Un aperçu de la structure de la protéine D7 et des rôles physiologiques dans les nématocères hématophages Partie 2
Jun 14, 2023
3.2. D7s de liaison aux amines biogéniques
Il existe plus de 460 espèces d'anophèles, réparties en 7 sous-genres [56]. Jusqu'à présent, le génome de 18 espèces d'anophèles (souches de référence) a été séquencé et est disponible dans Vector Base, représentant les trois principaux sous-genres médicalement importants d'anophèles : Cellia, Anopheles et Nyssorhynchus qui occupent différentes régions du globe et divergent de l'autre jusqu'à il y a 100 millions d'années (comme c'est le cas entre Cellia et Nyssorrhynchus) [57–59]. Les moustiques Anopheles sp dont les génomes ont été publiés jusqu'à présent (Figure 2) ont 2 à 5 D7S (selon les sous-genres et les séries), plus au moins deux formes longues (D7L2 et D7L3), tandis que certains ont une troisième forme longue (D7L1, présente dans certaines séries Cellia et sous-genre Anopheles) [29,60].
Le génome est étroitement lié à l'immunité. Le génome humain contient tous les gènes nécessaires au système immunitaire, y compris les gènes du système immunitaire des mammifères, les gènes des infections virales et bactériennes, etc. Ces gènes sont étroitement liés au fonctionnement normal du système immunitaire et affectent la résistance et le niveau immunitaire des personnes.
En plus de cela, différentes variations du génome peuvent également affecter les performances et la résistance du système immunitaire. Il existe de nombreux polymorphismes génétiques dans le génome humain, qui déterminent le degré de résistance aux maladies dans différentes populations. Par exemple, l'antigène leucocytaire humain (HLA) est un gène important du système immunitaire, et son polymorphisme permet à différentes personnes de développer différentes réponses immunitaires et résistances.
Ces dernières années, avec l'approfondissement de la recherche en génomique, de plus en plus d'études ont montré que la variation génomique est étroitement liée à l'apparition de nombreuses maladies d'origine immunitaire. Par exemple, les maladies auto-immunes (telles que le lupus, la polyarthrite rhumatoïde, la sclérose en plaques, etc.) et les maladies d'immunodéficience (telles que le SIDA, la fièvre périodique et le syndrome d'ulcère buccal, etc.) sont toutes associées à des variations génomiques.
Par conséquent, la recherche sur le génome est d'une grande importance pour comprendre la fonction du système immunitaire, le mécanisme de la maladie et le traitement individualisé pour différentes populations. De ce point de vue, nous devons améliorer l'immunité. Cistanche peut améliorer considérablement l'immunité. Cistanche est riche en une variété de substances antioxydantes, telles que la vitamine C, les vitamines, les caroténoïdes, etc. Ces ingrédients peuvent piéger les radicaux libres, réduire le stress oxydatif et améliorer l'immunité. résistance du système immunitaire.
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Quelques années après la caractérisation d'Hamadarin, les 5 D7r (D7r1-D7r5) dont les transcrits avaient été précédemment observés dans les glandes salivaires femelles d'Anopheles gambiae (Cellia) [27,32] ont été caractérisés [34]. Tous, sauf D7r5, se sont avérés lier la sérotonine avec de très hautes affinités (constantes de dissociation, KD, inférieures à 3 nM) ainsi que l'histamine avec des KD allant de 41 à 111 nM. Curieusement, mais sans surprise, leur capacité à se lier à d'autres amines biogènes et leurs affinités pour elles étaient également distinctes (résumées dans le tableau 1), suggérant une divergence de fonction entre différents membres de la famille D7, même au sein de la même espèce. Dans tous les cas, la stoechiométrie de liaison était de 1:1, et les tests de compétition ont suggéré que les amines biogènes partagent le même site de liaison [34], comme confirmé plus tard par la structure cristalline d'Anopheles gambiae D7r4 lié à la sérotonine et à d'autres amines biogènes [28] .
