En oversigt over D7-proteinstruktur og fysiologiske roller i blodfødende Nematocera del 2

3.2. Biogen aminbinding D7'er

Der er mere end 460 arter af Anopheles, opdelt i 7 underslægter [56]. Hidtil er genomet af 18 arter af Anopheles (referencestammer) blevet sekventeret og er tilgængeligt i Vector Base, der repræsenterer de tre vigtigste medicinsk vigtige underslægter af Anopheles: Cellia, Anopheles og Nyssorhynchus, der optager forskellige regioner i kloden og afviger fra hinanden for op til 100 millioner år siden (som det er tilfældet mellem Cellia og Nyssorrhynchus) [57-59]. Anopheles sp myg, hvis genomer er blevet offentliggjort indtil videre (figur 2) har 2-5 D7S (afhængigt af underslægter og serier), plus mindst to lange former (D7L2 og D7L3), mens nogle har en tredje lang form (D7L1, til stede i nogle Cellia-serier og Anopheles-underslægten) [29,60].

Genomet er tæt forbundet med immunitet. Det menneskelige genom indeholder alle de gener, der er nødvendige for immunsystemet, herunder gener for pattedyrets immunsystem, gener for virale og bakterielle infektioner og meget mere. Disse gener er tæt knyttet til immunsystemets normale funktion og påvirker menneskers modstandsdygtighed og immunniveau.

Ud over dette kan forskellige variationer i genomet også påvirke immunsystemets ydeevne og modstand. Der er mange genpolymorfier i det menneskelige genom, som bestemmer graden af ​​sygdomsresistens i forskellige populationer. For eksempel er humant leukocytantigen (HLA) et vigtigt gen i immunsystemet, og dets polymorfi tillader forskellige mennesker at udvikle forskellige immunresponser og resistens.

I de senere år, med uddybningen af ​​genomforskningen, har flere og flere undersøgelser vist, at genomisk variation er tæt forbundet med forekomsten af ​​mange immunrelaterede sygdomme. For eksempel er autoimmune sygdomme (såsom lupus, reumatoid arthritis, multipel sklerose osv.) og immundefektsygdomme (såsom AIDS, periodisk feber og oral ulcus syndrom osv.) alle forbundet med genomiske variationer.

Derfor har genomforskningen stor betydning for forståelsen af ​​immunsystemets funktion, sygdomsmekanisme og individualiseret behandling for forskellige populationer. Fra dette synspunkt er vi nødt til at forbedre immuniteten. Cistanche kan forbedre immuniteten betydeligt. Cistanche er rig på en række antioxidantstoffer, såsom C-vitamin, vitaminer, carotenoider osv. Disse ingredienser kan opfange frie radikaler, reducere oxidativ stress og forbedre immuniteten. immunsystemets modstand.

Klik cistanche tubulosa fordele

Et par år efter Hamadarins karakterisering blev de 5 D7r'er (D7r1-D7r5), hvis transkripter tidligere blev observeret i Anopheles gambiae (Cellia) kvindelige spytkirtler [27,32] karakteriseret [34]. Alle af dem, undtagen D7r5, blev rapporteret at binde serotonin med meget høje affiniteter (dissociationskonstanter, KD, under 3 nM) såvel som histamin med KD i området fra 41 til 111 nM. Mærkeligt, men ikke overraskende, var deres evne til at binde andre biogene aminer og deres affiniteter til dem også distinkt (opsummeret i tabel 1), hvilket tyder på divergens af funktion blandt forskellige medlemmer af D7-familien, selv inden for den samme art. I alle tilfældene var bindingsstøkiometrien 1:1, og konkurrenceassays antydede, at biogene aminer deler det samme bindingssted [34], som senere bekræftet af krystalstrukturen af ​​Anopheles gambiae D7r4 bundet til serotonin og andre biogene aminer [28] .

Orthologer af An. gambiae D7r'er findes i alle Anophelines analyserede arter, hvis genomer er annoteret i Vector Base indtil videre (Figur 2), selvom nogle mistede et eller flere medlemmer [29,60]. Uanset variationen i sekvenserne gennem de forskellige arter og grupper, er kritiske rester, der beklæder de biogene aminer, identificeret takket være Anopheles gambiae D7r4 strukturelle data [28], ekstremt konserverede i praktisk talt alle D7r1-D7r4 former på tværs af arter, der tilhører til underslægter Cellia, Nissorhynchus og Anopheles, hvilket tyder på, at de alle beholdt evnen til at binde serotonin [29]. På den anden side viser alle arter D7r5 ændringer i forskellige kritiske rester [29], hvilket tyder på, at som observeret eksperimentelt for Anopheles gambiae D7r5 [34], mistede de evnen til at binde enhver biogen amin.

