Mitana anjara toerana lehibe ny fanafody famonoana bibikely amin'ny famahana ny tsy fahampian-tsakafo maneran-tany sy ny ady amin'ny aretina entin'ny olombelona. Na izany aza, ny olana mitombo amin'ny fanoherana ny fanafody famonoana bibikely dia mitaky maika ny fahitana ireo akora vaovao mikendry ireo lasibatra tsy dia ampiasaina loatra. Ny fantsona mety ho mpandray bibikely mandalo (TRPV)—Nanzhong (Nan) sy tsy mavitrika (Iav)—dia afaka mamorona fantsona heterologous (Nan-Iav) ary miparitaka any amin'ireo taova mekanosensory izay mifehy ny geotropism, ny fandrenesana ary ny proprioception amin'ny bibikely. Ny fanafody famonoana bibikely sasany, toy ny aphidopyrrolidone (AP), dia mikendry ny Nan-Iav amin'ny alàlan'ny fomba tsy fantatra. Mandaitra amin'ny bibikely manindrona (hemipterans) ny AP, manakana ny fihinanana amin'ny alàlan'ny fanelingelenana ny asan'ny kofehy. Ny AP dia afaka mifamatotra amin'ny Nan ihany, fa ny Nan-Iav ihany no afaka mifandray amin'ny agonists, anisan'izany ny nicotinamide endogenous (NAM), ka mampiseho ny asan'ny fantsona. Na dia eo aza ny mety ho lasibatra fanafody famonoana bibikely ny Nan-Iav, dia tsy dia fantatra loatra ny momba ny fivorian'ny fantsona, ny toerana mifamatotra ara-dalàna, ary ny fitsipika miankina amin'ny Ca2+, izay manakana ny fivoaran'ny fanafody famonoana bibikely bebe kokoa. Ato amin'ity fandalinana ity, ny mikroskopia cryo-elektronika dia nampiasaina mba hamaritana ny rafitry ny Nan-Iav ao amin'ny bibikely Hemiptera ao amin'ny toetry ny tsy misy calmodulin-ligand, ary koa miaraka amin'ny AP sy NAM eo amin'ny sisin'ny sehatra cytoplasmika miverimberina ankyrin (ARD). Mahagaga fa hitanay fa ny proteinina Nan mihitsy dia afaka mamorona pentamer, izay voalamina amin'ny alàlan'ny fifandraisana ARD amin'ny AP. Ity fandalinana ity dia mampiseho ny fifandraisana molekiola eo amin'ny famonoana bibikely sy ny agonista ary ny Nan-Iav, izay manasongadina ny maha-zava-dehibe ny ARD amin'ny fiasan'ny fantsona sy ny fivorian'izy ireo, ary mikaroka ny mekanisma mifehy ny Ca2+.
Eo anatrehan'ny fiovan'ny toetr'andro maneran-tany izay miha-mafy hatrany, ny fiharatsian'ny fandriampahalemana ara-tsakafo maneran-tany dia iray amin'ireo fanamby lehibe amin'ny taonjato faha-21, izay misy fiantraikany ratsy eo amin'ny fiaraha-monina.1,2Ny tatitry ny Fikambanana Iraisam-pirenena Momba ny Fahasalamana momba ny Toe-karena sy ny Fanjifana eto Amin'izao Tontolo Izao 2023 (SOFI) dia manombana fa eo amin'ny 2,33 lavitrisa eo ho eo ny olona maneran-tany no mijaly noho ny tsy fanjarian-tsakafo antonony ka hatramin'ny mafy, izay olana efa hatry ny ela.3,4Mampalahelo fa tombanana ho 20% ka hatramin'ny 30% na mihoatra amin'ny vokatra no very isan-taona noho ny bibikely sy ny mikraoba, ary ny fiakaran'ny maripana manerantany dia antenaina hampitombo ny fanoheran'ny bibikely sy ny fahalemen'ny vokatra.4,5,6,7,8Tena ilaina ny fampandrosoana ny fanafody famonoana bibikely, tsy vitan'ny hoe miaro ny voly amin'ny bibikely sy mampihena ny fiparitahan'ny aretina entin'ny mpandefa bibikely fotsiny, fa miady amin'ny aretina entin'ny olombelona toy ny dengue, tazomoka, ary ny aretin'i Chagas, izay miha-mahatohitra ny fanafody famonoana bibikely.5,9,10,11
