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发现 ! JEV:外泌体蛋白组学揭示猪寄生虫与宿主互作机制

2020-05-25
中科新生命
1721

猪蛔虫(Ascaris suum)寄生于小肠,是最常见的猪寄生线虫之一,严重危害猪群健康。已有研究证明,一些寄生虫能够释放与宿主细胞融合的外囊泡EVs,这些EVs携带的小分子会在宿主-寄生虫互作过程中发挥作用。因此,加深对猪蛔虫分泌的EVs携带分子功能的认识,有可能为治疗猪寄生虫的疫苗和药物提供线索。

近日,来自丹麦、挪威等多国研究人员在《J Extracell Vesicles》(IF=11)杂志上在线发表了“Exploration of extracellular vesicles from Ascaris suum provides evidence of parasite–host cross talk”的研究论文,首次深入描述了猪蛔虫不同发育阶段和身体部位的细胞外囊泡(EVs),并阐述了外囊泡在宿主-寄生虫互作中的作用。

01丨研究材料

发育阶段:猪蛔虫的第三期幼虫L3、第四期幼虫L4和成虫。

部位:成虫分泌物(ES)、成虫体液(ABF)、成虫肠组织、不含EVs的上清液(SN)。

02丨技术方法

label-free定量蛋白质组学    miRNA测序 

03丨研究路线

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04丨研究结果

01 EVs提取并鉴定:猪蛔虫在体外产生并释放细胞EVs

为了明确EVs在寄生虫-宿主之间的作用,作者提取来自猪蛔虫成虫、L3、L4、体液和肠组织的EVs,采用透射电镜和NTA检测EVs的大小和特征,说明分离提取EVs的准确性和完整性。

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02  EVs作用分子鉴定1:miRNA结果显示靶基因与宿主免疫应答相关

最近的研究表明,EVs相关的miRNAs有助于对蠕虫和宿主的相互交流。因此,作者通过small RNA seq获得猪蛔虫不同发育阶段和不同部位EVs的miRNA数据。为了鉴定miRNAs的潜在靶基因,作者结合了感染蛔虫和未感染的猪的肠道组织的微阵列结果,进行了靶基因预测分析。其中2个基因在感染猪中上调,43个基因下调。作者主要关注免疫相关的基因,最终确定了在T细胞增殖和活化、细胞因子和趋化因子产生等过程中,发挥免疫相关功能的7个基因。这些基因在受感染的猪中都显著下调。综上说明,猪蛔虫的幼虫和成虫都会释放出细胞外miRNAs。这些miRNAs可能会靶向调节猪的基因,而这些靶基因编码与宿主免疫应答有关的蛋白质。

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03  EVs作用分子鉴定2:蛋白质组学显示EVs的蛋白分子具有免疫调节特性

除miRNAs外,EVs还含有多种蛋白质,包括囊泡膜,这些物质在宿主-寄生虫交流的许多方面(发病机制和免疫逃避)也发挥了重要作用。作者使用LC-MS/MS分析了猪蛔虫成虫ES EVs、完整的ES产物和ES SN,鉴定蛋白质组成和表达水平。在ES EVs、ES和ES SN中分别鉴定出总共268、101和129种蛋白质,其中3个样品中均存在61种蛋白质。EVs共有154种特异性蛋白,而ES仅有16种特异蛋白质,ES SN则仅有5种特异蛋白质。蛔虫释放的蛋白酶被认为在代谢性食品加工、迁移过程中的组织渗透以及宿主免疫调节方面(通过降解免疫细胞表面受体和肠道粘蛋白)发挥作用;热休克蛋白在激活先天免疫、诱导APCs成熟和提供触发适应性免疫应答的多肽方面发挥了关键作用。以上结果表明EVs的蛋白分子具有免疫调节特性,在宿主-寄生虫互作中发挥着重要作用。

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04  结论

本研究首次证明猪蛔虫在从L3、L4到成虫的发育过程都释放EVs。同时利用蛋白质组学技术和miRNA测序,在EVs的组分中鉴定到了可能针对宿主关键免疫基因的miRNAs及免疫调节特性的蛋白质,这些小分子帮助猪蛔虫逃避针对自身的固有宿主免疫反应,从而有利于猪蛔虫在宿主中的存活。该研究提高了人们对寄生虫在宿主恶劣环境中建立生存机制的认识。此外,对寄生虫生存至关重要的miRNAs可以作为抗寄生虫药物的靶点,作为传统驱虫药的替代品。