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マダニ（Haemaphysalis longicornis）に咬まれた際の宿主皮膚におけるタンパク質発現レベルとリン酸化レベルの包括的な解析
Comprehensive analysis of protein expression levels and phosphorylation levels in host skin in response to tick (Haemaphysalis longicornis) bite.
PMID: 32682108 DOI: 10.1016/j.jprot.2020.103898.
抄録
マダニは、ほとんどの脊椎動物の表面から血液を吸う寄生節足動物です。彼らは様々な病原体を媒介することができます。ダニの吸血は、宿主の皮膚にさまざまな程度の損傷を引き起こします。哺乳類の皮膚の免疫調節、血管修復、創傷治癒に関連するタンパク質は、皮膚を損傷から保護するために、その発現と翻訳後修飾を調節することによって、マダニに咬まれた場合に反応します。タンパク質の最も一般的な翻訳後修飾としてのタンパク質のリン酸化は、細胞のシグナル伝達、遺伝子発現、細胞周期の迅速な制御に重要な役割を果たしている。本研究では、哺乳類の皮膚がマダニに咬まれても抵抗する分子制御機構を系統的に解明するために、幼虫、ニンファル、成虫を用いて健康なウサギの皮膚組織を咬んだ。その後、定量的プロテオミクス技術を用いたデータ非依存取得を行い、マダニ咬傷後のウサギの皮膚におけるタンパク質発現とリン酸化の変化を詳細に調べた。その結果、同定された4034個のタンパク質と1795個のリン酸化タンパク質のうち、合計202個のタンパク質と435個のリン酸化部位がH. longicornisに咬まれた後に変化していることが明らかになった。吸血の便宜を図るために、ウサギの皮膚に注入されたH. longicornisの唾液中の活性物質は、宿主の皮膚におけるトリコヒアリンやペプチジルアルギニンデミナーゼ3の発現レベルをダウンレギュレートさせ、宿主の脱毛や再生障害を引き起こす可能性がある。同時に、H. longicornisの唾液中の活性物質は、宿主の皮膚の微小管アクチン架橋因子1のリン酸化とそれ以上の不活性化をもたらし、宿主の創傷の治癒を遅らせるようにした。マダニ咬傷に応答して、宿主の皮膚は、フィブリノーゲンおよびフィブロネクチンの高発現による凝固を促進し、インテグリンリンリンクドキナーゼおよびテナシンＣの高発現による血管修復を促進するとともに、リン酸化タンパク質Ｎｃｋアダプタータンパク質１のリン酸化を促進し、エズリンおよびインテグリンの高発現による創傷治癒を促進する。また、マダニ咬傷後の宿主皮膚におけるコロナイン、NADPHオキシダーゼ、カルネキシン、カルレティキュリンなどのタンパク質のアップレギュレーションやIL-4Rのリン酸化レベルは、マダニ咬傷に対する免疫応答が重要な防御的役割を果たしていることを示唆していた。一方、アップレギュレーションされた2つのレクチン、マンノース受容体C型1とDC-SIGNは、皮膚がマダニに咬まれているかどうかを識別し、監視するための分子メーカーとして機能する可能性があることを発見した。重要性：Haemaphysalis longicornisは、ほとんどの脊椎動物の表面から血液を吸う寄生節足動物である。彼らは様々な病原体を媒介することができ、ヒトや家畜に有害である。本研究は、H. longicornisに感染したウサギの皮膚におけるタンパク質発現レベルを定量的に調べた初めての研究である。また、マダニに感染した宿主の皮膚を対象とした初めての定量的リン酸化プロテオミクス研究でもある。本研究では、マダニに咬まれると宿主の脱毛や再生障害が起こることを明らかにしました。ダニ咬傷に抵抗するために、宿主は免疫応答を活性化し、血管修復や創傷治癒システムを開始します。さらに、いくつかのリン酸化タンパク質が宿主の免疫や血管修復を促進しています。これらの結果は、マダニ咬傷に対する宿主の防御機構をさらに理解し、抗マダニワクチンの開発、抗マダニ薬の開発、マダニ媒介疾患の診断の基礎を提供するのに役立つと考えられます。
Ticks are parasitic arthropods that suck blood from the surface of most vertebrates. They can transmit a variety of pathogens. The blood sucking of ticks causes varying degrees of damage to the skin of the host. Proteins related to immune regulation, vascular repair, and wound healing in mammalian skin respond to tick bites by regulating their expression and post-translational modifications to protect the skin from injury. Phosphorylation of proteins, as the most common post-translational modification of proteins, plays an important role in the rapid regulation of cell signal transduction, gene expression and cell cycle. To systematically explore the molecular regulatory mechanisms employed by mammalian skin to resist tick bites, larval, nymphal, and adult Haemaphysalis longicornis were used to bite the skin tissues of healthy rabbits in the present study. The quantitative proteomic technology data-independent acquisition was then carried out to investigate in depth the changes in protein expression and phosphorylation in rabbit skin after tick bite. The results showed that among the 4034 proteins and 1795 phosphorylated proteins identified, a total of 202 proteins and 435 phosphorylation sites were changed after H. longicornis bite. In order to provide convenience for sucking blood, active substances in the saliva of H. longicornis injected into the rabbit's skin can cause the expression level of trichohyalin and peptidyl arginine deiminase 3 in the skin of the host downregulate, which can make the host hair loss and regeneration disorders. At the same time, the active substances in saliva of the H. longicornis led to the phosphorylation of microtubule actin cross-linking factor 1 in the host's skin and further inactivation, so as to delay the healing of the host wound. In response to tick bites, the host skin promotes coagulation through high expression of fibrinogen and fibronectin, and vascular repair through high expression of integrin linked kinase and tenascin C, as well as accelerated phosphorylation of the phosphorylated protein Nck adaptor protein 1, and wound healing through high expression of ezrin and integrin. The upregulation of proteins such as coronin, NADPH oxidase, calnexin, and calreticulin and phosphorylation level of IL-4R in the host skin after the H. longicornis bite indicated that the immune response was playing an important defensive role in response to tick bites. Meanwhile, we found that the upregulated two lectins, mannose receptor C-type 1 and DC-SIGN, may serve as molecular makers to identify and monitor whether the skin is bitten by ticks. SIGNIFICANCE: Haemaphysalis longicornis are parasitic arthropods that suck blood from the surface of most vertebrates. They can transmit a variety of pathogens and are harmful to humans and livestock. The present study is the first quantitative proteomic study on protein expression levels in the rabbit skin after infection by H. longicornis. It is also the first quantitative phosphoproteomic study in the host skin infected by ticks. In this study, we found that tick bites cause the host hair loss and regeneration disorders. For resisting tick bite, the host activates the immune response and initiates vascular repair and wound-healing systems. In addition, some phosphorylated proteins promote host immunity and vascular repair. These results can help us further understand the defence mechanism of the host against tick bites, provide a basis for the development of an anti-tick vaccine, the development of anti-tick drugs, and the diagnosis of tick-borne diseases.
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