Gambaran Keseluruhan Struktur Protein D7 Dan Peranan Fisiologi dalam Nematocera Pemakanan Darah Bahagian 2
Jun 14, 2023
3.2. D7s Pengikat Amina Biogenik
Terdapat lebih daripada 460 spesies Anopheles, dibahagikan kepada 7 subgenera [56]. Setakat ini, genom 18 spesies Anopheles (strain rujukan) telah disusun dan boleh didapati dalam Vector Base, mewakili tiga subgenera Anopheles yang penting dari segi perubatan: Cellia, Anopheles, dan Nyssorhynchus yang menduduki kawasan berbeza di dunia dan menyimpang daripada antara satu sama lain sehingga 100 juta tahun dahulu (seperti yang berlaku antara Cellia dan Nyssorrhynchus) [57–59]. Nyamuk Anopheles sp yang genomnya diterbitkan setakat ini (Rajah 2) mempunyai 2–5 D7S (bergantung kepada subgenera dan siri), ditambah sekurang-kurangnya dua bentuk panjang (D7L2 dan D7L3), manakala ada yang mempunyai bentuk panjang ketiga (D7L1, sekarang). dalam beberapa siri Cellia dan Anopheles subgenus) [29,60].
Genom berkait rapat dengan imuniti. Genom manusia mengandungi semua gen yang diperlukan untuk sistem imun, termasuk gen untuk sistem imun mamalia, gen untuk jangkitan virus dan bakteria, dan banyak lagi. Gen ini berkait rapat dengan fungsi normal sistem imun dan mempengaruhi daya tahan dan tahap imun manusia.
Di samping itu, variasi yang berbeza dalam genom juga boleh menjejaskan prestasi dan rintangan sistem imun. Terdapat banyak polimorfisme gen dalam genom manusia, yang menentukan tahap ketahanan terhadap penyakit dalam populasi yang berbeza. Sebagai contoh, antigen leukosit manusia (HLA) ialah gen penting dalam sistem imun, dan polimorfismenya membolehkan orang yang berbeza untuk membangunkan tindak balas dan rintangan imun yang berbeza.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan mendalami penyelidikan genomik, semakin banyak kajian telah menunjukkan bahawa variasi genomik berkait rapat dengan kejadian banyak penyakit berkaitan imun. Contohnya, penyakit autoimun (seperti lupus, rheumatoid arthritis, multiple sclerosis, dsb.) dan penyakit imunodefisiensi (seperti AIDS, demam berkala, dan sindrom ulser mulut, dsb.) semuanya dikaitkan dengan variasi genomik.
Oleh itu, penyelidikan genom adalah sangat penting untuk memahami fungsi sistem imun, mekanisme penyakit, dan rawatan individu untuk populasi yang berbeza. Dari sudut pandangan ini, kita perlu meningkatkan imuniti. Cistanche boleh meningkatkan imuniti dengan ketara. Cistanche kaya dengan pelbagai bahan antioksidan, seperti vitamin C, vitamin, karotenoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menghilangkan radikal bebas, mengurangkan tekanan oksidatif, dan meningkatkan imuniti. ketahanan sistem imun.
Klik manfaat cistanche tubulosa
Beberapa tahun selepas pencirian Hamadarin, 5 D7rs (D7r1-D7r5) yang transkripnya sebelum ini diperhatikan dalam kelenjar air liur wanita Anopheles gambiae (Cellia) [27,32] telah dicirikan [34]. Kesemuanya, kecuali D7r5, dilaporkan mengikat serotonin dengan pertalian yang sangat tinggi (pemalar disosiasi, KD, di bawah 3 nM) serta histamin dengan KD antara 41 hingga 111 nM. Anehnya, tetapi tidak menghairankan keupayaan mereka untuk mengikat amina biogenik lain dan pertalian mereka untuk mereka juga berbeza (diringkaskan dalam Jadual 1), mencadangkan perbezaan fungsi antara ahli keluarga D7 yang berbeza, walaupun dalam spesies yang sama. Dalam semua kes, stoikiometri pengikatan adalah 1:1, dan ujian persaingan mencadangkan bahawa amina biogenik berkongsi tapak pengikatan yang sama [34], seperti yang kemudiannya disahkan oleh struktur kristal Anopheles gambiae D7r4 yang terikat kepada serotonin dan amina biogenik lain [28] .
Ortolog An. gambiae D7rs ditemui dalam semua spesies yang dianalisis Anophelines, yang genomnya diberi penjelasan dalam Pangkalan Vektor setakat ini (Rajah 2), walaupun ada yang kehilangan satu atau lebih ahli [29,60]. Tanpa mengira variasi dalam jujukan di seluruh spesies dan kumpulan yang berbeza, sisa kritikal yang melapisi amina biogenik, yang dikenal pasti terima kasih kepada data struktur Anopheles gambiae D7r4 [28], sangat terpelihara dalam hampir semua bentuk D7r1-D7r4 merentas spesies yang dimiliki. kepada subgenera Cellia, Nissorhynchus, dan Anopheles, mencadangkan mereka semua mengekalkan keupayaan untuk mengikat serotonin [29]. Sebaliknya, semua spesies D7r5 menunjukkan perubahan dalam pelbagai sisa kritikal [29] menunjukkan bahawa seperti yang diperhatikan secara eksperimen untuk Anopheles gambiae D7r5 [34], mereka kehilangan keupayaan untuk mengikat mana-mana amina biogenik.