Anisan'ireo lasibatra lehibe amin'ny fanafody famonoana bibikely misy poizina amin'ny atidoha, ny fantsona TRPV heterotetramerika Nanchung (Nan)-Inactive (Iav) dia maneho kilasin'ny fanafody famonoana bibikely hita tato anatin'ny folo taona farany, anisan'izany ireo fanafody famonoana bibikely azo vidiana eny an-tsena toy ny imidacloprid sy pyraclostrobin.12, 13, 14Ny aphidopyrrolifen (AP) famonoana bibikely semisynthetic dia vokatra vao novolavolaina sy novarotra izay ny singa fototra dia ny Inscalis®, famonoana bibikely mavitrika, izay mifamatotra amin'ny AP amin'ny ambaratonga asa subnanomolar.15Tsy dia misy poizina tampoka amin'ny bibikely mpamindra vovobony, bibikely mahasoa ary zavamananaina hafa tsy kendrena ny AP, ary rehefa ampiasaina araka ny toromarika eo amin'ny marika, dia afaka mampihena ny fanoherana ny fanafody famonoana bibikely hafa.16, 17, 18Miely patrana amin'ny karazana bibikely ny Nan sy Iav, miara-miseho ao amin'ny neurons mpandray chordal stretch amin'ny antenne sy ny rantsambatana ihany, ary tena ilaina amin'ny fandrenesana, ny fahatsapana ny hery misintona, ary ny proprioception.13,16,19,20,21,22Ny AP, imidacloprid, ary pyraclostrobine dia mandrisika ny Nan-Iav complex amin'ny alàlan'ny mekanisma miavaka, izay manakana ny famindrana famantarana proprioceptive.13,16,23Ho an'ny bibikely manindrona (hemipterans) toy ny afida sy ny lalitra fotsy, ny fahaverezan'ny fahatsapana ny tenany dia manimba ny fahafahany misakafo, izay mitarika ho amin'ny fahafatesana.13,24Mahaliana fa ny AP dia mampiseho fifandraisana avo lenta amin'ny Nan-Iav complex ary fifandraisana ambany amin'ny Nan irery. Ny fifamatoran'ny AP amin'ny Nan-Iav dia miteraka herinaratra, saingy ny fifamatoran'ny Nan irery dia tsy mandrisika ny fiasan'ny fantsona. Ny Iav mihitsy no tsy mifamatotra amin'ny AP mihitsy.16Izany dia manondro fa ny Nan sy Iav dia mety hifamatotra mba hamorona fitambarana fantsona Nan-Iav samihafa (ohatra, miaraka amin'ny tahan'ny stoikiometrika samihafa na fandaminana samihafa ao anatin'ny tahan'ny stoikiometrika mitovy) na mety hifamatotra amin'ny toerana maro ny AP. Ankoatra izany, ny nicotinamide agonist voajanahary (NAM) dia mifamatotra amin'ny Drosophila Nan-Iav miaraka amin'ny fifandraisana micromolar, izay mampiseho fiantraikany mitovy amin'ny an'ny aphids (AP) in vitro.16,25ary manakana ny fiforonan'ny aphid sy ny fihinanany, izay mitarika amin'ny fahafatesany amin'ny farany25,26Mahatonga fanontaniana maro ireo angon-drakitra ireo. Ohatra, mbola tsy mazava ny fomba niforonan'ny Nan-Iav heterodimer, ireo toerana fifamatorana ampiasaina handrindrana ireo molekiola kely, ary ny fomba fandrindran'ireo molekiola kely ireo ny fiasan'ny fantsona amin'ny alàlan'ny fanakanana ny proprioception. Ankoatra izany, mbola tsy mazava ny antony mahatonga ny Nan tsy miasa ary tsy dia mifandray amin'ny AP, raha toa kosa ka miasa ny Nan-Iav heterodimer ary mifandray amin'ny AP amin'ny fifandraisana ambony kokoa. Farany, mbola tsy dia fantatra loatra ny momba ny fandrindrana ny asan'ny Nan-Iav miankina amin'ny Ca2+ sy ny fomba fampidirana azy amin'ny fizotran'ny famantarana neuronal.. 13,21
