Una visió general de l'estructura de la proteïna D7 i els papers fisiològics en els nematoceres d'alimentació de sang Part 2
Jun 14, 2023
3.2. Unió d'amina biogènica D7s
Hi ha més de 460 espècies d'Anopheles, dividides en 7 subgèneres [56]. Fins ara, el genoma de 18 espècies d'Anopheles (soques de referència) s'ha seqüenciat i està disponible a Vector Base, que representen els tres subgèneres d'Anopheles d'importància mèdica principals: Cellia, Anopheles i Nyssorhynchus que ocupen diferents regions del globus i divergeixen de entre ells fins fa 100 milions d'anys (com és el cas entre Cellia i Nyssorrhynchus) [57–59]. Els mosquits Anopheles sp els genomes dels quals s'han publicat fins ara (figura 2) tenen 2-5 D7S (segons els subgèneres i sèries), més almenys dues formes llargues (D7L2 i D7L3), mentre que alguns tenen una tercera forma llarga (D7L1, present). en algunes sèries Cellia i subgènere Anopheles) [29,60].
El genoma està estretament relacionat amb la immunitat. El genoma humà conté tots els gens necessaris per al sistema immunitari, inclosos els gens per al sistema immunitari dels mamífers, els gens per a les infeccions virals i bacterianes i molt més. Aquests gens estan estretament relacionats amb la funció normal del sistema immunitari i afecten la resistència i el nivell immunitari de les persones.
A més d'això, diferents variacions en el genoma també poden afectar el rendiment i la resistència del sistema immunitari. Hi ha molts polimorfismes genètics en el genoma humà, que determinen el grau de resistència a les malalties en diferents poblacions. Per exemple, l'antigen leucòcit humà (HLA) és un gen important en el sistema immunitari i el seu polimorfisme permet que diferents persones desenvolupin diferents respostes i resistències immunitàries.
En els darrers anys, amb l'aprofundiment de la investigació en genòmica, cada cop més estudis han demostrat que la variació genòmica està estretament relacionada amb l'aparició de moltes malalties relacionades amb el sistema immunitari. Per exemple, les malalties autoimmunes (com el lupus, l'artritis reumatoide, l'esclerosi múltiple, etc.) i les malalties d'immunodeficiència (com la sida, la febre periòdica i la síndrome d'úlcera oral, etc.) estan totes associades a variacions genòmiques.
Per tant, la investigació del genoma és de gran importància per entendre la funció del sistema immunitari, el mecanisme de la malaltia i el tractament individualitzat per a diferents poblacions. Des d'aquest punt de vista, hem de millorar la immunitat. Cistanche pot millorar significativament la immunitat. Cistanche és ric en una varietat de substàncies antioxidants, com la vitamina C, vitamines, carotenoides, etc. Aquests ingredients poden eliminar els radicals lliures, reduir l'estrès oxidatiu i millorar la immunitat. resistència del sistema immunitari.
Cliqueu els avantatges de cistanche tubulosa
Uns anys després de la caracterització d'Hamadarin, es van caracteritzar els 5 D7rs (D7r1-D7r5) les transcripcions dels quals es van observar prèviament a les glàndules salivals femenines d'Anopheles gambiae (Cellia) [27, 32] [34]. Es va informar que tots ells, excepte D7r5, s'uneixen a la serotonina amb afinitats molt elevades (constants de dissociació, KD, per sota de 3 nM), així com histamina amb KD que oscil·lava entre 41 i 111 nM. Curiosament, però no és sorprenent, la seva capacitat d'unir altres amines biògenes i les seves afinitats per elles també eren diferents (resumen a la taula 1), cosa que suggereix una divergència de funció entre diferents membres de la família D7, fins i tot dins de la mateixa espècie. En tots els casos, l'estequiometria d'unió va ser 1:1, i els assajos de competició van suggerir que les amines biogèniques comparteixen el mateix lloc d'unió [34], com es va confirmar més tard per l'estructura cristal·lina d'Anopheles gambiae D7r4 unida a la serotonina i altres amines biogèniques [28] .
Ortòlegs d'An. gambiae D7rs es troben a totes les espècies analitzades d'Anophelines, els genomes de les quals estan anotats a Vector Base fins ara (figura 2), tot i que algunes van perdre un o més membres [29, 60]. Independentment de la variació de les seqüències al llarg de les diferents espècies i grups, els residus crítics que recobreixen les amines biogèniques, identificats gràcies a les dades estructurals d'Anopheles gambiae D7r4 [28], estan extremadament conservats en pràcticament totes les formes D7r1-D7r4 de les espècies que pertanyen. als subgèneres Cellia, Nissorhynchus i Anopheles, cosa que suggereix que tots conservaven la capacitat d'unir serotonina [29]. D'altra banda, totes les espècies D7r5 mostren alteracions en diversos residus crítics [29] el que suggereix que, tal com s'ha observat experimentalment per a Anopheles gambiae D7r5 [34], van perdre la capacitat d'unir qualsevol amina biògena.
