Ixodes ricinus のステージ特異的転写産物のカタログと、マダニのライフサイクルにおける潜在的な機能

Catalogue of stage-specific transcripts in Ixodes ricinus and their potential functions during the tick life-cycle.

• Pavlina Vechtova
• Zoltan Fussy
• Radim Cegan
• Jan Sterba
• Jan Erhart
• Vladimir Benes
• Libor Grubhoffer

抄録

背景:

ヒマダニIxodes ricinusは、いくつかの臨床的に重要な病気の重要な媒介者であり、その流行は地球規模の気候変動の加速に伴って増加している。そのため、マダニのライフサイクルの特性を明らかにすることは非常に重要である。しかし、研究者は主に餌を与えられた生活段階の特定の器官に焦点を当てているが、この種のマダニの初期発生はほとんど無視されている。

BACKGROUND: The castor bean tick Ixodes ricinus is an important vector of several clinically important diseases, whose prevalence increases with accelerating global climate changes. Characterization of a tick life-cycle is thus of great importance. However, researchers mainly focus on specific organs of fed life stages, while early development of this tick species is largely neglected.

方法:

この広汎な節足動物寄生虫のライフサイクルをよりよく理解するために、我々は4つのライフステージ（卵、幼虫、ニンフ、成虫メス）のトランスクリプトームの配列を決定した（未飼育個体と部分的に血を吸った個体を含む）。より信頼性の高い転写産物の同定と5つの転写産物ライブラリの比較を可能にするために、5つのI. ricinus特異的な参照遺伝子の改良フィットセットを検証し、転写産物の内部標準化を行った。次に、異なるライフステージ（クラスター）で同定された転写産物に生物学的機能をマッピングし、ライフステージ特有のプロセスを明らかにした。最後に、最近発表されたダニのトランスクリプトーム研究との関連で、各トランスクリプトームに特異的に割り当てられたクラスターの機能的豊かさから結論を導き出した。

METHODS: In an attempt to better understand the life-cycle of this widespread arthropod parasite, we sequenced the transcriptomes of four life stages (egg, larva, nymph and adult female), including unfed and partially blood-fed individuals. To enable a more reliable identification of transcripts and their comparison in all five transcriptome libraries, we validated an improved-fit set of five I. ricinus-specific reference genes for internal standard normalization of our transcriptomes. Then, we mapped biological functions to transcripts identified in different life stages (clusters) to elucidate life stage-specific processes. Finally, we drew conclusions from the functional enrichment of these clusters specifically assigned to each transcriptome, also in the context of recently published transcriptomic studies in ticks.

結果:

餌を与えられたニンフと餌を与えられたメスの両方に生殖関連の転写物が存在することを発見し、これまであまり知られていなかった卵巣の重要性を強調した。さらに、マダニの卵にはトランスポザーゼ転写産物が存在することを明らかにし、遺伝子発現の発生制御を促進する因子と共働して、胚発生期にトランスポジションが亢進することを示唆している。これらの知見はまた、胚発生期のダニ卵におけるエネルギー代謝の調節と、ニンフにおけるグルタミン酸代謝の重要性を浮き彫りにしている。

RESULTS: We found that reproduction-related transcripts are present in both fed nymphs and fed females, underlining the poorly documented importance of ovaries as moulting regulators in ticks. Additionally, we identified transposase transcripts in tick eggs suggesting elevated transposition during embryogenesis, co-activated with factors driving developmental regulation of gene expression. Our findings also highlight the importance of the regulation of energetic metabolism in tick eggs during embryonic development and glutamate metabolism in nymphs.

結論:

本研究は、I. ricinusのステージ特異的なトランスクリプトームに関する新たな知見を提示し、この医学的に重要な病原体、特に発生の初期段階における現在の知見を拡張するものである。

CONCLUSIONS: Our study presents novel insights into stage-specific transcriptomes of I. ricinus and extends the current knowledge of this medically important pathogen, especially in the early phases of its development.