Tioester-innehållande protein 1
| Tioester-innehållande protein 1- | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identifierare | |||||||
| Organism | |||||||
| Symbol | TEP1 | ||||||
| Entrez | 2828233 | ||||||
| RefSeq (Prot) | NP_523578.1 | ||||||
| UniProt | B5AZK7 | ||||||
| |||||||
Tioester innehållande protein 1 , ofta kallad TEP1 , är en nyckelkomponent i leddjurens medfödda immunsystem. TEP1 identifierades först som en nyckelimmunitetsgen 2001 genom funktionella studier på Anopheles gambiae- myggor.
TEP1 är ett antimikrobiellt protein som verkar i ett system som påminner om den mänskliga komplementvägen , som skadar patogenernas cellmembran. Studier har visat att TEP1 är strukturellt och funktionellt homologt med det humana komplementproteinet C3 . TEP1 är nu känt för att vara viktigt i motståndet hos Anopheles- myggor mot Plasmodium- infektion, och riktar sig mot malariaparasiten under dess invasion i myggornas kroppshåla. Efter denna upptäckt har proteiner innehållande insektstioester kommit under ökad granskning från det vetenskapliga samfundet som möjliga mål för sjukdomsbekämpning.
TEP1 kodas av två olika alleler TEP1-S och TEP-R som är specifika för känsliga respektive resistenta myggpopulationer.
Strukturera
Flera kristallografistudier har använts för att bestämma strukturen för TEP1. TEP1 innehåller ett mycket reaktivt tioestermotiv , som kan genomgå spontan hydrolys. Tioestergruppen är funktionellt väsentlig för att TEP1 ska kovalent till ytan av invaderande patogener. Tep1 är ett multimert protein, vilket betyder att det är bildat av flera associerade polypeptidkedjor . TEP1 består av en serie av 6 makroglobulindomäner, en β-ark CUB-domän och en essentiell tioesterdomän, som skyddar tioestermotivet från för tidig aktivering och hydrolys genom att skydda det i molekylens kärna.
Jämförelser av TEP1-S- och TEP1-R-genprodukterna visar att de två alleliska varianterna kodar för strukturella skillnader som är särskilt vanliga i tioesterdomänen. Dessa skillnader förändrar både stabiliteten hos tioesterbindningen och förmågan hos TEP1 att interagera med andra faktorer i myggans hemolymfa .
C3-homologi
Strukturen av TEP1 och dess homolog med ryggradsdjur - komplementprotein C3- är mestadels bevarad. Det finns dock vissa skillnader mellan de två molekylerna, till exempel till skillnad från C3 saknar TEP1 en anafylatoxindomän . Frånvaron av denna domän betyder att den exponerade tioesterbindningen av aktiv TEP1 är instabil.
Mognande
TEP1-proteinet glykosyleras och utsöndras i kroppshålan av myggimmunceller som en 165 kDa zymogen - denna inaktiverade form är känd som TEP1-F. Vid parasitinfektion klyvs TEP1-F. Ett proteas bearbetar fullängdsmolekylen till två fragment som förblir nära associerade: ett ~75 kDa N-terminalt och ett ~85 kDa C-terminalt fragment som innehåller tioesterbindningen. Det kluvna proteinet är känt som TEP1-cut och representerar den aktiverade formen. Denna mekanism är ekvivalent med mognaden av ryggradsdjurs pro-C3 till aktiv C3 som sker i det endoplasmatiska retikulumet .
Nyligen arbete har föreslagit att de två formerna av TEP1, hela TEP1-F och TEP1-snittet, har separata roller.
Fungera
TEP1 är en central komponent i myggans immunsvar mot invaderande parasiter som Plasmodium . I likhet med komplementproteinet C3 i funktion fungerar TEP1 som ett opsonin som underlättar omfattande parasitdöd. TEP1 binder kovalent till ytan av invaderande patogener, vilket främjar fagocytos , lys och melanisering . Genom denna aktivitet anses TEP1 vara en viktig determinant för Anopheles vektorkapacitet. TEP1 är en antimikrobiell peptid som associeras med APL1C/LRIM1-heterodimerer för att fungera som en mönsterigenkänningsreceptor (PRR) som identifierar och svarar på specifika mönster på patogena cellytor.