Curiosament, mentre que les formes Anopheline D7S semblen haver conservat en general la seva capacitat d'unió a amines biogèniques, això no és cert per a les formes llargues, on s'observen moltes variacions, neofuncionalització i pèrdua de funció a través de les espècies pertanyents a les diferents espècies. subgèneres.
El primer Anopheles D7L que es va caracteritzar, originalment anomenat Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), ara es considera un D7L2 a causa de les seves similituds amb An. Es va demostrar que les formes de gambiae no poden unir la serotonina ni cap amina biogènica provada, però unien els eicosanoides al seu domini N-terminal [30]. Com Anopheles gambiae, An. stephensi pertany al subgènere Cellia. No obstant això, recentment membres D7L pertanyents a altres subgèneres anofelins An. atroparvus D7L1 (Anopheles) i An. Es va demostrar que el estimat D7L2 (Nyssorhynchus) s'uneix a la serotonina amb una afinitat molt alta (en el seu domini C-terminal) [29], mostrant KD comparables a les observades per a les formes curtes d'Anopheles gambiae [34] i les formes llargues d'Aedes [34,37,38] ]. No obstant això, en general, la seva capacitat per unir altres amines biògenes era absent o considerablement menor. La pèrdua de la capacitat d'unir la serotonina observada a An. stephensi es pot entendre millor gràcies a les dades estructurals [30].
En els mosquits anofelins, les proteïnes D7S (o D7r) s'alineen amb el domini C-terminal d'Anopheles i Aedes D7L, i els estudis de cristal·lografia de raigs X van confirmar que les proteïnes D7S i el domini C-terminal semblant a l'OBP de la unió a l'amina biogènica D7L són molt similars estructuralment. (28,29,36]. Com a característica general, la butxaca d'unió serotonina/amina biogènica és una cavitat hidròfoba revestida de grups aromàtics, envoltada per 8 hèlixs a que estan estabilitzades per 3 enllaços disulfur (figures 1B i 3). la presència d'alguns residus de càrrega polar a l'entrada de la butxaca (àcids glutàmics i aspártics) permeten els enllaços d'hidrogen amb la part alifàtica de la serotonina (figures 3 i 4). El lligand s'estabilitza encara més per un enllaç d'hidrogen format entre el seu grup indol i un tirosina (lyr 94 a An. gambiaeD7r4 Figura 3). Els residus coneguts per ser importants per a la unió serotonina/amina biogènica es destaquen en requadres grises de la figura 4. L'alineació mostra que la majoria d'ells es conserven, malgrat la diferència en la resta de residus, fins i tot en proteïnes que no s'uneixen a amines biogèniques, com An. stephensi D7L1, on la pèrdua d'unió es deu a algunes modificacions de residus (figura 4).
En algunes proteïnes, el grup hidroxil de la serotonina 5-forma un enllaç d'hidrogen amb una histidina (figures 3 i 4 destacades amb un quadre blau) tal com s'observa a D7r4 i Aedes aegypti D7L1 (His 35 a la primera i His 189 a la segon). Aquest His està substituït per alanina (Ala-190) a An-StD7L1, però això no seria suficient per explicar la pèrdua de funció observada, ja que An. darlingi D7L2 (subgènere Nyssorhynchus) i An. El iteròpar D7L1 (subgènere Anopheles) s'uneix a la serotonina tot i que aquest His està substituït per una metionina o una alanina, respectivament [29]. Per tant, la diferència crítica que distingeix Anopheles stephensi D7L1 dels mosquits D7 que s'uneixen a la serotonina és la pèrdua de la segona i l'última cisteïna al seu domini C-terminal (caixes verdes i vermelles domini C-terminal, figura 4). Aquests dos residus formarien el segon enllaç disulfur del C-terminal, el quart de tota la proteïna, per tant etiquetat com DS4. En la seva absència hi ha un desplaçament de l'hèlix H2 i un desenrotllament de l'hèlix B2, com a resultat, W173, que per cert no està present en D7s d'unió amina biogènica, i R177 (AnSt-D7L1) ocupa part de la butxaca d'unió, explicant la seva incapacitat per unir amines biogèniques, tal com es va mostrar i es va discutir en detall anteriorment [30].
