Нейропептиды галловых нематод: функциональное значение в локомоциях паразитов (краткий обзор)

Цель исследований – анализ литературы, посвященной изучению физиологической роли и функциональному значению биологически активных веществ: FMRFамид-подобных нейропептидов в локомоциях галловых нематод Meloidogyne incognita, M. minor, M. hapla и M. graminicоla с помощью иммунологических, филогенетических, молекулярных и биоинформатических методов исследования.

Результаты и обсуждение. Показано важное значение эндогенных FMRFамид-подобных нейропептидов (FLP) в таких поведенческих реакциях фитонематод, как локомоции, которые обеспечивают жизнедеятельность растительных паразитов; обсуждается функциональное значение flp генов в нейробиологии галловых нематод. Основные физиологические и функциональные характеристики эндогенных FLP у галловых нематод получены в результате исследований функциональной роли flp генов, кодирующих эти нейропептиды. У нематод M. incognita и M. graminicоla в нервных структурах идентифицированы компоненты пептидергической нервной системы: FMRFамид-подобная положительная иммунореактивность, FLP, flp гены, кодирующие нейропептиды, и G-протеин связанные рецепторы (GPCR), активируемые этими нейропептидами. Основные функциональные характеристики эндогенных FLP у нематод получены с помощью одного из методов обратной генетики – временного выключения flp генов посредством РНК-интерференции. Установлено, что FLP вызывают на соматической мускулатуре галловых нематод два вида физиологических эффектов – стимуляцию локомоторной активности мускулатуры и ее угнетение. В большинстве работ полученные данные, о физиологических эффектах нейропептидов на двигательную активность фитонематод рассматриваются с целью возможного использования при разработке новых антигельминтных препаратов направленного действия.

1. Малютина Т. А., Воронин М. В. FMRFамидподобные нейропептиды – модуляторы локомоторных реакций у растительных цистообразующих паразитических нематод // Российский паразитологический журнал. 2022; Т. 16. № 1. С. 50-62. https://doi.org/10.31016/1998-8435-2022-16-1-50-62

2. Зиновьева С. В. Общая характеристика фитопаразитических нематод / В кн. «Фитопаразитические нематоды растений»; под ред. Зиновьевой С. В., Чижова В. Н. Москва: Товарищество научных изданий KMK, 2012. С. 10–45.

3. Abad P., Gouzy J. M. et al. Genome sequence of the metazoan plant-parasitic nematode Meloidogyne incognita. Nature Biotechnology. 2008; 26: 909-915. https://doi.org/10.1038/nbt.1482.

4. Atkinson L. E., Stevenson M., Mckoy C. J., Marks N. J., Fleming C., Zamanian M., Day T. A., Kimber M. J., Maule A. G., Mousley A. Flp-32 Ligand/receptor silencing phenocopy faster plant pathogenic nematodes. PLoS Pathogens. 2013; 9 (2): 1003169. https://doi.org/10.1371/joumal.ppat.1003169.

5. Holden-Dye L., Walrer R. J. Neurobiology of plant parasitic nematodes. Invertebrate Neurosciences. 2011; 11. 9-11. https://doi.org/10.1007/s10158-011-0117-2.

6. Johnston M. J. G., Veigh P. M., Masler S., Fleming C. C., Maule A. G. FMRFamide-like peptides in rootknot nematodes and their potential role in nematode physiology. Journal of Helminthology. 2010; 84 (3): 253-265. https://doi.org/10.1017/S0022149X09990630.

7. Kimber M. J., Fleming C. C. Neuromuscular function in plant parasitic nematodes: a target for novel control stratеgies? Parasitology. 2005; 131 (l): 129-142. https://doi.org/10.1017/S0031182005009157.

8. Kimber M. J., Fleming C. C., Bjourson A. J., Halton D. W., Maule A. G. FMRFavmide-related peptides in potato cyst nematodes. Molecular and Biochemical Parasitology. 2001; 116 (2): 199-208. https://doi.org/10.1016/s0166-6851(01)00323-1

9. Kumari C., Dutta T. K., Banakar P., Rao U. Сomparing the defense related gene expression changes upon root-knot attack in susceptible versus resistant kultivars of rice. Scientific Reports. 2016; 6: 22846. https://doi.org/10.1038/srep22846

10. Kumari С., Tushar K. Dutta, Sonam Chaudhary, Prakash Banakar, Pradeep K. Papolu, Uma Rao. Molecular characterization of FMRFamide-like peptides in Meloidogyne graminicola and analysis of their knockdown effect on nematode infectivity. Gene. 2017; 619: 50-60. https://doi.org/10.1016/j.gene.2017.03.042

11. Martin R. J., Robertson A. P. Control of nematode parasites with agents acting on neuro-musculature systems: lessons for neuropeptide ligand discovery. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2010; 692: 138-154. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-6902-6_7.

12. Masler E. P. Behaviour of Heterodera glycines and Meloidogyne incognita infective juveniles exposed to nematode FMRFamide-lice peptides in vitro. Nematology. 2012; 14 (5): 605-612. https://doi.org/10.1163/156854111X617879

13. Maule A. G., Mousley A., Marks N. J., Day T. A., Thompson D. P., Geary T. G., Halton D. W. Neuropeptide signaling systems – potential drug targets for parasite and pest control. Current Topics in Medicinal Chemistry. 2002; 2: 733–758. https://doi.org/10.2174/1568026023393697

14. McCoy C. J. , Atkinson L. E. , Mostafa Zamanian, Paul McVeigh, Tim A Day, Michael J. Kimber, Nikki J. Marks, Aaron G. Maule, Angela Mousley. New insights into the FLPergic complements of parasitic nematodes: Informing diaphanization approaches. EuPA Open Proteomics. 2014; 3: 262-272. https://doi.org/10.1016/j.euprot.2014.04.002

15. Mertens Inge, Anick Vandingenen, Tom Meeusen, Tom Janssen, Walter Luyten, Ronald J. Nachman, Arnold De Loof, Liliane Schoofs. Functional characterization of the putative orphan neuropeptide G-protein coupled receptor C26F1.6 in Caenorhabditis elegans. FEBS Letters. 2004; 573 (1-3): 55-60.

16. Papolu P. K., Gantasala N. P., Kamaraju D., Banakar P., Sreevathsa R., Rao. Utility of host delivered RNAI of two FMRFamide like peptides, flp-14 and flp-18, for the management of root-knot nematode, Meloidogyne incognita. PloS ONE 2013; 8 (11): e80603. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080603.

17. Peymen K., Watteyne J., Frooninckx L., Schoofs L., Beets I. The FMRFamide-like peptide family in nematodes. Frontiers in endocrinology. 2014; 90 (5): 1-21. https://doi.org/10.3389/fendo.2014.00090

18. Sasser J. N. Root-knot nematodes: a global menace to crop production. Plant Disease. 1980; 64: 36-41.

19. Singh S., Singh B., Singh A. P. Nematodes: A threat to sustainability of agriculture. Procedia Environmental Sciences. 2015; 29: 215–216. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2015.07.270.

20. White J. D., Southgate E., Thompson J. N., Brenner S. The structure of the nervous system of Caenorhabditis elegans. Philosoph. Transactions of the Royal Society of London. 1985; Series B 314, 1-340.