ペリビテリン-2
Pomacea canaliculata perivitellin-2
識別子
生物Pomacea canaliculata（ゴールデンアップルスネイル）
シンボルPCPV2
代替記号PV2

ペリビテリン-2（PV2）は、スクミリンゴガイ（ Pomacea maculata、PmPV2）およびスクミリンゴガイ（ Pomacea canaliculata、PcPV2）の卵囲卵液中に存在する孔形成毒素です。ペリビテリンと呼ばれるこのタンパク質は、卵に大量に蓄積されます（総タンパク質の約20% ）。毒素として、PV2は卵を捕食者から保護するだけでなく、発育中のスクミリンゴガイの胚にも栄養を与えます。[ 1 ]

構造と安定性

これらの約 172 kDa のタンパク質はAB 毒素の二量体で、それぞれがタキレクチンファミリーの炭水化物結合タンパク質(標的モジュール) と膜攻撃複合体およびパーフォリン ( MACPF ) ファミリーの孔形成タンパク質(毒性ユニット)がジスルフィド結合して構成されています。 [ 2 ] [ 3 ]研究されている他のほとんどのPomacea属巻貝のペリビテリンと同様に、PV2 は広範囲の pH 値で非常に安定しており、胃腸消化に耐えます。これは、卵の栄養価を低下させることで捕食を阻止する抗栄養防御システムに関連する特性です。[ 2 ] [ 1 ] [ 4 ]

機能

卵黄周囲液 の一部である卵黄周囲2は、発達中の胚の栄養源となり、特に最終段階では自由生活への移行中にエネルギー源や構造分子として利用されると考えられています。[ 5 ] PV2はまた、胚を捕食から守る複雑な防御システムにおいても役割を果たしています。[ 2 ] [ 6 ] [ 1 ]

Pomacea maculata perivitellin-2
識別子
生物Pomacea maculata (巨大リンゴカタツムリ)
シンボルピムPV2
代替記号PV2

PV2はレクチンとパーフォリンの両方の活性を持ち、その特定の構造の2つのサブユニットに関連している。[ 2 ] [ 3 ]レクチンとして、PV2はウサギの赤血球を凝集させ、in vitroおよびin vivo の両方で腸細胞の細胞膜に結合することができる。[ 2 ] [ 1 ] [ 7 ]パーフォリンとして、PV2は腸細胞を破壊して細胞膜コンダクタンスを変え、人工脂質二重層に大きな孔を形成することができる。[ 3 ]これらのペリビテリンに関する興味深い問題は、2つの免疫タンパク質（レクチンとパーフォリン）の組み合わせによって新しい毒性物質が生じ、タンパク質外適応の優れた例となったことである。[ 2 ] [ 3 ]このバイナリ構造には、主に細菌と植物で説明される毒素のグループである「 AB毒素」内のPV2が含まれます。 PV2毒素では、レクチンが特定のグリカンを認識して標的膜に結合し、送達「B」サブユニットとして機能し、その後、孔形成「A」サブユニットが脂質二重層を破壊して大きな孔を形成し、細胞死につながるため、真の孔形成毒素を構成します。[ 3 ]

哺乳類に対する毒性

PV2毒素は、血流に入るとマウスに対して非常に有毒であることが判明しており（LD50、96時間で0.25 mg/kg、ip）、致死量未満の投与を受けたマウスは、衰弱と無気力、頭を下げて前かがみの姿勢（起立性呼吸）、半眼、頻呼吸、多毛、後肢の極端な外転、麻痺、体重を支えることができない（四肢麻痺）などの神経学的兆候を示しました。[ 3 ] [ 6 ]影響を受けたマウスの組織病理学的分析により、PV2毒素は脊髄の後角、特に第2および第3灰白質板に影響を及ぼし、カルシウム代謝を変化させ、ニューロンのアポトーシスを引き起こすことがわかりました。[ 6 ]神経毒性に加え、PV2はマウスに摂取されると腸管毒性を示すことが最近示されました。これは動物性タンパク質にはこれまで考えられていなかった作用です。[ 1 ]細胞レベルでは、PV2は腸管細胞に対して細胞毒性を示し、細胞表面の形態変化を引き起こし、膜粗度を増加させます。全身レベルでは、PV2の経口投与はマウスの腸管粘膜に大きな形態変化を引き起こし、吸収面を減少させます。さらに、PV2はパイエル板に到達し、リンパ濾胞を活性化してアポトーシスを誘発します。[ 1 ]

孔形成毒素の進化

アンプルアリ科におけるMACPF-タキレクチン複合体の進化の模式図。MACPF遺伝子とタキレクチン遺伝子のゲノム配列に基づき、このモデルは、アンプルアリ科の共通祖先にMACPF-タキレクチン複合体の単一コピーが存在していたと示唆している。2種のPomacea種においてのみ、MACPF-タキレクチン遺伝子は高度に多様化しており、Ampullariidae科全体で保存されているMACPF-タキレクチン遺伝子と、縦列重複によって生成されたPomacea特異的な複数のMACPF-タキレクチン遺伝子の両方が存在する。最終的な1-MACPFおよび2-タキレクチン構成は、 Pomaceaの卵白腺でのみ発現し、その卵でタンパク質が検出される。遺伝子図の枠内の数字はそれぞれ骨格番号と骨格内の遺伝子番号である。例えば、Lanistes nyassanusは、骨格Lny_22924にMACPF遺伝子（Lny_22924_0.25）とタキレクチン遺伝子（Lny_22924_0.27）を含んでいます。Pomacea canaliculataについては、遺伝子図の枠の上に染色体番号が表示されています。詳細はSun et al., 2019 [ 8 ]をご覧ください。