L'absència d'aquestes dues cisteïnes també s'observa en tots els D7L1 i D7L2 expressats en totes les espècies pertanyents al subgènere Cellia, la qual cosa fa pensar que també podrien haver perdut la funció d'unió a l'amina biogènica [29]. Aquesta hipòtesi es recolza encara més amb l'observació dels seus models, construïts amb AlphaFold [61] (Figura 5). Igual que l'observat experimentalment per a An. stephensi D7L1 [30], l'absència de DS4 a les proteïnes Cellia D7L1 i D7L2 s'acompanya d'un canvi en la posició de l'hèlix H2 i altres reordenaments estructurals que condueixen a una butxaca C-terminal més voluminosa amb residus que ocupen part de la cavitat que no deixen prou espai per acomodar serotonina o altres amines biogèniques (figura 5). D'altra banda, el grau de desenrotllament de l'hèlix B2 observat depèn de l'espècie o pot ser el resultat d'una hèlix més inestable que passa d'un estat a un altre.
Un altre grup de formes llargues és D7L3, present en totes les espècies d'Anopheles amb genomes disponibles fins ara. Anopheles gambiae D7L3 s'uneix a la serotonina amb una gran afinitat i especificitat [29], i el seu domini C-terminal té tots els aminoàcids crítics que es mostren implicats en la interacció amina biogènica [28] conservats (Figura 4) i amb la mateixa disposició espacial que D7r4 [29]. Aquesta conservació també es va observar en tots els D7L3 analitzats de les espècies d'Anopheles, independentment dels subgèneres, cosa que suggereix que aquesta forma, que es troba en una posició adjacent a les formes curtes dels cúmuls D7, va conservar aquesta funció en totes aquestes espècies [29].
En els mosquits Culicinae també es troben ortòlegs D7S i 2 D7L (D7L1 i D7L2). No obstant això, a diferència de l'observat en Anophelinae, les seves formes curtes no s'uneixen a les amines biogèniques en conseqüència amb els resultats reportats per a Aedes aegypti (AeD7S1) i Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], mentre que les seves formes llargues s'han caracteritzat fins ara, amb l'excepció de Culex. quinquefasciatus D7L1, tenen una afinitat molt alta per aquests lligands (especialment la serotonina) tal com es va informar per a Aedes aegypti D7L1 (anteriorment anomenat AeD7L) i D7L2 [34, 37], Ae. albopictus (D7L1) [38] i Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Les dades estructurals suggereixen que la pèrdua de funció en les seves formes curtes, tot i contenir les 6 cisteïnes conservades i estar composta per -hèlix, es deu a un escurçament de la seva regió C-terminal mancant de -hèlix H2 i les consegüents diferències en les hèlixs. arranjaments que porten al bloqueig de la butxaca d'enquadernació [29]. Molt important, les culicines no tenen D7L3, la forma llarga que a Anopheles sp. es troba immediatament al costat de les formes curtes del casset, i com la majoria de la DS (D7r1–r4) a Anopheles, s'uneix a la serotonina [29].
Les amines biogèniques són mediadores de diversos processos implicats en les respostes dels vertebrats a les mossegades, moltes vegades interconnectant-les [6,62]. La histamina, per exemple, és un potent mediador de les respostes inflamatòries i al·lèrgiques i s'allibera per la desgranulació dels mastòcits. Activa l'endoteli, augmenta la permeabilitat vascular i promou la picor i el dolor [63–67]. També se sap que promou la contracció del múscul llis. La serotonina i la norepinefrina alliberades ràpidament per les plaquetes activades i els neutròfils són agonistes de l'agregació plaquetària i la vasoconstricció. La serotonina també participa en la resposta inflamatòria activant l'endoteli i promovent la picor i el dolor [6]. L'eficàcia i la importància d'aquests D7 per a la biologia vectorial es van demostrar per la seva capacitat per inhibir la contracció del múscul llis [34,37] induïda per diferents amines biogèniques i interferir amb l'activació plaquetària mediada per la serotonina [38].
3.3. Eicosanoid Binding D7s (el domini N-Terminal de D7Ls)
El fet que les formes D7L tinguin dos dominis semblants a OBP va plantejar la possibilitat que aquestes proteïnes poguessin albergar altres lligands al seu domini N-terminal. De fet, Ae. aegypti D7L1, conegut per unir amines biogèniques [34], va ser la primera forma llarga demostrada per unir cisteinil leucotriens (CysLTs) i leucotriens B4 (LTB4) pel seu N-terminal [36]. Poc després, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), que no s'uneix a amines biògenes ni a cap altre lligand provat en el seu domini C-terminal, es va unir no només a CysLT amb una afinitat extremadament alta, sinó també a anàlegs de tromboxà A2 (TXA2) (U46619 i tromboxà carbocíclic). ) [30]. Els assajos de calorimetria de titulació isotèrmica (ITC) i les dades estructurals van demostrar que ambdós lligands comparteixen almenys una part del lloc d'unió situat al seu domini N-terminal [30].
