Yfirlit yfir D7 prótein uppbyggingu og lífeðlisfræðileg hlutverk í blóðfóðrandi þráðorma 1. hluti

Einföld samantekt:

Vigur eru lífverur sem geta flutt smitandi sýkla frá einum hýsil (mönnum eða dýrum) til annars. Margir smitberar (þar á meðal moskítóflugur, sandflugur og mítlar) hafa eitt sameiginlegt einkenni: þeir eru blóðfóðrandi liðdýr. Í hvert sinn sem þeir bíta hryggdýrahýsilinn, koma húð- og æðameiðsli af stað röð viðbragða sem gætu leitt til truflunar á blóðflæði til munnhluta þeirra og til vitundar hýsilsins vegna kláða og sársauka. Engu að síður inniheldur munnvatn þeirra kokteil af sameindum sem geta unnið gegn þessum viðbrögðum hýsilsins (blæðingar, bólgur og ónæmi), sem gerir þeim kleift að nærast með góðum árangri.

Margoft er sýklum sem þeir senda frá sér sprautað inn í hýsilinn með munnvatni. Þess vegna er mikilvægt að skilja samsetningu munnvatnsferjunnar til að rannsaka líffræði þeirra og smitgetu þeirra, sem og til að leggja fram nýjar aðferðir til að stjórna sjúkdómum sem þeir flytja (þar á meðal nýja bóluefnisframbjóðendur). Meðal mikilvægra munnvatnspróteinfjölskyldna er D7, sem er ríkulega tjáð í blóðsogandi diptera og fjarskyld lyktarbindandi próteinum (OBP). Hér gefum við víðtæka umfjöllun um uppbyggingu, virkni og þróun D7 próteinsins, þar sem fjallað er um hvernig fjölföldun gena og breytingar á OBP-líkum sviðum þeirra leiða til aukins og taps á virkni í mismunandi tegundum af völdum diptera.

Smitandi sýklar geta valdið sýkingum og ónæmiskerfið ber ábyrgð á að verjast þessum sýkingum og koma í veg fyrir að sýking komi fram. Ónæmiskerfið gegnir lykilhlutverki við að greina og eyða sýkla. Smitandi sýklar örva ónæmiskerfið til að framleiða mótefni og frumuónæmissvörun sem koma í veg fyrir endursmit.

Hins vegar geta ákveðnir sýklar farið framhjá eða veikt varnarkerfi ónæmiskerfisins, sem leiðir til skerts ónæmis og þar með aukið hættu á sýkingu. Til dæmis getur HIV ráðist á CD4 plús T frumur ónæmiskerfisins, truflað starfsemi ónæmiskerfisins og gert sýkingu auðveldari.

Einnig getur veikt ónæmi gert ákveðnar sýkingar alvarlegri og erfiðari í meðhöndlun. Þess vegna er skilningur á tengslum smitandi sýkla og ónæmis mjög mikilvægt til að koma í veg fyrir og meðhöndla smitsjúkdóma. Frá þessu sjónarhorni þurfum við að bæta friðhelgi. Cistanche getur bætt ónæmi verulega. Fjölsykrurnar í kjötinu geta stjórnað ónæmissvörun ónæmiskerfis mannsins, bætt streitugetu ónæmisfrumna og aukið bakteríudrepandi áhrif ónæmisfrumna.

Smelltu cistanche tubulosa kaupa

Ágrip:

Í hvert sinn sem skordýr bítur hryggdýrahýsil, koma húð- og æðaskaðar af völdum göt af stað röð af viðbrögðum, þar á meðal blæðingum, bólgum og ónæmi. Í stað, þetta mengi óþarfa og samtengdra svara myndi að lokum valda blóðstorknun, kláða og sársauka sem leiðir til vitundar um gestgjafa, sem leiðir til truflunar á fóðrun í besta falli. Engu að síður inniheldur munnvatnsblóðdýra liðdýra flókinn kokteil sameinda sem skipta sköpum fyrir árangur af blóðfóðrun.

Meðal mikilvægra próteinafjölskyldna sem hingað til hefur verið lýst í munnvatni blóðsogandi liðdýra er D7, sem er ríkulega tjáð í blóðfóðrandi Nematocera. D7 prótein eru fjarskyld skordýralyktarbindandi próteinum (OBP) og þrátt fyrir litla raðeinkenni leiddi athugun á líkingu í byggingu til þess að eins og OBP ættu þau að binda/binda lítil vatnsfælin efnasambönd. Meðlimir sem tilheyra þessari fjölskyldu eru skipt í stutt form og lang form, sem innihalda eitt eða tvö OBP-lík lén, í sömu röð. Hér gefum við yfirlit yfir uppbyggingu og virkni D7 próteinsins, og ræðum hvernig tvíverkun gena og nokkrar breytingar á OBP-líkum sviðum þeirra á meðan á þróun stendur leiða til aukins og taps á virkni meðal mismunandi tegunda af völdum diptera.

