Pregled strukture proteina D7 i fiziološke uloge u nematocerama koje se hrane krvlju 2. dio
Jun 14, 2023
3.2. Vezanje biogenog amina D7s
Postoji više od 460 vrsta Anopheles, podijeljenih u 7 podrodova [56]. Do sada je sekvencioniran genom 18 vrsta Anopheles (referentnih sojeva) i dostupan je u Vector Base, predstavljajući tri glavna medicinski važna podroda Anopheles: Cellia, Anopheles i Nyssorhynchus koji zauzimaju različite regije na svijetu i odvajaju se od jedna drugoj do prije 100 milijuna godina (kao što je slučaj između Cellia i Nyssorrhynchusa) [57–59]. Anopheles sp komarci čiji su genomi do sada objavljeni (Slika 2) imaju 2-5 D7S (ovisno o podrodu i seriji), plus najmanje dva duga oblika (D7L2 i D7L3), dok neki imaju i treći dugi oblik (D7L1, prisutan u nekim serijama Cellia i podrodu Anopheles) [29,60].
Genom je usko povezan s imunitetom. Ljudski genom sadrži sve gene potrebne za imunološki sustav, uključujući gene za imunološki sustav sisavaca, gene za virusne i bakterijske infekcije i još mnogo toga. Ti su geni usko povezani s normalnom funkcijom imunološkog sustava i utječu na otpornost ljudi i razinu imuniteta.
Osim toga, različite varijacije u genomu također mogu utjecati na performanse i otpornost imunološkog sustava. U ljudskom genomu postoje mnogi genski polimorfizmi koji određuju stupanj otpornosti na bolesti u različitim populacijama. Na primjer, ljudski leukocitni antigen (HLA) važan je gen u imunološkom sustavu, a njegov polimorfizam omogućuje različitim ljudima da razviju različite imunološke odgovore i otpornost.
Posljednjih godina, s produbljivanjem istraživanja genomike, sve je više studija pokazalo da je genomska varijacija usko povezana s pojavom mnogih bolesti povezanih s imunološkim sustavom. Na primjer, autoimune bolesti (kao što su lupus, reumatoidni artritis, multipla skleroza, itd.) i bolesti imunodeficijencije (kao što su AIDS, periodična groznica i sindrom oralnog ulkusa, itd.) sve su povezane s genomskim varijacijama.
Stoga je istraživanje genoma od velikog značaja za razumijevanje funkcije imunološkog sustava, mehanizma nastanka bolesti i individualiziranog liječenja za različite populacije. S ove točke gledišta, moramo poboljšati imunitet. Cistanche može značajno poboljšati imunitet. Cistanche je bogata raznim antioksidativnim tvarima, poput vitamina C, vitamina, karotenoida itd. Ovi sastojci mogu ukloniti slobodne radikale, smanjiti oksidativni stres i poboljšati imunitet. otpornost imunološkog sustava.
Click cistanche tubulosa prednosti
Nekoliko godina nakon Hamadarinove karakterizacije, karakterizirano je 5 D7rs (D7r1-D7r5) čiji su prijepisi prethodno opaženi u ženskim žlijezdama slinovnicama Anopheles gambiae (Cellia) [27,32] [34]. Svi oni, osim D7r5, navodno vežu serotonin s vrlo visokim afinitetima (konstante disocijacije, KD, ispod 3 nM), kao i histamin s KD u rasponu od 41 do 111 nM. Zanimljivo, ali ne i iznenađujuće, njihova sposobnost da vežu druge biogene amine i njihovi afiniteti prema njima također su bili različiti (sažeto u tablici 1), što sugerira različitost funkcija između različitih članova obitelji D7, čak i unutar iste vrste. U svim slučajevima, stehiometrija vezanja bila je 1:1, a kompetitivni testovi sugeriraju da biogeni amini dijele isto mjesto vezanja [34], što je kasnije potvrđeno kristalnom strukturom Anopheles gambiae D7r4 vezane na serotonin i druge biogene amine [28] .
Ortolozi An. gambiae D7rs nalaze se u svim Anophelines analiziranim vrstama, čiji su genomi do sada označeni u Vektorskoj bazi (Slika 2), iako su neke izgubile jednog ili više članova [29,60]. Bez obzira na varijacije u sekvencama kroz različite vrste i skupine, kritični ostaci koji oblažu biogene amine, identificirani zahvaljujući Anopheles gambiae D7r4 strukturnim podacima [28], iznimno su očuvani u praktički svim oblicima D7r1-D7r4 među vrstama koje pripadaju podrodovima Cellia, Nissorhynchus i Anopheles, što sugerira da su svi zadržali sposobnost vezanja serotonina [29]. S druge strane, sve vrste D7r5 pokazuju promjene u različitim kritičnim ostacima [29] što sugerira da su, kao što je eksperimentalno opaženo za Anopheles gambiae D7r5 [34], izgubile sposobnost vezanja bilo kojeg biogenog amina.
