Tổng Quan Về Cấu Trúc Protein D7 Và Vai Trò Sinh Lý Trong Tuyến Trùng Ăn Máu Phần 2
Jun 14, 2023
3.2. D7 liên kết amin sinh học
Có hơn 460 loài Anopheles, được chia thành 7 phân chi [56]. Cho đến nay, bộ gen của 18 loài Anopheles (các chủng tham chiếu) đã được giải trình tự và có sẵn trong Vector Base, đại diện cho ba phân chi chính quan trọng về mặt y tế của Anopheles: Cellia, Anopheles và Nyssorhynchus chiếm các khu vực khác nhau trên toàn cầu và phân tách từ nhau tới 100 triệu năm trước (như trường hợp giữa Cellia và Nyssorrhynchus) [57–59]. Muỗi Anopheles sp có bộ gen đã được công bố cho đến nay (Hình 2) có 2–5 D7S (tùy thuộc vào phân chi và dòng), cộng với ít nhất hai dạng dài (D7L2 và D7L3), trong khi một số có dạng dài thứ ba (D7L1, hiện tại ở một số dòng Cellia và phân chi Anopheles) [29,60].
Bộ gen liên quan chặt chẽ đến khả năng miễn dịch. Bộ gen của con người chứa tất cả các gen cần thiết cho hệ thống miễn dịch, bao gồm các gen cho hệ thống miễn dịch của động vật có vú, gen cho các bệnh nhiễm trùng do vi-rút và vi khuẩn, v.v. Những gen này có liên quan mật thiết đến chức năng bình thường của hệ thống miễn dịch và ảnh hưởng đến sức đề kháng và mức độ miễn dịch của con người.
Ngoài ra, các biến thể khác nhau trong bộ gen cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và sức đề kháng của hệ thống miễn dịch. Có nhiều đa hình gen trong bộ gen của con người, xác định mức độ kháng bệnh ở các quần thể khác nhau. Ví dụ, kháng nguyên bạch cầu người (HLA) là một gen quan trọng trong hệ thống miễn dịch và tính đa hình của nó cho phép những người khác nhau phát triển các phản ứng miễn dịch và sức đề kháng khác nhau.
Trong những năm gần đây, với việc nghiên cứu về bộ gen ngày càng sâu rộng, ngày càng có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng sự biến đổi bộ gen có liên quan mật thiết đến sự xuất hiện của nhiều bệnh liên quan đến miễn dịch. Ví dụ, các bệnh tự miễn dịch (như lupus, viêm khớp dạng thấp, bệnh đa xơ cứng, v.v.) và các bệnh suy giảm miễn dịch (như AIDS, sốt định kỳ và hội chứng loét miệng, v.v.) đều có liên quan đến các biến thể gen.
Do đó, nghiên cứu bộ gen có ý nghĩa to lớn để hiểu chức năng của hệ thống miễn dịch, cơ chế gây bệnh và điều trị cá nhân cho các quần thể khác nhau. Từ quan điểm này, chúng ta cần cải thiện khả năng miễn dịch. Cistanche có thể cải thiện đáng kể khả năng miễn dịch. Cistanche rất giàu nhiều chất chống oxy hóa, chẳng hạn như vitamin C, vitamin, carotenoid, v.v. Những thành phần này có thể loại bỏ các gốc tự do, giảm stress oxy hóa và cải thiện khả năng miễn dịch. sức đề kháng của hệ thống miễn dịch.
Nhấp vào lợi ích cistanche tubulosa
Một vài năm sau khi mô tả đặc tính của Hamadarin, 5 D7rs (D7r1-D7r5) có bản phiên mã đã được quan sát trước đây ở tuyến nước bọt cái của Anopheles gambiae (Cellia) [27,32] đã được mô tả [34]. Tất cả chúng, ngoại trừ D7r5, được báo cáo là liên kết với serotonin với ái lực rất cao (hằng số phân ly, KD, dưới 3 nM) cũng như histamine với KD nằm trong khoảng từ 41 đến 111 nM. Thật kỳ lạ, nhưng không ngạc nhiên khi khả năng liên kết các amin sinh học khác của chúng và ái lực của chúng đối với chúng cũng rất khác biệt (được tóm tắt trong Bảng 1), cho thấy sự khác biệt về chức năng giữa các thành viên khác nhau trong họ D7, ngay cả trong cùng một loài. Trong tất cả các trường hợp, tỷ lệ cân bằng hóa học liên kết là 1:1, và các thử nghiệm cạnh tranh cho thấy rằng các amin sinh học có chung vị trí liên kết [34], điều này sau đó được xác nhận bởi cấu trúc tinh thể của Anopheles gambiae D7r4 liên kết với serotonin và các amin sinh học khác [28] .
Chỉnh hình của An. gambiae D7rs được tìm thấy trong tất cả các loài Anophelines được phân tích, có bộ gen được chú thích trong Vector Base cho đến nay (Hình 2), mặc dù một số bị mất một hoặc nhiều thành viên [29,60]. Bất kể sự khác biệt về trình tự giữa các loài và nhóm khác nhau, các dư lượng quan trọng nằm trong các amin sinh học, được xác định nhờ dữ liệu cấu trúc Anopheles gambiae D7r4 [28], được bảo tồn cực kỳ trong thực tế ở tất cả các dạng D7r1-D7r4 giữa các loài thuộc phân chi Cellia, Nissorhynchus và Anopheles, cho thấy tất cả chúng đều giữ được khả năng liên kết serotonin [29]. Mặt khác, tất cả các loài D7r5 cho thấy sự thay đổi trong các dư lượng quan trọng khác nhau [29] cho thấy rằng như được quan sát bằng thực nghiệm đối với Anopheles gambiae D7r5 [34], chúng đã mất khả năng liên kết với bất kỳ amin sinh học nào.