Leitarorð:

D7 prótein; lyktarbindandi prótein; vektor líffræði; blóðsjúkdómur; vektor munnvatni; blóðtappa; bólga.

1. Inngangur

Sjúkdómar sem berast með vektor eru nokkuð fjölbreyttir hvað varðar einkenni, eiginleika, orsök og smitfar þeirra. Þrátt fyrir þennan fjölbreytileika er sameiginlegur eiginleiki sem flestir þekktir smitberar deila sú staðreynd að þeir eru blóðskemmdir liðdýr. Hæfni til að nærast á blóði hefur í för með sér margar áskoranir, þar á meðal getu til að finna hýsilinn, gata húðina og finna blóðgjafa, sjúga blóðið til að melta það síðar og takast á við oxunarálag sem myndast við meltingu hans (farið í [1–3] ).

Í hvert sinn sem skordýr bítur hryggdýrahýsil sinn, koma húð- og æðaskaðar af stað röð af viðbrögðum, þar á meðal blæðingum, bólgum og ónæmi [1,2,4-8]. Þessir flóknu og óþarfa líffræðilegu ferli eru samtengd og geta breiðst út vegna framleiðslu/seytingar margra flokka miðlara, þar á meðal eicosanoids, lífræn amín, storknun og viðbót þátta.

Á sínum stað myndu þær valda truflun á blóðflæði til munnhluta blóðskemmda liðdýrsins (vegna æðaþrengslna, blóðflagnasamstæðu og blóðstorknunar) og kveikja á hýsilvitund (vegna kláða og sársauka). Engu að síður inniheldur munnvatn blóðfóðrandi liðdýra jafn flókna og óþarfa blöndu af sameindum sem geta unnið gegn varnir hýsils sem gegna lykilhlutverki í velgengni blóðsjúkdóma (endurskoðað í [1,2,4-8]). Reyndar, eins og áður sagði af Ribeiro, eru blóðskemmdir liðdýr "lifandi sprautur" og munnvatn þeirra er enn tiltölulega ónýtt uppspretta lyfjafræðilega virkra sameinda [4].

Fyrst var greint frá tilvist segavarnarlyfjasameinda í munnvatni blóðpanna liðdýra í byrjun síðustu aldar [9,10] og fyrst var sýnt fram á mikilvægi munnvatnseytingar í blóðfóðrun á 800 s [11–13] . Samt var samsetning munnvatnsins og sértæk virkni íhluta þess enn illa skilin. Notkun stórfelldrar raðgreiningar og próteomics síðustu áratugi leyfði betri skilning á munnvatnssamsetningu en leiddi einnig í ljós hversu flókið það er og hversu lítið er vitað [2,14]. Vegna þess að blóðsjúkdómur hefur komið upp sjálfstætt nokkrum sinnum í þróun liðdýra, komu margar leiðir til að takast á við þær áskoranir sem þessi venja skapaði meðal mismunandi skordýraflokka, eða jafnvel innan sömu ættkvíslarinnar sem leiddi til mikillar breytileika í efnisskrá próteina til að vinna gegn hýsilvörnum til að bitið [2,4,5,7,15,16].

Meðal mikilvægra próteinfjölskyldna sem hingað til hefur verið lýst í munnvatni blóðsogandi liðdýra er D7, sem er ríkulega tjáð í blóðprótein [17-19] og fjarskyld skordýralyktarbindandi próteinum (OBP)/Ferómónbindandi próteinum (PBP) .

Hjá skordýrum eru OBPs venjulega á bilinu 100 til 160 leifar, en eins og sést hjá sumum meðlimum sem tilheyra „afbrigðilegum/tveggja lénum“ eða „Plus C“ undirfjölskyldum sem lýst er í Diptera, geta þær haft allt að 300 amínósýrur [20–22 ]. Þau eru til í mismunandi röðum og fjöldi merktra OBP gena er mjög mismunandi eftir mismunandi tegundum, sem og amínósýruröð.