Zanimljivo, dok se čini da su oblici Anopheline D7S općenito sačuvali svoju sposobnost vezanja biogenih amina, to nije točno za duge oblike, gdje se uočava mnogo varijacija, neofunkcionalizacija i gubitak funkcije među vrstama koje pripadaju različitim podrodovi.
Prvi Anopheles D7L koji je karakteriziran, izvorno nazvan Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), sada se smatra D7L2 zbog sličnosti s An. pokazalo se da oblici gambiae ne mogu vezati serotonin ili bilo koje testirane biogene amine, ali su vezali eikosanoide u svojoj N-terminalnoj domeni [30]. Poput Anopheles gambiae, An. stephensi pripada podrodu Cellia. Ipak, nedavno članovi D7L koji pripadaju drugim Anopheline podrodovima An. atroparvus D7L1 (Anopheles) i An. pokazalo se da darling D7L2 (Nyssorhynchus) veže serotonin s vrlo visokim afinitetom (u njihovoj C-terminalnoj domeni) [29], pokazujući KD usporedive s opaženim za kratke oblike Anopheles gambiae [34] i duge oblike Aedes [34,37,38 ]. Usprkos tome, općenito, njihova sposobnost vezanja drugih biogenih amina bila je odsutna ili znatno manja. Gubitak sposobnosti vezanja serotonina uočen u An. stephensi može se bolje razumjeti zahvaljujući strukturnim podacima [30].
Kod Anopheline komaraca, proteini D7S (ili D7r) poravnati su s C-terminalnom domenom Anopheles i Aedes D7L, a studije rendgenske kristalografije potvrdile su da su D7S proteini i OBP-u slična C-terminalna domena D7L za vezanje biogenog amina vrlo slični strukturno (28,29,36]. Kao opća karakteristika, džep za vezanje serotonina/biogenog amina je hidrofobna šupljina obložena aromatskim skupinama, okružena s 8 a-spirala koje su stabilizirane s 3 disulfidne veze (slike 1B i 3). prisutnost nekih polarnih nabijenih ostataka na ulazu u džep (glutaminska i asparaginska kiselina) omogućuje vodikove veze s alifatskim dijelom serotonina (slike 3 i 4). Ligand se dalje stabilizira vodikovom vezom formiranom između njegove indolne skupine i tirozin (lyr 94 u An. gambiaeD7r4 Slika 3). Ostaci za koje se zna da su važni za vezanje serotonina/biogenog amina označeni su sivim okvirima na slici 4. Poravnanje pokazuje da je većina njih očuvana, unatoč razlici u drugim ostacima, čak i u proteinima za koje se pokazalo da ne vežu biogene amine, poput An. stephensi D7L1, gdje je gubitak vezanja posljedica nekoliko modifikacija ostataka (Slika 4).
U nekim proteinima serotoninska 5-hidroksilna skupina tvori vodikovu vezu s histidinom (slike 3 i 4 označene plavim okvirom) kao što je uočeno u D7r4 i Aedes aegypti D7L1 (His 35 u prvom i His 189 u drugi). Ovaj His je zamijenjen alaninom (Ala-190) u An-StD7L1, ali to ne bi bilo dovoljno za objašnjenje uočenog gubitka funkcije, budući da An. darlingi D7L2 (podrod Nyssorhynchus) i An. iteroparozni D7L1 (podrod Anopheles) veže serotonin iako je ovaj His zamijenjen metioninom, odnosno alaninom [29]. Stoga je kritična razlika koja razlikuje Anopheles stephensi D7L1 od D7 komaraca koji vežu serotonin gubitak drugog i posljednjeg cisteina u njihovoj C-terminalnoj domeni (zeleni i crveni okviri C-terminalne domene, slika 4). Ova dva ostatka bi tvorila drugu disulfidnu vezu C-terminala, četvrtu u cijelom proteinu, stoga označenu kao DS4. U njihovom nedostatku dolazi do pomaka spirale H2 i odmotavanja spirale B2, kao rezultat toga, W173, koji usput nije prisutan u D7s koji vežu biogene amine, i R177 (AnSt-D7L1) zauzima dio veznog džepa, objašnjavajući njegovu nesposobnost da veže biogene amine, kao što je prethodno prikazano i detaljno raspravljeno [30].