プロテオーム解析によると、MACPFレクチンとTachyレクチンは、 Pomacea属の卵に最も多く含まれるタンパク質の一つであるが、水中産卵を行う属では微量であることが示唆されている。[ 9 ] [ 10 ]化石記録によると、約300万年前、Pomacea属がMarisa属から分岐し、水上に産卵を開始した頃、これら2つの遺伝子は大規模な重複を受け、無関係なタンパク質が共有結合によって結合し、PV2 AB毒素へと二量体化することで、新たな役割を獲得した。この新しい構造は、消化不能で腸管毒性および神経毒性を持つ新たな毒素を生み出した。[ 3 ] [ 1 ]

参考文献

  1. ^ a b c d e f gジリオ ML、イトゥアルテ S、イバニェス AE、ドリオン MS、プリエト E、フェルナンデス PE、ヘラス H (2020)。「動物の自然免疫分子の新しい役割: カタツムリの卵 MACPF 毒素の腸管毒性活性」。免疫学のフロンティア。11 428.土井: 10.3389/fimmu.2020.00428。PMC  7082926。PMID  32231667。
  2. ^ a b c d e f Dreon MS, Frassa MV, Ceolín M, Ituarte S, Qiu JW, Sun J, et al. (2013-05-30). 「捕食に対する新たな動物防御機構：植物防御毒素や細菌攻撃毒素に類似したレクチンと孔形成鎖を結合したカタツムリ卵神経毒」 . PLOS ONE . 8 (5) e63782. Bibcode : 2013PLoSO...863782D . doi : 10.1371/ journal.pone.0063782 . PMC 3667788. PMID 23737950 .  
  3. ^ a b c d e f g Giglio ML, Ituarte S, Milesi V, Dreon MS, Brola TR, Caramelo J, et al. (2020年8月). 「カタツムリにおける2つの古代免疫タンパク質の新たな二量体孔形成毒素への適応」. Journal of Structural Biology . 211 (2) 107531. doi : 10.1016/ j.jsb.2020.107531 . hdl : 11336/143650 . PMID 32446810. S2CID 218873723 .  
  4. ^ Frassa MV, Ceolín M, Dreon MS, Heras H (2010年7月). 「リンゴガイ（Pomacea canaliculata）の卵由来の神経毒PV2の構造と安定性」. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics . 1804 (7): 1492– 1499. doi : 10.1016/j.bbapap.2010.02.013 . PMID 20215051 . 
  5. ^ Heras H, Garin CF, Pollero RJ (1998). 「Pomacea canaliculata（軟体動物門：腹足類）の胚発生および幼若個体における生化学的組成とエネルギー源」. Journal of Experimental Zoology . 280 (6): 375– 383. doi : 10.1002/(SICI)1097-010X(19980415)280:6<375::AID-JEZ1>3.0.CO;2-K . ISSN 1097-010X . 
  6. ^ a b c Heras H, Frassa MV, Fernández PE, Galosi CM, Gimeno EJ, Dreon MS (2008年9月). 「マウスに神経毒性効果を示す初の卵タンパク質」. Toxicon . 52 (3): 481– 488. Bibcode : 2008Txcn...52..481H . doi : 10.1016/j.toxicon.2008.06.022 . PMID 18640143 . 
  7. ^ Dreon MS, Fernández PE, Gimeno EJ, Heras H (2014年6月). 「侵略性スクミリンゴガイ（Pomacea canaliculata）の胚防御機構に関する知見：卵塊摂取はラットの腸管形態と成長に影響を及ぼす」 . PLOS Neglected Tropical Diseases . 8 (6) e2961. doi : 10.1371/journal.pntd.0002961 . PMC 4063725. PMID 24945629 .  
  8. ^ Sun J, Mu H, Ip JC, Li R, Xu T, Accorsi A, et al. (2019年7月). Russo C (編). 「4種のスクミリンゴガイゲノムが示す分岐、侵略性、陸生化の兆候」 . Molecular Biology and Evolution . 36 (7): 1507– 1520. doi : 10.1093 / molbev/msz084 . PMC 6573481. PMID 30980073 .  
  9. ^ Sun J, Zhang H, Wang H, Heras H, Dreon MS, Ituarte S, et al. (2012年8月). 「空中産卵する淡水産腹足類の卵囲卵液の初のプロテオーム」. Journal of Proteome Research . 11 (8): 4240– 4248. doi : 10.1021/pr3003613 . hdl : 11336/94414 . PMID 22738194 . 
  10. ^ Mu H, Sun J, Heras H, Chu KH, Qiu JW (2017年2月). 「淡水産腹足類における空中卵を産む卵黄周囲液タンパク質の統合プロテオームおよびトランスクリプトーム解析」 . Journal of Proteomics . 155 : 22–30 . doi : 10.1016/j.jprot.2017.01.006 . hdl : 11336/100499 . PMID 28095328. S2CID 19632393 .  
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