Engu að síður eru cysteinin þeirra mjög varðveitt - klassískt 6, þó að þessi tala geti verið breytileg frá 4 í mínus C OBPs til 8 í plús OBPs til jafnvel 9 eða 10 - staðsett innan fjölpeptíðkeðjunnar með einkennisfjarlægð á milli sumra þeirra [20,21 ,23]. Ólíkt OBP hryggdýrum, sem eru öll prótein sem tilheyra lípokalín yfirfjölskyldunni (SCOP: 3001332), flokkast OBP skordýra sem alprótein og tilheyra skordýraferómón/lyktarbindandi ofurfjölskyldunni (SCOP ID: 4000957). Þrátt fyrir lága raðeinkenni meðlima hafa klassísk skordýra-OBP mjög einkennandi háskólabyggingu, með 6 -þyrlur sem venjulega eru stöðugar með 3 tvísúlfíðtengjum sem mynda bindihol (Mynd 1A), umkringt vatnsfælnum leifum [20,24–26 ]. Mikill fjöldi og fjölbreytileiki frumbyggingar þeirra, á sama tíma og heildararkitektúrinn var viðhaldið, gerði þá mjög fjölhæfa hvað varðar bindla, en allir með eitt einkenni sameiginlegt: getu þeirra/möguleika til að binda litlar vatnsfælnar sameindir.

D7 prótein eru engu að síður takmörkuð við blóðfóðrandi Nematocera, þar sem þau eru ríkulega tjáð í munnvatnskirtlum þeirra. Meðlimir þessarar fjölskyldu eru flokkaðir í (1) stutt form (D7S), einnig þekkt sem D7-tengt (D7r), með mólmassa um 15-17 kDa, sem inniheldur eitt OBP-líkt lén (Mynd 1B); (2) löng form (D7L), með mólmassa um 30–38 kDa, samsett af tveimur OBP-líkum lénum (mynd 1C). Eins og Arcà og samstarfsmenn lögðu fyrst fram [27] og síðar sást með röntgengeislunarkristöllun [7,28-30], þrátt fyrir litla röð líkt við OBPs, er D7 prótein lén arkitektúr mjög svipað og OBPs, sem er samsett af - þyrlur (almennt 7–8 - þyrlur þó í stað 6), sem mynda vatnsfælin vasa (Mynd 1B, C) sem hentar til að binda vatnsfælin sameindir, eins og nánar verður fjallað um hér að neðan.

Flest D7 prótein sem hafa einkennst hingað til fundust í munnvatni blóðsogandi Diptera, þar sem þau virka sem blóðhemjandi og/eða bólgueyðandi sameindir, sem auðvelda blóðfóðrun. Í þessari grein gefum við yfirgripsmikla úttekt á D7 og D7-eins og próteinbyggingu, virkni og þróun, með samanburði á sumum þáttum við liðdýra OBP og aðrar próteinfjölskyldur sem skipta máli fyrir lífeðlisfræði vektor.

2. D7s: Frá lýsingu á fyrsta geninu til vísbendinga um fjölbreytileika þeirra, dreifingu og virkni

Fyrsta genið sem kóðar D7 prótein var einangrað og lýst árið 1991 í Aedes aegypti [31], sýnt að það er ríkulega og eingöngu tjáð í kvenkyns munnvatnskirtlum sem framleiða 37 kDa prótein. In situ blending með því að nota sundurgreinda munnvatnskirtla kvenkyns sem rannsakaðir voru með andskynjunar-RNA fyrir kóðasvæði þessa gena leiddi í ljós að tjáning þess var aðallega í fjarlægum hliðar- og miðflipum, svæðum sem eru mjög vel aðgreind hjá konum (blóðmyndandi) í samanburði við karlmenn (plöntufrumna) , sem bendir til þess að vara þess væri mjög líkleg til að taka þátt í blóðfóðrun. Síðar, í brautryðjandi rannsókn sem miðar að því að bera kennsl á gen sem voru eingöngu tjáð í munnvatnskirtli Anopheles gambiae og afurðir þeirra innihéldu merkapeptíð, voru sex cDNA einangruð.

Þrír þeirra, sem sýndir eru ríkulega í kvenkyns munnvatnskirtlum, kóðuðu umrit svipað, þó styttra, og áður lýst Aedes aegypti D7, sem bendir til þess að þetta hafi verið ný próteinfjölskylda. Öll þrjú samræmdust algjörlega Aedes D7 C-enda léninu og voru því nefnd D7-tengd prótein (D7r): D7r1–D7r3 [32]. Sömuleiðis komu þau fram í kvenkyns fjarlægum hliðarblöðum, þó að aðeins einn þeirra (D7r1) hafi einnig verið tjáður í miðflum [32].