Odsutnost ova dva cisteina također je primijećena u svim D7L1 i D7L2 izraženim u svim vrstama koje pripadaju podrodu Cellia što dovodi do sugestije da su možda izgubili i funkciju vezanja biogenih amina [29]. Ova hipoteza dodatno je podržana promatranjem njihovih modela, konstruiranih pomoću AlphaFolda [61] (Slika 5). Kao što je promatrano eksperimentalno za An. stephensi D7L1 [30], odsutnost DS4 u proteinima Cellia D7L1 i D7L2 popraćena je pomakom u položaju spirale H2 i drugim strukturnim preustrojima koji dovode do glomaznijeg C-terminalnog džepa s ostacima koji zauzimaju dio šupljine ne ostavljajući dovoljno prostora za smjestiti serotonin ili druge biogene amine (Slika 5). S druge strane, promatrani stupanj odmotavanja u spirali B2 ovisi o vrsti ili može biti rezultat prijelaza nestabilnije spirale iz jednog stanja u drugo.
Druga skupina dugih oblika je D7L3, prisutna u svim Anopheles vrstama s dosad dostupnim genomima. Anopheles gambiae D7L3 veže serotonin s visokim afinitetom i specifičnošću [29], a njegova C-terminalna domena ima očuvane sve kritične aminokiseline za koje se pokazalo da su uključene u interakciju biogenih amina [28] (Slika 4) i s istim prostornim rasporedom kao D7r4 [29]. Ovo očuvanje također je primijećeno u svim D7L3 analiziranim iz vrsta Anopheles, bez obzira na podrod, što sugerira da je ovaj oblik, koji se nalazi u susjednom položaju u odnosu na kratke oblike u skupinama D7, sačuvao ovu funkciju u svim tim vrstama [29].
Kod komaraca Culicinae također se nalaze ortolozi D7S i 2 D7L (D7L1 i D7L2). Ipak, za razliku od opaženih kod Anophelinae, njihovi kratki oblici ne vežu biogene amine u skladu s rezultatima prijavljenima za Aedes aegypti (AeD7S1) i Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], dok su njihovi dugi oblici do sada karakterizirani, s izuzetkom Culexa quinquefasciatus D7L1, imaju vrlo visok afinitet za te ligande (osobito serotonin) kao što je navedeno za Aedes aegypti D7L1 (prethodno nazvan AeD7L) i D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] i Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Strukturni podaci sugeriraju da je gubitak funkcije u njihovim kratkim oblicima, unatoč tome što sadrže svih 6 očuvanih cisteina i što su sastavljeni od -heliksa, posljedica skraćivanja njihovog C-terminala kojem nedostaje -helix H2 regija, i posljedičnih razlika u -helixima aranžmani koji dovode do začepljenja veznog džepa [29]. Vrlo važno, culicines nedostaje D7L3, dugačak oblik koji u Anopheles sp. nalazi se neposredno uz kratke oblike u kaseti, i kao većina DS (D7r1–r4) u Anophelesu, veže serotonin [29].
Biogeni amini su posrednici različitih procesa uključenih u reakcije kralježnjaka na ugrize, često ih međusobno povezujući [6,62]. Histamin je, na primjer, snažan medijator upalnih i alergijskih odgovora i oslobađa se degranulacijom mastocita. Aktivira endotel, povećava vaskularnu propusnost i potiče svrbež i bol [63-67]. Također je poznato da potiče kontrakciju glatkih mišića. Serotonin i norepinefrin koje brzo otpuštaju aktivirani trombociti i neutrofili su agonisti agregacije trombocita i vazokonstrikcije. Serotonin je također uključen u upalni odgovor aktiviranjem endotela i poticanjem svrbeža i boli [6]. Učinkovitost i značaj ovih D7 za vektorsku biologiju prikazani su njihovom sposobnošću da inhibiraju kontrakciju glatkih mišića [34,37] izazvanu različitim biogenim aminima i ometaju aktivaciju trombocita posredovanu serotoninom [38].
3.3. Vezanje eikosanoida D7 (N-terminalna domena D7L)
Činjenica da oblici D7L imaju dvije domene slične OBP-u povećala je mogućnost da ti proteini mogu sadržavati druge ligande u svojoj N-terminalnoj domeni. Doista, Ae. aegypti D7L1, za koji se zna da veže biogene amine [34], bio je prvi dugi oblik za koji se pokazalo da veže cisteinil leukotriene (CysLT) i leukotrien B4 (LTB4) svojim N-terminalom [36]. Ubrzo nakon toga, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), koji ne veže biogene amine ili bilo koji drugi testirani ligand u svojoj C-terminalnoj domeni, pokazalo se da veže ne samo CysLT s iznimno visokim afinitetom, već i analoge tromboksana A2 (TXA2) (U46619 i karbociklički tromboksan ) [30]. Ispitivanja izotermalne titracijske kalorimetrije (ITC) i strukturni podaci pokazali su da oba liganda dijele barem dio veznog mjesta koje se nalazi u njegovoj N-terminalnoj domeni [30].