Thật kỳ lạ, trong khi các dạng Anopheline D7S dường như nói chung bảo toàn khả năng liên kết với amin sinh học của chúng, thì điều này không đúng với các dạng dài, nơi quan sát thấy rất nhiều biến thể, tân chức năng hóa và mất chức năng giữa các loài thuộc các nhóm khác nhau. phân chi.
Anopheles D7L đầu tiên được mô tả đặc điểm, ban đầu được đặt tên là Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), hiện được coi là D7L2 do có những điểm tương đồng với An. gambiae đã được chứng minh là không thể liên kết với serotonin hoặc bất kỳ amin sinh học nào được thử nghiệm nhưng đã liên kết với eicosanoids trong miền đầu cuối N của nó [30]. Giống Anopheles gambiae, An. stephensi thuộc phân chi Cellia. Tuy nhiên, gần đây các thành viên D7L thuộc phân chi Anopheline khác là An. atroparvus D7L1 (Anopheles) và An. em yêu D7L2 (Nyssorhynchus) đã được chứng minh là liên kết với serotonin với ái lực rất cao (trong miền đầu C của chúng) [29], hiển thị KD có thể so sánh được với các dạng ngắn của Anopheles gambiae [34] và dạng dài của Aedes [34,37,38 ]. Tuy nhiên, nói chung, khả năng liên kết các amin sinh học khác của chúng không có hoặc thấp hơn đáng kể. Mất khả năng liên kết serotonin được quan sát thấy ở An. stephensi có thể được hiểu rõ hơn nhờ dữ liệu cấu trúc [30].
Ở muỗi Anopheline, các protein D7S (hoặc D7r) thẳng hàng với miền đầu C của Anopheles và Aedes D7L, và các nghiên cứu về tinh thể học tia X đã xác nhận rằng protein D7S và miền đầu C giống OBP của liên kết amin sinh học D7L rất giống nhau về cấu trúc (28,29,36]. Như một đặc điểm chung, túi liên kết serotonin/amine sinh học là một khoang kỵ nước được lót bằng các nhóm thơm, được bao quanh bởi 8 vòng xoắn a được ổn định bởi 3 liên kết disulfide (Hình 1B và 3). sự hiện diện của một số gốc tích điện phân cực ở lối vào của túi (axit glutamic và axit aspartic) cho phép liên kết hydro với phần béo của serotonin (Hình 3 và 4).Phối tử được ổn định hơn nữa nhờ liên kết hydro được hình thành giữa nhóm indole của nó và một tyrosine (lyr 94 trong An. gambiaeD7r4 Hình 3). Các gốc được biết là quan trọng đối với liên kết serotonin/amine sinh học được đánh dấu trong các hộp màu xám trong Hình 4. Sự liên kết cho thấy hầu hết chúng đều được bảo tồn, bất chấp sự khác biệt ở các gốc khác, ngay cả trong các protein không liên kết với các amin sinh học, như An. stephensi D7L1, trong đó việc mất liên kết là do một vài sửa đổi dư lượng (Hình 4).
Trong một số protein, nhóm hydroxyl 5-serotonin tạo thành liên kết hydro với histidine (Hình 3 và 4 được đánh dấu bằng hộp màu xanh lam) như được quan sát thấy ở D7r4 và Aedes aegypti D7L1 (His 35 trong phần đầu và His 189 trong phần đầu thứ hai). His này được thay thế bằng alanine (Ala-190) trong An-StD7L1, nhưng điều này sẽ không đủ để giải thích sự mất chức năng quan sát được, vì An. Darni D7L2 (phân chi Nyssorhynchus) và An. lặp đi lặp lại D7L1 (phân chi Anopheles) liên kết với serotonin mặc dù His này được thay thế bằng methionine hoặc alanine, tương ứng [29]. Do đó, sự khác biệt quan trọng để phân biệt Anopheles stephensi D7L1 với muỗi D7 liên kết với serotonin là sự mất đi cysteine thứ hai và cuối cùng trong miền đầu C của chúng (miền đầu C hộp màu xanh lá cây và màu đỏ, Hình 4). Hai phần dư này sẽ tạo thành liên kết disulfua thứ hai của đầu C, phần thứ tư của toàn bộ protein, do đó được dán nhãn là DS4. Khi không có chúng, có sự dịch chuyển của chuỗi xoắn H2 và tháo xoắn của chuỗi xoắn B2, kết quả là W173, nhân tiện, không có trong các D7 liên kết amin sinh học và R177 (AnSt-D7L1) chiếm một phần của túi liên kết, giải thích nó không có khả năng liên kết với các amin sinh học, như đã trình bày và thảo luận chi tiết trước đây [30].