També es va demostrar que altres proteïnes D7L1 i L2 dels mosquits Culicinae i Anophelinae s'uneixen als eicosanoides, però amb diferents afinitats i especificitats, a més de la seva capacitat d'unir serotonina. A Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] i Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) es va unir CysLT i LTB4 (aquest últim només a Aedes), però amb afinitats significativament inferiors a les informades. per a Ae. aegypti D7L1. Curiosament, van adquirir la capacitat d'unir U46619. En els mosquits Anophelinae. An. iteròpar D7L1 (Anopheles) s'uneix als CysLT, però amb baixa afinitat, mentre que An. estimat D7L2 (Nyssorhynchus) s'uneix a CysLT amb una afinitat molt alta i anàlegs de TXA2 (U46619) [29]. Aquestes proteïnes D7s són bifuncionals, ja que també s'uneixen a la serotonina.
Comparació dels residus del lloc d'unió dels cristalls complexos de lligands d'An. estimada D7L2, An. stephensi D7L1 i Ae. aegypti D7L1 [29,30,36] va permetre l'assignació de residus crítics per a la unió dels eicosanoides al domini N-terminal (ressaltat a la figura 4). De particular importància per a l'estabilització dels lligands són Trp-37, Trp-40 i Tyr{-52 (AnSt-D7L1 com a referència), i quan aquest últim és substituït per un Phe (groc punta de fletxa Figura 4), tal com s'observa a Ae. aegypti D7L1, es perd la capacitat d'unir TXA2 a més de CysLT. Igualment important és la presència de Lys-152 formant un pont d'hidrogen o pont de sal amb el carboxil de l'eicosanoide. Molts d'aquests residus clau es conserven en D7L1s i D7L2, especialment en aquest últim, present en altres espècies d'Anophelinae analitzades, cosa que suggereix que, independentment del subgènere, van conservar almenys una forma llarga (D7L1 i/o D7L2) capaç d'unir-se. cisteinil leucotriens [29], com s'ha demostrat més recentment en el cas d'Anopheles gambiae D7L1 i D7L2 [68]. Aquests dos An. gambiae D7L no van poder unir amines biogèniques, però van conservar la capacitat d'unir eicosanoides [68], no és una sorpresa donada la seva similitud (especialment la forma D7L2) amb Anopheles stephensi D7L1 (ara L2) [30] descrita anteriorment i que ambdues espècies pertanyen al subgènere. Cellia i els seus D7L1 i L2 no tenen el DS4 al domini C-terminal.
Cal destacar que, mentre que els D7L3 estan presents a totes les espècies d'Anopheles i tenen els seus residus vinculats a la unió de serotonina a l'extrem C-terminal extremadament conservats, es va predir que l'extrem N de totes les espècies no podria unir els eicosanoides a causa de substitucions significatives en residus que se sap que ser important per a aquesta tasca. Aquesta hipòtesi es va confirmar experimentalment quan ITC havia demostrat que An. gambiae D7L3 no s'uneix a cap eicosanoide provat [29].
Molt interessant, les formes D7L també es troben en mosquits de la sorra (família: Psychodidae) [17,69] malgrat la distància evolutiva entre ells i els mosquits (Culicidae). Les formes llargues caracteritzades a la saliva de dues espècies diferents de Phlebotomus (P. papatasi i P. duboscqi) van mantenir la capacitat d'unir CysLT amb afinitats extremadament altes i anàlegs de TXA2 [40]. Les dades estructurals obtingudes de P. papatasi D7L1 han demostrat que la unió dels eicosanoides també es va produir a l'N-terminal, d'una manera similar a la descrita per a la D7L dels mosquits, mentre que el seu C-terminal era més curt i truncat, per tant incapaç d'unir amines biogèniques. 40].
Les observacions de fòssils suggereixen que els primers dípters van aparèixer al Triàsic, fa més de 240 milions d'anys (MYA). Al final dels ordres del Triàsic, Culicomorpha i Psychodomorpha infra, van aparèixer, el que significa que els llinatges de mosquits i mosques de la sorra van divergir més de 200 milions d'anys, molt probablement d'un avantpassat fitòfag, cosa que suggereix que van desenvolupar l'hàbit d'alimentar-se de sang de manera independent [5,70]. ]. Això està recolzat pel fet que la majoria de les famílies de proteïnes de les glàndules salivals que es troben exclusivament a Nematocera són diferents entre les famílies Psychodidae i Culicidae, el que significa que és molt difícil assignar ortòlegs entre elles [5]. Per tant, els D7L de mosquits i flebres de sorra, probablement es van originar de manera independent a partir d'un gen ancestral similar o comú, probablement codificant per a un OBP, que després va ser reclutat de manera independent al seu sialoma i va obtenir aquesta funció per evolució convergent. Aquesta hipòtesi es recolza encara més en l'observació que tenen diferents estructures intró/exó [40].
