En översikt över D7-proteinstruktur och fysiologiska roller i blodmatande nematocera del 2

3.2. Biogena aminbindande D7s

Det finns mer än 460 arter av Anopheles, uppdelade i 7 undersläkten [56]. Hittills har genomet för 18 arter av Anopheles (referensstammar) sekvenserats och finns tillgängliga i Vector Base, som representerar de tre huvudsakliga medicinskt viktiga undersläktena av Anopheles: Cellia, Anopheles och Nyssorhynchus som upptar olika regioner i världen och avviker från varandra för upp till 100 miljoner år sedan (som är fallet mellan Cellia och Nyssorrhynchus) [57–59]. Anopheles sp myggor vars genom har publicerats hittills (Figur 2) har 2–5 D7S (beroende på undersläkten och serie), plus minst två långa former (D7L2 och D7L3), medan vissa har en tredje lång form (D7L1, närvarande i vissa Cellia-serier och Anopheles subgenus) [29,60].

Genomet är nära relaterat till immunitet. Det mänskliga genomet innehåller alla gener som behövs för immunsystemet, inklusive gener för däggdjurens immunsystem, gener för virus- och bakterieinfektioner med mera. Dessa gener är nära besläktade med immunsystemets normala funktion och påverkar människors motståndskraft och immunnivå.

Utöver detta kan olika variationer i arvsmassan också påverka immunsystemets prestanda och motståndskraft. Det finns många genpolymorfismer i det mänskliga genomet, som bestämmer graden av resistens mot sjukdomar i olika populationer. Till exempel är humant leukocytantigen (HLA) en viktig gen i immunsystemet, och dess polymorfism tillåter olika människor att utveckla olika immunsvar och resistens.

Under de senaste åren, med fördjupningen av genomikforskningen, har fler och fler studier visat att genomisk variation är nära relaterad till förekomsten av många immunrelaterade sjukdomar. Till exempel är autoimmuna sjukdomar (såsom lupus, reumatoid artrit, multipel skleros, etc.) och immunbristsjukdomar (såsom AIDS, periodisk feber och oral ulcus syndrom, etc.) alla förknippade med genomiska variationer.

Därför har genomforskningen stor betydelse för att förstå immunsystemets funktion, sjukdomsmekanismen och individualiserad behandling för olika populationer. Ur denna synvinkel måste vi förbättra immuniteten. Cistanche kan avsevärt förbättra immuniteten. Cistanche är rik på en mängd olika antioxidantämnen, såsom vitamin C, vitaminer, karotenoider, etc. Dessa ingredienser kan rensa fria radikaler, minska oxidativ stress och förbättra immuniteten. immunsystemets motstånd.

Klicka cistanche tubulosa fördelar

Några år efter Hamadarins karaktärisering karakteriserades de 5 D7rs (D7r1-D7r5) vars transkript tidigare observerades i Anopheles gambiae (Cellia) kvinnliga spottkörtlar [27,32] [34]. Alla av dem, förutom D7r5, rapporterades binda serotonin med mycket höga affiniteter (dissociationskonstanter, KD, under 3 nM) såväl som histamin med KD från 41 till 111 nM. Märkligt, men inte överraskande, var deras förmåga att binda andra biogena aminer och deras affiniteter för dem också distinkt (sammanfattad i tabell 1), vilket tyder på divergens av funktion mellan olika medlemmar av D7-familjen, även inom samma art. I alla fallen var bindningsstökiometrin 1:1, och konkurrensanalyser antydde att biogena aminer delar samma bindningsställe [34], vilket senare bekräftades av kristallstrukturen hos Anopheles gambiae D7r4 bundet till serotonin och andra biogena aminer [28] .

Orthologs of An. gambiae D7rs finns i alla Anophelines analyserade arter, vars genom är annoterade i Vector Base hittills (Figur 2), även om några förlorade en eller flera medlemmar [29,60]. Oavsett variationen i sekvenserna mellan de olika arterna och grupperna, är kritiska rester som kantar de biogena aminerna, identifierade tack vare Anopheles gambiae D7r4-strukturdata [28], extremt konserverade i praktiskt taget alla D7r1-D7r4-former över arter som tillhör till subgenera Cellia, Nissorhynchus och Anopheles, vilket tyder på att de alla behöll förmågan att binda serotonin [29]. Å andra sidan visar alla arter D7r5 förändringar i olika kritiska rester [29] vilket tyder på att de, som observerats experimentellt för Anopheles gambiae D7r5 [34], förlorade förmågan att binda någon biogen amin.

