CC BY
4
УДК 576.8
https://doi.org/10.31016/978-5-6048555-6-0.2023.24.281-284
нейропептиды, участвующие в регуляции локомоторного поведения галловых растительных паразитических нематод (обзор)
Малютина Т. А.
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии и систематики паразитов и экспериментальной паразитологии,
Аннотация
Внимание исследователей в последние несколько десятков лет привлекают эндогенные FMRFамид-подобные нейропептиды, выявленные у ряда беспозвоночных животных, включая представителей типа Nematoda. Представлен обзор зарубежной литературы о функциональном значении эндогенных FMRFамид-подобных нейропептидов в локомоциях галловых фитонема-тод — представителей рода Meloidogyne Goldi, 1982: Meloidogyne incognita, M. minor, M. hapla и M. graminicola. В России подобные исследования не проводятся. Основные характеристики нейропептидов фитопаразитов получены в результате исследования генов (/Zp-гены), кодирующих эти нейропептиды. У нематоды M. incognita выявлены FMRFамид-подобная положительная имму-нореактивность в центральной нервной системе и 19 /lp-генов. Гены Mi-flp-12 и Mi-flp-14 кодируют нейропептиды, стимулирующие локомоции, а Mi-flp-32 кодирует нейропептид, угнетающий локомоции паразита. У нематод M. incognita и M. hapla выявлены G-протеин — связанные рецепторы (GPCR), кодируемые геном fp-32, установлено их сходство с рецептором 1 (C26F1) свободноживущей нематоды Caenorhabditis elegans. Сходные данные представлены в литературе в отношении нематоды M. graminicola. Пептидергиче-ская сигнальная нервная система галловых фитонематод сходна с системой нематод позвоночных и свободноживущих, что указывает на консерватизм системы у представителей всего типа Nematoda.
Ключевые слова: галловые фитонематоды, нервная система, fp-гены, рецепторы, РНК-интерференция
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова Российской академии наук» (119071, Россия, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 33)
neuropeptides involving in the regulation of locomotor behavior of root-knot plant-parasitic nematodes (review)
Malyutina T. A.
Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of the Laboratory of Ecology and Taxonomy of Parasites and Experimental Parasitology, [email protected]
Abstract
In the last few decades, the attention of researchers has been attracted by endogenous FMRFamide-like neuropeptides found in a number of invertebrates, including species of the Nematoda phylum. A foreign literature review was presented for the functional significance of endogenous FMRFamide-like neuropeptides in locomotor behaviour of root-knot phytonematodes, representatives of the genus Meloidogyne Goldi, 1982, namely, Meloidogyne incognita, M. minor, M. hapla and M. graminicola. In Russia, such studies are not carried out. The main characteristics of phytoparasitic neuropeptides were obtained from the study of genes flp-genes) that encode these neuropeptides. M. incognita was found to have FMRFamide-like positive immunoreactivity in the central nervous system and 19 flp genes. The Mi-flp-12 and Mi-fp-14 genes encode neuropeptides that stimulate locomotor behaviour, while Mi-flp-32 encodes a neuropeptide that inhibits parasite locomotor behaviour. Nematodes M. incognita and M. hapla were found to have G-protein-coupled receptors (GPCRs) encoded by the fp-32 gene, and their similarity to receptor 1 (C26F1) of the free-living nematode Caenorhabditis elegans was detected. Similar data were presented in the literature for M. graminicola. The peptidergic signaling nervous system of root-knot phytonematodes is similar to the system of nematodes in vertebrates and free-living nematodes, which indicates the conservatism of the system in species of the entire Nematoda phylum.
Keywords: root-knot phytonematodes, nervous system, flp genes, receptors, RNA interference
Введение. Внимание исследователей в последние несколько десятков лет привлекают эндогенные FMRFамвд-подобные нейропептиды, выявленные у ряда беспозвоночных животных, включая представителей типа Nematoda. Предполагается, что эти нейропептиды связаны со всеми физиологическими системами растительных паразитиче-
1 Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences (33, Leninsky pr., Moscow, 119071, Russia)
ских нематод, которые обеспечивают основу успешного паразити-рования в организме хозяина, к которым относятся локомоции, сенсорные системы, питание и репродукция. В обзоре рассмотрены публикации, в которых показана роль пептидергической системы галловых нематод в локомоторном поведении этих животных.