Drugi proteini D7L1 i L2 kod komaraca Culicinae i Anophelinae također su pokazali da vežu eikosanoide, ali s različitim afinitetima i specifičnostima, uz njihovu sposobnost vezanja serotonina. Kod Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] i Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) pokazalo se da vežu CysLT i LTB4 (potonji samo kod Aedesa), ali s afinitetima znatno nižima od prijavljenih za Ae. aegypti D7L1. Zanimljivo je da su stekli sposobnost vezanja U46619. Kod komaraca Anophelinae. An. iteroparozni D7L1 (Anopheles) veže CysLT, ali s niskim afinitetom, dok An. darling D7L2 (Nyssorhynchus) veže CysLT s vrlo visokim afinitetom i analoge TXA2 (U46619) [29]. Ovi D7s proteini su dvofunkcionalni budući da vežu i serotonin.
Usporedba ostataka veznih mjesta iz kristala kompleksa liganda iz An. darlingi D7L2, An. stephensi D7L1 i Ae. aegypti D7L1 [29,30,36] omogućio je dodjelu kritičnih ostataka za vezanje eikosanoida na N-terminalnoj domeni (istaknuto na slici 4). Od posebne važnosti za stabilizaciju liganada su Trp-37, Trp-40 i Tyr-52 (AnSt-D7L1 kao referenca), a kada je potonji supstituiran s Phe (žuto vrh strelice Slika 4), kao što je uočeno u Ae. aegypti D7L1, izgubljena je sposobnost vezanja TXA2 uz CysLT. Jednako je važna prisutnost Lys-152 koji stvara vodikovu vezu ili slani most s karboksilom eikosanoida. Mnogi od ovih ključnih ostataka sačuvani su u D7L1s i D7L2, posebno u potonjem, prisutni u drugim analiziranim vrstama Anophelinae, što sugerira da su bez obzira na podrod sačuvali barem jedan dugi oblik (D7L1 i/ili D7L2) sposoban za vezanje cisteinil leukotriene [29], kao što je nedavno pokazano u slučaju Anopheles gambiae D7L1 i D7L2 [68]. Ova dva An. gambiae D7L nisu bili u stanju vezati biogene amine, ali su sačuvali sposobnost vezanja eikosanoida [68], što nije iznenađenje s obzirom na njihovu sličnost (osobito oblik D7L2) s prethodno opisanim Anopheles stephensi D7L1 (sada L2) [30] i da obje vrste pripadaju podrodu Cellia i njihovim D7L1 i L2 nemaju DS4 na C-terminalnoj domeni.
Važno je napomenuti, dok su D7L3 prisutni u svim vrstama Anopheles i imaju izuzetno očuvane ostatke vezane za vezanje serotonina na C-terminalu, predviđa se da N-terminal svih vrsta ne može vezati eikosanoide zbog značajnih supstitucija u ostacima za koje se zna da biti važan za ovaj zadatak. Ova je hipoteza eksperimentalno potvrđena kada je ITC pokazao da An. gambiae D7L3 ne veže niti jedan ispitani eikozanoid [29].
Vrlo je zanimljivo da se oblici D7L također nalaze u pješčanih mušica (obitelj: Psychodidae) [17,69] unatoč evolucijskoj udaljenosti između njih i komaraca (Culicidae). Dugi oblici karakterizirani u slini dviju različitih vrsta Phlebotomusa (P. papatasi i P. duboscqi) zadržali su sposobnost vezanja CysLT-a s iznimno visokim afinitetom i analoga TXA2 [40]. Strukturni podaci dobiveni iz P. papatasi D7L1 pokazali su da se vezanje eikosanoida dogodilo i na N-terminalu, na sličan način kao što je opisano za D7L komaraca, dok je njegov C-terminal bio kraći i skraćen, stoga nije mogao vezati biogene amine [ 40].