Anehnya, walaupun bentuk Anopheline D7S nampaknya secara umum mengekalkan kapasiti pengikatan amina biogenik mereka, ini tidak benar untuk bentuk yang panjang, di mana banyak variasi, neo-fungsional dan kehilangan fungsi diperhatikan merentas spesies yang tergolong dalam spesies yang berbeza. subgenera.
Anopheles D7L pertama yang dicirikan, pada asalnya bernama Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), kini dianggap sebagai D7L2 kerana persamaannya dengan An. bentuk gambiae ditunjukkan tidak dapat mengikat serotonin atau mana-mana amina biogenik yang diuji tetapi terikat eicosanoids dalam domain N-terminalnya [30]. Seperti Anopheles gambiae, An. stephensi tergolong dalam subgenus Cellia. Namun begitu, baru-baru ini ahli D7L kepunyaan subgenera Anopheline An yang lain. atroparvus D7L1 (Anopheles) dan An. sayang D7L2 (Nyssorhynchus) telah ditunjukkan untuk mengikat serotonin dengan pertalian yang sangat tinggi (dalam domain C-terminal mereka) [29], memaparkan KD yang setanding dengan yang diperhatikan untuk bentuk pendek Anopheles gambiae [34] dan bentuk panjang Aedes [34,37,38 ]. Walau bagaimanapun, secara amnya, keupayaan mereka untuk mengikat amina biogenik lain tidak hadir atau jauh lebih rendah. Kehilangan keupayaan untuk mengikat serotonin diperhatikan dalam An. stephensi boleh difahami dengan lebih baik terima kasih kepada data struktur [30].
Dalam nyamuk Anopheline, protein D7S (atau D7r) sejajar dengan domain C-terminal Anopheles dan Aedes D7L, dan kajian kristalografi sinar-X mengesahkan bahawa protein D7S dan domain C-terminal seperti OBP bagi amina biogenik yang mengikat D7L adalah sangat serupa dari segi struktur. (28,29,36). Sebagai ciri umum, poket pengikat amina serotonin /biogenik ialah rongga hidrofobik yang dipenuhi kumpulan aromatik, dikelilingi oleh 8 a-heliks yang distabilkan oleh 3 ikatan disulfida (Rajah 1B dan 3). kehadiran beberapa sisa bercas polar di pintu masuk poket (asid glutamik dan aspartik) membenarkan ikatan hidrogen dengan bahagian alifatik serotonin (Rajah 3 dan 4). Ligand distabilkan lagi oleh ikatan hidrogen yang terbentuk antara kumpulan indole dan a tyrosine (lyr 94 dalam An. gambiaeD7r4 Rajah 3). Sisa yang diketahui penting untuk pengikatan amina serotonin/biogenik diserlahkan dalam kotak kelabu dalam Rajah 4. Penjajaran menunjukkan bahawa kebanyakannya terpelihara, walaupun terdapat perbezaan dalam sisa yang lain, walaupun dalam protein yang ditunjukkan tidak mengikat amina biogenik, seperti An. stephensi D7L1, di mana kehilangan pengikatan adalah disebabkan oleh beberapa pengubahsuaian sisa (Rajah 4).
Dalam sesetengah protein, kumpulan hidroksil serotonin 5-membentuk ikatan hidrogen dengan histidin (Rajah 3 dan 4 diserlahkan dengan kotak biru) seperti yang diperhatikan dalam D7r4 dan Aedes aegypti D7L1 (Nya 35 dalam yang pertama dan 189 dalam kedua). His ini digantikan dengan alanine (Ala-190) dalam An-StD7L1, tetapi ini tidak mencukupi untuk menjelaskan kehilangan fungsi yang diperhatikan, kerana An. darlingi D7L2 (subgenus Nyssorhynchus) dan An. iteroparous D7L1 (subgenus Anopheles) mengikat serotonin walaupun His ini masing-masing digantikan dengan metionin atau alanin [29]. Oleh itu, perbezaan kritikal yang membezakan Anopheles stephensi D7L1 daripada nyamuk D7s yang mengikat serotonin ialah kehilangan sistein kedua dan terakhir dalam domain C-terminal mereka (domain C-kotak hijau dan merah, Rajah 4). Kedua-dua residu ini akan membentuk ikatan disulfida kedua terminal-C, keempat daripada keseluruhan protein, oleh itu dilabelkan sebagai DS4. Dalam ketiadaan mereka terdapat pergeseran heliks H2 dan heliks B2 dilepaskan, akibatnya, W173, yang dengan cara itu tidak terdapat dalam D7 pengikat amina biogenik, dan R177 (AnSt-D7L1) menduduki sebahagian daripada poket pengikat, menjelaskan ketidakupayaannya untuk mengikat amina biogenik, seperti yang ditunjukkan dan dibincangkan secara terperinci sebelum ini [30].