Mærkeligt nok, mens Anopheline D7S-formerne generelt ser ud til at have bevaret deres biogene aminbindingskapacitet, er dette ikke sandt for de lange former, hvor der observeres masser af variation, neo-funktionalisering og funktionstab på tværs af de arter, der tilhører de forskellige underslægter.

Den første Anopheles D7L, der blev karakteriseret, oprindeligt navngivet Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), betragtes nu som en D7L2 på grund af dens ligheder med An. gambiae-former viste sig ikke at være i stand til at binde serotonin eller nogen af ​​de testede biogene aminer, men bandt eicosanoider i dets N-terminale domæne [30]. Ligesom Anopheles gambiae, An. stephensi tilhører underslægten Cellia. Ikke desto mindre har D7L-medlemmer for nylig, der tilhører andre Anopheline-underslægter An. atroparvus D7L1 (Anopheles) og An. darling D7L2 (Nyssorhynchus) blev vist at binde serotonin med meget høj affinitet (i deres C-terminale domæne) [29], hvilket viser KD'er sammenlignelige med de observerede for Anopheles gambiae korte former [34] og Aedes lange former [34,37,38 ]. Ikke desto mindre var deres evne til at binde andre biogene aminer generelt fraværende eller betydeligt lavere. Tabet af evne til at binde serotonin observeret i An. stephensi kan bedre forstås takket være strukturelle data [30].

I Anopheline-myg tilpasser D7S (eller D7r)-proteiner sig til det C-terminale domæne af Anopheles og Aedes D7L, og røntgenkrystallografiske undersøgelser bekræftede, at D7S-proteiner og det OBP-lignende C-terminale domæne af biogen aminbindende D7L er meget ens strukturelt (28,29,36]. Som en generel karakteristik er den serotonin/biogene aminbindingslomme et hydrofobt hulrum foret med aromatiske grupper, omgivet af 8 a-helixer, der er stabiliseret af 3 disulfidbindinger (figur 1B og 3). tilstedeværelsen af ​​nogle polært ladede rester i indgangen til lommen (glutaminsyre og asparaginsyre) muliggør hydrogenbindinger med den alifatiske del af serotonin (figur 3 og 4). Liganden stabiliseres yderligere af en hydrogenbinding dannet mellem dens indolgruppe og en tyrosin (lyr 94 i An. gambiaeD7r4 figur 3).Rester, der vides at være vigtige for serotonin/biogen aminbinding, er fremhævet i grå kasser i figur 4. Justeringen viser, at de fleste af dem er konserverede, på trods af forskellen i de andre rester, selv i proteiner vist ikke at binde biogene aminer, som An. stephensi D7L1, hvor tabet af binding skyldes nogle få restmodifikationer (figur 4).

I nogle proteiner danner serotonin-5-hydroxylgruppen en hydrogenbinding med en histidin (figur 3 og 4 fremhævet med en blå boks) som observeret i D7r4 og Aedes aegypti D7L1 (His 35 i den første og His 189 i den første anden). Denne His er erstattet af alanin (Ala-190) i An-StD7L1, men dette ville ikke være nok til at forklare det observerede funktionstab, da An. darlingi D7L2 (underslægt Nyssorhynchus) og An. iteroparous D7L1 (undergenus Anopheles) binder serotonin, selvom denne His er substitueret med henholdsvis en methionin eller en alanin [29]. Derfor er den kritiske forskel, der adskiller Anopheles stephensi D7L1 fra myg D7'er, der binder serotonin, tabet af det andet og det sidste cystein i deres C-terminale domæne (grønne og røde felter C-terminalt domæne, figur 4). Disse to rester ville danne den anden disulfidbinding af C-terminalen, den fjerde af hele proteinet, derfor mærket som DS4. I deres fravær er der et skift af helix H2 og afvikling af helix B2, som et resultat, W173, som i øvrigt ikke er til stede i biogene aminbindende D7'er, og R177 (AnSt-D7L1) optager en del af bindingslommen, hvilket forklarer dets manglende evne til at binde biogene aminer, som vist og diskuteret i detaljer tidligere [30].