Promatranja fosila sugeriraju da su se prvi Diptera pojavili u trijasu, prije više od 240 milijuna godina (MYA). Do kraja trijasa pojavili su se infra redovi Culicomorpha i Psychodomorpha, što znači da su se loze komaraca i pješčanih mušica odvojile prije više od 200 MYA, vrlo vjerojatno od fitofagnog pretka, što sugerira da su razvili naviku da se samostalno hrane krvlju [5,70]. ]. To je podržano činjenicom da se većina obitelji proteina žlijezda slinovnica koje se nalaze isključivo u Nematocera razlikuju između obitelji Psychodidae i Culicidae, što znači da je vrlo teško među njima dodijeliti ortologe [5]. Stoga su D7L komarca i pješčanih mušica vjerojatno nastali neovisno od sličnog ili zajedničkog gena predaka, vjerojatno kodiranog za OBP, koji je kasnije neovisno regrutiran u njihov sialome i dobio tu funkciju konvergentnom evolucijom. Ova hipoteza dodatno je podržana opažanjem da imaju različite intron/egzonske strukture [40].
Odsutnost D7S ortologa u pješčanih mušica i nemogućnost njihovih D7L ortologa da vežu biogene amine ne znači da njihovoj slini nedostaju molekule za izdvajanje ovih ciljeva. Doista, u slini pješčane mušice druga obitelj proteina "Yellow" preuzela je funkciju vezanja biogenih amina [71], dok druga obitelj proteina PdSP15 sličnog OBP-u koji se nalazi u njihovoj slini djeluje inhibirajući aktivaciju kontaktnog puta [41]. Ovo je sjajan primjer kako neovisna evolucija dovodi do različitih repertoara proteina koji ciljaju iste molekule.
Leukotrieni (CysLT i LTB4) su moćni medijatori upale i alergije koje izlučuju aktivirane mastocite i druge imunološke stanice kao što su eozinofili i makrofagi, kao i epitelne i endotelne stanice [72]. CysLT se otpuštaju kao odgovor na ubode komaraca zajedno s histaminom [62], uzrokujući povećanu vaskularnu propusnost u koži [63] i posljedično stvaranje eritema i osipa [73,74], dok je LTB4 poznat kao kemoatraktant odgovoran za privlačenje imunoloških stanica do mjesta odgovora [72]. Sposobnost vezanja ovih moćnih proupalnih medijatora bila bi važna za inhibiciju aktivacije endotela, stvaranja edema, infiltracije imunoloških stanica, svrbeža i boli izazvanih tim eikosanoidima, čime se sprječava ili odgađa svijest domaćina i dopušta ovim kukcima da se hrane krvlju. Ovaj protuupalni učinak pokazao se na mišjim modelima kada je injekcija Ae. albopictus D7L1 (koji veže LTB4, CysLTS i biogene amine, uz niski afinitet za U46619) 10 minuta prije proupalnog izazova s -glukanom iz Saccharomyces cerevisiae smanjio je dotok imunoloških stanica u peritonealnu šupljinu [38].
Tromboksan A2 proizvode i izlučuju aktivirani trombociti kao odgovor na izloženost kolagenu. Zatim se veže na svoje receptore prisutne na površini trombocita, propagirajući aktivaciju trombocita i potencirajući agregaciju [75,76]. Vrlo važno, osim TXA2, trombociti izlučuju i druge prohemostatske i proupalne molekule, kao što su ADP, serotonin, polifosfat i norepinefrin [6]. TXA2 također potiče vazokonstrikciju [77,78], a nedavno je pokazano da kod miševa izaziva reakcije na svrbež i češanje [79,80].
ITC pokusi pokazali su da nekoliko D7L veže U46619, stabilniji analog TXA2 i pokazalo se da inhibiraju agregaciju trombocita in vitro induciranu s U46619. Važno je da su ti proteini također inhibirali agregaciju trombocita izazvanu arahidonskom kiselinom (prekursorom tromboksana A2) i nižim koncentracijama kolagena (u kojem se agregacija trombocita oslanja na TXA2 i ADP za potenciranje signala), dokazujući da su doista sposobni vezati trombocitno sintetizirani TXA2, a ne samo njegov stabilni analog koji se koristi za ITC i kristalografske eksperimente [29,30,37,38,40].
Također je poznato da CysLT i TXA2 potiču kontrakciju glatkih mišića. Testovi su pokazali da An. stephensi D7L1 (sada klasificiran kao D7L2), na primjer, bio je u stanju inhibirati LTC4-potaknutu kontrakciju ileuma zamorca i U46619-potaknutu kontrakciju aorte štakora in vivo [30].