Studier har visat att TEP1 är en nyckelmolekyl för att begränsa antalet parasiter hos myggor. RNA-interferens (RNAi) -experiment har illustrerat betydelsen av TEP1 för att eliminera malariainfektioner hos myggor. RNAi -nedbrytning av TEP1 med hjälp av dsRNA resulterade i en femfaldig ökning av Plasmodium- oocystor i TEP1-S tystade myggor. Nedbrytning av TEP1-R stoppar parasitmelanisering.
Aktivering
TEP1-F utsöndras i hemolymfan där det bearbetas av ett för närvarande okänt proteas till dess aktiva form – den tvåkedjiga molekylen TEP1-Cut. Klyvning till den skurna formen följs av en förändring i proteinstrukturen som exponerar tioesterbindningen. Denna konformationsförändring gör det möjligt för TEP1 att reagera och binda kovalent till molekyler på ytan av invaderande patogener.
förordning
Uttrycket av TEP1 och andra gener involverade i myggans anti-parasitiska svar är en mycket reglerad process. Basnivån för TEP1-uttryck regleras av insektsvägar och IMD-vägar. Dessa immunvägar begränsar uttrycket av TEP1-kodande gener genom NF-kB /REL- transkriptionsfaktorer . TEP1 interagerar med ett heterodimert proteinkomplex som består av två leucinrika upprepningsdomäner (LRR) som innehåller proteiner: leucinrik immunmolekyl 1 (LRIM1) och Anopheles Plasmodium -responsivt leucinrikt repeterande protein 1 (APL1C). LRR-molekylerna har två huvudroller: för det första fungerar som kontrollproteiner som förhindrar inaktivering av TEP1 genom hydrolys av tioesterbindningen eller bindning till självvävnader och för det andra medierar bindningen av TEP1 till patogenytor.
LRIM1/APL1C-heterodimeren har tre domäner, som kombinerar elementen i en N-terminal LRR-region, ett mönster av cysteinrester och en C-terminal coiled-coil-domän. Dessa funktioner bestämmer hur komplexet interagerar med TEP1.
Komplettera vägaktivitet
Komplementsystemet ansågs tidigare vara ett exklusivt inslag i immunförsvaret hos ryggradsdjur tills komplementliknande molekyler klonades i icke-ryggradsdjursarter som hästskokrabba och myggor. Upptäckten av C3-liknande molekyler i en mängd olika arter tyder på att komplementvägen i synnerhet den alternativa komplementvägen är evolutionärt gammal. TEP1-kaskaden liknar mest den alternativa vägen eftersom insekter inte har adaptiv immunitet . Till skillnad från den klassiska komplementvägen är TEP1-vägen antikroppsoberoende och förlitar sig istället på närvaron av faktorer som är permanent närvarande vid låga nivåer i hemolymfen. Dessutom använder både TEP1-vägen och den alternativa vägen konvertasmedierade amplifieringsloopar för att öka patogenopsonisering .
Konvergent evolution
Tioesterinnehållande protein (TEP) dök upp tidigt i djurens utveckling: medlemmar av denna familj har identifierats i olika organismer som nematoder , insekter, blötdjur, fiskar, fåglar och däggdjur. TEP1 i Anopheles gambiae är en av de bäst studerade av dessa molekyler. Trots nära strukturella och funktionella likheter fylogenisk analys visat att TEP1 och andra artropod-tioesterproteiner faktiskt bildar en separat kladd från komplementfaktorer för ryggradsdjur. Dessa data tyder på att deras komplementliknande aktivitet är ett troligt exempel på parallell evolution . Ytterligare forskning behövs på detta område.
Potentiell användning vid malariakontroll
Karakteriseringen av TEP1 och andra liknande insektsimmunfaktorer i insekter representerar nya möjligheter att förhindra överföring av insektsvektorburna sjukdomar. Forskningen fokuserar för närvarande på vektor/parasitinteraktioner, särskilt de mellan Plasmodium- och Anopheles -myggor, för att upptäcka nya, förbättrade malariaförebyggande metoder. TEP1 undersöks som ett möjligt mål för genetisk manipulation . Ett viktigt syfte med denna forskning är att skapa myggpopulationer som är resistenta mot Plasmodium- parasiter och därmed minska spridningen av malaria.
externa länkar
- Baxter Lab Research: undersöker insektsimmunitet för att förhindra överföring av sjukdomar
- Anopheles Group Research in Mosquito Genetic