Ketiadaan kedua-dua sistein ini juga diperhatikan dalam semua D7L1 dan D7L2 yang dinyatakan dalam semua spesies kepunyaan subgenus Cellia yang membawa kepada cadangan bahawa mereka mungkin kehilangan fungsi mengikat amina biogenik juga [29]. Hipotesis ini disokong lagi oleh pemerhatian model mereka, dibina menggunakan AlphaFold [61] (Rajah 5). Seperti yang diperhatikan secara eksperimen untuk An. stephensi D7L1 [30], ketiadaan DS4 dalam protein Cellia D7L1 dan D7L2 disertai dengan peralihan kedudukan heliks H2 dan penyusunan semula struktur lain yang membawa kepada poket terminal C yang lebih besar dengan sisa-sisa yang menduduki sebahagian rongga tidak meninggalkan ruang yang cukup untuk menampung serotonin atau amina biogenik lain (Rajah 5). Sebaliknya, tahap kelonggaran dalam heliks B2 yang diperhatikan bergantung pada spesies atau mungkin disebabkan oleh peralihan heliks yang lebih tidak stabil dari satu keadaan ke keadaan yang lain.
Satu lagi kumpulan bentuk panjang ialah D7L3, terdapat dalam semua spesies Anopheles dengan genom yang tersedia setakat ini. Anopheles gambiae D7L3 mengikat serotonin dengan pertalian dan kekhususan yang tinggi [29], dan domain C-terminalnya mempunyai semua asid amino kritikal yang ditunjukkan terlibat dalam interaksi amina biogenik [28] dipelihara (Rajah 4) dan dengan pelupusan ruang yang sama seperti D7r4 [29]. Pemuliharaan ini juga diperhatikan dalam semua D7L3 yang dianalisis daripada spesies Anopheles, tanpa mengira subgenera, menunjukkan bahawa bentuk ini, yang terletak di kedudukan bersebelahan dengan bentuk pendek dalam kelompok D7, memelihara fungsi ini dalam semua spesies ini [29].
Dalam nyamuk Culicinae, ortolog D7S dan 2 D7L (D7L1 dan D7L2) juga ditemui. Namun begitu, berbanding dengan yang diperhatikan dalam Anophelinae, bentuk pendeknya tidak mengikat amina biogenik mengikut keputusan yang dilaporkan untuk Aedes aegypti (AeD7S1) dan Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], manakala bentuk panjangnya dicirikan setakat ini, kecuali Culex quinquefasciatus D7L1, mempunyai pertalian yang sangat tinggi untuk ligan tersebut (terutama serotonin) seperti yang dilaporkan untuk Aedes aegypti D7L1 (sebelum ini dinamakan AeD7L) dan D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] dan Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Data struktur mencadangkan bahawa kehilangan fungsi dalam bentuk pendeknya, walaupun mengandungi kesemua 6 sistein yang dipelihara dan terdiri daripada -heliks, adalah disebabkan oleh pemendekan di terminal-C mereka yang tidak mempunyai rantau -helix H2, dan akibat perbezaan dalam -heliks. susunan yang membawa kepada penyumbatan poket yang mengikat [29]. Sangat penting, kuliner kekurangan D7L3, bentuk panjang yang terdapat dalam Anopheles sp. terletak bersebelahan dengan bentuk pendek dalam kaset, dan kerana kebanyakan DS (D7r1-r4) dalam Anopheles, mengikat serotonin [29].
Amina biogenik adalah mediator pelbagai proses yang terlibat dalam tindak balas vertebrata terhadap gigitan, berkali-kali menghubungkan mereka [6,62]. Histamin, sebagai contoh, adalah perantara yang kuat untuk tindak balas keradangan dan alahan dan dikeluarkan oleh degranulasi sel mast. Ia mengaktifkan endothelium, meningkatkan kebolehtelapan vaskular, dan menggalakkan kegatalan dan kesakitan [63-67]. Ia juga dikenali untuk menggalakkan pengecutan otot licin. Serotonin dan norepinefrin yang dikeluarkan dengan segera oleh platelet dan neutrofil yang diaktifkan adalah agonis pengagregatan platelet dan vasokonstriksi. Serotonin juga terlibat dalam tindak balas keradangan dengan mengaktifkan endothelium dan menggalakkan kegatalan dan kesakitan [6]. Keberkesanan dan kepentingan D7s ini untuk biologi vektor ditunjukkan oleh keupayaan mereka untuk menghalang pengecutan otot licin [34,37] yang disebabkan oleh amina biogenik yang berbeza dan mengganggu pengaktifan platelet pengantara serotonin [38].
3.3. Eicosanoid Binding D7s (Domain N-Terminal D7Ls)
Fakta bahawa bentuk D7L mempunyai dua domain seperti OBP menimbulkan kemungkinan bahawa protein ini boleh menampung ligan lain dalam domain N-terminal mereka. Memang Ae. aegypti D7L1, dikenali untuk mengikat amina biogenik [34], adalah bentuk panjang pertama yang ditunjukkan untuk mengikat leukotrienes sisteinil (CysLTs) dan leukotriene B4 (LTB4) oleh terminal-Nnya [36]. Tidak lama kemudian, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), yang tidak mengikat amina biogenik atau mana-mana ligan yang diuji dalam domain terminal Cnya, ditunjukkan untuk mengikat bukan sahaja CysLT dengan pertalian yang sangat tinggi tetapi juga analog tromboksan A2 (TXA2) (U46619 dan tromboksan karboksiklik ) [30]. Ujian kalorimetri titrasi isoterma (ITC) dan data struktur menunjukkan bahawa kedua-dua ligan berkongsi sekurang-kurangnya sebahagian daripada tapak pengikat yang terletak dalam domain terminal-Nnya [30].