Märkligt nog, medan Anopheline D7S-formerna i allmänhet verkar ha bevarat sin biogena aminbindningskapacitet, är detta inte sant för de långa formerna, där massor av variation, nyfunktionalisering och funktionsförlust observeras över de arter som tillhör de olika subgenera.

Den första Anopheles D7L som karakteriserades, som ursprungligen hette Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), anses nu vara en D7L2 på grund av dess likheter med An. gambiae-former visade sig inte kunna binda serotonin eller några testade biogena aminer men band eikosanoider i sin N-terminala domän [30]. Liksom Anopheles gambiae, An. stephensi tillhör undersläktet Cellia. Icke desto mindre har nyligen D7L-medlemmar som tillhör andra Anopheline-subgenera An. atroparvus D7L1 (Anopheles) och An. älskling D7L2 (Nyssorhynchus) visade sig binda serotonin med mycket hög affinitet (i deras C-terminala domän) [29], uppvisar KDs jämförbara med de observerade för Anopheles gambiae korta former [34] och Aedes långa former [34,37,38 ]. Icke desto mindre var deras förmåga att binda andra biogena aminer i allmänhet frånvarande eller betydligt lägre. Förlusten av förmåga att binda serotonin observerad i An. stephensi kan förstås bättre tack vare strukturella data [30].

I Anopheline-myggor anpassas D7S (eller D7r) proteiner till den C-terminala domänen av Anopheles och Aedes D7L, och röntgenkristallografistudier bekräftade att D7S-proteiner och den OBP-liknande C-terminala domänen av biogen aminbindande D7L är mycket lika strukturellt. (28,29,36]. Som en allmän egenskap är den serotonin/biogena aminbindningsfickan en hydrofob kavitet kantad av aromatiska grupper, omgiven av 8 a-helixar som stabiliseras av 3 disulfidbindningar (figur 1B och 3). närvaron av några polärt laddade rester i ingången till fickan (glutamin- och asparaginsyror) tillåter vätebindningar med den alifatiska delen av serotonin (figur 3 och 4). Liganden stabiliseras ytterligare av en vätebindning som bildas mellan dess indolgrupp och en tyrosin (lyr 94 i An. gambiaeD7r4 figur 3).Rester som är kända för att vara viktiga för bindning av serotonin/biogen amin markeras i grå rutor i figur 4. Linjen visar att de flesta av dem är konserverade, trots skillnaden i de andra resterna, även i proteiner som inte har visat sig binda biogena aminer, som An. stephensi D7L1, där förlusten av bindning beror på några få restmodifieringar (Figur 4).

I vissa proteiner bildar serotonin-5-hydroxylgruppen en vätebindning med en histidin (figurerna 3 och 4 markerade med en blå ruta) som observerats i D7r4 och Aedes aegypti D7L1 (His 35 i den första och His 189 i den första andra). Denna His ersätts av alanin (Ala-190) i An-StD7L1, men detta skulle inte vara tillräckligt för att förklara den observerade funktionsförlusten, eftersom An. darlingi D7L2 (undersläktet Nyssorhynchus) och An. iteroparous D7L1 (subgenus Anopheles) binder serotonin även om detta His ersätts med en metionin respektive en alanin [29]. Därför är den kritiska skillnaden som skiljer Anopheles stephensi D7L1 från mygga D7s som binder serotonin förlusten av det andra och det sista cysteinet i deras C-terminala domän (gröna och röda rutor C-terminala domänen, figur 4). Dessa två rester skulle bilda den andra disulfidbindningen i C-terminalen, den fjärde av hela proteinet, därför märkt som DS4. I deras frånvaro sker en förskjutning av helix H2 och avlindning av helix B2, som ett resultat, W173, som för övrigt inte finns i biogena aminbindande D7s, och R177 (AnSt-D7L1) upptar en del av bindningsfickan, vilket förklarar dess oförmåga att binda biogena aminer, som visats och diskuterats i detalj tidigare [30].