Sự vắng mặt của hai cystein này cũng được quan sát thấy ở tất cả các D7L1 và D7L2 biểu hiện ở tất cả các loài thuộc phân chi Cellia dẫn đến gợi ý rằng chúng cũng có thể đã mất chức năng liên kết amin sinh học [29]. Giả thuyết này được hỗ trợ thêm bằng việc quan sát các mô hình của họ, được xây dựng bằng AlphaFold [61] (Hình 5). Giống như thực nghiệm quan sát được đối với An. stephensi D7L1 [30], sự vắng mặt của DS4 trong các protein Cellia D7L1 và D7L2 đi kèm với sự thay đổi vị trí chuỗi xoắn H2 và các sắp xếp lại cấu trúc khác dẫn đến một túi đầu C cồng kềnh hơn với các chất cặn bã chiếm một phần của khoang không đủ không gian để chứa serotonin hoặc các amin sinh học khác (Hình 5). Mặt khác, mức độ tháo xoắn trong chuỗi xoắn B2 được quan sát phụ thuộc vào loài hoặc có thể là kết quả của việc chuyển đổi chuỗi xoắn không ổn định hơn từ trạng thái này sang trạng thái khác.
Một nhóm dạng dài khác là D7L3, hiện diện ở tất cả các loài Anopheles có sẵn bộ gen cho đến nay. Anopheles gambiae D7L3 liên kết với serotonin với ái lực và tính đặc hiệu cao [29], và miền đầu C của nó có tất cả các axit amin quan trọng cho thấy có liên quan đến tương tác amin sinh học [28] được bảo tồn (Hình 4) và có cùng bố cục không gian như D7r4 [29]. Sự bảo tồn này cũng được quan sát thấy ở tất cả các D7L3 được phân tích từ các loài Anopheles, bất kể phân chi nào, cho thấy rằng dạng này, nằm ở vị trí liền kề với các dạng ngắn trong cụm D7, đã bảo tồn chức năng này ở tất cả các loài này [29].
Ở muỗi Culicinae, các ortholog D7S và 2 D7L (D7L1 và D7L2) cũng được tìm thấy. Tuy nhiên, trái ngược với quan sát được ở Anophelinae, dạng ngắn của chúng không liên kết với các amin sinh học tương ứng với các kết quả được báo cáo đối với Aedes aegypti (AeD7S1) và Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], trong khi dạng dài của chúng được đặc trưng cho đến nay, ngoại trừ Culex quinquefasciatus D7L1, có ái lực rất cao đối với các phối tử đó (đặc biệt là serotonin) như đã báo cáo đối với Aedes aegypti D7L1 (tên trước đây là AeD7L) và D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] và Culex quonquefasciatus (CxD7L2) [39]. Dữ liệu cấu trúc cho thấy rằng việc mất chức năng ở dạng ngắn của chúng, mặc dù chứa tất cả 6 cystein được bảo tồn và bao gồm -helices, là do sự rút ngắn trong vùng -helix H2 thiếu đầu cuối C của chúng và do đó có sự khác biệt trong -helices sắp xếp dẫn đến tắc nghẽn túi liên kết [29]. Rất quan trọng, culicine thiếu D7L3, dạng dài ở Anopheles sp. nằm ngay cạnh các dạng ngắn trong băng cassette, và hầu hết DS (D7r1–r4) ở Anopheles, liên kết với serotonin [29].
Các amin sinh học là chất trung gian của các quá trình đa dạng liên quan đến phản ứng của động vật có xương sống đối với vết cắn, nhiều lần liên kết chúng với nhau [6,62]. Ví dụ, histamin là một chất trung gian mạnh của các phản ứng viêm và dị ứng và được giải phóng bởi quá trình thoái hóa tế bào mast. Nó kích hoạt lớp nội mô, tăng tính thấm của mạch máu, đồng thời gây ngứa và đau [63–67]. Nó cũng được biết đến để thúc đẩy sự co cơ trơn. Serotonin và norepinephrine được giải phóng nhanh chóng bởi các tiểu cầu và bạch cầu trung tính được kích hoạt là những chất chủ vận của sự kết tập tiểu cầu và co mạch. Serotonin cũng tham gia vào phản ứng viêm bằng cách kích hoạt lớp nội mạc và thúc đẩy ngứa và đau [6]. Hiệu quả và tầm quan trọng của các D7 này đối với sinh học véc tơ được thể hiện qua khả năng ức chế sự co cơ trơn [34,37] gây ra bởi các amin sinh học khác nhau và can thiệp vào quá trình kích hoạt tiểu cầu qua trung gian serotonin [38].
3.3. Eicosanoid Binding D7s (Miền đầu cuối N của D7Ls)
Việc các dạng D7L có hai miền giống như OBP làm tăng khả năng các protein này có thể chứa các phối tử khác trong miền đầu cuối N của chúng. Thật vậy, Ae. aegypti D7L1, được biết là có khả năng liên kết với các amin sinh học [34], là dạng dài đầu tiên được chứng minh có khả năng liên kết với cysteinyl leukotrienes (CysLTs) và leukotriene B4 (LTB4) bởi đầu cuối N của nó [36]. Ngay sau đó, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), không liên kết với các amin sinh học hoặc bất kỳ phối tử được thử nghiệm nào khác trong miền đầu C của nó, đã được chứng minh là không chỉ liên kết với các CysLT có ái lực cực cao mà còn cả các chất tương tự thromboxane A2 (TXA2) (U46619 và thromboxane vòng ) [30]. Các xét nghiệm đo nhiệt lượng chuẩn độ đẳng nhiệt (ITC) và dữ liệu cấu trúc cho thấy cả hai phối tử đều chia sẻ ít nhất một phần của vị trí liên kết nằm trong miền đầu cực N của nó [30].