Protein D7L1 dan L2 lain dalam nyamuk Culicinae dan Anophelinae juga ditunjukkan untuk mengikat eicosanoids, tetapi dengan pertalian dan kekhususan yang berbeza, sebagai tambahan kepada kapasiti mereka untuk mengikat serotonin. Dalam Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38], dan Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) ditunjukkan untuk mengikat CysLT dan LTB4 (yang terakhir hanya dalam Aedes), tetapi dengan pertalian jauh lebih rendah daripada yang dilaporkan untuk Ae. aegypti D7L1. Menariknya, mereka memperoleh keupayaan untuk mengikat U46619. Dalam nyamuk Anophelinae. An. iteroparous D7L1 (Anopheles) mengikat CysLT, tetapi dengan pertalian rendah, manakala An. sayang D7L2 (Nyssorhynchus) mengikat CysLT dengan pertalian yang sangat tinggi dan analog TXA2 (U46619) [29]. Protein D7s ini adalah dwi-fungsi kerana ia juga mengikat serotonin.
Perbandingan sisa tapak pengikat daripada kristal kompleks ligan daripada An. sayang D7L2, An. stephensi D7L1 dan Ae. aegypti D7L1 [29,30,36] membolehkan penugasan sisa kritikal untuk pengikatan eicosanoid pada domain N-terminal (diserlahkan dalam Rajah 4). Kepentingan khusus untuk penstabilan ligan ialah Trp-37, Trp-40 dan Tyr-52 (AnSt-D7L1 sebagai rujukan), dan apabila yang terakhir digantikan dengan Phe (kuning). kepala anak panah Rajah 4), seperti yang diperhatikan dalam Ae. aegypti D7L1, keupayaan untuk mengikat TXA2 sebagai tambahan kepada CysLTs hilang. Sama pentingnya ialah kehadiran Lys-152 yang membentuk ikatan hidrogen atau jambatan garam dengan karboksil eicosanoid. Kebanyakan sisa utama ini dipelihara dalam D7L1s dan D7L2, terutamanya dalam yang terakhir, terdapat dalam spesies Anophelinae lain yang dianalisis, menunjukkan bahawa tanpa mengira sub-genus mereka memulihara sekurang-kurangnya satu bentuk panjang (D7L1 dan/atau D7L2) yang mampu mengikat cysteinyl leukotrienes [29], seperti yang ditunjukkan baru-baru ini adalah kes Anopheles gambiae D7L1 dan D7L2 [68]. Dua An ini. gambiae D7Ls tidak dapat mengikat amina biogenik tetapi mengekalkan keupayaan untuk mengikat eicosanoids [68], bukan satu kejutan memandangkan persamaannya (khususnya bentuk D7L2) dengan Anopheles stephensi D7L1 (kini L2) yang diterangkan sebelum ini [30] dan kedua-dua spesies tergolong dalam subgenus. Cellia dan D7L1 dan L2 mereka tidak mempunyai DS4 pada domain C-terminal.
Perlu diberi perhatian, walaupun D7L3s terdapat dalam semua spesies Anopheles dan mempunyai sisa-sisanya dikaitkan dengan pengikatan serotonin di terminal-C dengan sangat terpelihara, terminal-N semua spesies diramalkan tidak dapat mengikat eicosanoid kerana penggantian ketara dalam residu yang diketahui menjadi penting untuk tugas ini. Hipotesis ini telah disahkan secara eksperimen apabila ITC telah menunjukkan bahawa An. gambiae D7L3 tidak mengikat mana-mana eicosanoid yang diuji [29].
Sangat menarik, bentuk D7L juga terdapat dalam lalat pasir (keluarga: Psychodidae) [17,69] walaupun jarak evolusi antara mereka dan nyamuk (Culicidae). Bentuk panjang yang dicirikan dalam air liur dua spesies Phlebotomus yang berbeza (P. papatasi dan P. duboscqi) mengekalkan kapasiti untuk mengikat CysLT dengan pertalian yang sangat tinggi dan analog TXA2 [40]. Data struktur yang diperoleh daripada P. papatasi D7L1 telah menunjukkan bahawa pengikatan eicosanoid juga berlaku di terminal-N, dengan cara yang sama seperti yang diterangkan untuk D7L nyamuk, manakala terminal-Cnya lebih pendek dan terpotong, oleh itu tidak dapat mengikat amina biogenik [ 40].