Nokkrum árum síðar fannst fjórði D7r (D7r4) einnig í Anopheles gambiae munnvatnskirtlum kvenkyns og sýndist að hann væri staðsettur nálægt hinum þremur formunum og myndaði þyrping á litningi 3R [27]. Þegar þau voru samræmd höfðu þessi 4 umrit líkt á milli þeirra á bilinu 53 til 73 prósent, og mjög mikilvægt, þau voru lítil líkindi við OBP og ferómónbindandi prótein (PBP), en 4 cystein þeirra voru staðsett á varðveittum stöðum sem tengjast loftneti. og OBP sem ekki eru loftnet. Þrátt fyrir litla röð líkt, benti efri uppbyggingu spá fyrir byggingu líkt við OBPs, þess vegna var haldið fram að D7s gætu einnig verið með vatnsfælin bindivasa umkringd -helices og geta bundist eða borið litlar vatnsfælin sameindir, líklega miðlara sem taka þátt í svörun hýsils (eins og bólga og blæðing), í ljósi þess að þau voru mikið og eingöngu í munnvatni kvenna [27].

Sú staðreynd að þessir An. gambiae stuttar myndir í takt við C-enda Ae. aegypti D7L, og að Southern blot mælingar fundu aðra meðlimi í náskyldum tegundum vöktu möguleikann á því að meðlimir þessarar genafjölskyldu gætu verið til staðar í öðrum moskítótegundum og að prótein með mismunandi lengd sem kóðað eru af þessum genum gætu haft svipaða virkni, en mismunandi markmið vegna til munar á frumbyggingu þeirra [27].

Reyndar greindu Suwan og félagar í fyrsta skipti frá genum sem kóða eitt D7L og 2 D7-tengd (stutt) mynd í munnvatnskirtli Anopheles stephensi, og Western blot með fjölstofna mótefni framleitt til að þekkja langformið prótein hafði krossað hvarfgirni einnig með D7rs [33]. Þetta var fyrsta skýrslan sem sýndi að vissulega væri hægt að finna langar og stuttar myndir í sömu tegundinni. Síðan greindu síðari rannsóknir frá nærveru annarra meðlima þessarar fjölskyldu í mismunandi moskítóflugum (fjölskyldu Culicidae) tegunda, þar á meðal Anopheles arabiensis, Aedes aegypti og Anopheles darlingi [17,18], sem og í öðrum blóðvöðvum diptera sem tilheyra fjölskyldunni Psychodidae ( sandflugur) [17].

Samanlagt bentu þessar rannsóknir eindregið til þess að: (1) D7 væri fjölskylda próteina sem sennilega eru útbreidd í blóðvöðvabólgu, eingöngu tjáð í munnvatnskirtlum kvenna, þess vegna gætu þau gegnt mikilvægu hlutverki í blóðfóðrun; (2) D7 prótein sem eru mismunandi að lengd og amínósýruröð voru til staðar í mismunandi tegundum og innan sömu tegundar, líklega sem afleiðing af fjölbreytni gena sem veldur fjölbreytileika; (3) Hugsanleg markmið þeirra ættu að vera litlar vatnsfælnar sameindir, svo sem bólgu- og/eða hemostasismiðlarar [27,33]. Engu að síður var hlutverk þeirra enn ómögulegt.

3. Munnvatns D7 prótein eru bólgueyðandi og hemostatísk sameindir

D7 og önnur OBP-lík prótein sem eru til staðar í munnvatni blóðsogandi Nematocera geta haft breytileika í frumbyggingu þeirra, sem leiðir til aukins og taps á virkni þrátt fyrir að halda nokkrum lykileinkennum og almennum arkitektúr, eins og sést hefur í mörgum OBPs. Tafla 1 tekur saman D7 og D7-lík prótein sem hefur verið lýst hingað til í munnvatni mismunandi tegunda, og bindla þeirra og gefur upp próteingagnabanka (PDB) aðgangsnúmer þeirra, þar sem við á. Fjallað er um smáatriði og lífeðlisfræðilegt mikilvægi hér að neðan.

3.1. Hafðu samband við Pathway Inhibitors

Fyrsta D7 sem einkenndist af hlutverki sínu var stutt form (D7r), sem heitir Hamadarin [35], gefið upp í SG Anopheles stephensi kvenkyns. Næsta D7 hennar er gefin upp í An. Gambíae væri D7r1. Sýnt hefur verið fram á að Hamadarin bindur storku XII (FXII) og High Molecular Weigh Kininogen (HMWK) sem hindrar því virkjun snertiferla og þar af leiðandi bradykinin framleiðslu, sem virkar sem bólgueyðandi sameind. Engu að síður, í báðum tilfellum, átti milliverkunin við FXII og HMWK, rannsakað af Surface Plasmon Resonance (SPR), aðeins fram í nærveru Zn2 plús og hafði ekki áhrif á virkjaða þætti amidolytic virkni. Frekar var hamlandi áhrif þess á virkjun snertibrautar vegna truflunar á gagnkvæmri virkjun FXII og kallikreins sem ætti að eiga sér stað við samskipti þeirra við hlaðið yfirborð [35]. Nokkrum árum síðar var annar snertibrautarvirkjunarhemill sem var til staðar í munnvatni Anopheles stephensi (Anophensin) einkenndur og sýndur að hann hafði svipuð markmið og Hamadarin en tilheyrði allt annarri próteinfjölskyldu [42].