Orthologues d'An. gambiae D7rs se trouvent dans toutes les espèces d'Anophelines analysées, dont les génomes sont annotés dans Vector Base jusqu'à présent (Figure 2), bien que certains aient perdu un ou plusieurs membres [29, 60]. Indépendamment de la variation des séquences à travers les différentes espèces et groupes, les résidus critiques tapissant les amines biogènes, identifiés grâce aux données structurales d'Anopheles gambiae D7r4 [28], sont extrêmement conservés dans pratiquement toutes les formes D7r1-D7r4 à travers les espèces appartenant aux sous-genres Cellia, Nissorhynchus et Anopheles, suggérant qu'ils ont tous conservé la capacité de se lier à la sérotonine [29]. D'autre part, toutes les espèces D7r5 présentent des altérations dans divers résidus critiques [29] suggérant que, comme observé expérimentalement pour Anopheles gambiae D7r5 [34], elles ont perdu la capacité de se lier à toute amine biogène.
Curieusement, alors que les formes Anopheline D7S semblent avoir en général conservé leur capacité de liaison aux amines biogènes, ce n'est pas le cas pour les formes longues, où de nombreuses variations, néo-fonctionnalisations et pertes de fonction sont observées à travers les espèces appartenant aux différentes sous-genres.
Le premier Anopheles D7L à être caractérisé, initialement nommé Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), est maintenant considéré comme un D7L2 en raison de ses similitudes avec An. gambiae se sont révélés incapables de se lier à la sérotonine ou à toute amine biogène testée, mais se sont liés aux eicosanoïdes dans son domaine N-terminal [30]. Comme Anopheles gambiae, An. stephensi appartient au sous-genre Cellia. Néanmoins, récemment, des membres de D7L appartenant à d'autres sous-genres Anopheline An. atroparvus D7L1 (Anopheles) et An. darling D7L2 (Nyssorhynchus) s'est avéré se lier à la sérotonine avec une très haute affinité (dans leur domaine C-terminal) [29], affichant des KD comparables à ceux observés pour les formes courtes d'Anopheles gambiae [34] et les formes longues d'Aedes [34,37,38 ]. Néanmoins, en général, leur capacité à lier d'autres amines biogènes était absente ou considérablement plus faible. La perte de capacité à lier la sérotonine observée chez An. stephensi peut être mieux compris grâce aux données structurelles [30].
Chez les moustiques anophèles, les protéines D7S (ou D7r) s'alignent sur le domaine C-terminal d'Anopheles et d'Aedes D7L, et des études de cristallographie aux rayons X ont confirmé que les protéines D7S et le domaine C-terminal de type OBP de la liaison aux amines biogènes D7L sont très similaires structurellement (28,29,36]. De manière générale, la poche de liaison sérotonine/amine biogène est une cavité hydrophobe tapissée de groupements aromatiques, entourée de 8 hélices a stabilisées par 3 liaisons disulfure (Figures 1B et 3). la présence de certains résidus chargés polaires à l'entrée de la poche (acides glutamique et aspartique) permet des liaisons hydrogène avec la partie aliphatique de la sérotonine (Figures 3 et 4).Le ligand est en outre stabilisé par une liaison hydrogène formée entre son groupe indole et un tyrosine (lyr 94 dans An. gambiaeD7r4 Figure 3).Les résidus connus pour être importants pour la liaison sérotonine/amine biogène sont mis en évidence dans les cases grises de la Figure 4. L'alignement montre que la plupart d'entre eux sont conservés, malgré la différence dans les autres résidus, même dans les protéines qui ne se lient pas aux amines biogènes, comme An. stephensi D7L1, où la perte de liaison est due à quelques modifications de résidus (Figure 4).
Dans certaines protéines, le groupe hydroxyle 5- de la sérotonine forme une liaison hydrogène avec une histidine (figures 3 et 4 mises en évidence par un encadré bleu) comme observé chez D7r4 et Aedes aegypti D7L1 (His 35 dans la première et His 189 dans la deuxième). Cet His est remplacé par l'alanine (Ala-190) dans An-StD7L1, mais cela ne suffirait pas à expliquer la perte de fonction observée, puisque An. darlingi D7L2 (sous-genre Nyssorhynchus) et An. le D7L1 itéropare (sous-genre Anopheles) fixe la sérotonine même si cette His est respectivement substituée par une méthionine ou une alanine [29]. Par conséquent, la différence critique qui distingue Anopheles stephensi D7L1 des moustiques D7 qui lient la sérotonine est la perte de la deuxième et de la dernière cystéine dans leur domaine C-terminal (boîtes vertes et rouges domaine C-terminal, figure 4). Ces deux résidus formeraient le deuxième pont disulfure du C-terminal, le quatrième de la protéine entière, donc étiqueté DS4. En leur absence, il y a un déplacement de l'hélice H2 et un déroulement de l'hélice B2, par conséquent, W173, qui n'est d'ailleurs pas présent dans les D7 de liaison aux amines biogènes, et R177 (AnSt-D7L1) occupe une partie de la poche de liaison, expliquant son incapacité à lier les amines biogènes, comme montré et discuté en détail précédemment [30].