Frånvaron av dessa två cysteiner observeras också i alla D7L1s och D7L2s uttryckta i alla arter som tillhör subgenus Cellia, vilket leder till förslaget att de också kan ha förlorat den biogena aminbindningsfunktionen [29]. Denna hypotes stöds ytterligare av observationen av deras modeller, konstruerade med hjälp av AlphaFold [61] (Figur 5). Som det observerade experimentellt för An. stephensi D7L1 [30], frånvaron av DS4 i Cellia D7L1- och D7L2-proteiner åtföljs av en förändring i spiralens H2-position och andra strukturella omarrangemang som leder till en mer skrymmande C-terminal ficka med rester som upptar en del av kaviteten som inte lämnar tillräckligt med utrymme för att rymmer serotonin eller andra biogena aminer (Figur 5). Å andra sidan beror graden av avlindning i helix B2 som observeras på arten eller kan vara ett resultat av en mer instabil helix som övergår från ett tillstånd till det andra.

En annan grupp av långa former är D7L3, som finns i alla Anopheles-arter med tillgängliga genom hittills. Anopheles gambiae D7L3 binder serotonin med hög affinitet och specificitet [29], och dess C-terminala domän har alla de kritiska aminosyrorna som visat sig vara involverade i biogen amininteraktion [28] konserverade (Figur 4) och med samma rumsliga disposition som D7r4 [29]. Detta bevarande observerades också i alla D7L3s analyserade från Anopheles-arter, oavsett subgenera, vilket tyder på att denna form, som ligger i en angränsande position till korta former i D7-klustren, bevarade denna funktion i alla dessa arter [29].

Hos Culicinae-myggor finns också D7S-ortologer och 2 D7L (D7L1 och D7L2). Ändå, till skillnad från de som observerats i Anophelinae, binder deras korta former inte biogena aminer i enlighet med resultat som rapporterats för Aedes aegypti (AeD7S1) och Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], medan deras långa former har karakteriserats hittills, med undantag för Culex quinquefasciatus D7L1, har mycket hög affinitet för dessa ligander (särskilt serotonin) som rapporterats för Aedes aegypti D7L1 (tidigare kallad AeD7L) och D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] och Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Strukturella data tyder på att förlusten av funktion i deras korta former, trots att de innehåller alla de 6 konserverade cysteinerna och består av -helixar, beror på en förkortning i deras C-terminala saknar -helix H2-region, och åtföljande skillnader i -helixarna arrangemang som leder till blockering av bindningsfickan [29]. Mycket viktigt är att culicines saknar D7L3, den långa formen som hos Anopheles sp. ligger omedelbart intill de korta formerna i kassetten, och som de flesta av DS (D7r1–r4) i Anopheles, binder serotonin [29].

Biogena aminer är förmedlare av olika processer involverade i ryggradsdjurs svar på bett, som många gånger kopplar samman dem [6,62]. Histamin, till exempel, är en potent mediator av inflammatoriska och allergiska reaktioner och frisätts genom mastcellsdegranulering. Det aktiverar endotelet, ökar vaskulär permeabilitet och främjar klåda och smärta [63–67]. Det är också känt för att främja sammandragning av glatta muskler. Serotonin och noradrenalin som omedelbart frisätts av aktiverade blodplättar och neutrofiler är agonister för trombocytaggregation och vasokonstriktion. Serotonin är också involverat i inflammatorisk respons genom att aktivera endotelet och främja klåda och smärta [6]. Effektiviteten och betydelsen av dessa D7s för vektorbiologi visades genom deras förmåga att hämma sammandragning av glatt muskel [34,37] inducerad av olika biogena aminer och störa serotoninmedierad trombocytaktivering [38].

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

Det faktum att D7L-former har två OBP-liknande domäner gav upphov till möjligheten att dessa proteiner kunde hysa andra ligander i deras N-terminala domän. Ja, Ae. aegypti D7L1, känd för att binda biogena aminer [34], var den första långa formen som visades binda cysteinylleukotriener (CysLTs) och leukotrien B4 (LTB4) genom sin N-terminal [36]. Strax efter, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), som inte binder biogena aminer eller någon annan testad ligand i sin C-terminala domän, visades binda inte bara CysLT med extremt hög affinitet utan även tromboxan A2 (TXA2) analoger (U46619 och karbocyklisk tromboxan) ) [30]. Isotermisk titreringskalorimetri (ITC) analyser och strukturella data visade att båda liganderna delar åtminstone en del av bindningsstället beläget i dess N-terminala domän [30].