L'absència d'ortòlegs D7S en mosquits de sorra i la incapacitat dels seus ortòlegs D7L per unir amines biogèniques no vol dir que la seva saliva no tingui molècules per segrestar aquests objectius. De fet, a la saliva de la mosca de la sorra una altra família de proteïnes "groc" ha assumit la funció d'unir amines biogèniques [71], mentre que l'altra família de proteïnes PdSP15 semblants a l'OBP que es troba a la seva saliva actua inhibint l'activació de la via de contacte [41]. Aquest és un gran exemple de com l'evolució independent condueix a diferents repertoris de proteïnes dirigides a les mateixes molècules.
Els leucotriens (CysLT i LTB4) són potents mediadors de la inflamació i l'al·lèrgia secretats pels mastòcits activats i altres cèl·lules immunitàries com els eosinòfils i els macròfags, així com les cèl·lules epitelials i endotelials [72]. Els CysLT s'alliberen com a resposta a les picades de mosquits juntament amb la histamina [62], provocant un augment de la permeabilitat vascular a la pell [63] i la consegüent formació d'eritema i ronyons [73,74], mentre que LTB4 es coneix com un quimioattractant responsable d'atreure cèl·lules immunitàries. al lloc de resposta [72]. La capacitat d'unir aquests potents mediadors proinflamatoris seria important per inhibir l'activació de l'endoteli, la formació d'edema, la infiltració de cèl·lules immunitàries, la picor i el dolor desencadenat per aquests eicosanoides, per tant prevenir o retardar la consciència de l'hoste i permetent que aquests insectes s'alimentin de sang. Aquest efecte antiinflamatori es va mostrar en models de ratolí quan s'injectava Ae. albopictus D7L1 (que s'uneix a LTB4, CysLTS i amines biogèniques, a més d'una baixa afinitat per U46619) 10 minuts abans del repte proinflamatori amb -glucan de Saccharomyces cerevisiae va reduir l'afluència de cèl·lules immunitàries a la cavitat peritoneal [38].
El tromboxan A2 és produït i secretat per plaquetes activades en resposta a l'exposició al col·lagen. Aleshores s'uneix als seus receptors presents a la superfície plaquetària propagant l'activació plaquetària i potenciant l'agregació [75,76]. És molt important que, a més de TXA2, les plaquetes també segreguen altres molècules pro-hemostàtiques i proinflamatòries, com ADP, serotonina, polifosfat i norepinefrina [6]. El TXA2 també promou la vasoconstricció [77,78] i, més recentment, s'ha demostrat que provoca respostes de picor i rascades en ratolins [79,80].
Es va demostrar que diversos D7L s'uneixen a U46619, un anàleg de TXA2 més estable mitjançant experiments ITC i que inhibeixen l'agregació plaquetària in vitro induïda per U46619. És important destacar que aquestes proteïnes també van inhibir l'agregació plaquetària induïda per l'àcid araquidònic (precursor del tromboxà A2) i concentracions més baixes de col·lagen (en què l'agregació plaquetària depèn de TXA2 i ADP per potenciar el senyal), demostrant que efectivament són capaços d'unir el TXA2 sintetitzat per plaquetes. i no només el seu anàleg estable utilitzat per a experiments d'ITC i cristal·lografia [29,30,37,38,40].
Els CysLT i el TXA2 també són coneguts per promoure la contracció del múscul llis. Els assajos han demostrat que An. stephensi D7L1 (ara classificat com a D7L2), per exemple, va ser capaç d'inhibir la contracció de l'íleon de conillet d'índies que va promoure LTC4- i U46619- va promoure la contracció de l'aorta de rata in vivo [30].