Pemerhatian fosil mencadangkan bahawa Diptera pertama muncul dalam Triassic, lebih daripada 240 juta tahun dahulu (MYA). Menjelang akhir perintah Triassic, Culicomorpha, dan Psychodomorpha infra muncul, bermakna bahawa nyamuk dan lalat pasir keturunan menyimpang lebih daripada 200 MYA, kemungkinan besar daripada nenek moyang fitofag, menunjukkan bahawa mereka membangunkan tabiat untuk memakan darah secara bebas [5,70]. ]. Ini disokong oleh fakta bahawa kebanyakan keluarga protein kelenjar air liur yang secara eksklusif ditemui dalam Nematocera adalah berbeza antara keluarga Psychodidae dan Culicidae, bermakna sangat sukar untuk menetapkan ortolog di antara mereka [5]. Oleh itu, D7L nyamuk dan lalat pasir, mungkin berasal secara bebas daripada gen nenek moyang yang serupa atau biasa, berkemungkinan pengekodan untuk OBP, yang kemudiannya direkrut secara bebas kepada sialome mereka dan memperoleh fungsi itu melalui evolusi konvergen. Hipotesis ini disokong lagi oleh pemerhatian bahawa mereka mempunyai struktur intron/ekson yang berbeza [40].
Ketiadaan ortolog D7S dalam lalat pasir dan ketidakupayaan ortolog D7L mereka untuk mengikat amina biogenik tidak bermakna air liur mereka kekurangan molekul untuk mengasingkan sasaran ini. Malah, dalam air liur lalat pasir, keluarga protein lain "Kuning" telah mengambil alih fungsi untuk mengikat amina biogenik [71], manakala keluarga lain protein seperti OBP PdSP15 yang terdapat dalam air liur mereka bertindak dengan menghalang pengaktifan laluan sentuhan [41]. Ini adalah contoh yang bagus tentang bagaimana evolusi bebas membawa kepada repertoir protein yang berbeza yang menyasarkan molekul yang sama.
Leukotrienes (CysLTs dan LTB4) adalah keradangan kuat dan mediator alahan yang dirembeskan oleh sel mast yang diaktifkan dan sel imun lain seperti eosinofil dan makrofaj, serta sel epitelium dan endothelial [72]. CysLT dilepaskan sebagai tindak balas kepada gigitan nyamuk bersama histamin [62], menyebabkan peningkatan kebolehtelapan vaskular dalam kulit [63] dan akibat eritema dan pembentukan wheal [73,74], manakala LTB4 dikenali sebagai chemoattractant yang bertanggungjawab untuk menarik sel imun. ke tapak tindak balas [72]. Keupayaan untuk mengikat mediator pro-radang yang kuat ini adalah penting untuk menghalang pengaktifan endothelium, pembentukan edema, penyusupan sel imun, gatal-gatal, dan kesakitan yang dicetuskan oleh eicosanoids ini, oleh itu menghalang atau melambatkan kesedaran perumah dan membenarkan serangga ini memakan darah. Kesan anti-radang ini ditunjukkan dalam model tetikus apabila suntikan Ae. albopictus D7L1 (yang mengikat LTB4, CysLTS, dan amina biogenik, sebagai tambahan kepada pertalian rendah untuk U46619) 10 minit sebelum cabaran pro-radang dengan -glucan daripada Saccharomyces cerevisiae mengurangkan kemasukan sel imun ke dalam rongga peritoneal [38].
Thromboxane A2 dihasilkan dan dirembeskan oleh platelet yang diaktifkan sebagai tindak balas kepada pendedahan kolagen. Ia kemudian mengikat kepada reseptornya yang terdapat pada permukaan platelet yang menyebarkan pengaktifan platelet dan mempotensikan pengagregatan [75,76]. Sangat penting, sebagai tambahan kepada platelet TXA2 juga merembeskan molekul pro-hemostatic dan pro-radang lain, seperti ADP, serotonin, polifosfat, dan norepinephrine [6]. TXA2 juga menggalakkan vasoconstriction [77,78] dan baru-baru ini ditunjukkan untuk menimbulkan tindak balas gatal dan menggaru pada tikus [79,80].
Beberapa D7L telah ditunjukkan untuk mengikat U46619, analog TXA2 yang lebih stabil oleh eksperimen ITC dan ditunjukkan untuk menghalang pengagregatan platelet secara in vitro yang disebabkan oleh U46619. Yang penting, protein ini juga menghalang pengagregatan platelet yang disebabkan oleh asid arakidonik (prekursor tromboksan A2) dan kepekatan kolagen yang lebih rendah (di mana pengagregatan platelet bergantung pada TXA2 dan ADP untuk menguatkan isyarat), membuktikan bahawa ia sememangnya mampu mengikat TXA2 yang disintesis platelet, dan bukan sahaja analognya yang stabil digunakan untuk ITC dan eksperimen kristalografi [29,30,37,38,40].
CysLTs dan TXA2 juga dikenali untuk menggalakkan pengecutan otot licin. Ujian telah menunjukkan bahawa An. stephensi D7L1 (kini dikelaskan sebagai D7L2), sebagai contoh, dapat menghalang penguncupan ileum guinea pig LTC4-digalakkan dan penguncupan aorta tikus yang digalakkan U46619-dalam vivo [30].