Andra D7L1- och L2-proteiner i Culicinae- och Anophelinae-myggor visades också binda eikosanoider, men med olika affiniteter och specificiteter, förutom deras förmåga att binda serotonin. Hos Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] och Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) visades binda CysLTs och LTB4 (det senare endast i Aedes), men med affiniteter som är betydligt lägre än vad som rapporterats för Ae. aegypti D7L1. Intressant nog fick de förmågan att binda U46619. Hos Anophelinae myggor. En. iteroparous D7L1 (Anopheles) binder CysLTs, men med låg affinitet, medan An. älskling D7L2 (Nyssorhynchus) binder CysLTs med mycket hög affinitet och TXA2-analoger (U46619) [29]. Dessa D7s-proteiner är bifunktionella eftersom de också binder serotonin.

Jämförelse av bindningsställesrester från ligandkomplexkristaller från An. darlingi D7L2, An. stephensi D7L1 och Ae. aegypti D7L1 [29,30,36] möjliggjorde tilldelningen av kritiska rester för eikosanoidbindning vid den N-terminala domänen (markerad i figur 4). Av särskild betydelse för stabiliseringen av liganderna är Trp-37, Trp-40 och Tyr-52 (AnSt-D7L1 som referens), och när den senare ersätts med en Phe (gul pilspets Figur 4), som observerats i Ae. aegypti D7L1 förloras förmågan att binda TXA2 förutom CysLTs. Lika viktigt är närvaron av Lys-152 som bildar en vätebindning eller saltbrygga med karboxylen i eikosanoiden. Många av dessa nyckelrester är bevarade i D7L1s och D7L2, särskilt i de senare, som finns i andra analyserade Anophelinae-arter, vilket tyder på att oavsett undersläktet konserverade de minst en långform (D7L1 och/eller D7L2) som kan binda cysteinylleukotriener [29], som på senare tid visat sig vara fallet med Anopheles gambiae D7L1 och D7L2 [68]. Dessa två An. gambiae D7Ls kunde inte binda biogena aminer men bevarade förmågan att binda eikosanoider [68], inte en överraskning med tanke på deras likhet (speciellt D7L2-form) med tidigare beskrivna Anopheles stephensi D7L1 (nu L2) [30] och att båda arterna tillhör subgenus Cellia och deras D7L1 och L2 saknar DS4 på den C-terminala domänen.

Anmärkningsvärt, medan D7L3 finns i alla Anopheles-arter och har sina rester kopplade till serotoninbindning vid C-terminalen extremt konserverade, förutspåddes N-terminalen av alla arter inte kunna binda eikosanoider på grund av betydande substitutioner i rester som är kända för att vara viktig för denna uppgift. Denna hypotes bekräftades experimentellt när ITC hade visat att An. gambiae D7L3 binder inte någon testad eikosanoid [29].

Mycket intressant, D7L-former finns även i sandflugor (familj: Psychodidae) [17,69] trots det evolutionära avståndet mellan dem och myggor (Culicidae). Långa former som kännetecknas av saliven hos två olika arter av Phlebotomus (P. papatasi och P. duboscqi) behöll förmågan att binda CysLTs med extremt hög affinitet och TXA2-analoger [40]. Strukturella data som erhållits från P. papatasi D7L1 har visat att eikosanoidbindningen även inträffade i N-terminalen, på ett liknande sätt som beskrivits för myggans D7L, medan dess C-terminal var kortare och trunkerad, därför oförmögen att binda biogena aminer [ 40].

Observationer av fossiler tyder på att den första dipteran dök upp i trias, för mer än 240 miljoner år sedan (MYA). I slutet av Trias-, Culicomorpha och Psychodomorpha infra-ordningarna dök upp, vilket betyder att myggor och sandflugor avviker mer än 200 MYA, mycket troligt från en fytofag förfader, vilket tyder på att de utvecklade vanan att livnära sig på blod självständigt [5,70 ]. Detta stöds av det faktum att de flesta av spottkörtelproteinfamiljerna som uteslutande finns i Nematocera skiljer sig mellan Psychodidae och Culicidae familjer, vilket betyder att det är mycket svårt att tilldela ortologer mellan dem [5]. Därför härstammar mygga och sandfluga D7Ls, troligen oberoende av en liknande eller gemensam förfädersgen, troligen kodande för en OBP, som senare rekryterades oberoende till sin sialom och fick den funktionen genom konvergent evolution. Denna hypotes stöds ytterligare av observationen att de har olika intron/exonstrukturer [40].