OBP insekata izvorno su opisani u mirisnim i okusnim dodacima, gdje bi vezali, solubilizirali i prenosili semiokemikalije, kao i regulirali trajanje reakcije mirisa. Kasnije se pokazalo da su prisutni i u neosjetnim organima, kao što su srednje crijevo, pomoćne žlijezde, testis, sjemena posuda, malpigijevi tubuli, pa čak i u otrovnoj žlijezdi ose, što ukazuje da bi mogli imati širok raspon liganada i njihove funkcije su nije ograničeno na kemorecepciju (pregledano u [20,21]). Stoga je većina testova vezanja i dostupnih podataka o strukturi provedena s ligandima kao što su feromoni, mirisne molekule, alkoholi i drugi sintetski organski spojevi [20,26,81-84]. Do sada se nije pokazalo da OBP kukaca veže biogene amine. Ipak, pokazalo se da neki OBP vežu dugolančane masne alkohole, poput bombikola, feromona koji proizvodi Bombyx mori [82], ili dugolančanih masnih kiselina i arahidonske kiseline, prekursora eikosanoida kao što je navedeno za Aedes aegypti OBP22 [85, 86], na primjer. Ae. aegypti OBP22 prisutan je u anteni, ženskom proboscisu i muškim reproduktivnim organima i prenosi se na ženke tijekom parenja [86], što sugerira da njegova funkcija nije ograničena na kemorecepciju. Strukturne studije pokazuju da je u stanju bez liganda ovaj protein sastavljen od 6 -spirala poput klasičnih OBP-ova kukaca. Međutim, u prisutnosti liganda, OBP22 prolazi kroz konformacijsku promjenu na svom C-terminalu formirajući sedmu spiralu [85] povećavajući vezni džep. Važno je napomenuti da su autori primijetili da ovaj OBP ima najveću sličnost s N-terminalnom domenom D7L proteina, a njegova sedma spirala nastala nakon vezanja na masne kiseline zauzima vrlo sličan položaj kao sedma spirala uočena u ovim D7L domenama za vezanje lipida [85]. ].
3.4. ADP uvezivanje D7s
Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), za razliku od bilo kojeg D7L koji je do sada karakteriziran, ne može vezati eikosanoide ili biogene amine, vjerojatno zbog nekoliko, ali važnih modifikacija u nekim kritičnim položajima na njihovim N- i C- terminalnim džepovima, kao što je prisutnost glicina umjesto glutaminske kiseline na položaju 155, što je vrlo važno za stvaranje vodikove veze s 5-hidroksilnom skupinom serotoninskog indolskog prstena u većini biogenih amina koji vežu D7, kao i histidina na položaju 172 umjesto tirozin, kao što je opaženo u većini biogenih D7 proteina koji vežu amin (Slika 4). Umjesto toga, pokazalo se da veže adenozin fosforilirane derivate ATP, ADP i AMP (50adenozin tri-, di, odnosno mono difosfat) s visokim afinitetom, adenozin i adenin sa značajno nižim afinitetom [39]. Još jedna posebnost je činjenica da se interakcija s njegovim ligandima događa između N- i C-terminalnih OBP-domena, a ne šupljina unutar bilo koje od njih [39].
Intracelularne koncentracije ATP-a i ADP-a čvrsto se održavaju i kada postoji bilo kakva ozljeda, ADP i ATP se oslobađaju u izvanstaničnom miljeu nakon stanične lize i mogu djelovati kao proupalne i prohemostatske molekule [76,87]. ADP aktivira agregaciju trombocita i izlučuju ga aktivirani trombociti kao odgovor na agoniste, kao što je kolagen izložen nakon vaskularne ozljede, za daljnje širenje agregacije [76,88]. Zbog svoje sposobnosti da veže ADP, pokazalo se da CxD7L1 [39] inhibira promjenu oblika trombocita izazvanu nižim koncentracijama kolagena, kao i agregaciju potaknutu višim dozama (1 µM) ADP-a i nižim dozama kolagena u kojima agregacija ovisi o izlučivanje sekundarnih medijatora kao što su ADP i TXA2.