OBP serangga pada asalnya diterangkan dalam pelengkap penciuman dan gustatory, di mana ia akan mengikat, melarutkan, dan mengangkut semiokimia, serta mengawal tempoh tindak balas bau. Kemudian ia ditunjukkan juga dalam organ bukan deria, seperti usus tengah, kelenjar aksesori, testis, bekas mani, tubul Malpighian, dan juga dalam kelenjar racun tawon, menunjukkan ia mungkin mempunyai pelbagai ligan dan fungsinya adalah tidak terhad kepada chemoreception (disemak dalam [20,21]). Oleh itu, kebanyakan ujian pengikatan dan data struktur yang tersedia dilakukan dengan ligan seperti feromon, molekul bau, alkohol, dan sebatian organik sintetik lain [20,26,81-84]. Tiada OBP serangga ditunjukkan untuk mengikat amina biogenik setakat ini. Namun begitu, beberapa OBP ditunjukkan untuk mengikat alkohol berlemak rantai panjang, seperti bombykol, feromon yang dihasilkan oleh Bombyx mori [82], atau asid lemak rantai panjang dan asid arakidonik, prekursor eicosanoid seperti yang dilaporkan untuk Aedes aegypti OBP22 [85, 86], sebagai contoh. Ae. aegypti OBP22 terdapat dalam antena, proboscis betina dan organ pembiakan lelaki dan dipindahkan kepada betina semasa mengawan [86], menunjukkan fungsinya tidak terhad kepada chemoreception. Kajian struktur menunjukkan bahawa dalam keadaan bebas ligan, protein ini terdiri daripada 6 -heliks seperti OBP klasik serangga. Walau bagaimanapun, dengan kehadiran ligan, OBP22 mengalami perubahan konformasi dalam terminal-Cnya membentuk heliks ketujuh [85] yang membesarkan poket pengikat. Perlu diberi perhatian, penulis memerhatikan bahawa OBP ini mempunyai persamaan tertinggi dengan domain terminal-N bagi protein D7L, dan heliks ketujuhnya yang terbentuk apabila mengikat kepada asid lemak menduduki kedudukan yang sangat serupa dengan heliks ketujuh yang diperhatikan dalam domain pengikat lipid D7L ini [85]. ].
3.4. D7 Pengikat ADP
Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), berbeza daripada mana-mana D7L yang dicirikan setakat ini tidak boleh mengikat eicosanoids atau amina biogenik, mungkin disebabkan oleh beberapa pengubahsuaian tetapi penting dalam beberapa kedudukan kritikal pada poket terminal N- dan C-nya, seperti kehadiran glisin. bukannya asid glutamat dalam kedudukan 155, yang sangat penting untuk membentuk ikatan hidrogen dengan 5-kumpulan hidroksil cincin indol serotonin dalam kebanyakan D7 pengikat amina biogenik, serta histidin pada kedudukan 172 dan bukannya tyrosine, seperti yang diperhatikan dalam kebanyakan protein D7 pengikat amina biogenik (Rajah 4). Sebaliknya, ia ditunjukkan untuk mengikat derivatif terfosforilasi adenosin ATP, ADP, dan AMP (masing-masing 50adenosine tri-, di, dan mono diphosphate) dengan pertalian tinggi, adenosin, dan adenin dengan pertalian yang jauh lebih rendah [39]. Satu lagi keistimewaan ialah hakikat bahawa interaksi dengan ligannya berlaku antara domain seperti OBP terminal N dan C, bukannya rongga di dalam mana-mana daripada mereka [39].
Kepekatan intrasel ATP dan ADP dikekalkan dengan ketat dan apabila terdapat sebarang kecederaan, ADP dan ATP dilepaskan dalam lingkungan ekstraselular berikutan lisis sel dan boleh bertindak sebagai molekul pro-radang dan pro-hemostatic [76,87]. ADP mengaktifkan pengagregatan platelet dan dirembeskan oleh platelet yang diaktifkan sebagai tindak balas kepada agonis, seperti kolagen yang terdedah selepas kecederaan vaskular, untuk menyebarkan lagi pengagregatan [76,88]. Disebabkan keupayaannya untuk mengikat ADP, CxD7L1 [39] ditunjukkan untuk menghalang perubahan bentuk platelet yang disebabkan oleh kepekatan kolagen yang lebih rendah, serta pengagregatan yang dicetuskan oleh dos yang lebih tinggi (1 µM) ADP dan dos kolagen yang lebih rendah di mana pengagregatan bergantung kepada rembesan mediator kedua seperti ADP dan TXA2.