Fraværet af disse to cysteiner observeres også i alle D7L1'er og D7L2'er udtrykt i alle arter, der tilhører underslægten Cellia, hvilket fører til antydningen af, at de også kunne have mistet den biogene aminbindingsfunktion [29]. Denne hypotese understøttes yderligere af observationen af ​​deres modeller, konstrueret ved hjælp af AlphaFold [61] (figur 5). Som det observerede eksperimentelt for An. stephensi D7L1 [30], er fraværet af DS4 i Cellia D7L1- og D7L2-proteiner ledsaget af et skift i helix H2-position og andre strukturelle omlejringer, der fører til en større C-terminal lomme med rester, der optager en del af hulrummet, der ikke efterlader nok plads til at kan rumme serotonin eller andre biogene aminer (figur 5). På den anden side afhænger graden af ​​afvikling i helix B2, der observeres, af arten eller kan være et resultat af en mere ustabil helix, der går fra den ene tilstand til den anden.

En anden gruppe af lange former er D7L3, der findes i alle Anopheles-arter med tilgængelige genomer indtil videre. Anopheles gambiae D7L3 binder serotonin med høj affinitet og specificitet [29], og dets C-terminale domæne har alle de kritiske aminosyrer, der er vist at være involveret i biogen amininteraktion [28] konserveret (figur 4) og med samme rumlige disposition som D7r4 [29]. Denne bevaring blev også observeret i alle D7L3'er analyseret fra Anopheles-arter, uanset underslægterne, hvilket tyder på, at denne form, der ligger i en tilstødende position til korte former i D7-klyngerne, bevarede denne funktion i alle disse arter [29].

Hos Culicinae-myg findes også D7S-ortologer og 2 D7L'er (D7L1 og D7L2). Ikke desto mindre, i modsætning til de observerede i Anophelinae, binder deres korte former ikke biogene aminer i overensstemmelse med resultater rapporteret for Aedes aegypti (AeD7S1) og Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], mens deres lange former hidtil er karakteriseret med undtagelse af Culex quinquefasciatus D7L1, har meget høj affinitet for disse ligander (især serotonin) som rapporteret for Aedes aegypti D7L1 (tidligere kaldet AeD7L) og D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] og Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Strukturelle data tyder på, at tabet af funktion i deres korte former, på trods af at de indeholder alle de 6 konserverede cysteiner og er sammensat af -helixer, skyldes en forkortelse i deres C-terminale manglende -helix H2-region og deraf følgende forskelle i -helixerne arrangementer, der fører til blokering af bindelommen [29]. Meget vigtigt er det, at kuliciner mangler D7L3, den lange form, som hos Anopheles sp. ligger umiddelbart ved siden af ​​de korte former i kassetten, og som det meste af DS (D7r1-r4) i Anopheles, binder serotonin [29].

Biogene aminer er mediatorer af forskellige processer involveret i hvirveldyrs reaktioner på bid, som mange gange forbinder dem [6,62]. Histamin, for eksempel, er en potent mediator af inflammatoriske og allergiske reaktioner og frigives ved mastcelledegranulering. Det aktiverer endotelet, øger vaskulær permeabilitet og fremmer kløe og smerte [63-67]. Det er også kendt for at fremme den glatte muskelsammentrækning. Serotonin og noradrenalin frigivet omgående af aktiverede blodplader og neutrofiler er agonister for blodpladeaggregation og vasokonstriktion. Serotonin er også involveret i inflammatorisk respons ved at aktivere endotelet og fremme kløe og smerte [6]. Effektiviteten og betydningen af ​​disse D7'er for vektorbiologi blev vist ved deres evne til at inhibere glatmuskelkontraktion [34,37] induceret af forskellige biogene aminer og interferere med serotonin-medieret blodpladeaktivering [38].

3.3. Eicosanoid Binding D7s (N-Terminal Domain of D7Ls)

Det faktum, at D7L-former har to OBP-lignende domæner, rejste muligheden for, at disse proteiner kunne rumme andre ligander i deres N-terminale domæne. Faktisk, Ae. aegypti D7L1, kendt for at binde biogene aminer [34], var den første lange form, der blev vist at binde cysteinylleukotriener (CysLT'er) og leukotrien B4 (LTB4) ved dens N-terminale [36]. Kort efter, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), som ikke binder biogene aminer eller nogen anden testet ligand i dets C-terminale domæne, blev vist at binde ikke kun CysLT'er med ekstrem høj affinitet, men også thromboxan A2 (TXA2) analoger (U46619 og carbocyklisk thromboxan) ) [30]. Isotermisk titreringskalorimetri (ITC) assays og strukturelle data viste, at begge ligander deler mindst en del af bindingsstedet placeret i dets N-terminale domæne [30].