Các protein D7L1 và L2 khác ở muỗi Culicinae và Anophelinae cũng được chứng minh là có khả năng liên kết với eicosanoid, nhưng với các ái lực và tính đặc hiệu khác nhau, bên cạnh khả năng liên kết với serotonin. Ở Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] và Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) đã được chứng minh là có khả năng liên kết với CysLT và LTB4 (loại sau chỉ có ở Aedes), nhưng có ái lực thấp hơn đáng kể so với báo cáo cho Ae. aegypti D7L1. Thật thú vị, họ có được khả năng liên kết U46619. Ở muỗi Anophelinae. MỘT. iteroparous D7L1 (Anopheles) liên kết với CysLT, nhưng có ái lực thấp, trong khi An. em yêu D7L2 (Nyssorhynchus) liên kết các CysLT có ái lực rất cao và các chất tương tự TXA2 (U46619) [29]. Các protein D7 này có hai chức năng vì chúng cũng liên kết với serotonin.
So sánh dư lượng vị trí liên kết từ các tinh thể phức hợp phối tử từ An. em yêu D7L2, An. stephensi D7L1 và Ae. aegypti D7L1 [29,30,36] cho phép gán các gốc quan trọng để liên kết eicosanoid tại miền đầu cuối N (được đánh dấu trong Hình 4). Đặc biệt quan trọng đối với sự ổn định của các phối tử là Trp-37, Trp-40 và Tyr-52 (AnSt-D7L1 làm tài liệu tham khảo) và khi cái sau được thay thế bằng Phe (màu vàng đầu mũi tên Hình 4), như được quan sát thấy ở Ae. aegypti D7L1, khả năng liên kết TXA2 ngoài CysLT bị mất. Điều quan trọng không kém là sự hiện diện của Lys-152 tạo thành liên kết hydro hoặc cầu muối với carboxyl của eicosanoid. Nhiều gốc chính trong số này được bảo tồn trong D7L1 và D7L2, đặc biệt là ở loài sau, hiện diện trong các loài Anophelinae khác được phân tích, cho thấy rằng bất kể chi phụ nào, chúng vẫn bảo tồn ít nhất một dạng dài (D7L1 và/hoặc D7L2) có khả năng liên kết cysteinyl leukotrienes [29], như đã chỉ ra gần đây hơn là trường hợp của Anopheles gambiae D7L1 và D7L2 [68]. Hai An này. gambiae D7Ls không thể liên kết với các amin sinh học nhưng vẫn duy trì khả năng liên kết với eicosanoids [68], không có gì ngạc nhiên khi chúng giống nhau (dạng D7L2 đặc biệt) với Anopheles stephensi D7L1 (nay là L2) [30] được mô tả trước đây và cả hai loài đều thuộc phân chi. Cellia và D7L1 và L2 của họ thiếu DS4 trên miền đầu cuối C.
Đáng chú ý, trong khi D7L3 có mặt ở tất cả các loài Anopheles và có dư lượng của chúng liên kết với liên kết serotonin ở đầu C cực kỳ được bảo tồn, thì đầu N của tất cả các loài được dự đoán là không thể liên kết eicosanoids do sự thay thế đáng kể trong dư lượng được biết là quan trọng cho nhiệm vụ này. Giả thuyết này đã được xác nhận bằng thực nghiệm khi ITC chỉ ra rằng An. gambiae D7L3 không liên kết với bất kỳ eicosanoid nào được thử nghiệm [29].
Rất thú vị, các dạng D7L cũng được tìm thấy ở ruồi cát (họ: Psychodidae) [17,69] bất chấp khoảng cách tiến hóa giữa chúng và muỗi (Culicidae). Các dạng dài đặc trưng trong nước bọt của hai loài Phlebotomus khác nhau (P. papatasi và P. duboscqi) vẫn giữ được khả năng liên kết các CysLT với ái lực cực cao và các chất tương tự TXA2 [40]. Dữ liệu cấu trúc thu được từ P. papatasi D7L1 đã chỉ ra rằng liên kết eicosanoid cũng xảy ra ở đầu N, theo cách tương tự như mô tả đối với D7L của muỗi, trong khi đầu C của nó ngắn hơn và bị cắt cụt, do đó không thể liên kết các amin sinh học [ 40].
Các quan sát hóa thạch cho thấy bộ Diptera đầu tiên xuất hiện vào kỷ Trias, hơn 240 triệu năm trước (MYA). Vào cuối kỷ Trias, Culicomorpha và Psychodomorpha infra order xuất hiện, có nghĩa là các dòng muỗi và ruồi cát đã tách ra hơn 200 MYA, rất có thể là từ một tổ tiên ăn thực vật, gợi ý rằng chúng đã phát triển thói quen hút máu một cách độc lập [5,70 ]. Điều này được hỗ trợ bởi thực tế là hầu hết các họ protein tuyến nước bọt chỉ tìm thấy ở Nematocera là khác nhau giữa các họ Psychodidae và Culicidae, có nghĩa là rất khó để chỉ định các orthologs giữa chúng [5]. Do đó, D7L của muỗi và ruồi cát, có lẽ có nguồn gốc độc lập từ một gen tổ tiên tương tự hoặc chung, có khả năng mã hóa cho OBP, sau đó được tuyển dụng độc lập vào sialome của chúng và đạt được chức năng đó nhờ quá trình tiến hóa hội tụ. Giả thuyết này được hỗ trợ thêm bởi quan sát rằng chúng có cấu trúc intron/exon khác nhau [40].
