Kara bacaklı larva halindeki bir kenenin alttan görünümü. Kene, görsel görünümünü iyileştirmek için çeşitli floresan boyalarla mikroenjekte edildi. Kredi: Utpal Pal / Maryland Üniversitesi
Keneler, enfekte olmuş memeli kanından bir sitokini tespit etme yeteneğine sahiptir ve Lyme hastalığına neden olan bakterilere karşı bir savunma mekanizmasını tetikler.
Maryland Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, konakçı ile eklembacaklı parazit arasındaki ilk türler arası sinyal yolunu ortaya çıkardı. Yol, konağın kanındaki moleküllerin parazitin bağışıklığını ve gelişimini tetiklemesini içerir.
Çalışma, kenelerin Lyme hastalığına neden olan bakteri Borrelia burgdorferi ile enfekte farelerden alınan kanla beslendiğinde, fareden bir protein olduğunu göstermektedir. Bağışıklık sistemi, kene hücreleri üzerindeki reseptörleri aktive ederek kene organlarının daha hızlı gelişmesi için sinyal verir ve bakteriler kene bulaşmadan önce bir bağışıklık tepkisi oluşturur.
Kısa bir süre önce Science dergisinde yayınlanan çalışma, potansiyel bir Lyme hastalığı gibi enfeksiyonların yayılmasını önlemek için kene önleyici aşılar veya terapötikler için hedef. Bulgular ayrıca türler arasındaki biyomoleküler karşılıklı bağımlılıkların evrimine dair önemli yeni bilgiler sağlıyor ve ilk kez hem bağışıklığın ve hayvan gelişiminin entegrasyonunu hem de tüm bitki ve hayvan hücrelerinin kullandığı eski bir hücre sinyal sistemi veya yolunun uyarlanabilirliğini vurguluyor. Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine’de profesör ve çalışmanın kıdemli yazarı Utpal Pal, “Korunmuş bir hücre sinyal yolunun bu uyarlanabilir esnekliği şaşırtıcıydı,” dedi. Kolej Parkı. “Süngerlerden insanlara kadar her şeyde bulunan bu yolun, başka bir uzak türden bir ligandı [bağlayıcı bir molekülü] kabul edecek kadar esnek olması dikkat çekicidir. Herkeste bulunan bu araç, bizim hayal bile edemeyeceğimiz bir şekilde kullanılıyor.”
Sağ tarafta, normal bir gövdeye sahip, kontrollü, kara bacaklı bir nimf kene var. Soldaki nimfte, JAK/STAT yolağı reseptörünü tetikleyen DOME-1 proteini yıkılarak anormal ve şiş vücut, sindirilmemiş kan unu ile yarı saydam karın, eşit olmayan veya ilkel bacaklar ve bozuk ağız parçaları gibi gelişimsel kusurlara neden oldu. . Kredi: Utpal Pal / Maryland Üniversitesi
Bulgu, diğer hücre sinyal yolaklarının diğer organizmalarda yeni kullanımlar için uyarlanmış olabileceğini ve immünoloji ile moleküler biyolojide gelecekteki keşifler için olgunlaşmış yeni bir alana işaret ettiğini gösteriyor.{4 }
Pal ve meslektaşları, kene biyolojisinin tam olarak anlaşılamayan bir alanı olan kene bağışıklığını araştırırken bu keşfi yaptılar. İlk çalışmalarında, kene bağışıklık sistemlerinin Borrelia bakterilerini nasıl tanıdığını anlamaya çalışan araştırmacılar, keneleri ya Borrelia ile enfekte olmuş bir fareden ya da enfekte olmamış bir fareden alınan kanla beslediler. İki grubu karşılaştırdıklarında, enfekte kan öğününün kenelerde normalde hücrelerin içinde enerji üreten bir proteini aktive ettiğini buldular. Protein, tüm çok hücreli organizmalarda bulunan JAK/STAT adı verilen basit bir sinyal yolu ile ilişkilidir.
Tüm hücresel sinyal yollarında olduğu gibi, belirli bir molekül ortamdaki bir şeyi algılar ve ardından bir reseptöre bağlanır. hücre duvarının dışı. Bu, hücre içinde, belirli bir geni açıp kapatan ve algılanan dış uyaranlara karşı bir yanıt oluşturan bir dizi tepkiyi başlatır.
