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사상충 N 정의

Dec 10, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7951(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

N-연결 글리코실화는 진핵생물 단백질의 중요한 번역 후 변형입니다. N-연결된 글리칸은 숙주 기생충 상호작용에서 역할을 하는 표면 및 분비된 사상 단백질에 존재합니다. 글리코실화된 Brugia malayi 단백질의 예는 이전에 확인되었지만 이 기생충이나 다른 사상충 기생충의 N-연결 글리코프로테옴에 대한 체계적인 연구는 없었습니다. 이 연구에서는 LC-MS/MS 분석을 위해 N-글리코실화된 펩타이드를 풍부하게 하기 위해 조작된 탄수화물 결합 단백질인 Fbs1을 사용하여 향상된 N-글리코 FASP 프로토콜을 적용했습니다. 그런 다음 기생충의 세 가지 숙주 단계(성체 여성, 성체 남성 및 마이크로필라리아)의 단백질에 N-글리코사이트를 매핑했습니다. N-글리코실화된 펩타이드의 Fbs1 농축은 N-글리코사이트의 식별을 향상시켰습니다. 우리의 데이터는 1273개의 N-글리코사이트를 포함하는 582개의 N-연결 당단백질을 식별했습니다. 확인된 N-당단백질의 유전자 온톨로지 및 세포 위치 예측은 이들이 대부분 막 및 세포외 단백질임을 나타냅니다. 성충 암컷 벌레, 성체 수컷 벌레 및 마이크로필라리아의 결과를 비교하면 단백질 수준뿐만 아니라 개별 N-글리코사이트 수준에서도 N-글리코실화의 가변성을 찾을 수 있습니다. 이러한 변형은 잠재적인 치료 표적 또는 바이오마커로 잘 자리잡은 숙주 기생충 경계면의 단백질의 예로서 큐티클 N-당단백질 및 성충 제한 N-당단백질에서 강조됩니다.

Brugia malayi는 현재 전 세계 50개국에서 8억 5900만 명 이상의 사람들을 위협하고 있는 쇠약하고 만성적으로 소외된 열대 질병인 림프 사상충증을 유발하는 세 가지 인간 사상충 기생충 중 하나입니다1,2. 개인의 증상은 림프계와 신장의 손상, 결국 생식기 및 사지 부종으로 인한 림프관 막힘을 포함하여 경증부터 중증까지 다양할 수 있습니다1,2. 면역 능력이 있는 개인의 림프계에 서식하는 성충은 평균 6~8년 동안 생존할 수 있습니다. 암컷 벌레는 수백만 마리의 마이크로필라리아(미성숙 유충)를 방출하며, 이 유충은 혈류로 이동하여 이 기생충의 매개충인 모기에게 먹이를 주어 섭취할 수 있습니다. 모기 내에서 마이크로필라리아는 탈피하여 여러 단계를 거쳐 감염성 제3 유충 단계(L3)로 발전하며, 이는 혈분을 통해 다른 인간에게 전염될 수 있습니다. 이 L3 유충은 수명주기1,2를 완료하는 림프계로 이동하면서 탈피하고 성숙해집니다. 림프 사상충증을 퇴치하기 위한 WHO의 노력의 일환으로 66개국에서 70억 개 이상의 치료법이 전달되었습니다1,3. 현재 치료법은 혈액 내에서 순환하는 마이크로필라리아를 낮추거나 제거하여 전염을 줄이는 데 효과적이지만, 필라리아증과 관련된 증상을 일으키는 성충을 죽이지는 못합니다3,4. 또한, 현재 치료법에 대한 새로운 저항성이 보고되었습니다5,6. 사용 가능한 통제 조치를 확장하려면 사용 가능한 약물 옵션과 약물 목표를 늘리기 위한 추가 연구가 필요합니다.

면역 조절 및 면역 회피와 같은 포유류 숙주와의 기생충 매개 상호 작용을 통해 B. malayi 및 기타 사상충 기생충이 면역 능력이 있는 숙주에서 수년 동안 존재할 수 있으며 활발한 조사 영역을 나타냅니다7. 벌레 표면에 존재하거나 분비되거나 배설되거나 기생충에 의해 숙주로 방출된 세포외 소포에 존재하는 당접합체는 모두 이러한 기생충이 제거 없이 수년간 존재할 수 있도록 하는 중요한 메커니즘의 일부입니다8,9,10,11. 이러한 중요한 분자와 합성 경로에 대한 자세한 특성 분석을 통해 추가 개발을 위한 후보 바이오마커, 치료 표적, 백신 분자 또는 진단 도구를 강조할 수 있습니다. 예를 들어, 림프 사상충증에 대한 현재 진단 테스트는 단일클론 항체를 사용하여 Wuchereria bancrofti 순환 사상충 항원을 검출하는 것입니다. 최근 연구에 따르면 인식된 에피토프는 글리칸이며 구조를 완전히 특성화하려면 추가 연구가 필요합니다.