Ato amin'ity fandalinana ity, izay nampifangaroana ny mikroskopia cryo-elektronika, ny elektrofiziolojia, ary ny teknika fametahana radioligand, dia nohazavainay ny fivorian'ny Nan-Iav sy ny fomba fifandraisany amin'ny mpandrindra molekiola kely. Ankoatra izany, dia nahita calmodulin (CaM) mifamatotra tsy tapaka amin'ny Iav sy ny pentamers Nan voaaro amin'ny AP izahay. Ireo valiny ireo dia manome fahatakarana manan-danja momba ny fandrindrana ny ion kalsioma ao amin'ny fantsona, ny fivorian'ny fantsona, ary ireo anton-javatra mamaritra ny fifandraisan'ny ligand. Ny tena zava-dehibe dia ny nanamarinanay fa ny ARD dia mitana anjara toerana lehibe amin'ireo dingana ireo. Ny fandalinanay ny fantsona bibikely feno mifamatotra amin'ny fanafody famonoana bibikely momba ny fambolena mifandraika amin'izany.27, 28, 29Manokatra fahafahana ho an'ny fampandrosoana ny indostrian'ny fanafody famonoana bibikely, manatsara ny fahombiazana sy ny maha-manokana ny fanafody famonoana bibikely, ary ahafahana mampihatra ireo akora mikendry TRPV amin'ny karazana hafa mba hiatrehana ny fandriampahalemana ara-tsakafo manerantany sy ny fiparitahan'ny aretina entin'ny biby.
Hitanay ihany koa fa ny Nan-Iav dia fehezin'ny Ca2+, ary ny mekanisma mifehy azy dia tarihin'ny CaM mifamatotra tsy tapaka. Zava-dehibe ny manamarika fa ity fitsipika mifehy ny Nav miankina amin'ny Ca2+ ity dia samy hafa be amin'ny mekanisma mifehy ny fantsona ion hafa (ohatra, ny fantsona Na+ misy voltage sy ny fantsona TRPV5/6).52,53,54,55,56,57Ao amin'ny fantsona Nav1.2, ny sehatra C-terminal an'ny CaM dia mifandray amin'ny sehatra C-terminal (CTD), ary ny Ca2+ dia miteraka fifamatoran'ny sehatra N-terminal amin'ny ampahany distal an'ny CTD.56Ao amin'ny fantsona TRPV5/6, ny sehatra C-terminal an'ny CaM dia mifamatotra amin'ny CTH, ary ny Ca2+ dia miteraka fanitarana miakatra ny sehatra N-terminal ao amin'ny mason-koditra, ka manakana ny fahafahan'ny cation miditra.53,54Manolotra modely ho an'ny fiasan'ny Nan-Iav-CaM izay fehezin'ny Ca2+ izahay (Sary 4h). Amin'ity modely ity, ny sehatra N-terminal an'ny CaM dia mifamatotra tsy tapaka amin'ny sehatra C-terminal (CTH) an'ny Iav. Ao amin'ny toetry ny fitsaharana (fifantohana ambany [Ca2+]), ny sehatra C-terminal an'ny CaM dia mifandray amin'ny Nan, manamafy orina ny endrika ARD ary mampiroborobo ny fisokafan'ny fantsona. Ny fifamatoran'ny agonist/mpamono bibikely amin'ny fantsona dia miteraka fisokafan'ny mason-koditra, mitarika amin'ny fidiran'ny Ca2+. Avy eo dia mifamatotra amin'ny CaM ny Ca2+, ka miteraka fisarahana amin'ny sehatra C-terminal amin'ny ARD an'ny Nan. Satria ny fanakanana ny fifamatoran'ny CaM dia manafoana ny fiantraikan'ny Ca2+ amin'ny fanakanana, ity fisarahana ity dia manova ny fivezivezen'ny ARD, ka miteraka fanakanana na tsy fahatsapana miankina amin'ny Ca2+. Ny famerenana haingana ny fikorianan'ny fantsona aorian'ny fanesorana ny ion calcium (Sary 4g) dia manondro fa ity mekanisma ity dia manamora ny valiny haingana amin'ny famantarana neuronal izay ampitain'ny Ca2+. Ankoatra izany, ny faritra C-terminal an'ny Iav, izay mbola tsy dia mazava loatra, dia voalaza fa mitana anjara toerana hafa amin'ny fanindriana ny fantsona sy ny fanaraha-maso ankehitriny.21