Els OBP d'insectes es van descriure originalment en apèndixs olfactius i gustatius, on s'unirien, solubilitzarien i transportarien semioquímics, així com regularien la durada de la resposta odorant. Més tard es va demostrar que també estaven presents en òrgans no sensorials, com l'intestí mitjà, les glàndules accessories, els testicles, el receptacle seminal, els túbuls de Malpighi i fins i tot a les glàndules de verí de vespa, cosa que indica que podrien tenir una àmplia gamma de lligands i les seves funcions són no es limita a la quimiorecepció (revisat a [20, 21]). Per tant, la majoria dels assajos d'unió i les dades d'estructura disponibles es van realitzar amb lligands com feromones, molècules d'olor, alcohols i altres compostos orgànics sintètics [20,26,81–84]. Fins ara, no s'ha demostrat que cap insecte OBP s'uneixi a amines biògenes. No obstant això, es va demostrar que alguns OBP s'uneixen a alcohols grassos de cadena llarga, com el bombykol, una feromona produïda per Bombyx mori [82], o àcids grassos de cadena llarga i àcid araquidònic, el precursor dels eicosanoides tal com es va informar per Aedes aegypti OBP22 [85, 86], per exemple. Ae. aegypti OBP22 està present a l'antena, la trompa femenina i els òrgans reproductors masculins i es transfereix a les femelles durant l'aparellament [86], cosa que suggereix que la seva funció no es limita a la quimiorecepció. Els estudis estructurals mostren que en un estat lliure de lligands, aquesta proteïna està formada per 6 -hèlixs com les OBP clàssiques d'insectes. No obstant això, en presència d'un lligand, OBP22 experimenta un canvi conformacional en el seu C-terminal formant una setena hèlix [85] ampliant la butxaca d'unió. Cal destacar que els autors van observar que aquest OBP té la major similitud amb el domini N-terminal de les proteïnes D7L, i la seva setena hèlix formada en unir-se als àcids grassos ocupa una posició molt similar a la setena hèlix observada en aquests dominis d'unió de lípids D7L [85]. ].
3.4. Enquadernació ADP D7s
Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), a diferència de qualsevol D7L caracteritzat fins ara, no pot unir eicosanoides o amines biògenes, probablement a causa d'algunes però importants modificacions en algunes posicions crítiques a les seves butxaques terminals N i C, com ara la presència d'una glicina. en comptes de l'àcid glutàmic a la posició 155, això és molt important per formar un enllaç d'hidrogen amb el grup 5-hidroxil de l'anell indol de la serotonina a la majoria de D7 d'unió amines biogèniques, així com una histidina a la posició 172 en lloc de tirosina, tal com s'observa a la majoria de proteïnes D7 biogèniques que s'uneixen a amines (figura 4). En canvi, es va demostrar que s'uneix als derivats fosforilats d'adenosina ATP, ADP i AMP (50 adenosina tri-, di i monodifosfat, respectivament) amb alta afinitat, adenosina i adenina amb afinitats significativament inferiors [39]. Una altra peculiaritat és el fet que la interacció amb els seus lligands es produeix entre els dominis N- i C-terminals semblants a OBP, en lloc de cavitats dins de cap d'ells [39].
Les concentracions intracel·lulars d'ATP i ADP es mantenen estretament i quan hi ha alguna lesió, ADP i ATP s'alliberen al medi extracel·lular després de la lisi cel·lular i poden actuar com a molècules proinflamatòries i pro-hemostàtiques [76,87]. L'ADP activa l'agregació plaquetària i és secretada per les plaquetes activades en resposta a agonistes, com el col·lagen exposat després d'una lesió vascular, per propagar encara més l'agregació [76,88]. A causa de la seva capacitat d'unir ADP, es va demostrar que CxD7L1 [39] inhibeix el canvi de forma de les plaquetes induït per concentracions més baixes de col·lagen, així com l'agregació provocada per dosis més altes (1 µM) d'ADP i dosis més baixes de col·lagen en què l'agregació depèn de la secreció de segons mediadors com ADP i TXA2.
4. Proteïna d'unió a l'hormona juvenil del mosquit (mJHBP): què fa una proteïna D7-a l'hemolinfa del mosquit?
El 2017, Kim i col·legues [89], per trobar proteïnes relacionades amb D7-expressades fora de les glàndules salivals, van trobar i descriure una nova proteïna present principalment a l'hemolinfa de pupes i adults (mascles i femelles) Aedes aegypti mosquits. També es van trobar ortòlegs d'aquesta proteïna en diferents espècies d'Anopheles i Culex, compartint més similituds que les seves proteïnes D7 salivals. Igual que les formes llargues D7 salivals, aquesta proteïna té dos dominis semblants a OBP. El seu terminal N-terminal va conservar molts dels residus que es mostraven implicats en la unió dels eicosanoides en els D7 salivals, cosa que suggereix que hi podria haver una butxaca d'unió de lípids, mentre que la seva composició C-terminal era molt diferent de qualsevol altre D7/D7-com. descrit fins ara. Els experiments de l'ITC han demostrat que aquesta proteïna, anomenada mosquit Juvenile Hormone-Binding Protein (mJHBP), no pot unir els eicosanoides, però té una gran afinitat i especificitat per l'hormona juvenil (JH). Les dades estructurals mostren que, efectivament, la seva arquitectura de domini N-terminal és similar a la dels seus homòlegs a les proteïnes D7L, que contenen dos enllaços disulfur i està composta per 7 -hèlixs i conté la majoria dels residus implicats en la seva interacció amb JH III. No obstant això, a diferència dels observats per a les proteïnes D7L salivals descrites fins ara, alguns dels residus C-terminals també participen en la unió, especialment l'extensió de l'hèlix -13 que tanca l'entrada de la butxaca d'unió [89]. És molt important, com també ho han abordat els autors, aquesta proteïna és estructuralment completament diferent de la proteïna d'unió a l'hormona juvenil de l'hemolinfa descrita fins ara a Bombyx mori [90].
