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フィラリア性寄生虫 Brugia malayi から放出された細胞外小胞は宿主 mTOR 経路をダウンレギュレートする
Extracellular vesicles released from the filarial parasite Brugia malayi downregulate the host mTOR pathway.
PMID: 33411714 DOI: 10.1371/journal.pntd.0008884.
抄録
我々はこれまでに、Brugia malayiのミクロフィラリア（MF）ステージがヒト樹状細胞（DC）における哺乳類のラパマイシン標的（mTOR；免疫制御と細胞増殖に重要な保存されたセリン/スレオニンキナーゼ）を阻害することを示しており、このmTOR阻害がフィラリア感染で見られるDC機能不全と関連していることを提案してきた。細胞外小胞（EV）には、細胞内の様々な経路に影響を及ぼす可能性のあるmicroRNA（miRNA）を含む多くのタンパク質や核酸が含まれています。したがって、mfから分泌されるEVは、寄生虫が感染時に宿主の免疫応答を調節するメカニズムを解明する可能性がある。Brugia malayi の mf から精製し、ナノ粒子追跡分析でサイズを確認した EV を miRNA マイクロアレイ（アクセッション番号 GSE157226）で評価したところ、miR100、miR71、miR34、および miR7 に 2 倍以上（p 値＜0.05、FDR＝0.05）の富化が認められた。マイクロアレイ解析では、mf由来のEVとmf上清を比較した。これらのmiRNA標的に対するqPCRを用いてEV中のmiRNAの存在を確認した後、ウェブベースの標的予測（MIRPathv3、TarBAse、MicroT-CDを用いた）により、miR100はmTORとその下流制御タンパク質4E-BP1を標的としていることが予測された。これまでのデータでは、miR100はmTORとその下流エフェクターのリン酸化をダウンレギュレートすることが示されていたが、miR100はmTORとその下流エフェクターのリン酸化をダウンレギュレートすることが明らかになった。さらに、mf由来のEVのプロテオミクス解析により、これらの小胞に共通して見られるタンパク質の存在が明らかになりました（データはProteomeXchange（識別子PXD021844）で入手可能です）。我々は共焦点顕微鏡とフローサイトメトリーを用いてヒトDCと単球によるmf由来EVの内部化を確認し、さらにフローサイトメトリーを用いて、mf由来EVがヒト単球（THP-1細胞）におけるmTORのリン酸化をラパマイシン（既知のmTOR阻害剤）と同じ程度にダウンレギュレートすることを実証した。我々のデータをまとめると、mfはDCなどの宿主細胞と相互作用するEVを放出し、宿主応答を調節していることが示唆される。
We have previously shown that the microfilarial (mf) stage of Brugia malayi can inhibit the mammalian target of rapamycin (mTOR; a conserved serine/threonine kinase critical for immune regulation and cellular growth) in human dendritic cells (DC) and we have proposed that this mTOR inhibition is associated with the DC dysfunction seen in filarial infections. Extracellular vesicles (EVs) contain many proteins and nucleic acids including microRNAs (miRNAs) that might affect a variety of intracellular pathways. Thus, EVs secreted from mf may elucidate the mechanism by which the parasite is able to modulate the host immune response during infection. EVs, purified from mf of Brugia malayi and confirmed by size through nanoparticle tracking analysis, were assessed by miRNA microarrays (accession number GSE157226) and shown to be enriched (>2-fold, p-value<0.05, FDR = 0.05) for miR100, miR71, miR34, and miR7. The microarray analysis compared mf-derived EVs and mf supernatant. After confirming their presence in EVs using qPCR for these miRNA targets, web-based target predictions (using MIRPathv3, TarBAse and MicroT-CD) predicted that miR100 targeted mTOR and its downstream regulatory protein 4E-BP1. Our previous data with live parasites demonstrated that mf downregulate the phosphorylation of mTOR and its downstream effectors. Additionally, our proteomic analysis of the mf-derived EVs revealed the presence of proteins commonly found in these vesicles (data are available via ProteomeXchange with identifier PXD021844). We confirmed internalization of mf-derived EVs by human DCs and monocytes using confocal microscopy and flow cytometry, and further demonstrated through flow cytometry, that mf-derived EVs downregulate the phosphorylation of mTOR in human monocytes (THP-1 cells) to the same degree that rapamycin (a known mTOR inhibitor) does. Our data collectively suggest that mf release EVs that interact with host cells, such as DC, to modulate host responses.