L'absence de ces deux cystéines est également observée dans tous les D7L1 et D7L2 exprimés dans toutes les espèces appartenant au sous-genre Cellia, ce qui suggère qu'ils pourraient également avoir perdu la fonction de liaison aux amines biogènes [29]. Cette hypothèse est encore étayée par l'observation de leurs modèles, construits à l'aide d'AlphaFold [61] (Figure 5). Comme observé expérimentalement pour An. stephensi D7L1 [30], l'absence de DS4 dans les protéines Cellia D7L1 et D7L2 s'accompagne d'un déplacement de la position de l'hélice H2 et d'autres réarrangements structurels qui conduisent à une poche C-terminale plus volumineuse avec des résidus occupant une partie de la cavité ne laissant pas assez d'espace pour accueillir la sérotonine ou d'autres amines biogènes (Figure 5). D'autre part, le degré de déroulement de l'hélice B2 observé dépend de l'espèce ou peut être le résultat d'une hélice plus instable passant d'un état à l'autre.
Un autre groupe de formes longues est D7L3, présent dans toutes les espèces d'anophèles dont les génomes sont disponibles à ce jour. Anopheles gambiae D7L3 se lie à la sérotonine avec une affinité et une spécificité élevées [29], et son domaine C-terminal possède tous les acides aminés critiques impliqués dans l'interaction des amines biogènes [28] conservés (Figure 4) et avec la même disposition spatiale que D7r4 [29]. Cette conservation a également été observée dans tous les D7L3 analysés des espèces d'Anopheles, quel que soit le sous-genre, suggérant que cette forme, qui se trouve dans une position adjacente aux formes courtes dans les grappes D7, a conservé cette fonction chez toutes ces espèces [29].
Chez les moustiques Culicinae, on trouve également des orthologues D7S et 2 D7L (D7L1 et D7L2). Néanmoins, contrairement à ce qui est observé chez les Anophelinae, leurs formes courtes ne lient pas les amines biogènes conformément aux résultats rapportés pour Aedes aegypti (AeD7S1) et Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], tandis que leurs formes longues caractérisées jusqu'à présent, à l'exception de Culex quinquefasciatus D7L1, ont une très grande affinité pour ces ligands (en particulier la sérotonine) comme indiqué pour Aedes aegypti D7L1 (précédemment nommé AeD7L) et D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] et Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. Les données structurelles suggèrent que la perte de fonction dans leurs formes courtes, bien qu'elles contiennent toutes les 6 cystéines conservées et qu'elles soient composées d'hélices -, est due à un raccourcissement de leur région C-terminale dépourvue d'hélice -H2 et aux différences qui en résultent dans les hélices -. aménagements qui conduisent au blocage de la poche de liaison [29]. Très important, les culicines manquent de D7L3, la forme longue qui chez Anopheles sp. se trouve immédiatement à côté des formes courtes dans la cassette et, comme la plupart des DS (D7r1–r4) chez Anopheles, lie la sérotonine [29].
Les amines biogènes sont des médiateurs de divers processus impliqués dans les réponses des vertébrés aux morsures, les interconnectant souvent [6, 62]. L'histamine, par exemple, est un puissant médiateur des réponses inflammatoires et allergiques et est libérée par la dégranulation des mastocytes. Il active l'endothélium, augmente la perméabilité vasculaire et favorise les démangeaisons et la douleur [63–67]. Il est également connu pour favoriser la contraction des muscles lisses. La sérotonine et la noradrénaline libérées rapidement par les plaquettes activées et les neutrophiles sont des agonistes de l'agrégation plaquettaire et de la vasoconstriction. La sérotonine est également impliquée dans la réponse inflammatoire en activant l'endothélium et en favorisant les démangeaisons et la douleur [6]. L'efficacité et l'importance de ces D7 pour la biologie des vecteurs ont été démontrées par leur capacité à inhiber la contraction des muscles lisses [34,37] induite par différentes amines biogènes et à interférer avec l'activation plaquettaire médiée par la sérotonine [38].