Farany, ny fanadihadianay dia mampiseho ny rafitra avo lenta amin'ny fantsona TRP famonoana bibikely sy famonoana bibikely izay manan-danja amin'ny fambolena—zavatra tsy fantatray teo aloha. Tsara homarihina fa nohazavainay ny rafitra sy ny asan'ny fantsona bibikely ao amin'ny sela olombelona (HEK293S GnTi–) fa tsy ao amin'ny sela bibikely. Manoloana ny fitomboan'ny fanoherana ny famonoana bibikely sy ny tsindry mitohy amin'ny fiarovana ara-tsakafo sy ny pathogens, ny asanay dia manome fampahalalana manan-danja izay hanamora ny fampivoarana ny famonoana bibikely vaovao ho tombontsoan'ny fahasalaman'ny olombelona sy ny fiarovana ara-tsakafo manerantany. Ny fanadihadiana dia naneho fa ny famonoana bibikely toy ny AP dia mahomby amin'ny bibikely sasany rehefa ampiasaina araka ny toromarika momba ny marika ary manana poizina mahery vaika ambany ho an'ny mpamindra vovobony mahasoa, izay mampiseho ny fiarovana azy ireo amin'ny tontolo iainana.13,16Ankoatra izany, ny fitsapana ny sasany amin'ireo akora azo avy amin'ny AP amin'ny moka dia naneho fa amin'ny farany dia very ny fahafahany manidina. Ny fahatakarana ny fomba ifandraisan'ireo akora manovaova ireo amin'ny Nan-Iav dia hanamora ny fanovana ireo akora efa misy na ny fampivoarana ireo akora vaovao mba hahazoana vokatra mahomby kokoa sy mahomby kokoa.marinafanaraha-maso ny bibikely. Ny fanadihadianay dia mampiseho fa ny fifandraisana Nan-Iav ARD dia tena ilaina tsy amin'ny fandrindrana ny asan'ny akora endogenous, pesticides, ary Ca2+-CaM ihany, fa amin'ny fanangonana fantsona ihany koa. Manoro hevitra izahay fa ny fanelingelenana ny fanangonana heterodimer amin'ny molekiola kely dia mety ho fomba fiasa miavaka sy mampanantena amin'ny fampivoarana ireo mpanakana ny fantsona ion.
Amin'ireo gène orthologous valo, ireo gène feno an'ny voangory volontany (Halyomorpha halys) Nanchung sy Inactive no nofantenana, izay naneho fitoniana tsara tao anaty savony. Ireo gène voamboatra dia nohatsaraina tamin'ny codon ho an'ny fanehoan-kevitry ny olombelona ary natambatra tao amin'ny vector pBacMam pCMV-DEST (Life Technologies) tamin'ny fampiasana toerana famerana XhoI sy EcoRI. Izany dia niantoka fa ireo klôna dia tao anatin'ny frame miaraka amin'ny marika C-terminal GFP-FLAG-10xHis sy mCherry-FLAG-10xHis, izay notapahin'ny HRC-3C protease (PPX), ka nahafahan'ny sela mahaleo tena.maneho HevitraIreto avy ireo "primer" nampiasaina mba handikana ny Nanchung sy ny Inactive tao amin'ny vecteur pBacMam:
Nalaina tamin'ny alalan'ny mikraoskaopy elektrôna fandefasana (FEI) Titan Krios G2 misy fakantsary K3 sy sivana angovo Gatan BioQuantum ny sary mikroskopika an'ireo poti tsirairay. Nampiasaina tamin'ny 300 keV ny mikraoskaopy, miaraka amin'ny fandrindrana angovo 20 eV, haben'ny piksela santionany 1.08 Å/piksel (fanamafisana nominal 81,000x), ary gradient defocus manomboka amin'ny -0.8 ka hatramin'ny -2.2 μm. Natao tamin'ny frame 40 isan-tsegondra ny fandraketana horonan-tsary tamin'ny fampiasana mikraoskaopy Latitude S (Gatan) miaraka amin'ny tahan'ny fatra nominal 25 e–px−1 s−1, fotoana fiposahan'ny hazavana 2.4 s, ary fatra manontolo eo amin'ny 60 e–Å−2 eo ho eo.