Материалы и методы. Исследования проведены на представителях рода Meloidogyne Goldi, 1982: Meloidogyne incognita, M. minor, M. hapla и M. graminicola при использовании непрямого иммунофлуоресцент-ного метода и метода in situ гибридизации; метода быстрой амплификации концов комплементарной ДНК в сочетании с ПЦР (полиме-разная цепная реакция); ПЦР в реальном времени; метода обратной генетики, а также биоинформатического и филогенетического методов [1-5].
Результаты исследований. У личинок 2-ого возраста нематоды M. incognita выявлена FMRFамид-подобная положительная иммуноре-активность в различных отделах центральной нервной системы [2]. Специфическое окрашивание обнаружено в циркумфарингальном (окологлоточном) нервном кольце, в латеральных ганглиях вентрального нервного ствола, в вентральных и дорзальных фарингальных нервах, что подтверждает наличие пептидергической нервной системы у галловых нематод.
У нематоды идентифицировано 19 генов (fp-гены), кодирующих различные FMRFамид-подобные нейропептиды [5].
Обнаружено, что гены Mi-flp-12 и Mi-flp-14 кодируют нейропептиды KHKFEFIRFамид, KHEYLRFамид и KHEFVRFамид, которые могут воздействовать на двигательную активность нематоды. Отмечается, что у нематоды Meloidogyne minor обнаруженflp-ген Mm-flp-12, который кодирует нейропептид KNNKFEFIRFамид, физиологические свойства которого сходны с нейропептидами, кодируемыми геном Mi-flp-12.
Выявлен физиологический эффект нейропептида KHEYLRFaмида, кодируемого генами Mi-flp-12 и Mi-flp-14, на двигательную активность нематоды M. incognita, который выражается в увеличении частоты движений головного конца личинки после экспозиции паразита в растворах этого нейропептида разной концентрации [4].
С помощью метода обратной генетики получена функциональная характеристика fp-гена — Mi-flp-32 нематоды M. incognita и определена физиологическая функция нейропептида AMRNALVRFамида,
кодируемого этим геном [1]. Установлено, что после предварительного выключения гена Mi-flp-32, скорость миграции личинок в экспериментальной колонке значительно увеличивается. Поэтому можно предположить, что нейропептид AMRNALVRFамид является ингибитором локомоций нематоды.
В работе отмечается, что у нематод M. incognita и M. hapla выявлены предполагаемые G-протеин связанные рецепторы (GPCR), кодируемые геном fp-32 и являющиеся близкими гомологами родопсин-подобного рецептора 1 (C26F1) свободноживущей нематоды Caenorhabditis elegans.
В литературе представлены сведения о выявлении у галловой фито-нематоды Meloidogyne graminicola, облигатного паразита риса и пшеницы, 9 fp-генов, а также даны молекулярные и функциональные характеристики этих fp-генов и гена, кодирующего нейропептид G-протеин-связанного рецептора Mg-flp-18 GPCR [3].
Заключение. Анализ литературы показал, что галловые фитонема-тоды имеют хорошо развитую пептидергическую нервную систему. Предполагается, что основной функцией сигнальной пептидергиче-ской нервной системы у галловых нематод является регулирование локомоторного поведения паразитов. Сходство функциональной характеристики пептидергической нервной системы галловых нематод, а также паразитических нематод позвоночных животных и свободно-живущих нематод указывает на консерватизм пептидергической сигнальной нервной системы представителей типа Nematoda в целом.
Список источников / References
1. Atkinson L. E. et al. Flp-32 Ligand/receptor silencing phenocopy faster plant pathogenic nematodes. PLoSpathogens. 2013; 9(2): e1003169.
2. Johnston M. J. G. et al. FMRFamide-like peptides in root knot nematodes and their potential role in nematode physiology. Journal of Helminthology. 2010; 84(3): 253-265.
3. Kumari C. et al. Molecular characterization of FMRFamide-like peptides in Meloidogyne graminicola and analysis of their knockdown effect on nematode infectivity. Gene. 2017; 619: 50-60.
4. Masler E. P., Nagarkar A., Edwards L., Hooks C. R. Behaviour of Heterodera glycines and Meloidogyne incognita infective juveniles exposed to nematode FMRFamide-like peptides in vitro. Nematology. 2012; 14(5): 605-612.
5. McCoy C. J. et al. New insights into the FLPergic complements of parasitic nematodes: Informing deorphanisation approaches. EuPA Open Proteomics. 2014; 3: 262-272.