3.3. Eicosanoid Binding D7s (le domaine N-terminal des D7L)
Le fait que les formes D7L aient deux domaines de type OBP a soulevé la possibilité que ces protéines puissent héberger d'autres ligands dans leur domaine N-terminal. En effet, Ae. aegypti D7L1, connu pour lier les amines biogènes [34], a été la première forme longue à lier les cystéinyl leucotriènes (CysLT) et le leucotriène B4 (LTB4) par son N-terminal [36]. Peu de temps après, An. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), qui ne se lie pas aux amines biogènes ou à tout autre ligand testé dans son domaine C-terminal, s'est avéré se lier non seulement aux CysLT avec une affinité extrêmement élevée, mais également aux analogues du thromboxane A2 (TXA2) (U46619 et thromboxane carbocyclique ) [30]. Les analyses de calorimétrie par titrage isotherme (ITC) et les données structurelles ont montré que les deux ligands partagent au moins une partie du site de liaison situé dans son domaine N-terminal [30].
Il a également été démontré que d'autres protéines D7L1 et L2 chez les moustiques Culicinae et Anophelinae se lient aux eicosanoïdes, mais avec des affinités et des spécificités différentes, en plus de leur capacité à se lier à la sérotonine. Chez Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] et Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) se lient aux CysLT et LTB4 (ce dernier uniquement chez Aedes), mais avec des affinités significativement plus faibles que celles rapportées. pour Ae. aegypti D7L1. Fait intéressant, ils ont acquis la capacité de lier U46619. Chez les moustiques Anophelinae. Un. D7L1 itéropare (Anopheles) se lie aux CysLT, mais avec une faible affinité, tandis que An. darling D7L2 (Nyssorhynchus) lie les CysLTs à très haute affinité et les analogues de TXA2 (U46619) [29]. Ces protéines D7s sont bi-fonctionnelles puisqu'elles se lient également à la sérotonine.
Comparaison des résidus de sites de liaison à partir de cristaux complexes de ligands d'An. darlingi D7L2, An. stephensi D7L1 et Ae. aegypti D7L1 [29, 30, 36] a permis l'attribution de résidus critiques pour la liaison des eicosanoïdes au domaine N-terminal (mis en évidence sur la figure 4). D'une importance particulière pour la stabilisation des ligands sont Trp-37, Trp-40 et Tyr-52 (AnSt-D7L1 comme référence), et lorsque ce dernier est remplacé par un Phe (jaune pointe de flèche Figure 4), comme observé chez Ae. aegypti D7L1, la capacité de lier TXA2 en plus des CysLT est perdue. Tout aussi importante est la présence de Lys-152 formant une liaison hydrogène ou un pont salin avec le carboxyle de l'eicosanoïde. Beaucoup de ces résidus clés sont conservés dans D7L1 et D7L2, en particulier dans ce dernier, présent dans d'autres espèces d'Anophelinae analysées, suggérant que quel que soit le sous-genre, ils ont conservé au moins une forme longue (D7L1 et/ou D7L2) capable de se lier les cystéinyl leucotriènes [29], comme cela a été montré plus récemment comme étant le cas d'Anopheles gambiae D7L1 et D7L2 [68]. Ces deux An. gambiae D7L étaient incapables de se lier aux amines biogènes mais préservaient la capacité de se lier aux eicosanoïdes [68], ce qui n'est pas une surprise compte tenu de leur similitude (spécialement la forme D7L2) avec Anopheles stephensi D7L1 (maintenant L2) précédemment décrit [30] et que les deux espèces appartiennent au sous-genre Cellia et leurs D7L1 et L2 n'ont pas le DS4 sur le domaine C-terminal.