L'hormona juvenil regula els processos més diversos dels insectes, com ara el desenvolupament [91], la muda i la metamorfosi [92], la reproducció i l'oogènesi [93–95] i la immunitat [96,97]. Quan es va estudiar el paper fisiològic d'Aedes aegypti mJHBP eliminant el seu gen mitjançant CRISPR-cas9, no es va observar cap efecte sobre el desenvolupament, el creixement o la reproducció [98]. No obstant això, els mosquits noquejats (KO) tenien una resposta immune innata deteriorada, sent més susceptibles a la infecció bacteriana quan es van desafiar amb dosis subletals d'E. coli i produïen quantitats significativament menors de pèptids antimicrobians després de la infecció en comparació amb els mosquits de tipus salvatge (WT). . Aquests efectes van ser coherents amb el nombre més baix i la diferent composició dels hemòcits en els mosquits KO observats pels autors [98].
5. Conclusions
Les proteïnes semblants a l'OBP salival, com els membres de la família D7 i PdSP15, tenen un paper crucial a l'hora de facilitar l'alimentació de la sang, dirigint-se a diferents molècules implicades en l'hemostàsia de l'hoste i la resposta inflamatòria. La duplicació gènica dels gens salivals, inclosos els D7, i la mutació ràpida condueixen a l'augment i la pèrdua de funcions dins de diferents membres de la família. Aquesta diversitat no és exclusiva de les proteïnes D7 i s'ha descrit en altres famílies com les lipocalines d'insectes [6,7].
Les defenses de l'hoste per mossegar no són exclusives dels dípters hematòfags, ni tampoc l'objectiu o la presència de proteïnes per fer-hi front. No obstant això, la manera de superar aquests reptes és diversa entre els grups d'artròpodes a causa de l'evolució independent de l'hematofagia que resulta en un ampli repertori de proteïnes per contrarestar les respostes hemostàtiques, inflamatòries i immunes de l'hoste [2,4,5,7,15,16] . Per exemple, les proteïnes D7 poden unir amines biogèniques i eicosanoides. En les paparres i els insectes triatòmics, les lipocalines (evolució independent), una família de proteïnes completament diferent amb una arquitectura molt diferent composta per 8 fulls antiparal·lels que envolten una butxaca d'unió, prenen aquestes funcions [7,99-105]. En els mosquits de sorra, els D7 de forma curta estan absents i la funció d'unió a les amines biogèniques l'assumeix la família de proteïnes "grogues" [71], mentre que tenen D7L que s'uneixen als eicosanoides [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, a diferència d'altres D7, s'uneix a l'ADP. Apirases, enzims que catalitzen la hidròlisi d'ATP i ADP a AMP i Pi (fosfat inorgànic), així com proteïnes d'unió a ADP i 50 nucleotidases es van descriure a la saliva de diverses espècies d'artròpodes hematòfags, sense oblidar altres proteïnes que inhibeixen l'agregació plaquetària dirigides a altres molècules. com el col·lagen i la trombina (revisat per [76]).
Entendre la composició de la saliva és crucial per a l'estudi de la biologia vectorial i la seva interacció amb l'hoste. A més, proporciona informació valuosa per al desenvolupament de nous enfocaments de control de malalties transmeses per vectors. Per exemple, en la majoria de malalties transmeses per vectors, el patogen s'injecta a l'hoste juntament amb la saliva del vector durant la mossegada. El fet que algunes proteïnes salivals siguin immunogèniques, les converteix en grans eines epidemiològiques com a biomarcadors per a l'exposició humana a la mossegada del vector, tal com es va informar per a l'extracte de proteïnes de la glàndula salival d'Aedes [106] i An. gambiae D7s [107]. La seva capacitat per provocar respostes immunitàries també els converteix en excel·lents candidats a la vacuna, com és el cas de PdSP15, una proteïna salival semblant a l'OBP que s'ha demostrat que és una vacuna prometedora contra la leishmaniosi cutània [47].