Athyglisvert er að meðal þeirra próteina sem mest tjáð er í munnvatni sandflugna [43–45] er hópur próteina sem einnig tilheyrir OBP ofurfjölskyldunni, finnast ekki í moskítóflugum og eru aðgreind frá D7 próteinum. Þeir vöktu fyrst athygli ekki aðeins fyrir gnægð þeirra heldur vegna þess að þeir voru auðkenndir sem bóluefnisframbjóðendur gegn Leishmaniasis [46,47]. Aðeins meira en áratug síðar einkenndust tveir meðlimir þessa hóps í munnvatni Phlebotomus duboscqi: PdSP15a og PdSP15b (P. duboscqi munnvatnsprótein 15 a og b, í sömu röð). Báðir eru mjög líkir hvor öðrum og hindra virkjun snertiferla og bradykinin framleiðslu [41] en með aðferð sem er frábrugðin því sem lýst er fyrir Hamadarin [35]. PdSP15a og b bindast ekki neinum storkuþáttum (símógen eða virkjuð form), kallikrein eða prekallikrein. Verkun þeirra er þó með því að binda neikvætt hlaðnar fjölliður eins og dextran súlfat (DS), fjölfosfat (PP) og heparín, sem kemur í veg fyrir samskipti þeirra við FXII, sem er nauðsynlegt fyrir sjálfvirka klofnun þess sem kallar fram virkjun þess, og síðari útbreiðslu snertibrautarvirkjunar í gegnum gagnkvæm virkjun FXII og plasma prekallikreins (PK), sem og virkjun FXI með trombíni og FXIIa. Mikilvægt er þó að klassísk OBP og D7 séu með vatnsfælinn vasa þar sem lítill vatnsfælinn bindill þeirra binst, benda byggingargögn til að verkunarmáti þeirra sé í gegnum rafstöðueiginleika milli anjónískra yfirborðs þess og neikvætt hlaðna bindla, frekar en einhverrar bindingar inni í vatnsfælinum holi [41,47] .

Plasma storknunarfallið getur komið af stað með tveimur aðskildum greinum: (1) ytri brautinni, sem hefst þegar storkuþáttur VII (FVII) er virkjaður við bindingu við undiræðavefsþátt (TF) sem er útsettur eftir æðaskaða. (2) Snertiferillinn, einnig þekktur sem innri ferillinn, er hafin við virkjun FXII til FXIIa af stað af snertingu þess við neikvætt hlaðna yfirborð. Báðar leiðirnar eftir röð viðbragða renna saman við sameiginlega leiðina í gegnum FX virkjun sem að lokum leiðir til klofnunar fíbrínógen í fíbrín, nauðsynlegt fyrir blóðtappamyndun [48,49]. Undanfarin ár hafa lyf sem beinast að innri (snerti)þáttum eins og FXII og FXI verið mikið rannsökuð þar sem sýnt var að mýs sem skorti FXII voru verndaðar gegn segamyndun á meðan þær höfðu enga alvarlega blæðingarsjúkdóma [50-52], sem bendir til þess að þessi leið sé mikilvægt fyrir sjúklega storknun.

Við virkjun klýfur þáttur XII plasma prekallikrein (PK) sem myndar kallikrein, sem auk gagnkvæmrar virkjunar með FXII hvatar einnig vatnsrof HMWK sem myndar bradykinin (kallikrein-kinin kerfi) [53]. Bradykinin er öflugur bólgueyðandi miðill sem eykur gegndræpi æðaþels [48,54] og sársauka [55]. Þess vegna myndi nærvera snertibrautahemla í munnvatni blóðskemmda liðdýra gegna mikilvægu hlutverki sem bólgueyðandi sameindir með því að draga úr bradykinínframleiðslu (eins og sýnt er fyrir D7s/OBP-lík prótein hamada í [35] og PdSP15s [41]) , og með því að hindra / koma í veg fyrir leka í plasma sem orsakast af virkjun snertibrauta eins og greint var frá fyrir PdSP15s [41].

For more information:1950477648nn@gamil.com