Frånvaron av D7S-ortologer i sandflugor och oförmågan hos deras D7L-ortologer att binda biogena aminer betyder inte att deras saliv saknar molekyler för att binda dessa mål. I sandflugasaliv har en annan proteinfamilj "Yellow" faktiskt tagit över funktionen att binda biogena aminer [71], medan den andra familjen av OBP-liknande protein PdSP15 som finns i deras saliv verkar genom att hämma kontaktvägaktivering [41]. Detta är ett bra exempel på hur oberoende evolution leder till olika repertoarer av proteiner som riktar sig mot samma molekyler.

Leukotriener (CysLT och LTB4) är potenta inflammations- och allergimediatorer som utsöndras av aktiverade mastceller och andra immunceller såsom eosinofiler och makrofager, samt epitel- och endotelceller [72]. CysLTs frisätts som ett svar på myggbett tillsammans med histamin [62], vilket orsakar ökad kärlpermeabilitet i huden [63] och åtföljande erytem och bildning av wheal [73,74], medan LTB4 är känt som en kemoattraktant som ansvarar för att attrahera immunceller till platsen för svar [72]. Förmågan att binda dessa potenta pro-inflammatoriska mediatorer skulle vara viktig för att hämma endotelaktivering, ödembildning, immuncellsinfiltration, klåda och smärta som utlöses av dessa eikosanoider, och därför förhindra eller fördröja värdens medvetenhet och tillåta dessa insekter att livnära sig på blod. Denna antiinflammatoriska effekt visades i musmodeller vid injektion av Ae. albopictus D7L1 (som binder LTB4, CysLTS och biogena aminer, förutom låg affinitet för U46619) 10 minuter före pro-inflammatorisk utmaning med -glukan från Saccharomyces cerevisiae minskade immuncellers inflöde i bukhålan [38].

Tromboxan A2 produceras och utsöndras av aktiverade blodplättar som svar på kollagenexponering. Den binder sedan till sina receptorer som finns på blodplättsytan och förökar blodplättsaktivering och potentierar aggregation [75,76]. Mycket viktigt, förutom TXA2-trombocyter utsöndrar även andra pro-hemostatiska och pro-inflammatoriska molekyler, såsom ADP, serotonin, polyfosfat och noradrenalin [6]. TXA2 främjar också vasokonstriktion [77,78] och har nyligen visat sig framkalla klåda och repor hos möss [79,80].

Flera D7L visades binda U46619, en mer stabil TXA2-analog genom ITC-experiment och visades hämma trombocytaggregation in vitro inducerad av U46619. Viktigt är att dessa proteiner också hämmade trombocytaggregation inducerad av arakidonsyra (tromboxan A2-prekursor) och lägre koncentrationer av kollagen (där trombocytaggregation förlitar sig på TXA2 och ADP för att potentiera signalen), vilket bevisar att de verkligen är kapabla att binda trombocytsyntetiserad TXA2, och inte bara dess stabila analog som används för ITC- och kristallografiexperiment [29,30,37,38,40].

CysLTs och TXA2 är också kända för att främja sammandragning av glatt muskel. Analyser har visat att An. stephensi D7L1 (nu klassificerad som en D7L2), till exempel, kunde hämma LTC4-främjad ileumkontraktion hos marsvin och U46619-främjad sammandragning av aorta hos råtta in vivo [30].