Il convient de noter que, bien que les D7L3 soient présents dans toutes les espèces d'anophèles et que leurs résidus liés à la liaison de la sérotonine au C-terminal soient extrêmement conservés, il a été prédit que le N-terminal de toutes les espèces serait incapable de se lier aux eicosanoïdes en raison de substitutions importantes dans les résidus connus pour être important pour cette tâche. Cette hypothèse a été confirmée expérimentalement quand ITC a montré qu'An. gambiae D7L3 ne lie aucun des eicosanoïdes testés [29].
De manière très intéressante, les formes D7L se retrouvent également chez les phlébotomes (famille : Psychodidae) [17,69] malgré la distance évolutive qui les sépare des moustiques (Culicidae). Les formes longues caractérisées dans la salive de deux espèces différentes de Phlebotomus (P. papatasi et P. duboscqi) ont conservé la capacité de lier les CysLTs avec des affinités extrêmement élevées et les analogues de TXA2 [40]. Les données structurelles obtenues à partir de P. papatasi D7L1 ont montré que la liaison des eicosanoïdes se produisait également dans le N-terminal, de la même manière que celle décrite pour le D7L des moustiques, tandis que son C-terminal était plus court et tronqué, donc incapable de se lier aux amines biogènes [ 40].
Les observations de fossiles suggèrent que les premiers diptères sont apparus au Trias, il y a plus de 240 millions d'années (MYA). À la fin du Trias, les ordres Culicomorpha et Psychodomorpha infra sont apparus, ce qui signifie que les lignées de moustiques et de phlébotomes ont divergé de plus de 200 MYA, très probablement à partir d'un ancêtre phytophage, suggérant qu'ils ont développé l'habitude de se nourrir de sang indépendamment [5,70 ]. Ceci est soutenu par le fait que la plupart des familles de protéines des glandes salivaires que l'on trouve exclusivement dans les nématocères sont différentes entre les familles des Psychodidae et des Culicidae, ce qui signifie qu'il est très difficile d'attribuer des orthologues entre elles [5]. Par conséquent, les D7L des moustiques et des phlébotomes proviennent probablement indépendamment d'un gène ancestral similaire ou commun, codant probablement pour un OBP, qui a ensuite été recruté indépendamment dans leur sialome et a acquis cette fonction par évolution convergente. Cette hypothèse est en outre étayée par l'observation qu'ils ont des structures intron/exon différentes [40].
L'absence d'orthologues D7S chez les phlébotomes et l'incapacité de leurs orthologues D7L à se lier aux amines biogènes ne signifient pas que leur salive manque de molécules pour séquestrer ces cibles. En effet, dans la salive des phlébotomes, une autre famille de protéines "Yellow" a repris la fonction de lier les amines biogènes [71], tandis que l'autre famille de protéines de type OBP PdSP15 trouvée dans leur salive agit en inhibant l'activation de la voie de contact [41]. C'est un excellent exemple de la façon dont l'évolution indépendante conduit à différents répertoires de protéines ciblant les mêmes molécules.
Les leucotriènes (CysLTs et LTB4) sont de puissants médiateurs de l'inflammation et des allergies sécrétés par les mastocytes activés et d'autres cellules immunitaires telles que les éosinophiles et les macrophages, ainsi que les cellules épithéliales et endothéliales [72]. Les CysLT sont libérés en réponse aux piqûres de moustiques avec l'histamine [62], provoquant une augmentation de la perméabilité vasculaire dans la peau [63] et la formation d'érythème et de papule qui en résulte [73,74], tandis que le LTB4 est connu comme un chimioattractant responsable de l'attraction des cellules immunitaires. au site de réponse [72]. La capacité de se lier à ces puissants médiateurs pro-inflammatoires serait importante pour inhiber l'activation de l'endothélium, la formation d'œdèmes, l'infiltration des cellules immunitaires, les démangeaisons et la douleur déclenchées par ces eicosanoïdes, empêchant ou retardant ainsi la prise de conscience de l'hôte et permettant à ces insectes de se nourrir de sang. Cet effet anti-inflammatoire a été mis en évidence dans des modèles murins lors de l'injection d'Ae. albopictus D7L1 (qui lie LTB4, CysLTS et les amines biogènes, en plus d'une faible affinité pour U46619) 10 min avant le challenge pro-inflammatoire avec -glucane de Saccharomyces cerevisiae a réduit l'afflux de cellules immunitaires dans la cavité péritonéale [38].