Andre D7L1- og L2-proteiner i Culicinae- og Anophelinae-myg blev også vist at binde eicosanoider, men med forskellige affiniteter og specificiteter, ud over deres evne til at binde serotonin. Hos Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] og Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) blev det vist at binde CysLT'er og LTB4 (sidstnævnte kun i Aedes), men med affiniteter signifikant lavere end rapporteret for Ae. aegypti D7L1. Interessant nok fik de evnen til at binde U46619. Hos Anophelinae myg. An. iteroparous D7L1 (Anopheles) binder CysLT'er, men med lav affinitet, mens An. skat D7L2 (Nyssorhynchus) binder CysLT'er med meget høj affinitet og TXA2-analoger (U46619) [29]. Disse D7s-proteiner er bifunktionelle, da de også binder serotonin.

Sammenligning af bindingsstedsrester fra ligandkomplekskrystaller fra An. darlingi D7L2, An. stephensi D7L1 og Ae. aegypti D7L1 [29,30,36] muliggjorde tildelingen af ​​kritiske rester for eicosanoidbinding ved det N-terminale domæne (fremhævet i figur 4). Af særlig betydning for stabiliseringen af ​​liganderne er Trp-37, Trp-40 og Tyr-52 (AnSt-D7L1 som reference), og når sidstnævnte er substitueret med en Phe (gul pilespids figur 4), som observeret i Ae. aegypti D7L1, er evnen til at binde TXA2 ud over CysLTs tabt. Lige så vigtigt er tilstedeværelsen af ​​Lys-152, der danner en hydrogenbinding eller saltbro med eicosanoidens carboxyl. Mange af disse nøglerester er bevaret i D7L1s og D7L2, især i sidstnævnte, til stede i andre analyserede Anophelinae-arter, hvilket tyder på, at uanset underslægten bevarede de mindst én langform (D7L1 og/eller D7L2), der er i stand til at binde cysteinylleukotriener [29], som for nylig vist at være tilfældet med Anopheles gambiae D7L1 og D7L2 [68]. Disse to An. gambiae D7L'er var ude af stand til at binde biogene aminer, men bevarede evnen til at binde eicosanoider [68], ikke en overraskelse i betragtning af deres lighed (specielt D7L2-form) med tidligere beskrevet Anopheles stephensi D7L1 (nu L2) [30] og at begge arter tilhører underslægten Cellia og deres D7L1 og L2 mangler DS4 på det C-terminale domæne.

Bemærkelsesværdigt, mens D7L3'er er til stede i alle Anopheles-arter og har deres rester knyttet til serotoninbinding ved C-terminal ekstremt konserverede, blev N-terminalen af ​​alle arter forudsagt at være ude af stand til at binde eicosanoider på grund af betydelige substitutioner i rester, der er kendt for at være vigtig for denne opgave. Denne hypotese blev bekræftet eksperimentelt, da ITC havde vist, at An. gambiae D7L3 binder ikke nogen testet eicosanoid [29].

Meget interessant, er D7L-former også fundet i sandfluer (familie: Psychodidae) [17,69] på trods af den evolutionære afstand mellem dem og myg (Culicidae). Lange former karakteriseret i spyttet fra to forskellige arter af Phlebotomus (P. papatasi og P. duboscqi) beholdt kapaciteten til at binde CysLT'er med ekstremt høje affiniteter og TXA2-analoger [40]. Strukturelle data opnået fra P. papatasi D7L1 har vist, at eicosanoid-bindingen også forekom i N-terminalen, på samme måde som beskrevet for myggenes D7L, mens dens C-terminal var kortere og trunkeret, derfor ude af stand til at binde biogene aminer [ 40].

Observationer af fossiler tyder på, at den første Diptera dukkede op i Trias for mere end 240 millioner år siden (MYA). Ved slutningen af ​​Trias-, Culicomorpha- og Psychodomorpha-infra-ordenerne dukkede op, hvilket betyder, at myg- og sandflue-slægter afveg mere end 200 MYA, meget sandsynligt fra en phytophagous forfader, hvilket tyder på, at de udviklede den vane at spise blod uafhængigt [5,70 ]. Dette understøttes af det faktum, at de fleste spytkirtelproteinfamilier, der udelukkende findes i Nematocera, er forskellige mellem Psychodidae og Culicidae familier, hvilket betyder, at det er meget svært at tildele ortologer mellem dem [5]. Derfor stammede myg og sandflue D7L'er sandsynligvis uafhængigt af et lignende eller fælles forfædres gen, der sandsynligvis koder for en OBP, som senere blev rekrutteret uafhængigt til deres sialom og fik denne funktion ved konvergent evolution. Denne hypotese understøttes yderligere af den observation, at de har forskellige intron/exon-strukturer [40].