OBP för insekter beskrevs ursprungligen i lukt- och smakbihang, där de skulle binda, solubilisera och transportera semiokemikalier, samt reglera varaktigheten av luktrespons. Senare visades de finnas närvarande även i icke-sensoriska organ, såsom mellantarmen, accessoriska körtlar, testiklar, sädeskärl, malpighiska tubuli och till och med i getinggiftkörtel, vilket indikerar att de kan ha ett brett spektrum av ligander och deras funktioner är inte begränsat till kemoreception (recensat i [20,21]). Därför utfördes de flesta av de tillgängliga bindningsanalyserna och strukturdata med ligander som feromoner, luktmolekyler, alkoholer och andra syntetiska organiska föreningar [20,26,81-84]. Ingen insekt OBP har hittills visat sig binda biogena aminer. Icke desto mindre visade sig vissa OBP binda långkedjiga fettalkoholer, som bombykol, ett feromon producerat av Bombyx mori [82], eller långkedjiga fettsyror och arakidonsyra, föregångaren till eikosanoider som rapporterats för Aedes aegypti OBP22 [85, 86], till exempel. Ae. aegypti OBP22 finns i antennen, kvinnlig snabel och manliga reproduktionsorgan och överförs till honor under parning [86], vilket tyder på att dess funktion inte är begränsad till kemoreception. Strukturella studier visar att i ett ligandfritt tillstånd är detta protein sammansatt av 6 -helixar som klassiska OBP:er av insekter. Men i närvaro av en ligand genomgår OBP22 en konformationsförändring i sin C-terminal och bildar en sjunde helix [85] som förstorar bindningsfickan. Anmärkningsvärt, författarna observerade att denna OBP har den högsta likheten med den N-terminala domänen av D7L-proteiner, och dess sjunde helix som bildas vid bindning till fettsyror intar en mycket liknande position som den sjunde helixen som observerats i dessa D7L lipidbindande domäner [85 ].

3.4. ADP-bindande D7s

Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), som skiljer sig från någon D7L som hittills har karakteriserats, kan inte binda eikosanoider eller biogena aminer, förmodligen på grund av några få men viktiga modifieringar i vissa kritiska positioner vid deras N- och C-terminala fickor, såsom närvaron av ett glycin istället för glutaminsyra i position 155, vilket är mycket viktigt för att bilda en vätebindning med 5-hydroxylgruppen i serotonin-indolringen i majoriteten av biogena aminbindande D7s, såväl som en histidin vid position 172 istället för tyrosin, som observerats i majoriteten av biogena aminbindande D7-proteiner (Figur 4). Istället visades det binda adenosinfosforylerade derivat ATP, ADP och AMP (50adenosin tri-, di respektive monodifosfat) med hög affinitet, adenosin och adenin med signifikant lägre affiniteter [39]. En annan egenhet är det faktum att interaktionen med dess ligander sker mellan de N- och C-terminala OBP-liknande domänerna, snarare än hålrum inuti någon av dem [39].

ATP och ADP intracellulära koncentrationer upprätthålls tätt och när det finns någon skada frisätts ADP och ATP i den extracellulära miljön efter cellys och kan fungera som pro-inflammatoriska och pro-hemostatiska molekyler [76,87]. ADP aktiverar trombocytaggregation och utsöndras av aktiverade blodplättar som svar på agonister, såsom kollagen exponerat efter kärlskada, för att ytterligare sprida aggregation [76,88]. På grund av sin förmåga att binda ADP, visades CxD7L1 [39] hämma blodplättsformförändringen inducerad av lägre koncentrationer av kollagen, såväl som aggregation utlöst av högre doser (1 µM) av ADP och lägre doser av kollagen där aggregering beror på utsöndringen av andra mediatorer såsom ADP och TXA2.