Việc không có các ortholog D7S ở ruồi cát và các ortholog D7L của chúng không có khả năng liên kết với các amin sinh học không có nghĩa là nước bọt của chúng thiếu các phân tử để cô lập các mục tiêu này. Thật vậy, trong nước bọt của ruồi cát, một họ protein khác "Yellow" đã đảm nhận chức năng liên kết các amin sinh học [71], trong khi họ protein PdSP15 giống OBP khác được tìm thấy trong nước bọt của chúng hoạt động bằng cách ức chế kích hoạt con đường tiếp xúc [41]. Đây là một ví dụ tuyệt vời về cách tiến hóa độc lập dẫn đến các loại protein khác nhau nhắm vào cùng một phân tử.
Leukotrienes (CysLTs và LTB4) là những chất trung gian gây viêm và dị ứng mạnh được tiết ra bởi các tế bào mast được kích hoạt và các tế bào miễn dịch khác như bạch cầu ái toan và đại thực bào, cũng như các tế bào biểu mô và nội mô [72]. CysLT được giải phóng như một phản ứng đối với vết muỗi đốt cùng với histamine [62], làm tăng tính thấm của mạch máu trên da [63] và hậu quả là hình thành ban đỏ và nổi mề đay [73,74], trong khi LTB4 được biết đến như một chất hóa học hấp dẫn chịu trách nhiệm thu hút các tế bào miễn dịch đến vị trí phản hồi [72]. Khả năng liên kết các chất trung gian gây viêm mạnh này sẽ rất quan trọng để ức chế kích hoạt nội mô, hình thành phù nề, xâm nhập tế bào miễn dịch, ngứa và đau do các eicosanoid này gây ra, do đó ngăn chặn hoặc trì hoãn nhận thức của vật chủ và cho phép các loài côn trùng này hút máu. Tác dụng chống viêm này đã được thể hiện trong các mô hình chuột khi tiêm Ae. albopictus D7L1 (liên kết với LTB4, CysLTS và các amin sinh học, ngoài ái lực thấp với U46619) 10 phút trước khi thử thách tiền viêm với -glucan từ Saccharomyces cerevisiae làm giảm dòng tế bào miễn dịch tràn vào khoang phúc mạc [38].
Thromboxane A2 được sản xuất và tiết ra bởi các tiểu cầu được kích hoạt để đáp ứng với việc tiếp xúc với collagen. Sau đó, nó liên kết với các thụ thể của nó hiện diện trên bề mặt tiểu cầu truyền kích hoạt tiểu cầu và tăng cường kết tập [75,76]. Rất quan trọng, ngoài TXA2, tiểu cầu còn tiết ra các phân tử tiền cầm máu và tiền viêm khác, chẳng hạn như ADP, serotonin, polyphosphate và norepinephrine [6]. TXA2 cũng thúc đẩy sự co mạch [77,78] và gần đây đã được chứng minh là gây ra phản ứng ngứa và gãi ở chuột [79,80].
Một số D7L đã được chứng minh là liên kết với U46619, một chất tương tự TXA2 ổn định hơn bởi các thí nghiệm của ITC và được chứng minh là ức chế sự kết tập tiểu cầu trong ống nghiệm do U46619 gây ra. Điều quan trọng là, các protein này cũng ức chế sự kết tập tiểu cầu gây ra bởi axit arachidonic (tiền chất của thromboxane A2) và nồng độ collagen thấp hơn (trong đó sự kết tập tiểu cầu phụ thuộc vào TXA2 và ADP để tăng cường tín hiệu), chứng tỏ rằng chúng thực sự có khả năng liên kết với TXA2 được tổng hợp từ tiểu cầu. và không chỉ chất tương tự ổn định của nó được sử dụng cho các thí nghiệm ITC và tinh thể học [29,30,37,38,40].
CysLTs và TXA2 cũng được biết là có tác dụng thúc đẩy sự co cơ trơn. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng An. ví dụ, stephensi D7L1 (hiện được phân loại là D7L2) có thể ức chế LTC4-thúc đẩy sự co hồi ruột của chuột lang và U46619-thúc đẩy sự co động mạch chủ của chuột trong cơ thể [30].