4. Protein koji veže juvenilni hormon komaraca (mJHBP): Što D7-sličan protein radi u hemolimfi komaraca?
Godine 2017. Kim i suradnici [89], kako bi pronašli D7-srodne proteine izražene izvan žlijezda slinovnica, pronašli su i opisali novi protein prvenstveno prisutan u hemolimfi kukuljica i odraslih (muških i ženskih) komaraca Aedes aegypti. Ortolozi ovog proteina također su pronađeni u različitim Anopheles i Culex vrstama, dijeleći više sličnosti od njihovih slinskih D7 proteina. Poput dugih D7 oblika sline, ovaj protein ima dvije domene slične OBP-u. Njegov N-terminal sačuvao je mnoge od ostataka za koje se pokazalo da su uključeni u vezanje eikosanoida u D7 u slini, što sugerira da bi mogao biti prisutan džep za vezanje lipida, dok je njegov C-terminalni sastav bio vrlo različit od bilo kojeg drugog D7/D7-sličnog do sada opisano. ITC eksperimenti su pokazali da ovaj protein, nazvan juvenilni hormon komaraca (mJHBP), ne može vezati eikosanoide, ali ima visok afinitet i specifičnost za juvenilni hormon (JH). Strukturni podaci pokazuju da je arhitektura njegove N-terminalne domene doista slična njihovim parnjacima u D7L proteinima, sadrži dvije disulfidne veze i sastoji se od 7 -spirala te sadrži većinu ostataka uključenih u njegovu interakciju s JH III. Ipak, za razliku od onih opaženih za do sada opisane proteine D7L iz sline, neki od C-terminalnih ostataka također sudjeluju u vezanju, posebno produžetak spirale -13 koji zatvara ulaz u vezni džep [89]. Vrlo važno, kao što su autori dobro spomenuli, ovaj je protein strukturno potpuno drugačiji od proteina koji veže hemolimfni juvenilni hormon do sada opisanog u Bombyx mori [90].
Juvenilni hormon regulira najrazličitije procese kod insekata uključujući razvoj [91], linjanje i metamorfozu [92], reprodukciju i oogenezu [93-95] te imunitet [96,97]. Kada je proučavana fiziološka uloga Aedes aegypti mJHBP izbacivanjem njegovog gena pomoću CRISPR-cas9, nije primijećen nikakav učinak na razvoj, rast ili reprodukciju [98]. Usprkos tome, nokautirani (KO) komarci imali su oslabljen urođeni imunološki odgovor, bili su osjetljiviji na bakterijske infekcije kada su izazvani subletalnim dozama E. coli i proizvodili su značajno manje količine antimikrobnih peptida nakon infekcije u usporedbi s komarcima divljeg tipa (WT). . Ti su učinci bili u skladu s manjim brojem i različitim sastavom hemocita u KO komarcima koje su primijetili autori [98].
5. Zaključci
Proteini slični OBP-u iz sline, poput članova obitelji D7 i PdSP15, igraju ključnu ulogu u olakšavanju hranjenja krvlju, ciljajući različite molekule uključene u hemostazu domaćina i upalni odgovor. Dupliciranje gena slinovnica, uključujući D7s, i brza mutacija dovode do povećanja i gubitka funkcija unutar različitih članova obitelji. Ova raznolikost nije isključiva za D7 proteine i opisana je u drugim obiteljima kao što su lipokalini insekata [6,7].
Obrambe domaćina od ugriza nisu isključive samo za hematofagne dvokrilce, niti su meta ili prisutnost proteina za njihovo rješavanje. Unatoč tome, načini prevladavanja ovih izazova razlikuju se među skupinama člankonožaca zbog neovisne evolucije hematofagije koja rezultira širokim repertoarom proteina za suzbijanje hemostatskih, upalnih i imunoloških odgovora domaćina [2,4,5,7,15,16] . Na primjer, D7 proteini mogu vezati biogene amine i eikosanoide. Kod krpelja i triatomnih kukaca lipokalini (neovisna evolucija), potpuno drugačija obitelj proteina s vrlo različitom arhitekturom sastavljena od 8 antiparalelnih listova koji okružuju vezni džep, preuzimaju te funkcije [7,99–105]. Kod pješčanih mušica nedostaju D7 kratkog oblika, a funkciju vezanja biogenih amina preuzela je obitelj "žutih" proteina [71], dok one imaju D7L koji vežu eikosanoide [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, za razliku od ostalih D7, veže ADP. Apiraze, enzimi koji kataliziraju hidrolizu ATP-a i ADP-a u AMP i Pi (anorganski fosfat), kao i ADP-vezujući proteini i 50nukleotidaze opisani su u slini različitih hematofagnih vrsta člankonožaca, da ne spominjemo druge proteine koji inhibiraju agregaciju trombocita ciljajući na druge molekule kao što su kolagen i trombin (recenzirao [76]).
Razumijevanje sastava sline ključno je za proučavanje biologije vektora i njegove interakcije s domaćinom. Osim toga, pruža vrijedne informacije za razvoj novih pristupa kontroli bolesti koje se prenose vektorima. Na primjer, kod većine vektorskih bolesti uzročnik se ubrizgava u domaćina zajedno sa slinom vektora tijekom ugriza. Činjenica da su neki proteini slinovnice imunogeni, čini ih izvrsnim epidemiološkim alatima kao biomarkerima za izloženost ljudi ugrizu vektora, kao što je objavljeno za ekstrakt proteina žlijezde slinovnice Aedes [106] i An. gambiae D7s [107]. Njihova sposobnost da izazovu imunološki odgovor također ih čini izvrsnim kandidatima za cjepivo, kao što je slučaj s PdSP15, proteinom iz sline nalik OBP-u koji se pokazao obećavajućim kandidatom za cjepivo protiv kožne lišmanijaze [47].