Natao tamin'ny sarimihetsika ny fanitsiana ny fihetsehana vokatry ny taratra sy ny fandanjana fatra tamin'ny fampiasana MotionCor2 ao amin'ny RELION 4.061. Natao tao amin'ny cryoSPARC ny fanombanana ny masontsivana momba ny fiasan'ny famindrana fifanoherana (CTF) tamin'ny fampiasana ny fomba fanombanana CTF mifototra amin'ny patch62. Nesorina tamin'ny fanadihadiana manaraka ny photomicrographs misy famaha mifanaraka amin'ny CTF ≥4 Å. Matetika, ny ampahany amin'ny photomicrographs 500–1000 no nampiasaina tamin'ny fisafidianana teboka tao amin'ny cryoSPARC, narahin'ny fihodinana maromaro amin'ny fanasokajiana 2D aorian'ny sivana mba hahazoana sary mazava ho an'ny fisafidianana poti-javatra mifototra amin'ny môdely. Avy eo dia nalaina ny poti-javatra tamin'ny fampiasana boaty famehezana 64-pixel sy binning 4-fold. Natao ny fihodinana maromaro amin'ny fanasokajiana 2D mba hanesorana ireo sokajy poti-javatra tsy ilaina. Ny modely 3D voalohany dia naorina indray tamin'ny fampiasana ny fanarenana ab initio ary nohatsaraina tamin'ny fampiasana ny fanatsarana tsy mitovy ao amin'ny cryoSPARC. Natao tao amin'ny cryoSPARC na RELION mifototra amin'ny heterogeneity ARD ny fanasokajiana 3D. Tsy nisy heterogeneity manan-danja tamin'ny sehatry ny membrane hita. Nohavaozina tamin'ny alalan'ny fomba C1 sy C2 ireo poti; ireo poti manana famaha C2 ambony kokoa dia noheverina ho mitovy amin'ny C2 ary nampidirina tao amin'ny RELION ho an'ny fanatsarana Bayesian. Avy eo dia nafindra tany amin'ny cryoSPARC ireo poti mba hahazoana fanatsarana farany tsy mitovy sy eo an-toerana. Ny famaha farany sy ny isan'ny poti dia aseho ao amin'ny Tabilao 1.
Rehefa nanodina ireo pentamera Nan+AP izahay, dia nandinika fomba isan-karazany hanatsarana ny famahaman'ny sehatra membrane (indrindra fa ny faritra mason-koditra), toy ny fanalana famantarana sy ny fanaronana TMD. Na izany aza, tsy nahomby ireo andrana ireo noho ny fikorontanana mety ho tafahoatra ao amin'ny faritra mason-koditra sy ny tsy fitoviana amin'ny ankapobeny amin'ny TMD. Ny famahaman'ny farany dia nokajiana tamin'ny fampiasana saron-tava novokarin'ny fomba fanodinana tsy mitovy amin'ny cryoSPARC, izay mikendry indrindra ny faritra ARD. Izany dia nahazo famahaman'ny sary ambony kokoa noho ny an'ny sehatra membrane (indrindra fa ny faritra VSLD).