OBP của côn trùng ban đầu được mô tả trong các phần phụ khứu giác và vị giác, nơi chúng sẽ liên kết, hòa tan và vận chuyển các chất truyền tín hiệu, cũng như điều chỉnh thời gian phản ứng của chất tạo mùi. Sau đó, chúng được chứng minh là cũng có mặt trong các cơ quan phi cảm giác, chẳng hạn như ruột giữa, tuyến phụ, tinh hoàn, ống chứa tinh, ống Malpighian và thậm chí trong tuyến nọc độc của ong bắp cày, cho thấy chúng có thể có nhiều loại phối tử và chức năng của chúng là không bị hạn chế đối với hóa chất (được xem xét trong [20,21]). Do đó, hầu hết các thử nghiệm liên kết và dữ liệu cấu trúc có sẵn đều được thực hiện với các phối tử như pheromone, phân tử mùi, rượu và các hợp chất hữu cơ tổng hợp khác [20,26,81–84]. Cho đến nay, không có OBP côn trùng nào được chứng minh là liên kết với các amin sinh học. Tuy nhiên, một số OBP đã được chứng minh là có khả năng liên kết với rượu béo chuỗi dài, như bomykol, một loại pheromone do Bombyx mori tạo ra [82], hoặc axit béo chuỗi dài và axit arachidonic, tiền chất của eicosanoids như đã được báo cáo đối với Aedes aegypti OBP22 [85, 86] chẳng hạn. ae. aegypti OBP22 hiện diện trong ăng-ten, vòi con cái và cơ quan sinh sản của con đực và được truyền sang con cái trong quá trình giao phối [86], cho thấy chức năng của nó không bị hạn chế đối với quá trình thụ cảm hóa học. Các nghiên cứu về cấu trúc cho thấy rằng ở trạng thái không có phối tử, protein này bao gồm 6 -các vòng xoắn giống như các OBP cổ điển của côn trùng. Tuy nhiên, với sự có mặt của phối tử, OBP22 trải qua một sự thay đổi về hình dạng ở đầu C của nó tạo thành một chuỗi xoắn thứ bảy [85] mở rộng túi liên kết. Đáng chú ý, các tác giả đã quan sát thấy rằng OBP này có độ tương đồng cao nhất với miền đầu cuối N của protein D7L và chuỗi xoắn thứ bảy của nó được hình thành khi liên kết với axit béo chiếm một vị trí rất giống với chuỗi xoắn thứ bảy được quan sát thấy trong các miền liên kết lipid D7L này [85 ].
3.4. D7 ràng buộc ADP
Culex quonquefasciatus D7L1 (CxD7L1), khác với bất kỳ D7L nào được đặc trưng cho đến nay không thể liên kết eicosanoids hoặc amin sinh học, có thể là do một số sửa đổi nhưng quan trọng ở một số vị trí quan trọng tại túi đầu N và C của chúng, chẳng hạn như sự hiện diện của glycine thay vì axit glutamic ở vị trí 155, điều này rất quan trọng để hình thành liên kết hydro với nhóm 5-hydroxyl của vòng indole serotonin trong phần lớn các D7 liên kết amin sinh học, cũng như histidine ở vị trí 172 thay vì tyrosine, như được quan sát thấy trong phần lớn các protein D7 liên kết với amin sinh học (Hình 4). Thay vào đó, nó đã được chứng minh là liên kết với các dẫn xuất adenosine phosphoryl hóa ATP, ADP và AMP (lần lượt là 50adenosine tri-, di và mono diphosphate) với ái lực cao, adenosine và adenine với ái lực thấp hơn đáng kể [39]. Một điểm đặc biệt khác là thực tế là sự tương tác với các phối tử của nó xảy ra giữa các miền giống như OBP đầu cuối N và C, chứ không phải là các lỗ hổng bên trong bất kỳ miền nào trong số chúng [39].
Nồng độ nội bào ATP và ADP được duy trì chặt chẽ và khi có bất kỳ tổn thương nào, ADP và ATP được giải phóng ra môi trường ngoại bào sau quá trình ly giải tế bào và có thể hoạt động như các phân tử tiền viêm và cầm máu [76,87]. ADP kích hoạt sự kết tập tiểu cầu và được tiết ra bởi các tiểu cầu đã hoạt hóa để đáp ứng với các chất chủ vận, chẳng hạn như collagen tiếp xúc sau tổn thương mạch máu, để tiếp tục lan truyền sự kết tập [76,88]. Do khả năng liên kết với ADP, CxD7L1 [39] đã được chứng minh là có tác dụng ức chế sự thay đổi hình dạng tiểu cầu do nồng độ collagen thấp hơn gây ra, cũng như sự kết tụ được kích hoạt bởi liều cao hơn (1 µM) của ADP và liều lượng collagen thấp hơn mà sự kết tụ phụ thuộc vào bài tiết các chất trung gian thứ hai như ADP và TXA2.
4. Protein liên kết với hormone vị thành niên của muỗi (mJHBP): Protein giống D7-có tác dụng gì trong bệnh tan máu ở muỗi?
Vào năm 2017, Kim và các đồng nghiệp [89], để tìm các protein liên quan đến D7- biểu hiện bên ngoài tuyến nước bọt, đã tìm thấy và mô tả một loại protein mới chủ yếu có trong tan máu của nhộng và muỗi Aedes aegypti trưởng thành (đực và cái). Các chỉnh hình của protein này cũng được tìm thấy ở các loài Anopheles và Culex khác nhau, có nhiều điểm tương đồng hơn so với protein D7 trong nước bọt của chúng. Giống như dạng dài D7 trong nước bọt, protein này có hai miền giống như OBP. Đầu N của nó bảo tồn nhiều dư lượng được chứng minh là có liên quan đến liên kết eicosanoid trong nước bọt của D7, cho thấy có thể có một túi liên kết lipid, trong khi thành phần đầu C của nó rất khác so với bất kỳ loại D7/D nào khác7-như mô tả cho đến nay. Các thí nghiệm của ITC đã chỉ ra rằng protein này, được đặt tên là Protein liên kết với nội tiết tố vị thành niên của muỗi (mJHBP), không thể liên kết với eicosanoid nhưng có ái lực và tính đặc hiệu cao đối với nội tiết tố vị thành niên (JH). Dữ liệu cấu trúc cho thấy rằng trên thực tế, kiến trúc miền đầu cuối N của nó tương tự như các đối tác của chúng trong protein D7L, chứa hai liên kết disulfua và bao gồm các vòng xoắn 7 -và chứa hầu hết các gốc liên quan đến tương tác của nó với JH III. Tuy nhiên, khác với những gì được quan sát đối với các protein D7L nước bọt được mô tả cho đến nay, một số gốc C cũng tham gia vào quá trình liên kết, đặc biệt là phần mở rộng của chuỗi xoắn -13 đóng lối vào của túi liên kết [89]. Rất quan trọng, như các tác giả đã giải quyết rõ ràng, protein này có cấu trúc hoàn toàn khác với protein liên kết với hormone vị thành niên tan máu được mô tả cho đến nay trong Bombyx mori [90].