JAK/STAT’ın, enfekte fare kanındaki Borrelia tarafından tetiklendiğini varsayarsak , araştırmacılar bakterileri izole ettiler ve JAK/STAT reseptörü ile hangi moleküllerin bağlandığını görmek için doğrudan kenelere enjekte ettiler. Şaşırtıcı bir şekilde, bakteri JAK/STAT’ı aktive etmedi. Neyin işe yaradığını öğrenmek için araştırmacılar, Borrelia bakterisini enfekte farelerin kanından çıkardılar ve “temiz” kanı kenelere verdiler. JAK/STAT yolu harekete geçti.
Araştırmacılar, kene sindirim sistemlerindeki bir proteinin JAK/STAT reseptörü olarak görev yaptığını ve bunun, üretilen sitokin protein interferon ile bağlanmak üzere evrimleştiğini keşfettiler. Borrelia gibi bir bakteri ile enfekte olmuş memelilerin bağışıklık sistemleri tarafından.
Maryland Üniversitesi’nden Utpal Pal, konakçı kanın bağışıklığı ve gelişimi tetiklediği türler arası sinyal yolunun keşfi hakkında. parazit içinde. Kredi: Maryland Üniversitesi
Araştırmacılar ayrıca, JAK/STAT reseptörü ve yolunun, yol enfekte bir kan unu tarafından aktive edilmemiş olsa bile normal kene gelişimi için önemli olduğunu bulmuşlardır. Pal ve meslektaşları, JAK/STAT reseptörünü üreten eksprese edilmiş geni yok ettiklerinde, keneler deforme olmuş bacaklara, ağız parçalarına ve sindirim sistemlerine sahip oldular ve beslenemez hale geldiler ve daha fazla büyümek için gelişim döngüsünü tamamlayamadılar.
{6 }Bu sonuçlar, kenelerde, JAK/STAT sinyal yolunun ve protein reseptörünün, bağışıklığı gelişimle bütünleştirmek için evrimleştiğini göstermektedir. Bakteriler, enfekte bir konağın kanındaki besinler için kenelerle rekabet edecek, bu nedenle bir kene, bir kan yemeğinin enfekte olduğu sinyalini aldığında, hızla büyümek, bu besinleri bakteriler onları almadan önce kullanmanın bir yoludur. Laboratuvar deneyleri, Borrelia ile enfekte fare kanıyla beslenen kenelerin, enfekte olmayan fare kanıyla beslenen kenelerden çok daha hızlı geliştiği konusunda hemfikirdir.
“Bu yolun bağışıklığı ve gelişimi entegre ettiğini anlamak, kenelerin bulaşmasını önlemeye yönelik potansiyel stratejiler açısından önemli çıkarımlara sahiptir. hastalık bulaşması, ”dedi Pal. “Çünkü yolu silerseniz, ağız kısımları bozuk olan keneler beslenemez ve hastalık bulaştıramaz. Ama benim için gerçekten heyecan verici olan bir diğer şey de, kenenin bağışıklık sisteminin patojeni patojenin kendisi yerine ev sahibinden gelen bir bağışıklık tepkisini kullanarak dolaylı olarak saptadığı ve kendi gelişimini hızlandırdığı bu tür bir erken uyarı sistemini görmemizdir.”{4 }
Referans: “Parazit ve konakçı arasındaki Dome1–JAK–STAT sinyali, vektör bağışıklığını ve gelişimini entegre eder”, yazan Vipin S. Rana, Chrysoula Kitsou, Shraboni Dutta, Michael H. Ronzetti, Min Zhang, Quentin Bernard, Alexis A. Smith , Julen Tomás-Cortázar, Xiuli Yang, Ming-Jie Wu, Oleksandra Kepple, Weizhong Li, Jennifer E. Dwyer, Jaqueline Matias, Bolormaa Baljinnyam, Jonathan D. Oliver, Nallakkandi Rajeevan, Joao HF Pedra, Sukanya Narasimhan, Yan Wang, Ulrike Munderloh, Erol Fikrig, Anton Simeonov, Juan Anguita ve Utpal Pal, 13 Ocak 2023, Science.
DOI: 10.1126/science.abl3837
Çalışma Ulusal Enstitü tarafından finanse edildi Alerji ve Bulaşıcı Hastalıklar, Steven ve Alexandra Cohen Vakfı, Howard Hu ghes Tıp Enstitüsü, Ulusal Çeviri Bilimlerini Geliştirme Merkezi (NCATS) ve Ulusal Diş ve Kraniyofasiyal Araştırma Enstitüsü.