4. Protein Pengikat Hormon Remaja Nyamuk (mJHBP): Apakah yang Dilakukan oleh D7-seperti Protein dalam Hemolymph Nyamuk?
Pada tahun 2017 Kim dan rakan sekerja [89], untuk mencari protein berkaitan D7-yang dinyatakan di luar kelenjar air liur, menemui dan menerangkan protein baharu yang terutamanya terdapat dalam hemolimfa pupa dan nyamuk Aedes aegypti dewasa (jantan dan betina). Ortolog protein ini juga ditemui dalam spesies Anopheles dan Culex yang berbeza, berkongsi lebih banyak persamaan daripada protein D7 air liur mereka. Seperti bentuk panjang D7 saliva, protein ini mempunyai dua domain seperti OBP. Terminal-N itu memulihara banyak sisa-sisa yang ditunjukkan terlibat dalam pengikatan eicosanoid dalam D7 saliva, menunjukkan poket pengikat lipid mungkin ada, manakala komposisi terminal-Cnya sangat berbeza daripada mana-mana D7/D7-yang lain. diterangkan setakat ini. Eksperimen ITC telah menunjukkan bahawa protein ini, dinamakan Protein Pengikat Hormon Juvenil (mJHBP), tidak boleh mengikat eicosanoids tetapi mempunyai pertalian dan kekhususan yang tinggi untuk hormon juvana (JH). Data struktur menunjukkan bahawa sesungguhnya seni bina domain terminal-Nnya adalah serupa dengan rakan sejawatannya dalam protein D7L, mengandungi dua ikatan disulfida dan terdiri daripada 7 -heliks dan mengandungi kebanyakan sisa yang terlibat dalam interaksinya dengan JH III. Namun begitu, berbeza daripada yang diperhatikan untuk protein D7L saliva yang diterangkan setakat ini, beberapa sisa terminal-C turut mengambil bahagian dalam pengikatan, terutamanya lanjutan heliks -13 yang menutup pintu masuk poket pengikat [89]. Sangat penting, seperti yang ditangani oleh pengarang, protein ini secara strukturnya berbeza sepenuhnya daripada protein pengikat hormon juvana hemolymph yang diterangkan setakat ini dalam Bombyx mori [90].
Hormon juvana mengawal proses yang paling pelbagai dalam serangga termasuk perkembangan [91], molting dan metamorfosis [92], pembiakan dan oogenesis [93-95], dan imuniti [96,97]. Apabila peranan fisiologi Aedes aegypti mJHBP dikaji dengan mengetuk gennya oleh CRISPR-cas9, tiada kesan ke atas perkembangan, pertumbuhan, atau pembiakan diperhatikan [98]. Namun begitu, nyamuk yang tersingkir (KO) telah menjejaskan tindak balas imun semula jadi, menjadi lebih terdedah kepada jangkitan bakteria apabila dicabar dengan dos sublethal E. coli dan menghasilkan jumlah peptida antimikrobial yang jauh lebih rendah selepas jangkitan jika dibandingkan dengan nyamuk jenis liar (WT). . Kesan ini konsisten dengan bilangan yang lebih rendah dan komposisi hemosit yang berbeza dalam nyamuk KO yang diperhatikan oleh pengarang [98].
5. Kesimpulan
Protein seperti OBP saliva, seperti ahli keluarga D7 dan PdSP15, memainkan peranan penting dalam memudahkan pemberian darah, menyasarkan molekul berbeza yang terlibat dalam hemostasis perumah dan tindak balas keradangan. Penduaan gen gen air liur, termasuk D7, dan mutasi pesat membawa kepada keuntungan dan kehilangan fungsi dalam ahli keluarga yang berbeza. Kepelbagaian ini tidak eksklusif untuk protein D7 dan telah diterangkan dalam keluarga lain seperti lipocalin serangga [6,7].
Pertahanan perumah untuk menggigit tidak eksklusif untuk Diptera hematophagous, dan juga sasaran atau kehadiran protein untuk menanganinya. Walau bagaimanapun, cara untuk mengatasi cabaran ini adalah pelbagai di kalangan kumpulan arthropod disebabkan oleh evolusi hematofagi bebas yang menghasilkan repertoir protein yang luas untuk mengatasi tindak balas hemostatik, keradangan, dan imun perumah [2,4,5,7,15,16] . Sebagai contoh, protein D7 boleh mengikat amina biogenik dan eicosanoids. Dalam kutu dan pepijat triatomine lipocalins (evolusi bebas), keluarga protein yang sama sekali berbeza dengan seni bina yang sangat berbeza yang terdiri daripada 8 helaian antiselari yang mengelilingi poket yang mengikat, mengambil alih fungsi ini [7,99-105]. Dalam lalat pasir, D7 bentuk pendek tidak hadir, dan fungsi pengikatan amina biogenik diambil alih oleh keluarga protein "kuning" [71], manakala mereka mempunyai D7L yang mengikat eicosanoids [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, berbeza daripada D7 lain, mengikat ADP. Apyrases, enzim yang memangkinkan hidrolisis ATP dan ADP kepada AMP dan Pi (fosfat tak organik) serta protein pengikat ADP dan 50nukleotidase telah diterangkan dalam air liur spesies arthropoda hematophagous yang pelbagai, apatah lagi protein lain yang menghalang pengagregatan platelet yang menyasarkan molekul lain seperti kolagen dan trombin (disemak oleh [76]).
