ガラパゴス海イグアナのプロテオミクスは、大腿腺タンパク質の機能と免疫システムを結びつけている

Proteomics of Galápagos marine iguanas links function of femoral gland proteins to the immune system.

• Frederik Tellkamp
• Franziska Lang
• Alejandro Ibáñez Ricoma
• Lena Abraham
• Galo Quezada
• Stefan Günther
• Mario Looso
• Fabian Jannik Tann
• Daniela Müller
• Franz Cemic
• Jürgen Hemberger
• Sebastian Steinfartz
• Marcus Krüger

抄録

ケモシグナリングと呼ばれる分子を介した個体間のコミュニケーションは、動植物の間で広く行われています。しかし、ほとんどのシステムに関与する物質の具体的な機能についての知識は不足しています。大腿腺は、トカゲの化学コミュニケーションに関与するワックス状物質を分泌する器官である。大腿腺から分泌される脂質や揮発性物質については、これまでにいくつかの生化学的研究が行われてきたが、分泌物のタンパク質組成や機能については全く知られていなかった。本研究では、プロテオミクス的手法を用いて、ガラパゴス海イグアナの大腿腺分泌物のタンパク質組成を網羅的に解析する初めての試みを行った。いくつかの臓器からのサンプルを用いて、次世代シークエンスと質量分析により、ウミイグアナのプロテオームを構築し、その結果、7,513個のタンパク質が得られました。そのうち大腿腺には、ケラチン、小血清タンパク質、脂肪酸結合タンパク質など、4,305個のタンパク質が存在した。意外なことに、パートナー認識や種間コミュニケーションに明確な役割を持つタンパク質は確認できませんでした。また、大腿腺が感染症の重要なバリアとして機能していることが示唆された。さらに、大腿腺からは、グラム陰性病原体に対する有効性が知られているオンコシンなど、大腸菌や枯草菌に対しても同様の作用を示す新規抗微生物ペプチドが報告されています。このプロテオミクスデータセットは、将来の機能性タンパク質解析のための貴重なリソースであり、大腿腺分泌物が自然免疫系の機能も果たしていることを示しています。

Communication between individuals via molecules, termed chemosignaling, is widespread among animal and plant species. However, we lack knowledge on the specific functions of the substances involved for most systems. The femoral gland is an organ that secretes a waxy substance involved in chemical communication in lizards. While the lipids and volatile substances secreted by the femoral glands have been investigated in several biochemical studies, the protein composition and functions of secretions remain completely unknown. Applying a proteomic approach, we provide the first attempt to comprehensively characterize the protein composition of femoral gland secretions from the Galápagos marine iguana. Using samples from several organs, the marine iguana proteome was assembled by next-generation sequencing and mass spectrometry, resulting in 7,513 proteins. Of these, 4,305 proteins were present in the femoral gland, including keratins, small serum proteins, and fatty acid-binding proteins. Surprisingly, no proteins with discernible roles in partner recognition or inter-species communication could be identified. However, we did find several proteins with direct associations to the innate immune system, including lysozyme C, antileukoproteinase (ALP), pulmonary surfactant protein (SFTPD), and galectin (LGALS1) suggesting that the femoral glands function as an important barrier to infection. Furthermore, we report several novel anti-microbial peptides from the femoral glands that show similar action against Escherichia coli and Bacillus subtilis such as oncocin, a peptide known for its effectiveness against Gram-negative pathogens. This proteomics dataset is a valuable resource for future functional protein analysis and demonstrates that femoral gland secretions also perform functions of the innate immune system.

Published under license by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.