Noforonina voalohany tamin'ny alalan'ny Coot63 ireo modely de novo voalohany amin'ny endrika apo an'ny bibikely Nanchung sy Inactive, ary noforonina tamin'ny alalan'ny AlphaFold264 ireo modely amin'ny bibikely Nan sy Iav mba hamantarana ireo faritra tsy dia matoky tena loatra. Ny modely Calmodulin dia nifototra tamin'ny fitoviana amin'ny vatana henjana amin'ny modely Ca2+-binding sy Ca2+-free ao amin'ny fidirana PDB 4JPZ56 sy 1CFD65. Nohatsaraina ireo modely tamin'ny alalan'ny fanatsarana boribory mba hahazoana antoka ny stereochemistry marina sy ny jeometrika tsara. Avy eo dia nohavaozina ho toy ny hakitroky ny lipida voafaritra tsara ny Phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, ary phosphatidylserine, ary napetraka tao amin'ny hakitroky mifanaraka amin'izany ao amin'ny tery junctions ny ligands NAM sy AP. Noforonina avy amin'ny tady SMILES an'ny isoforms ny rakitra fameperana tamin'ny alalan'ny eLBOW ao amin'ny PHENIX66. Farany, nohatsaraina tamin'ny habaka tena izy tao amin'ny PHENIX ireo modely tamin'ny alalan'ny fikarohana tambajotra eo an-toerana sy ny fampihenana manerantany miaraka amin'ny fameperana rafitra faharoa. Nampiasaina ho an'ny fanatsarana ny modely sy ny famakafakana ara-drafitra ny mpizara MolProbity, ary natao tamin'ny fampiasana PyMOL sy UCSF Chimera X ny sary. 67,68,69 Ny famakafakana ny aperture dia natao tamin'ny fampiasana ny mpizara HOLE,70 ary ny fanaovana sarintany momba ny fiarovana ny filaharana dia natao tamin'ny fampiasana ny mpizara Consurf.71
Natao tamin'ny fampiasana Igor Pro 6.2, Excel Office 365, ary GraphPad Prism 7.0 ny fanadihadiana statistika. Aseho amin'ny endrika salan'isa ± hadisoana mahazatra (SEM) ny angon-drakitra rehetra. Nampiasaina hampitahana vondrona roa ny fitsapana t-Student (roa-tailed, tsy misy paired). Nampiasaina hampitahana vondrona maromaro ny fanadihadiana tokana momba ny variance (ANOVA) arahin'ny fitsapana post hoc an'i Dunnett. *P< 0.05, **P< 0.01, ary ***P< 0.001 no noheverina ho manan-danja ara-statistika arakaraka ny fizarazarana ny angona. Ny Kd, ny sandan'ny Ki, ary ny elanelam-pitokisana 95% tsy simetrika dia nokajiana tamin'ny fampiasana GraphPad Prism 10.
Raha mila fanazavana fanampiny momba ny fomba fiasa amin'ny fandalinana, jereo ny Famintinana ny Tatitra momba ny Portfolio-n'ny Nature mifandray amin'ity lahatsoratra ity.
Ny modely voalohany dia naorina tamin'ny fampiasana ny modely calmodulin avy amin'ny tahiry PDB 4JPZ sy 1CFD. Ny koordinate dia napetraka tao amin'ny Protein Data Bank (PDB) teo ambanin'ny laharan'ny fidirana 9NVN (Nan-Iav-CaM tsy misy ligand), 9NVO (Nan-Iav-CaM mifamatotra amin'ny nicotinamide), 9NVP (Nan-Iav-CaM mifamatotra amin'ny nicotinamide sy EDTA), 9NVQ (Nan-Iav-CaM mifamatotra amin'ny aphenidolpyrrolline sy calcium), 9NVR (Nan-Iav-CaM mifamatotra amin'ny aphenidolpyrrolline sy EDTA), ary 9NVS (Nan pentamer mifamatotra amin'ny aphenidolpyrrolline). Ireo sary mikroskopia cryo-elektronika mifandraika amin'izany dia napetraka ao amin'ny Tahiry Mikroskopia Elektronika (EMDB) eo ambanin'ireto laharan'ny fidirana manaraka ireto: EMD-49844 (Nan-Iav-CaM tsy misy ligand), EMD-49845 (kompleksa Nan-Iav-CaM misy nicotinamide), EMD-49846 (kompleksa Nan-Iav-CaM misy nicotinamide sy EDTA), EMD-49847 (kompleksa Nan-Iav-CaM misy aphidopyrroline sy calcium), EMD-49848 (kompleksa Nan-Iav-CaM misy aphidopyrroline sy EDTA), ary EMD-49849 (kompleksa Nan pentamer misy aphidopyrroline). Aseho ato amin'ity lahatsoratra ity ny angon-drakitra manta ho an'ny fanadihadiana momba ny fiasa.
Fotoana fandefasana: 28 Janoary 2026