát) s vysokou afinitou, adenosin a adenin s výrazně nižší afinitou [39]. Další zvláštností je skutečnost, že k interakci s jeho ligandy dochází spíše mezi N- a C-terminálními doménami podobnými OBP než mezi dutinami uvnitř kterékoli z nich [39].
Intracelulární koncentrace ATP a ADP jsou pevně udržovány a pokud dojde k jakémukoli poranění, ADP a ATP se uvolňují v extracelulárním prostředí po buněčné lýze a mohou působit jako prozánětlivé a prohemostatické molekuly [76,87]. ADP aktivuje agregaci krevních destiček a je vylučován aktivovanými krevními destičkami v reakci na agonisty, jako je kolagen exponovaný po vaskulárním poranění, k další propagaci agregace [76,88]. Díky své schopnosti vázat ADP bylo prokázáno, že CxD7L1 [39] inhibuje změnu tvaru krevních destiček vyvolanou nižšími koncentracemi kolagenu, stejně jako agregaci spouštěnou vyššími dávkami (1 µM) ADP a nižšími dávkami kolagenu, u nichž agregace závisí na sekrece druhých mediátorů, jako jsou ADP a TXA2.
4. Mosquito Juvenile Hormone-Binding Protein (mJHBP): Co dělá D7-jako protein v hemolymfě komárů?
V roce 2017 Kim a kolegové [89], aby našli proteiny související s D7- exprimovanými mimo slinné žlázy, našli a popsali nový protein primárně přítomný v hemolymfě kukel a dospělých (samců a samic) komárů Aedes aegypti. Ortology tohoto proteinu byly také nalezeny u různých druhů Anopheles a Culex, sdílejí více podobností než jejich slinné proteiny D7. Stejně jako slinné D7 dlouhé formy má tento protein dvě domény podobné OBP. Je na N-konci konzervovaných mnoho zbytků, o kterých se ukázalo, že se podílejí na vazbě eikosanoidů ve slinných D7, což naznačuje, že by mohla být přítomna kapsa vázající lipidy, zatímco jeho C-koncové složení bylo velmi odlišné od jakéhokoli jiného D7/D7- dosud popsané. Experimenty ITC ukázaly, že tento protein, nazvaný mosquito Juvenile Hormone-Binding Protein (mJHBP), nemůže vázat eikosanoidy, ale má vysokou afinitu a specificitu pro juvenilní hormon (JH). Strukturní data ukazují, že architektura její N-terminální domény je skutečně podobná jejich protějškům v proteinech D7L, obsahuje dvě disulfidové vazby a je složena z 7 -helixů a obsahuje většinu zbytků zapojených do její interakce s JH III. Nicméně na rozdíl od dosud popsaných slinných proteinů D7L se na vazbě podílejí i některé C-terminální zbytky, zejména extenze šroubovice -13 uzavírající vstup do vazebné kapsy [89]. Je velmi důležité, jak se autoři zabývali, že tento protein je strukturálně zcela odlišný od proteinu vázajícího juvenilní hormon hemolymfy, který byl dosud popsán v Bombyx mori [90].
Juvenilní hormon reguluje nejrozmanitější procesy u hmyzu včetně vývoje [91], línání a metamorfózy [92], rozmnožování a oogeneze [93–95] a imunity [96,97]. Když byla studována fyziologická úloha Aedes aegypti mJHBP vyřazením jeho genu pomocí CRISPR-cas9, nebyl pozorován žádný vliv na vývoj, růst nebo reprodukci [98]. Nicméně vyřazení (KO) komáři měli narušenou vrozenou imunitní odpověď, byli náchylnější k bakteriální infekci, když byli vystaveni subletálním dávkám E. coli a produkovali významně nižší množství antimikrobiálních peptidů po infekci ve srovnání s komáry divokého typu (WT). . Tyto účinky byly v souladu s nižším počtem a odlišným složením hemocytů u komárů KO pozorovaným autory [98].
5. Závěry
Slinné proteiny podobné OBP, jako jsou členové rodiny D7 a PdSP15, hrají klíčovou roli při usnadňování výživy krve, zaměřují se na různé molekuly zapojené do hemostázy hostitele a zánětlivé reakce. Genová duplikace slinných genů, včetně D7s, a rychlá mutace vedou k získání a ztrátě funkcí u různých členů rodiny. Tato diverzita se netýká pouze proteinů D7 a byla popsána u jiných rodin, jako jsou hmyzí lipokaliny [6,7].
Obrana hostitele proti kousnutí se netýká pouze hematofágních dvoukřídlých, ani cíl nebo přítomnost proteinů, které je neřeší. Nicméně způsob, jak překonat tyto problémy, je mezi skupinami členovců různý kvůli nezávislému vývoji hematofágie, který vede k širokému repertoáru proteinů, které působí proti hemostatickým, zánětlivým a imunitním reakcím hostitele [2,4,5,7,15,16]. . Například proteiny D7 mohou vázat biogenní aminy a eikosanoidy. U klíšťat a triatominových štěnic přebírají tyto funkce lipokaliny (nezávislá evoluce), zcela odlišná proteinová rodina s velmi odlišnou architekturou složenou z 8 antiparalelních listů obklopujících vazebnou kapsu [7,99–105]. U písečných mušek chybí krátká forma D7 a vazebnou funkci biogenního aminu přebírá rodina „žlutých“ proteinů [71], zatímco mají D7L, které vážou eikosanoidy [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, na rozdíl od ostatních D7, váže ADP. Apyrázy, enzymy, které katalyzují hydrolýzu ATP a ADP na AMP a Pi (anorganický fosfát), stejně jako proteiny vázající ADP a nukleotidázy byly popsány ve slinách různých druhů hematofágních členovců, nemluvě o dalších proteinech, které inhibují agregaci krevních destiček zaměřených na jiné molekuly. jako je kolagen a trombin (přehled [76]).