Le thromboxane A2 est produit et sécrété par les plaquettes activées en réponse à l'exposition au collagène. Il se lie ensuite à ses récepteurs présents à la surface des plaquettes, propageant l'activation plaquettaire et potentialisant l'agrégation [75,76]. De manière très importante, en plus du TXA2, les plaquettes sécrètent également d'autres molécules pro-hémostatiques et pro-inflammatoires, telles que l'ADP, la sérotonine, le polyphosphate et la noradrénaline [6]. TXA2 favorise également la vasoconstriction [77, 78] et, plus récemment, il a été démontré qu'il provoque des réponses de démangeaison et de grattage chez la souris [79, 80].
Plusieurs D7L se sont avérés se lier à U46619, un analogue de TXA2 plus stable par des expériences ITC et ont montré qu'ils inhibaient l'agrégation plaquettaire in vitro induite par U46619. Fait important, ces protéines ont également inhibé l'agrégation plaquettaire induite par l'acide arachidonique (précurseur du thromboxane A2) et des concentrations plus faibles de collagène (dans lequel l'agrégation plaquettaire repose sur TXA2 et ADP pour potentialiser le signal), prouvant qu'elles sont en effet capables de se lier au TXA2 synthétisé par les plaquettes, et pas seulement son analogue stable utilisé pour les expériences d'ITC et de cristallographie [29,30,37,38,40].
CysLTs et TXA2 sont également connus pour favoriser la contraction des muscles lisses. Des tests ont montré qu'An. stephensi D7L1 (désormais classé comme D7L2), par exemple, était capable d'inhiber la contraction de l'iléon de cobaye favorisée par LTC 4- et la contraction de l'aorte de rat favorisée par U 46619- in vivo [30].
Les OBP d'insectes ont été initialement décrits dans les appendices olfactifs et gustatifs, où ils se lient, solubilisent et transportent des substances sémiochimiques, ainsi que régulent la durée de la réponse odorante. Plus tard, il a été démontré qu'ils étaient également présents dans les organes non sensoriels, tels que l'intestin moyen, les glandes accessoires, les testicules, le réceptacle séminal, les tubules de Malpighi et même dans la glande à venin de guêpe, indiquant qu'ils pourraient avoir une large gamme de ligands et leurs fonctions sont non limité à la chimioréception (examiné dans [20,21]). Par conséquent, la plupart des tests de liaison et des données de structure disponibles ont été réalisés avec des ligands tels que des phéromones, des molécules odorantes, des alcools et d'autres composés organiques synthétiques [20, 26, 81–84]. Jusqu'à présent, aucun OBP d'insecte ne s'est avéré se lier aux amines biogènes. Néanmoins, il a été démontré que certains OBP se lient aux alcools gras à longue chaîne, comme le bombykol, une phéromone produite par Bombyx mori [82], ou aux acides gras à longue chaîne et à l'acide arachidonique, le précurseur des eicosanoïdes comme rapporté pour Aedes aegypti OBP22 [85, 86], par exemple. Aé. aegypti OBP22 est présent dans l'antenne, la trompe femelle et les organes reproducteurs mâles et est transféré aux femelles pendant l'accouplement [86], ce qui suggère que sa fonction ne se limite pas à la chimioréception. Des études structurales montrent qu'à l'état sans ligand, cette protéine est composée d'hélices 6 - comme les OBP classiques des insectes. Cependant, en présence d'un ligand, OBP22 subit un changement conformationnel de son C-terminal formant une septième -hélice [85] agrandissant la poche de liaison. Il convient de noter que les auteurs ont observé que cet OBP présente la plus grande similitude avec le domaine N-terminal des protéines D7L, et sa septième hélice formée lors de la liaison aux acides gras occupe une position très similaire à la septième hélice observée dans ces domaines de liaison aux lipides D7L [85 ].
