ミクソスポアレス感染に対するオリゴチャイテの免疫応答のトランスクリプトーム解析ミクソスポレウス属に感染したBranchiura sowerbyi

Transcriptomic analysis of oligochaete immune responses to myxosporeans infection: Branchiura sowerbyi infected with Myxobolus cultus.

• Yuanli Zhao
• Xinhua Liu
• Bingwen Xi
• Qianqian Zhang
• Aihua Li
• Jinyong Zhang

抄録

ミクソゾアは、無脊椎動物と脊椎動物をそれぞれ最終宿主、中間宿主とする2つの宿主サイクルを特徴とする内寄生虫である。しかし、無脊椎動物とミクソゾアの相互作用、特に宿主の免疫防御のパターンについてはほとんど知られていない。本研究では、RNAシーケンスを用いて、ミクソボラス属に自然感染したオリゴアカエテBranchiura sowerbyiの免疫応答に関与している可能性のある遺伝子を同定した。B. sowerbyiのトランスクリプトームをデノボでアセンブルしたところ、平均長896bp、N50長1754bpの119,031個のユニ遺伝子が得られた。比較トランスクリプトーム解析の結果，M. cultus感染群と非感染群の間で4059個の異なる発現遺伝子（DEG）が確認された．M. cultus感染に対する反応に関与するB. sowerbyi免疫因子のうち、レクチン、ユビキチン媒介プロテオリシス、ファゴサイトーシス、酸化的抗酸化反応、プロテアーゼ、プロテアーゼ阻害剤に関連するDEGが上昇していた。また、カルモジュリン、ヒートショック蛋白質、抗菌ペプチド、リセニン、血清アミオイドA蛋白質などの免疫関連分子の発現も有意に上昇した。RNA-seqにより同定された14の免疫関連DEGの発現パターンは、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応により検証された。本研究は、B. sowerbyiのトランスクリプトームを解析し、M. cultus感染に関連する可能性のある免疫関連分子を同定した初めての試みである。また、トランスクリプトームレベルでの無脊椎動物の宿主-菌糸体相互作用の最初の報告でもある。この結果は、最終的な宿主におけるミクソスポラス寄生虫の適応進化のメカニズムや、遺伝子型の異なる無脊椎動物宿主のミクソスポラス種に対する抵抗性の違いの遺伝的基盤の解明を促進するものである。

The Myxozoa are endoparasites characterized by a two-host life cycle that typically involves invertebrates and vertebrates as definitive and intermediate hosts, respectively. However, little is known about invertebrate-myxosporean interactions, particularly about patterns of host immune defense. We used RNA-sequencing to identify genes that are possibly involved in the immune responses of the oligochaete Branchiura sowerbyi naturally infected with Myxobolus cultus. De novo assembly of the B. sowerbyi transcriptome yielded 119,031 unigenes, with an average length of 896 bp and an N50 length of 1754 bp. Comparative transcriptome analysis revealed 4059 differentially expressed genes (DEGs) between M. cultus-infected and uninfected B. sowerbyi groups, including 3802 upregulated genes and 257 downregulated genes. Among the B. sowerbyi immune factors implicated in the responses to M. cultus infection, DEGs related to lectins, ubiquitin-mediated proteolysis, phagocytosis, oxidative-antioxidative responses, proteases, and protease inhibitors were upregulated. The expression of some immune-related molecules such as calmodulin, heat shock proteins, antimicrobial peptides, lysenin, and serum amyoid A protein were also significantly upregulated. The expression patterns of 14 immune-related DEGs identified by RNA-seq were validated by quantitative real-time polymerase chain reaction. This study is the first attempt to characterize the B. sowerbyi transcriptome and identify immune-related molecules possibly associated with M. cultus infection. It is also the first report of invertebrate host-myxosporean interactions at the transcriptomic level. Our results will facilitate the elucidation of adaptive evolution mechanisms of myxosporean parasites in the definitive host and the genetic basis for differences in resistance of invertebrate hosts of different genotypes to a myxosporean species.

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