Fraværet af D7S-ortologer i sandfluer og deres D7L-ortologers manglende evne til at binde biogene aminer betyder ikke, at deres spyt mangler molekyler til at binde disse mål. Faktisk har en anden proteinfamilie "Gul" i sandfluespyt overtaget funktionen til at binde biogene aminer [71], mens den anden familie af OBP-lignende protein PdSP15 fundet i deres spyt virker ved at hæmme kontaktvejaktivering [41]. Dette er et godt eksempel på, hvordan uafhængig evolution fører til forskellige repertoirer af proteiner rettet mod de samme molekyler.

Leukotriener (CysLT'er og LTB4) er potente inflammations- og allergimediatorer, der udskilles af aktiverede mastceller og andre immunceller såsom eosinofiler og makrofager, såvel som epitel- og endotelceller [72]. CysLT'er frigives som en reaktion på myggestik sammen med histamin [62], hvilket forårsager øget vaskulær permeabilitet i huden [63] og deraf følgende erytem og dannelse af wheal [73,74], mens LTB4 er kendt som en kemoattraktant, der er ansvarlig for at tiltrække immunceller til svarstedet [72]. Evnen til at binde disse potente pro-inflammatoriske mediatorer ville være vigtig for at hæmme endotelaktivering, ødemdannelse, immuncelleinfiltration, kløe og smerte udløst af disse eicosanoider, og derfor forhindre eller forsinke værtsbevidsthed og tillade disse insekter at fodre med blod. Denne antiinflammatoriske virkning blev vist i musemodeller ved injektion af Ae. albopictus D7L1 (der binder LTB4, CysLTS og biogene aminer, foruden lav affinitet for U46619) 10 minutter før pro-inflammatorisk udfordring med -glucan fra Saccharomyces cerevisiae reducerede immuncellers tilstrømning ind i bughulen [38].

Thromboxan A2 produceres og udskilles af aktiverede blodplader som reaktion på kollageneksponering. Det binder sig derefter til dets receptorer, der er til stede på blodpladeoverfladen, forplanter blodpladeaktivering og forstærker aggregering [75,76]. Meget vigtigt, udover TXA2-blodplader udskiller også andre pro-hæmostatiske og pro-inflammatoriske molekyler, såsom ADP, serotonin, polyphosphat og noradrenalin [6]. TXA2 fremmer også vasokonstriktion [77,78] og har for nylig vist sig at fremkalde kløe- og kradseresponser hos mus [79,80].

Adskillige D7L'er blev vist at binde U46619, en mere stabil TXA2-analog ved ITC-eksperimenter og viste sig at inhibere blodpladeaggregering in vitro induceret af U46619. Det er vigtigt, at disse proteiner også hæmmede blodpladeaggregering induceret af arachidonsyre (thromboxan A2 precursor) og lavere koncentrationer af kollagen (hvor blodpladeaggregering er afhængig af TXA2 og ADP for at forstærke signalet), hvilket beviser, at de faktisk er i stand til at binde blodpladesyntetiseret TXA2, og ikke kun dens stabile analog brugt til ITC og krystallografi eksperimenter [29,30,37,38,40].

CysLT'er og TXA2 er også kendt for at fremme glat muskelkontraktion. Assays har vist, at An. stephensi D7L1 (nu klassificeret som en D7L2) var for eksempel i stand til at hæmme LTC4-fremmet ileumkontraktion hos marsvin og U46619-fremmet rotteaortakontraktion in vivo [30].