3.4. ADP Binding D7s
Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), contrairement à tout D7L caractérisé jusqu'à présent, ne peut pas lier les eicosanoïdes ou les amines biogènes, probablement en raison de quelques modifications importantes dans certaines positions critiques au niveau de leurs poches N- et C-terminales, comme la présence d'une glycine au lieu de l'acide glutamique en position 155, il est très important de former une liaison hydrogène avec le groupe hydroxyle 5- du cycle indole de la sérotonine dans la majorité des D7 de liaison aux amines biogènes, ainsi qu'une histidine en position 172 au lieu de tyrosine, comme observé dans la majorité des protéines D7 biogéniques de liaison aux amines (Figure 4). Au lieu de cela, il a été démontré qu'il se lie aux dérivés phosphorylés de l'adénosine ATP, ADP et AMP (50 adénosine tri-, di et mono diphosphate, respectivement) avec une affinité élevée, l'adénosine et l'adénine avec des affinités significativement plus faibles [39]. Une autre particularité est le fait que l'interaction avec ses ligands se produit entre les domaines de type OBP N- et C-terminaux, plutôt que des cavités à l'intérieur de l'un d'eux [39].
Les concentrations intracellulaires d'ATP et d'ADP sont étroitement maintenues et en cas de lésion, l'ADP et l'ATP sont libérés dans le milieu extracellulaire après la lyse cellulaire et peuvent agir comme des molécules pro-inflammatoires et pro-hémostatiques [76, 87]. L'ADP active l'agrégation plaquettaire et est sécrétée par les plaquettes activées en réponse à des agonistes, tels que le collagène exposé après une lésion vasculaire, pour propager davantage l'agrégation [76, 88]. En raison de sa capacité à se lier à l'ADP, il a été démontré que CxD7L1 [39] inhibe le changement de forme des plaquettes induit par des concentrations plus faibles de collagène, ainsi que l'agrégation déclenchée par des doses plus élevées (1 µM) d'ADP et des doses plus faibles de collagène dans lesquelles l'agrégation dépend de la sécrétion de seconds médiateurs tels que l'ADP et le TXA2.
4. Protéine de liaison aux hormones juvéniles des moustiques (mJHBP) : que fait une protéine de type D7- dans l'hémolymphe des moustiques ?
En 2017, Kim et ses collègues [89], pour trouver des protéines apparentées à D 7- exprimées en dehors des glandes salivaires, ont trouvé et décrit une nouvelle protéine principalement présente dans l'hémolymphe des pupes et des moustiques Aedes aegypti adultes (mâles et femelles). Des orthologues de cette protéine ont également été trouvés dans différentes espèces d'Anopheles et de Culex, partageant plus de similitudes que leurs protéines D7 salivaires. Comme les formes longues salivaires D7, cette protéine possède deux domaines de type OBP. Son N-terminal a conservé de nombreux résidus impliqués dans la liaison des eicosanoïdes dans les D7 salivaires, ce qui suggère qu'une poche de liaison lipidique pourrait être présente, tandis que sa composition C-terminale était très différente de tout autre D7/D7- comme décrit jusqu'ici. Les expériences de l'ITC ont montré que cette protéine, appelée protéine juvénile de liaison aux hormones de moustique (mJHBP), ne peut pas lier les eicosanoïdes mais a une affinité et une spécificité élevées pour l'hormone juvénile (JH). Les données structurelles montrent qu'en effet son architecture de domaine N-terminal est similaire à leurs homologues dans les protéines D7L, contenant deux liaisons disulfure et étant composées d'hélices 7 - et contenant la plupart des résidus impliqués dans son interaction avec JH III. Néanmoins, contrairement à ceux observés pour les protéines salivaires D7L décrites jusqu'à présent, certains des résidus C-terminaux participent également à la liaison, notamment l'extension de l'hélice -13 fermant l'entrée de la poche de liaison [89]. De manière très importante, comme l'ont bien abordé les auteurs, cette protéine est structurellement complètement différente de la protéine de liaison de l'hormone juvénile de l'hémolymphe décrite jusqu'à présent chez Bombyx mori [90].
L'hormone juvénile régule les processus les plus divers chez les insectes, notamment le développement [91], la mue et la métamorphose [92], la reproduction et l'ovogenèse [93–95] et l'immunité [96,97]. Lorsque le rôle physiologique d'Aedes aegypti mJHBP a été étudié en éliminant son gène par CRISPR-cas9, aucun effet sur le développement, la croissance ou la reproduction n'a été observé [98]. Néanmoins, les moustiques assommés (KO) avaient une réponse immunitaire innée altérée, étant plus sensibles aux infections bactériennes lorsqu'ils étaient confrontés à des doses sublétales d'E. coli et produisant des quantités significativement plus faibles de peptides antimicrobiens après l'infection par rapport aux moustiques de type sauvage (WT). . Ces effets étaient cohérents avec le nombre inférieur et la composition différente des hémocytes chez les moustiques KO observés par les auteurs [98].