Memahami komposisi air liur adalah penting untuk kajian biologi vektor dan interaksinya dengan tuan rumah. Di samping itu, ia menyediakan maklumat berharga untuk pembangunan pendekatan kawalan penyakit bawaan vektor baharu. Sebagai contoh, dalam kebanyakan penyakit bawaan vektor, patogen disuntik ke dalam perumah bersama-sama dengan air liur vektor semasa gigitan. Hakikat bahawa beberapa protein air liur adalah imunogenik, menjadikannya alat epidemiologi yang hebat sebagai biomarker untuk pendedahan manusia kepada gigitan vektor, seperti yang dilaporkan untuk ekstrak protein kelenjar air liur Aedes [106] dan An. gambiae D7s [107]. Keupayaan mereka untuk mendapatkan tindak balas imun juga menjadikan mereka calon vaksin yang hebat, seperti kes PdSP15, protein air liur seperti OBP yang ditunjukkan sebagai calon vaksin yang menjanjikan terhadap leishmaniasis kulit [47].
Sumbangan Pengarang:
PHA dan JFA menyemak kesusasteraan, menulis draf pertama manuskrip, dengan ketara menyemak draf berikutnya, dan meluluskan versi akhir. Semua pengarang telah membaca dan bersetuju dengan versi manuskrip yang diterbitkan.
Pembiayaan:
Kerja ini dibiayai oleh Program Penyelidikan Intramural NIAID, Institut Kesihatan Nasional.
Penyata Lembaga Semakan Institusi:
Tidak berkaitan.
Kenyataan Persetujuan Termaklum:
Tidak berkaitan.
Penyata Ketersediaan Data:
Tidak berkaitan.
Penghargaan:
Penulis mengucapkan terima kasih kepada José Marcos Chaves Ribeiro kerana menyemak manuskrip ini dan memberikan cadangan dan komen yang berharga.
Konflik Kepentingan:
Penulis mengisytiharkan tiada konflik kepentingan.
Rujukan
1. Ribeiro, JM Peranan air liur dalam pemberian darah oleh arthropoda. Annu. Rev. Entomol. 1987, 32, 463–478. [CrossRef] [PubMed]
2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Peranan air liur arthropod dalam pemakanan darah: Sialome dan perspektif pasca-sialome. 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 Adaptasi terhadap ketoksikan heme dalam arthropoda yang memberi makan darah. Biokim Serangga. Mol. biol. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]
4. Ribeiro, JM Artropod yang memberi makan darah: Picagari hidup atau ahli farmakologi invertebrata? Jangkitan. Ejen Dis. 1995, 4, 143–152. [PubMed]
5. Ribeiro, JM; Mans, BJ; Arca, B. Satu pandangan tentang sialome Nematocera yang memberi makan darah. Biokim Serangga. Mol. biol. 2010, 40, 767–784. [CrossRef]
6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. Bab 2 dari Sialomes kepada Sialoverse. Dalam Kemajuan dalam Fisiologi Serangga; Elsevier: Amsterdam, Belanda, 2009; ms 59–118.
7. Andersen, JF Struktur dan mekanisme dalam protein air liur daripada arthropod yang memberi makan darah. Toksik 2010, 56, 1120–1129. [CrossRef]
8. Arca, B.; Ribeiro, JM Air liur serangga hematophagous: Kit alat pelbagai rupa. Curr. Pendapat. Sains Serangga. 2018, 29, 102–109. [CrossRef]
9. Cornwall, J.; Patton, W. Beberapa pemerhatian mengenai rembesan air liur serangga dan kutu penghisap darah yang biasa. India J. Med. Res. 1914, 2, 569–593.
10. Lester, H.; Lloyd, L. Nota mengenai Proses Pencernaan dalam Tsetse-flies. lembu jantan. Entomol. Res. 1928, 19, 39–60. [CrossRef]
11. Ribeiro, J.; Garcia, E. Peranan kelenjar air liur dalam memberi makan dalam Rhodnius prolixus. J. Exp. biol. 1981, 94, 219–230. [CrossRef]
12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. Peranan air liur nyamuk dalam lokasi saluran darah. J. Exp. biol. 1984, 108, 1–7. [CrossRef]
13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. Apirase kelenjar air liur menentukan masa menyelidik dalam nyamuk anopheline. J. Fisiol Serangga. 1985, 31, 689–692. [CrossRef]
14. Valenzuela, JG Pendekatan throughput tinggi untuk mengkaji protein air liur dan gen daripada vektor penyakit. Biokim Serangga. Mol. biol. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Perspektif Sialomik tentang evolusi tingkah laku penyusuan darah dalam Arthropods: Terapeutik masa depan dengan reka bentuk semula jadi. Dalam Toksin dan Hemostasis; Springer: Dordrecht, Belanda, 2010; ms 21–44.
16. Lelaki, BJ Evolusi mekanisme kawalan hemostatik dan keradangan vertebrata dalam arthropod yang memberi makan darah. J. Immun bawaan. 2011, 3, 41–51. [CrossRef] [PubMed] 17. Valenzuela, JG; Charlab, R.; Gonzalez, EC; de Miranda-Santos, IK; Marinotti, O.; Francischetti, IM; Ribeiro, JM Keluarga D7 protein air liur dalam Diptera yang menghisap darah. Serangga Mol. biol. 2002, 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]
18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. Protein larut asid utama kelenjar air liur Anopheles darlingi betina dewasa termasuk ahli keluarga protein yang berkaitan dengan D7-. Biokim Serangga. Mol. biol. 2002, 32, 1419–1427. [CrossRef]