Insekt-OBP'er blev oprindeligt beskrevet i lugte- og smagsvedhæng, hvor de ville binde, solubilisere og transportere semiokemikalier samt regulere varigheden af ​​lugtrespons. Senere viste det sig, at de også var til stede i ikke-sanseorganer, såsom mellemtarmen, hjælpekirtler, testikler, sædbeholder, malpighian tubuli og endda i hvepsegiftkirtler, hvilket indikerer, at de kan have en bred vifte af ligander, og deres funktioner er ikke begrænset til kemoreception (gennemgået i [20,21]). Derfor blev de fleste af de tilgængelige bindingsassays og strukturdata udført med ligander såsom feromoner, lugtmolekyler, alkoholer og andre syntetiske organiske forbindelser [20,26,81-84]. Intet insekt OBP har hidtil vist sig at binde biogene aminer. Ikke desto mindre blev nogle OBP'er vist at binde langkædede fedtalkoholer, såsom bombykol, et feromon produceret af Bombyx mori [82], eller langkædede fedtsyrer og arachidonsyre, forløberen for eicosanoider som rapporteret for Aedes aegypti OBP22 [85, 86], f.eks. Ae. aegypti OBP22 er til stede i antennen, kvindens snabel og mandlige reproduktionsorganer og overføres til hunner under parring [86], hvilket tyder på, at dets funktion ikke er begrænset til kemoreception. Strukturelle undersøgelser viser, at dette protein i en ligandfri tilstand er sammensat af 6 -spiraler som insekt klassiske OBP'er. I nærvær af en ligand gennemgår OBP22 imidlertid en konformationel ændring i dens C-terminal, der danner en syvende helix [85], der forstørrer bindingslommen. Bemærkelsesværdigt observerede forfattere, at dette OBP har den højeste lighed med det N-terminale domæne af D7L-proteiner, og dets syvende helix dannet ved binding til fedtsyrer indtager en meget lignende position som den syvende helix observeret i disse D7L lipid-bindende domæner [85 ].

3.4. ADP Binding D7s

Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), forskellig fra enhver D7L karakteriseret hidtil, kan ikke binde eicosanoider eller biogene aminer, sandsynligvis på grund af nogle få, men vigtige modifikationer i nogle kritiske positioner ved deres N- og C-terminale lommer, såsom tilstedeværelsen af ​​en glycin i stedet for glutaminsyre i position 155, hvilket er meget vigtigt for at danne en hydrogenbinding med 5-hydroxylgruppen i serotonin-indolringen i størstedelen af ​​biogene aminbindende D7'er, samt en histidin i position 172 i stedet for tyrosin, som observeret i størstedelen af ​​biogene aminbindende D7-proteiner (figur 4). I stedet blev det vist at binde adenosinphosphorylerede derivater ATP, ADP og AMP (henholdsvis 50adenosin tri-, di- og monodiphosphat) med høj affinitet, adenosin og adenin med signifikant lavere affiniteter [39]. En anden ejendommelighed er det faktum, at interaktionen med dens ligander forekommer mellem de N- og C-terminale OBP-lignende domæner snarere end hulrum inde i nogen af ​​dem [39].

ATP og ADP intracellulære koncentrationer opretholdes tæt, og når der er nogen skade, frigives ADP og ATP i det ekstracellulære miljø efter cellelyse og kan fungere som pro-inflammatoriske og pro-hæmostatiske molekyler [76,87]. ADP aktiverer blodpladeaggregering og udskilles af aktiverede blodplader som reaktion på agonister, såsom kollagen eksponeret efter vaskulær skade, for yderligere at udbrede aggregering [76,88]. På grund af sin evne til at binde ADP blev CxD7L1 [39] vist at hæmme blodpladeformændringer induceret af lavere koncentrationer af kollagen, såvel som aggregering udløst af højere doser (1 µM) af ADP og lavere doser af kollagen, hvor aggregering afhænger af sekretionen af ​​sekundære mediatorer såsom ADP og TXA2.