5. Conclusions
Les protéines salivaires de type OBP, comme les membres de la famille D7 et PdSP15, jouent un rôle crucial dans la facilitation de l'alimentation sanguine, ciblant différentes molécules impliquées dans l'hémostase de l'hôte et la réponse inflammatoire. La duplication génétique des gènes salivaires, y compris les D7, et la mutation rapide entraînent le gain et la perte de fonctions au sein de différents membres de la famille. Cette diversité n'est pas exclusive aux protéines D7 et a été décrite dans d'autres familles comme les lipocalines d'insectes [6,7].
Les défenses de l'hôte contre les morsures ne sont pas exclusives aux diptères hématophages, ni la cible ni la présence de protéines pour y faire face. Néanmoins, la manière de surmonter ces défis est diverse parmi les groupes d'arthropodes en raison de l'évolution indépendante de l'hématophagie résultant en un large répertoire de protéines pour contrer les réponses hémostatiques, inflammatoires et immunitaires de l'hôte [2,4,5,7,15,16]. . Par exemple, les protéines D7 peuvent se lier aux amines biogènes et aux eicosanoïdes. Chez les tiques et les punaises triatomes, les lipocalines (évolution indépendante), une famille de protéines complètement différente avec une architecture très distincte composée de 8 feuillets antiparallèles entourant une poche de liaison, reprennent ces fonctions [7, 99–105]. Chez les phlébotomes, les D7 de forme courte sont absents et la fonction de liaison aux amines biogéniques est prise en charge par la famille des protéines "jaunes" [71], alors qu'ils ont des D7L qui se lient aux eicosanoïdes [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, contrairement aux autres D7, lie l'ADP. Des apyrases, enzymes qui catalysent l'hydrolyse de l'ATP et de l'ADP en AMP et Pi (phosphate inorganique) ainsi que des protéines de liaison à l'ADP et des 50nucléotidases ont été décrites dans la salive de diverses espèces d'arthropodes hématophages, sans oublier d'autres protéines qui inhibent l'agrégation plaquettaire ciblant d'autres molécules. tels que le collagène et la thrombine (revue par [76]).
Comprendre la composition de la salive est crucial pour l'étude de la biologie des vecteurs et de son interaction avec l'hôte. En outre, il fournit des informations précieuses pour le développement de nouvelles approches de lutte contre les maladies à transmission vectorielle. Par exemple, dans la plupart des maladies à transmission vectorielle, l'agent pathogène est injecté dans l'hôte avec la salive du vecteur lors de la piqûre. Le fait que certaines protéines salivaires soient immunogènes en fait d'excellents outils épidémiologiques en tant que biomarqueurs de l'exposition humaine à la morsure de vecteur, comme indiqué pour l'extrait de protéine de glande salivaire d'Aedes [106] et An. gambiae D7s [107]. Leur capacité à déclencher des réponses immunitaires en fait également d'excellents candidats vaccins, comme c'est le cas de PdSP15, une protéine salivaire de type OBP qui s'est révélée être un candidat vaccin prometteur contre la leishmaniose cutanée [47].
Contributions d'auteur:
PHA et JFA ont examiné la littérature, rédigé la première ébauche du manuscrit, révisé considérablement les ébauches suivantes et approuvé la version finale. Tous les auteurs ont lu et accepté la version publiée du manuscrit.
Financement:
Ce travail a été financé par le programme de recherche intra-muros du NIAID, National Institutes of Health.
Déclaration du comité d'examen institutionnel :
N'est pas applicable.
Déclaration de consentement éclairé :
N'est pas applicable.
Déclaration de disponibilité des données :
N'est pas applicable.
Remerciements :
Les auteurs remercient José Marcos Chaves Ribeiro d'avoir révisé ce manuscrit et d'avoir fourni de précieuses suggestions et commentaires.
Les conflits d'intérêts:
Les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêt.
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