For parasitic nematodes, the host parasite interface can be defined as the cuticle or outer exoskeleton covering of the worm, excretory-secretory (ES) components, and extracellular vesicles. Early studies of filarial worm cuticle proteins identified two B. malayi glycoproteins. gp29 (Bm2151) is a major surface glycoprotein found in the cuticle of adult worms with homology to the glutathione peroxidases that are part of the oxidative stress response22. gp15/400 (Bm6083 or Bm6084, Bma-npa-1) is a nematode polyprotein allergen related glycoprotein found in the cuticle of the adult worms and is thought to play a role in acquiring the required fatty acids that the worms cannot synthesize de novo22,23. Recently, gp15/400 was described as an immunodominant antigen targeted by human IgE monoclonal antibodies produced from parasite infected human sera24. Later studies broadened the number of cuticle associated proteins but little is known about their glycosylation status25. ES-62 (Bm9816) is a major secreted glycoprotein in filarial nematodes26,27 and of special interest due to immunomodulatory phosphorylcholine substitution of its N-glycans8,9,26. Larger proteomic studies of excreted and secreted proteins28,29, extracellular vesicle proteins30 and membrane or surface enriched proteins31 highlighted more proteins that are exposed to the mammalian host. However, the possibility of glycan-mediated interactions with the host were not addressed in these strictly proteomic analyses. N-linked glycosite mapping in Caenorhabditis elegans, a soil living nematode, identified 829 N-linked glycoproteins in one study and 1010 N-linked glycoproteins in a second21,32. These studies that identified over a thousand N-glycoproteins included all stages (egg, L1, L2, L3, L4, and adult worms) of the nematode life cycle (2015)." href="/articles/s41598-023-34936-9#ref-CR33" id="ref-link-section-d12369696e568"33. A recent glycosite mapping of a Clade V34 parasitic nematode, Haemonchus contortus, identified 291 N-linked glycoproteins35 from only a mixed adult worm sample./p> pyro-Glu/ -17.026549, amidated @ D and E / -0.984016. The mass spectrometry proteomics data have been deposited to the ProteomeXchange Consortium via the PRIDE40 partner repository with the dataset identifier PXD039002 and 10.6019/PXD039002./p> 200 and a peptide length > 4 for the Fbs1 enriched samples. For the Total samples, which had a higher complexity, we used a Byonic score of > 300 and a peptide length > 4. The Byonic score is a gauge of the accuracy of the peptide spectrum match41. Single unique peptides that were associated to only one protein, in one replicate of the sample, and were not present in the remaining five samples are marked by an asterisk in Supplemental Table S1 and not included in further data analysis. To compare the proteins identified by LC-MS/MS to previously published proteomic studies28,29,30,31,42,43 that used different protein IDs, we cross referenced the Wormbase38 and UniProt44 databases to correlate Wormbase ID from our data to the PUB_loci/pub_locus numbers or to UniProtKB ID for the B. malayi proteome and to the UniProt database to correlate NCBI ID with UniProtKB ID or wBm gene numbers for the Wolbachia proteome. The synonyms we found associated with each protein in our dataset used for cross referencing are listed in Supplemental Table S2./p>

We used NetNGlyc-1.046 to find the canonical N-X-S/T glycosites present in each N-glycoprotein. We used Weblogo47 to create a sequence logo for extracted -10 to + 10 amino acid sequences. We used BioVenn48 to generate a proportional Venn diagram. We used TMHMM-2.049 to predict transmembrane domains. We used UpsetR50 to generate UpsetR intersecting set plots. The gene ontology identification and functional enrichment analysis was performed using g:Profiler (version e105_eg52_p16_e84549f.) with g:SCS multiple testing correction method applying significance threshold of 0.0551. We used ggplot (2016)." href="/articles/s41598-023-34936-9#ref-CR52" id="ref-link-section-d12369696e755"52 to generate scatter plots from gene enrichment data analysis. We used DeepLoc to predict subcellular localization for each N-glycoprotein53. We used Parasite Biomart at Wormbase to search for both C. elegans and H. contortus orthologs to identified B. malayi N-glycoproteins54. We used Clustal Omega to generate a multiple sequence alignment55./p> (2015)./p>