4. Mosquito Juvenile Hormone-Binding Protein (mJHBP): Hvad gør et D7-like Protein i Mosquito Hemolymph?

I 2017 fandt og beskrev Kim og kolleger [89], for at finde D7--relaterede proteiner udtrykt uden for spytkirtler, et nyt protein, der primært er til stede i hæmolymfen hos pupper og voksne (mandlige og kvindelige) Aedes aegypti-myg. Orthologer af dette protein blev også fundet i forskellige Anopheles- og Culex-arter, der deler flere ligheder end deres spyt-D7-proteiner. Ligesom spyt D7 lange former har dette protein to OBP-lignende domæner. Dens N-terminale bevarede mange af de rester, der viste sig at være involveret i eicosanoidbinding i spyt D7'er, hvilket tyder på, at en lipidbindingslomme kunne være til stede, mens dens C-terminale sammensætning var meget forskellig fra enhver anden D7/D7-som beskrevet indtil videre. ITC-eksperimenter har vist, at dette protein, kaldet mosquito Juvenile Hormone-Binding Protein (mJHBP), ikke kan binde eicosanoider, men har høj affinitet og specificitet for juvenilt hormon (JH). Strukturelle data viser, at dets N-terminale domænearkitektur faktisk ligner deres modstykker i D7L-proteiner, der indeholder to disulfidbindinger og er sammensat af 7 -helixer og indeholder de fleste af resterne involveret i dets interaktion med JH III. Ikke desto mindre, forskelligt fra dem, der er observeret for spyt D7L-proteiner beskrevet hidtil, deltager nogle af de C-terminale rester også i bindingen, især forlængelsen af ​​helix -13, der lukker indgangen til bindingslommen [89]. Det er meget vigtigt, ligesom det er blevet behandlet af forfatterne, at dette protein er strukturelt fuldstændig forskelligt fra det hæmolymfe-juvenile hormonbindende protein, der hidtil er beskrevet i Bombyx mori [90].

Juvenilt hormon regulerer de mest forskellige processer i insekter, herunder udvikling [91], smeltning og metamorfose [92], reproduktion og oogenese [93-95] og immunitet [96,97]. Da den fysiologiske rolle af Aedes aegypti mJHBP blev undersøgt ved at slå dets gen ud af CRISPR-cas9, blev der ikke observeret nogen effekt på udvikling, vækst eller reproduktion [98]. Ikke desto mindre havde knockout-myg (KO) svækket medfødt immunrespons, idet de var mere modtagelige for bakteriel infektion, når de blev udfordret med subletale doser af E. coli og producerede betydeligt lavere mængder af antimikrobielle peptider efter infektion sammenlignet med vildtype (WT) myg . Disse effekter var i overensstemmelse med det lavere antal og forskellige sammensætning af hæmocytter i KO-myg observeret af forfatterne [98].

5. Konklusioner

Spyt-OBP-lignende proteiner, som D7- og PdSP15-familiemedlemmer, spiller en afgørende rolle i at lette blodtilførsel, målrettet mod forskellige molekyler involveret i værtshæmostase og inflammatorisk respons. Genduplikation af spytgener, herunder D7'er, og hurtig mutation fører til gevinst og tab af funktioner inden for forskellige familiemedlemmer. Denne mangfoldighed er ikke eksklusiv for D7-proteiner og er blevet beskrevet i andre familier, såsom insektlipocaliner [6,7].

Værtsforsvar til at bide er ikke eksklusivt for hæmatophagous Diptera, og det er heller ikke målet eller tilstedeværelsen af ​​proteiner til at adressere dem. Ikke desto mindre er måden at overvinde disse udfordringer på forskellig blandt leddyrgrupper på grund af den uafhængige udvikling af hæmatophagi, hvilket resulterer i et bredt repertoire af proteiner til at modvirke værtshæmostatiske, inflammatoriske og immunresponser [2,4,5,7,15,16] . For eksempel kan D7-proteiner binde biogene aminer og eicosanoider. I flåter og triatomin bugs overtager lipocalins (uafhængig evolution), en helt anden proteinfamilie med en meget distinkt arkitektur bestående af 8 antiparallelle ark, der omgiver en bindende lomme, disse funktioner [7,99-105]. Hos sandfluer er kortformede D7'er fraværende, og biogen aminbindingsfunktion overtages af den "gule" proteinfamilie [71], mens de har D7L'er, der binder eicosanoider [40].

Culex quinquefasciatus D7L1, forskelligt fra andre D7'er, binder ADP. Apyraser, enzymer, der katalyserer hydrolysen af ​​ATP og ADP til AMP og Pi (uorganisk fosfat) samt ADP-bindende proteiner og 50-nukleotidaser blev beskrevet i spyttet fra forskellige hæmatophage leddyrarter, for ikke at nævne andre proteiner, der hæmmer blodpladeaggregation rettet mod andre molekyler. såsom kollagen og trombin (anmeldt af [76]).

At forstå sammensætningen af ​​spyt er afgørende for studiet af vektorbiologi og dens interaktion med værten. Derudover giver det værdifuld information til udviklingen af ​​nye vektorbårne sygdomsbekæmpelsestilgange. For eksempel injiceres patogenet i de fleste vektorbårne sygdomme i værten sammen med vektorspyt under biddet. Det faktum, at nogle spytproteiner er immunogene, gør dem til fantastiske epidemiologiske værktøjer som biomarkører for menneskelig eksponering for vektorbid, som rapporteret for Aedes spytkirtelproteinekstrakt [106] og An. gambiae D7s [107]. Deres evne til at fremkalde immunresponser gør dem også til gode vaccinekandidater, som det er tilfældet med PdSP15, et OBP-lignende spytprotein, der har vist sig at være en lovende vaccinekandidat mod kutan leishmaniasis [47].