Hoóc môn vị thành niên điều chỉnh các quá trình đa dạng nhất ở côn trùng bao gồm sự phát triển [91], lột xác và biến thái [92], sinh sản và tạo trứng [93–95] và khả năng miễn dịch [96,97]. Khi vai trò sinh lý của Aedes aegypti mJHBP được nghiên cứu bằng cách loại bỏ gen của nó bằng CRISPR-cas9, không quan sát thấy ảnh hưởng nào đến sự phát triển, tăng trưởng hoặc sinh sản [98]. Tuy nhiên, những con muỗi bị hạ gục (KO) đã làm suy yếu phản ứng miễn dịch bẩm sinh, dễ bị nhiễm vi khuẩn hơn khi bị thử thách với liều E. coli dưới mức gây chết người và tạo ra lượng peptide kháng khuẩn thấp hơn đáng kể sau khi bị nhiễm bệnh so với muỗi hoang dã (WT) . Các hiệu ứng này phù hợp với số lượng thấp hơn và thành phần tế bào máu khác nhau ở muỗi KO được quan sát bởi các tác giả [98].
5. Kết Luận
Các protein giống như OBP trong nước bọt, như các thành viên gia đình D7 và PdSP15, đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện thuận lợi cho việc cung cấp máu, nhắm mục tiêu các phân tử khác nhau liên quan đến quá trình cầm máu và phản ứng viêm của vật chủ. Sự sao chép gen của các gen tiết nước bọt, bao gồm D7, và sự đột biến nhanh chóng dẫn đến việc tăng và giảm chức năng trong các thành viên khác nhau trong gia đình. Sự đa dạng này không dành riêng cho protein D7 và đã được mô tả trong các họ khác như lipocalin của côn trùng [6,7].
Khả năng phòng vệ của vật chủ đối với vết cắn không chỉ dành riêng cho Diptera ăn máu, cũng không phải là mục tiêu hoặc sự hiện diện của các protein để giải quyết chúng. Tuy nhiên, cách để vượt qua những thách thức này là khác nhau giữa các nhóm động vật chân đốt do sự tiến hóa độc lập của quá trình ăn máu dẫn đến một loạt các protein để chống lại các phản ứng cầm máu, viêm nhiễm và miễn dịch của vật chủ [2,4,5,7,15,16] . Ví dụ, protein D7 có thể liên kết với các amin và eicosanoid sinh học. Ở bọ ve và bọ triatomine lipocalins (tiến hóa độc lập), một họ protein hoàn toàn khác với cấu trúc rất khác biệt bao gồm 8 tấm phản song song bao quanh một túi liên kết, đảm nhận các chức năng này [7,99–105]. Ở ruồi cát, D7 dạng ngắn không có và chức năng liên kết amin sinh học được đảm nhận bởi họ protein "vàng" [71], trong khi chúng có D7L liên kết eicosanoids [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, khác với các D7 khác, liên kết với ADP. Apyrase, enzyme xúc tác quá trình thủy phân ATP và ADP thành AMP và Pi (phốt phát vô cơ) cũng như protein liên kết ADP và 50nucleotidase đã được mô tả trong nước bọt của nhiều loài động vật chân đốt hút máu khác nhau, chưa kể đến các protein khác ức chế kết tập tiểu cầu nhắm vào các phân tử khác chẳng hạn như collagen và thrombin (được xem xét bởi [76]).
Hiểu được thành phần của nước bọt là rất quan trọng đối với nghiên cứu về sinh học véc tơ và sự tương tác của nó với vật chủ. Ngoài ra, nó cung cấp thông tin có giá trị cho sự phát triển của các phương pháp kiểm soát bệnh truyền qua véc tơ mới. Ví dụ, trong hầu hết các bệnh do véc tơ truyền, mầm bệnh được tiêm vào vật chủ cùng với nước bọt của véc tơ trong khi cắn. Thực tế là một số protein trong nước bọt có khả năng sinh miễn dịch, làm cho chúng trở thành công cụ dịch tễ học tuyệt vời với vai trò là dấu ấn sinh học đối với việc con người tiếp xúc với vết cắn của vật trung gian, như đã báo cáo về chiết xuất protein tuyến nước bọt của Aedes [106] và An. gambiae D7s [107]. Khả năng tạo ra các phản ứng miễn dịch của chúng cũng khiến chúng trở thành những ứng cử viên vắc-xin tuyệt vời, như trường hợp của PdSP15, một loại protein nước bọt giống như OBP được chứng minh là một ứng cử viên vắc-xin đầy triển vọng chống lại bệnh leishmania ở da [47].