4. Mosquito Juvenile Hormone-Binding Protein (mJHBP): Vad gör ett D7-like-protein i mygghemolymf?

Under 2017 fann och beskrev Kim och kollegor [89], för att hitta D7--relaterade proteiner uttryckta utanför spottkörtlarna, ett nytt protein som primärt finns i hemolymfen hos puppor och vuxna (manliga och kvinnliga) Aedes aegypti-myggor. Ortologer av detta protein hittades också i olika Anopheles- och Culex-arter, som delar fler likheter än deras saliv D7-proteiner. Liksom saliv D7 långa former har detta protein två OBP-liknande domäner. Dens N-terminala konserverade många av resterna som visades vara involverade i bindning av eikosanoid i saliv D7, vilket tyder på att en lipidbindande ficka kan finnas, medan dess C-terminala sammansättning skilde sig mycket från alla andra D7/D7-som beskrivna hittills. ITC-experiment har visat att detta protein, som kallas mygga Juvenile Hormone-Binding Protein (mJHBP), inte kan binda eikosanoider men har hög affinitet och specificitet för juvenilt hormon (JH). Strukturella data visar att dess N-terminala domänarkitektur faktiskt liknar deras motsvarigheter i D7L-proteiner, den innehåller två disulfidbindningar och består av 7 -helixar och innehåller de flesta av resterna som är involverade i dess interaktion med JH III. Icke desto mindre, till skillnad från de som observerats för saliv D7L-proteiner som beskrivits hittills, deltar vissa av de C-terminala resterna också i bindningen, särskilt förlängningen av helix -13 som stänger ingången till bindningsfickan [89]. Mycket viktigt, liksom författarna, är detta protein strukturellt helt annorlunda än det hemolymfa juvenila hormonbindande proteinet som hittills beskrivits i Bombyx mori [90].

Juvenilt hormon reglerar de mest olika processerna hos insekter inklusive utveckling [91], molting och metamorfos [92], reproduktion och oogenes [93-95] och immunitet [96,97]. När den fysiologiska rollen för Aedes aegypti mJHBP studerades genom att slå ut sin gen av CRISPR-cas9, observerades ingen effekt på utveckling, tillväxt eller reproduktion [98]. Icke desto mindre hade utslagna myggor (KO) försämrat medfödda immunsvar, var mer mottagliga för bakteriell infektion när de utmanades med subletala doser av E. coli och producerade betydligt lägre mängder antimikrobiella peptider efter infektion jämfört med vildtypsmyggor (WT) . Dessa effekter överensstämde med det lägre antalet och olika sammansättning av hemocyter i KO-myggor som observerats av författarna [98].

5. Slutsatser

OBP-liknande proteiner från saliv, som familjemedlemmar i familjen D7 och PdSP15, spelar en avgörande roll för att underlätta blodmatning och riktar in sig på olika molekyler som är involverade i värdhemostas och inflammatoriskt svar. Genduplicering av salivgener, inklusive D7s, och snabb mutation leder till vinst och förlust av funktioner inom olika familjemedlemmar. Denna mångfald är inte exklusiv för D7-proteiner och har beskrivits i andra familjer såsom insektslipokaliner [6,7].

Värdens försvar mot att bita är inte exklusiva för hematofaga diptera, inte heller är målet eller närvaron av proteiner för att ta itu med dem. Ändå är sättet att övervinna dessa utmaningar olika bland leddjursgrupper på grund av den oberoende utvecklingen av hematofagi, vilket resulterar i en bred repertoar av proteiner för att motverka värdhemostatiska, inflammatoriska och immunsvar [2,4,5,7,15,16] . Till exempel kan D7-proteiner binda biogena aminer och eikosanoider. I fästingar och triatomin insekter tar lipokaliner (oberoende evolution), en helt annan proteinfamilj med en mycket distinkt arkitektur bestående av 8 antiparallella ark som omger en bindningsficka, över dessa funktioner [7,99–105]. Hos sandflugor saknas kortformade D7 och biogen aminbindande funktion tas över av den "gula" proteinfamiljen [71], medan de har D7L som binder eikosanoider [40].

Culex quinquefasciatus D7L1, till skillnad från andra D7, binder ADP. Apyraser, enzymer som katalyserar hydrolysen av ATP och ADP till AMP och Pi (oorganiskt fosfat) såväl som ADP-bindande proteiner och 50nukleotidaser beskrevs i saliven hos olika hematofaga leddjursarter, för att inte tala om andra proteiner som hämmar trombocytaggregation som riktar sig mot andra molekyler. såsom kollagen och trombin (recensat av [76]).

Att förstå salivens sammansättning är avgörande för studiet av vektorbiologi och dess interaktion med värden. Dessutom ger den värdefull information för utvecklingen av nya metoder för kontroll av vektorburna sjukdomar. Till exempel, i de flesta vektorburna sjukdomar injiceras patogenen i värden tillsammans med vektorsaliv under bettet. Det faktum att vissa spottproteiner är immunogena, gör dem till fantastiska epidemiologiska verktyg som biomarkörer för mänsklig exponering för vektorbett, som rapporterats för Aedes salivkörtelproteinextrakt [106] och An. gambiae D7s [107]. Deras förmåga att framkalla immunsvar gör dem också till utmärkta vaccinkandidater, vilket är fallet med PdSP15, ett OBP-liknande salivprotein som visat sig vara en lovande vaccinkandidat mot kutan leishmaniasis [47].