Doprinosi autora:
PHA i JFA pregledali su literaturu, napisali prvi nacrt rukopisa, značajno revidirali sljedeće nacrte i odobrili konačnu verziju. Svi su autori pročitali i složili se s objavljenom verzijom rukopisa.
Financiranje:
Ovaj je rad financirao Intramural Research Program NIAID-a, Nacionalnog instituta za zdravlje.
Izjava institucionalnog odbora za reviziju:
Nije primjenjivo.
Izjava o informiranom pristanku:
Nije primjenjivo.
Izjava o dostupnosti podataka:
Nije primjenjivo.
Zahvale:
Autori zahvaljuju Joséu Marcosu Chavesu Ribeiru na recenziji ovog rukopisa i davanju vrijednih prijedloga i komentara.
Sukob interesa:
Autori izjavljuju da nema sukoba interesa.
Reference
1. Ribeiro, JM Uloga sline u hranjenju krvi člankonožaca. Annu. Rev. Entomol. 1987, 32, 463–478. [CrossRef] [PubMed]
2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Uloga sline člankonožaca u hranjenju krvlju: perspektive sialoma i postsijaloma. 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 Prilagodbe protiv toksičnosti hema kod člankonožaca koji se hrane krvlju. Insect Biochem. Mol. Biol. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]
4. Ribeiro, JM Člankonošci koji se hrane krvlju: žive štrcaljke ili farmakolozi beskralješnjaka? Zaraziti. Agenti Dis. 1995., 4, 143–152. [PubMed]
5. Ribeiro, JM; Mans, BJ; Arca, B. Uvid u sijalom Nematocera koji se hrane krvlju. Insect Biochem. Mol. Biol. 2010, 40, 767–784. [CrossRef]
6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. Poglavlje 2 od Sialomesa do Sialoversea. In Advances in Insect Physiology; Elsevier: Amsterdam, Nizozemska, 2009.; str 59–118.
7. Andersen, JF. Struktura i mehanizam proteina u slini člankonožaca koji se hrane krvlju. Toxicon 2010, 56, 1120–1129. [CrossRef]
8. Arca, B.; Ribeiro, JM Slina hematofagnih insekata: višestruki alat. Curr. Opin. Insect Sci. 2018, 29, 102–109. [CrossRef]
9. Cornwall, J.; Patton, W. Neka zapažanja o izlučivanju sline običnih insekata i krpelja koji sišu krv. Indian J. Med. Res. 1914., 2, 569–593.
10. Lester, H.; Lloyd, L. Bilješke o procesu probave kod ce-ce muha. Bik. Entomol. Res. 1928, 19, 39–60. [CrossRef]
11. Ribeiro, J.; Garcia, E. Uloga žlijezda slinovnica u ishrani kod Rhodnius prolixus. J. Exp. Biol. 1981, 94, 219–230. [CrossRef]
12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. Uloga sline komaraca u lociranju krvnih žila. J. Exp. Biol. 1984, 108, 1–7. [CrossRef]
13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. Apiraza žlijezda slinovnica određuje vrijeme sondiranja u anofelinskih komaraca. J. Insect Physiol. 1985, 31, 689–692. [CrossRef]
14. Valenzuela, JG Visokoučinkoviti pristupi proučavanju proteina iz sline i gena iz vektora bolesti. Insect Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Sialomic perspektive o evoluciji ponašanja člankonožaca hranjenja krvlju: buduće terapije prema prirodnom dizajnu. U Toksini i hemostaza; Springer: Dordrecht, Nizozemska, 2010.; str. 21–44.
16. Men, BJ Evolucija mehanizama hemostatike i upalne kontrole kralježnjaka kod člankonožaca koji se hrane krvlju. J. Inate Immun. 2011, 3, 41–51. [CrossRef] [PubMed] 17. Valenzuela, JG; Charlab, R.; Gonzalez, EC; de Miranda-Santos, IK; Marinotti, O.; Francischetti, IM; Ribeiro, JM. D7 obitelj proteina iz sline kod dvokrilaca koji sišu krv. Kukac Mol. Biol. 2002., 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]
18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. Glavni proteini topivi u kiselini odraslih ženskih žlijezda slinovnica Anopheles darlingi uključuju člana D7-srodne obitelji proteina. Insect Biochem. Mol. Biol. 2002., 32, 1419–1427. [CrossRef]