Contribucions de l'autor:
PHA i JFA van revisar la literatura, van escriure el primer esborrany del manuscrit, van revisar substancialment els esborranys posteriors i van aprovar la versió final. Tots els autors han llegit i acceptat la versió publicada del manuscrit.
Finançament:
Aquest treball va ser finançat pel Programa de Recerca Intramural del NIAID, National Institutes of Health.
Declaració de la Junta de Revisió Institucional:
No aplicable.
Declaració de consentiment informat:
No aplicable.
Declaració de disponibilitat de dades:
No aplicable.
Agraïments:
Els autors agraeixen a José Marcos Chaves Ribeiro la revisió d'aquest manuscrit i els seus valuosos suggeriments i comentaris.
Conflictes d'interès:
Els autors declaren no conflicte d'interessos.
Referències
1. Ribeiro, JM Paper de la saliva en l'alimentació sanguínia dels artròpodes. Ann. Reverent Entomol. 1987, 32, 463–478. [CrossRef] [PubMed]
2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM Paper de la saliva dels artròpodes en l'alimentació de la sang: perspectives de sialome i post-sialoma. Ann. Reverent 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 Adaptacions contra la toxicitat hemo en artròpodes que s'alimenten de sang. Bioquímica d'insectes. Mol. Biol. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]
4. Ribeiro, JM Artròpodes que s'alimenten de sang: xeringues vives o farmacòlegs d'invertebrats? Infectar. Agents Dis. 1995, 4, 143–152. [PubMed]
5. Ribeiro, JM; Mans, BJ; Arca, B. An insight into the sialome of blood-feeding Nematocera. Bioquímica d'insectes. Mol. Biol. 2010, 40, 767–784. [Ref creuat]
6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. Capítol 2 de Sialomes al Sialoverse. En els avenços en la fisiologia dels insectes; Elsevier: Amsterdam, Països Baixos, 2009; pàgines 59–118.
7. Andersen, JF Estructura i mecanisme en proteïnes salivals d'artròpodes que s'alimenten de sang. Toxicon 2010, 56, 1120–1129. [Ref creuat]
8. Arca, B.; Ribeiro, JM Saliva d'insectes hematòfags: un conjunt d'eines polifacètic. Curr. Opina. Ciència d'insectes. 2018, 29, 102–109. [Ref creuat]
9. Cornualla, J.; Patton, W. Algunes observacions sobre la secreció salival dels insectes i paparres xucladores de sang més comuns. Indian J. Med. Res. 1914, 2, 569–593.
10. Lester, H.; Lloyd, L. Notes on the Process of Digestion in Tsetse-mosques. Bou. Entomol. Res. 1928, 19, 39–60. [Ref creuat]
11. Ribeiro, J.; Garcia, E. El paper de les glàndules salivals en l'alimentació en Rhodnius prolixus. J. Exp. Biol. 1981, 94, 219–230. [Ref creuat]
12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. El paper de la saliva dels mosquits a la localització dels vasos sanguinis. J. Exp. Biol. 1984, 108, 1–7. [Ref creuat]
13. Ribeiro, J.; Rossignol, P.; Spielman, A. L'apirasa de les glàndules salivals determina el temps de sondeig en els mosquits anofelins. J. Physiol d'insectes. 1985, 31, 689–692. [Ref creuat]
14. Valenzuela, JG Enfocaments d'alt rendiment per estudiar proteïnes salivals i gens de vectors de malalties. Bioquímica d'insectes. Mol. Biol. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. Perspectives sialòmiques sobre l'evolució del comportament d'alimentació de sang en artròpodes: terapèutiques futures per disseny natural. En Toxines i Hemostàsi; Springer: Dordrecht, Països Baixos, 2010; pàgines 21–44.
16. Men, BJ Evolució dels mecanismes de control hemostàtics i inflamatoris dels vertebrats en artròpodes que s'alimenten de sang. J. Immunitat innata. 2011, 3, 41–51. [CrossRef] [PubMed] 17. Valenzuela, JG; Charlab, R.; González, EC; de Miranda-Santos, IK; Marinotti, O.; Francischetti, IM; Ribeiro, JM La família D7 de proteïnes salivals en dípters xucladors de sang. Insecte Mol. Biol. 2002, 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]
18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; James, AA; Marinotti, O. Les principals proteïnes solubles en àcids de les glàndules salivals d'Anopheles darlingi femenines adultes inclouen un membre de la família de proteïnes relacionada amb D7-. Bioquímica d'insectes. Mol. Biol. 2002, 32, 1419–1427. [Ref creuat]