Forfatterbidrag:

PHA og JFA gennemgik litteraturen, skrev det første udkast til manuskriptet, reviderede efterfølgende udkast væsentligt og godkendte den endelige version. Alle forfattere har læst og accepteret den offentliggjorte version af manuskriptet.

Finansiering:

Dette arbejde blev finansieret af Intramural Research Program fra NIAID, National Institutes of Health.

Udtalelse fra det institutionelle revisionsudvalg:

Ikke anvendelig.

Erklæring om informeret samtykke:

Ikke anvendelig.

Erklæring om datatilgængelighed:

Ikke anvendelig.

Anerkendelser:

Forfatterne takker José Marcos Chaves Ribeiro for at have gennemgået dette manuskript og givet værdifulde forslag og kommentarer.

Interessekonflikt:

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.

Referencer

1. Ribeiro, JM Spytts rolle i blodfodring af leddyr. Annu. Rev. Entomol. 1987, 32, 463-478. [CrossRef] [PubMed]

2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Rolle af leddyrspyt i blodfodring: Sialome og post-sialome perspektiver. 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 Tilpasninger mod hæm-toksicitet hos blodfødende leddyr. Insekt Biochem. Mol. Biol. 2006, 36, 322-335. [CrossRef] [PubMed]

4. Ribeiro, JM Blodfødende leddyr: Levende sprøjter eller hvirvelløse farmakologer? Inficere. Agenter Dis. 1995, 4, 143-152. [PubMed]

5. Ribeiro, JM; Mans, BJ; Arca, B. Et indblik i sialomen af ​​blodfødende Nematocera. Insekt Biochem. Mol. Biol. 2010, 40, 767-784. [CrossRef]

6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. Kapitel 2 fra Sialomes til Sialoverse. Fremskridt inden for insektfysiologi; Elsevier: Amsterdam, Holland, 2009; s. 59–118.

7. Andersen, JF Struktur og mekanisme i spytproteiner fra blodfødende leddyr. Toxicon 2010, 56, 1120-1129. [CrossRef]

8. Arca, B.; Ribeiro, JM Spyt af hæmatofage insekter: Et mangefacetteret værktøjssæt. Curr. Opin. Insect Sci. 2018, 29, 102-109. [CrossRef]

9. Cornwall, J.; Patton, W. Nogle observationer om spytsekretionen af ​​de almindelige blodsugende insekter og flåter. indiske J. Med. Res. 1914, 2, 569-593.

10. Lester, H.; Lloyd, L. Bemærkninger om fordøjelsesprocessen hos Tsetse-fluer. Tyr. Entomol. Res. 1928, 19, 39-60. [CrossRef]

11. Ribeiro, J.; Garcia, E. Spytkirtlernes rolle i fodring i Rhodnius prolixus. J. Exp. Biol. 1981, 94, 219-230. [CrossRef]

12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. Myggespyts rolle i blodkarets placering. J. Exp. Biol. 1984, 108, 1-7. [CrossRef]

13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. Spytkirtelapyrase bestemmer sonderingstiden i anophelin-myg. J. Insect Physiol. 1985, 31, 689-692. [CrossRef]

14. Valenzuela, JG High-throughput tilgange til undersøgelse af spytproteiner og gener fra sygdomsvektorer. Insekt Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1199-1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Sialomiske perspektiver på udviklingen af ​​blodfødende adfærd hos leddyr: Fremtidig terapeutik ved naturligt design. I toksiner og hæmostase; Springer: Dordrecht, Holland, 2010; s. 21–44.

16. Mænd, BJ Udvikling af hæmostatiske og inflammatoriske kontrolmekanismer hos hvirveldyr hos leddyr, der spiser blod. J. Medfødt 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-familien af ​​spytproteiner i blodsugende Diptera. Insekt Mol. Biol. 2002, 11, 149-155. [CrossRef] [PubMed]

18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. De vigtigste syreopløselige proteiner i voksne kvindelige Anopheles darlingi spytkirtler omfatter et medlem af den D7--relaterede familie af proteiner. Insekt Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1419-1427. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com