Författarbidrag:

PHA och JFA granskade litteraturen, skrev det första utkastet till manuskriptet, reviderade avsevärt efterföljande utkast och godkände den slutliga versionen. Alla författare har läst och samtyckt till den publicerade versionen av manuskriptet.

Finansiering:

Detta arbete finansierades av NIAIDs Intramural Research Program, National Institutes of Health.

Uttalande av institutionell granskningsnämnd:

Inte tillämpbar.

Informerat samtycke:

Inte tillämpbar.

Datatillgänglighetsförklaring:

Inte tillämpbar.

Erkännanden:

Författarna tackar José Marcos Chaves Ribeiro för att ha granskat detta manuskript och för att ge värdefulla förslag och kommentarer.

Intressekonflikt:

Författarna förklarar ingen intressekonflikt.

Referenser

1. Ribeiro, JM Salivens roll vid blodmatning av leddjur. Annu. Rev. Entomol. 1987, 32, 463-478. [CrossRef] [PubMed]

2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Rollen för leddjurssaliv i blodmatning: Sialome och post-sialome perspektiv. 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 Anpassningar mot hemtoxicitet hos blodmatande leddjur. Insect Biochem. Mol. Biol. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]

4. Ribeiro, JM Blodmatande leddjur: Levande sprutor eller ryggradslösa farmakologer? Infektera. Agenter Dis. 1995, 4, 143-152. [PubMed]

5. Ribeiro, JM; Mans, BJ; Arca, B. En inblick i sialomen hos blodmatande Nematocera. Insect Biochem. Mol. Biol. 2010, 40, 767–784. [CrossRef]

6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. Kapitel 2 från Sialomes till Sialoverse. In Advances in Insect Physiology; Elsevier: Amsterdam, Nederländerna, 2009; s. 59–118.

7. Andersen, JF Struktur och mekanism i salivproteiner från blodmatande leddjur. Toxicon 2010, 56, 1120–1129. [CrossRef]

8. Arca, B.; Ribeiro, JM Saliv av hematofaga insekter: En mångfacetterad verktygslåda. Curr. Opin. Insect Sci. 2018, 29, 102–109. [CrossRef]

9. Cornwall, J.; Patton, W. Några observationer om salivutsöndringen av de vanligare blodsugande insekterna och fästingarna. Indian J. Med. Res. 1914, 2, 569–593.

10. Lester, H.; Lloyd, L. Anteckningar om matsmältningsprocessen hos Tsetse-flugor. Tjur. Entomol. Res. 1928, 19, 39–60. [CrossRef]

11. Ribeiro, J.; Garcia, E. Spottkörtlarnas roll vid utfodring i Rhodnius prolixus. J. Exp. Biol. 1981, 94, 219–230. [CrossRef]

12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. Roll av myggsaliv i blodkärlsplacering. J. Exp. Biol. 1984, 108, 1–7. [CrossRef]

13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. Spottkörtelapyras bestämmer sonderingstiden hos anofelinmyggor. J. Insect Physiol. 1985, 31, 689-692. [CrossRef]

14. Valenzuela, JG Tillvägagångssätt med hög genomströmning för att studera salivproteiner och gener från sjukdomsvektorer. Insect Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Sialomiska perspektiv på utvecklingen av blodmatningsbeteende hos leddjur: Future therapeutics by natural design. I gifter och hemostas; Springer: Dordrecht, Nederländerna, 2010; s. 21–44.

16. Men, BJ Utveckling av hemostatiska och inflammatoriska kontrollmekanismer hos ryggradsdjur hos leddjur som äter blod. J. Innate 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-familjen av salivproteiner i blodsugande diptera. Insekt Mol. Biol. 2002, 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]

18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. De huvudsakliga syralösliga proteinerna hos vuxna kvinnliga Anopheles darlingi spottkörtlar inkluderar en medlem av den D7-relaterade familjen av proteiner. Insect Biochem. Mol. Biol. 2002, 32, 1419–1427. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com