Pochopení složení slin je klíčové pro studium biologie vektorů a jejich interakce s hostitelem. Kromě toho poskytuje cenné informace pro vývoj nových přístupů ke kontrole nemocí přenášených vektory. Například u většiny nemocí přenášených vektory je patogen vstříknut do hostitele společně s vektorovými slinami během kousnutí. Skutečnost, že některé slinné proteiny jsou imunogenní, z nich dělá skvělé epidemiologické nástroje jako biomarkery pro expozici člověka kousnutí vektorem, jak bylo popsáno pro proteinový extrakt slinných žláz Aedes [106] a An. gambie D7s [107]. Jejich schopnost vyvolat imunitní reakce z nich také dělá skvělé kandidáty na vakcínu, jako je tomu v případě PdSP15, slinného proteinu podobného OBP, který se ukázal jako slibný kandidát na vakcínu proti kožní leishmanióze [47].
Příspěvky autora:
PHA a JFA přezkoumaly literaturu, napsaly první návrh rukopisu, podstatně zrevidovaly následující návrhy a schválily konečnou verzi. Všichni autoři si přečetli publikovanou verzi rukopisu a souhlasí s ním.
Financování:
Tato práce byla financována z programu intramurálního výzkumu NIAID, National Institutes of Health.
Prohlášení institucionální revizní komise:
Nelze použít.
Prohlášení o informovaném souhlasu:
Nelze použít.
Prohlášení o dostupnosti dat:
Nelze použít.
Poděkování:
Autoři děkují José Marcos Chaves Ribeiro za recenzi tohoto rukopisu a poskytnutí cenných návrhů a komentářů.
Střet zájmů:
Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.
Reference
1. Ribeiro, JM Role slin při krmení členovců krví. Annu. Entomol. 1987, 32, 463–478. [CrossRef] [PubMed]
2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Role slin členovců v krmení krví: Perspektivy sialome a po sialome. Annu. 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 Adaptace proti toxicitě hemu u členovců, kteří se živí krví. Insect Biochem. Mol. Biol. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]
4. Ribeiro, JM Krví se živící členovci: Živé injekční stříkačky nebo farmakologové bezobratlých? Infikovat. Agents Dis. 1995, 4, 143–152. [PubMed]
5. Ribeiro, JM; Mans, BJ; Arca, B. Pohled do sialome krve se živící Nematocera. Insect Biochem. Mol. Biol. 2010, 40, 767–784. [CrossRef]
6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. Kapitola 2 od Sialomes po Sialoverse. In Pokroky ve fyziologii hmyzu; Elsevier: Amsterdam, Nizozemsko, 2009; s. 59–118.
7. Andersen, JF Struktura a mechanismus ve slinných proteinech z krev se živících členovců. Toxicon 2010, 56, 1120–1129. [CrossRef]
8. Arca, B.; Ribeiro, JM Sliny hematofágního hmyzu: Mnohostranná sada nástrojů. Curr. Opin. Insect Sci. 2018, 29, 102–109. [CrossRef]
9. Cornwall, J.; Patton, W. Některá pozorování sekrece slin běžného hmyzu sajícího krev a klíšťat. Indian J. Med. Res. 1914, 2, 569–593.
10. Lester, H.; Lloyd, L. Poznámky k procesu trávení v Tsetse-muchách. Býk. Entomol. Res. 1928, 19, 39–60. [CrossRef]
11. Ribeiro, J.; Garcia, E. Úloha slinných žláz v krmení u Rhodnius prolixus. J. Exp. Biol. 1981, 94, 219–230. [CrossRef]
12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. Role komářích slin v umístění krevních cév. J. Exp. Biol. 1984, 108, 1–7. [CrossRef]
13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. Apyráza slinných žláz určuje dobu sondování u anofelinových komárů. J. Insect Physiol. 1985, 31, 689-692. [CrossRef]
14. Valenzuela, JG Vysoce výkonné přístupy ke studiu slinných proteinů a genů z přenašečů onemocnění. Insect Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Sialomické pohledy na vývoj chování při krmení krve u členovců: Budoucí terapeutika přírodním designem. u toxinů a hemostázy; Springer: Dordrecht, Nizozemsko, 2010; s. 21–44.
16. Muži, BJ Evoluce hemostatických a zánětlivých kontrolních mechanismů obratlovců u členovců, kteří se živí krví. J. Innate Immun. 2011, 3, 41–51. [CrossRef] [PubMed] 17. Valenzuela, JG; Charlab, R.; Gonzalez, ES; de Miranda-Santos, IK; Marinotti, O.; Francischetti, IM; Ribeiro, JM Rodina slinných proteinů D7 u dvoukřídlých sajících krev. Insect Mol. Biol. 2002, 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]
18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. Hlavní v kyselině rozpustné proteiny dospělých ženských slinných žláz Anopheles darlingi zahrnují člena rodiny proteinů příbuzných D7-. Insect Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1419–1427. [CrossRef]