Sự đóng góp của tác giả:
PHA và JFA đã xem xét tài liệu, viết bản thảo đầu tiên của bản thảo, sửa đổi đáng kể các bản thảo tiếp theo và phê duyệt phiên bản cuối cùng. Tất cả các tác giả đã đọc và đồng ý với phiên bản xuất bản của bản thảo.
Kinh phí:
Công trình này được tài trợ bởi Chương trình Nghiên cứu Nội bộ của NIAID, Viện Y tế Quốc gia.
Tuyên bố của Ủy ban Đánh giá Thể chế:
Không áp dụng.
Tuyên bố đồng ý có hiểu biết:
Không áp dụng.
Tuyên bố về tính khả dụng của dữ liệu:
Không áp dụng.
Sự nhìn nhận:
Các tác giả cảm ơn José Marcos Chaves Ribeiro đã xem xét bản thảo này và đưa ra những gợi ý và nhận xét có giá trị.
Xung đột lợi ích:
Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.
Người giới thiệu
1. Ribeiro, JM Vai trò của nước bọt trong việc hút máu của động vật chân đốt. hàng năm. Linh mục Entomol. 1987, 32, 463–478. [CrossRef] [PubMed]
2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Vai trò của nước bọt động vật chân đốt trong việc hút máu: Quan điểm về Sialome và hậu sialome. hàng năm. Linh mục Entomol. 2003, 48, 73–88. [CrossRef] [PubMed]
3. Graca-Souza, AV; Maya-Monteiro, C.; Paiva-Silva, ĐI; Brazil, GR; Paes, MC; Sorgine, MH; Oliveira, tiền vệ; Oliveira, PL Sự thích nghi chống lại độc tính của heme ở động vật chân đốt ăn máu. Sinh học côn trùng. mol. sinh học. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]
4. Ribeiro, JM Động vật chân đốt hút máu: Ống tiêm sống hay dược sĩ động vật không xương sống? lây nhiễm. Đại lý Dis. 1995, 4, 143–152. [PubMed]
5. Ribeiro, JM; Người đàn ông, BJ; Arca, B. Một cái nhìn sâu sắc về sialome của Nematocera hút máu. Sinh học côn trùng. mol. sinh học. 2010, 40, 767–784. [Tham khảo chéo]
6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. Chương 2 từ Sialomes đến Sialoverse. Trong Những tiến bộ trong sinh lý học côn trùng; Elsevier: Amsterdam, Hà Lan, 2009; trang 59–118.
7. Andersen, JF Cấu trúc và cơ chế trong protein nước bọt từ động vật chân đốt hút máu. Toxicon 2010, 56, 1120–1129. [Tham khảo chéo]
8. Arca, B.; Ribeiro, JM Nước bọt của côn trùng ăn máu: Bộ công cụ nhiều mặt. Curr. ý kiến. Khoa học côn trùng 2018, 29, 102–109. [Tham khảo chéo]
9. Cornwall, J.; Patton, W. Một số quan sát về sự tiết nước bọt của côn trùng hút máu thông thường và bọ ve. Ấn Độ J. Med. độ phân giải 1914, 2, 569–593.
10. Lester, H.; Lloyd, L. Ghi chú về quá trình tiêu hóa ở ruồi xê xê. Bò đực. côn trùng. độ phân giải 1928, 19, 39–60. [Tham khảo chéo]
11. Ribeiro, J.; Garcia, E. Vai trò của tuyến nước bọt trong việc kiếm ăn ở Rhodnius prolixus. J. Exp. sinh học. 1981, 94, 219–230. [Tham khảo chéo]
12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. Vai trò của nước bọt muỗi ở vị trí mạch máu. J. Exp. sinh học. 1984, 108, 1–7. [Tham khảo chéo]
13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. Apyrase tuyến nước bọt xác định thời gian thăm dò ở muỗi anopheline. J. Sinh lý côn trùng. 1985, 31, 689–692. [Tham khảo chéo]
14. Valenzuela, JG Phương pháp tiếp cận thông lượng cao để nghiên cứu protein nước bọt và gen từ vật trung gian truyền bệnh. Sinh học côn trùng. mol. sinh học. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Quan điểm của loài Sialomic về sự tiến hóa của hành vi hút máu ở Động vật chân đốt: Phương pháp trị liệu trong tương lai theo thiết kế tự nhiên. Trong Độc tố và Cầm máu; Springer: Dordrecht, Hà Lan, 2010; trang 21–44.
16. Men, BJ Sự tiến hóa của cơ chế cầm máu và kiểm soát viêm của động vật có xương sống ở động vật chân đốt hút máu. J. Miễn dịch bẩm sinh. 2011, 3, 41–51. [CrossRef] [PubMed] 17. Valenzuela, JG; Charlab, R.; González, EC; de Miranda-Santos, IK; Marinotti, O.; Francischetti, IM; Ribeiro, JM Họ protein nước bọt D7 ở loài Diptera hút máu. Côn trùng Mol. sinh học. 2002, 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]
18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. Các protein hòa tan trong axit chính của tuyến nước bọt Anopheles Darri cái trưởng thành bao gồm một thành viên của họ protein có liên quan đến D7-. Sinh học côn trùng. mol. sinh học. 2002, 32, 1419–1427. [Tham khảo chéo]
