Antimikrobiális hatású peptidek az Eisenia andrei gilisztafajban: szerepük az immunválaszban, a regeneráció folyamatában és fém nanorészecskékkel történő interakcióban

Abstract

Az Eisenia gyűrűsféreg fajokat a toxikológiai kísérletek mellett az összehasonlító immunológiai és fejlődésbiológiai kutatásokban is alkalmazzák. Dolgozatom során ezt a három tudományterületet érintettük, de az evolúciósan konzervált, ősibb immunbiológiai folyamatokra fókuszáltunk egy gerinctelen modellorganizmus, E. andrei gilisztafaj alkalmazásával. A munka első részében tárgyaljuk, hogy mRNS-szinten azonosítottuk a Lumbricus rubellus gilisztafajban korábban már leírt lumbricin (antimikrobiális fehérje) két homológját E. andrei-ben. A prolin-gazdag aminosavak családjába tartozó peptidek nagyfokú szekvencia azonosságot mutatnak a rokon fajokban leírt lumbricinekkel. Szöveti szinten a legnagyobb mértékű mRNS expressziós mintázat az előbélben volt megfigyelhető. Ellentétben az előzetes tanulmányokkal mindkét lumbricin homológ expressziója kimutatható volt a coelomasejtekben és az embrionális fejlődés során, illetve indukálhatónak bizonyult a 48 órás in vivo Gram-pozitív bakteriális kezelést követően. Eredményeink alátámasztják a lumbricin fehérjék konzerváltságát az Annelida csoporton belül, illetve szerepüket a homeosztázis fenntartásában. A dolgozat második részében az E. andrei anterior és posterior regenerációja során a morfológiai változások mellett az immunbiológiai folyamatokat vizsgáltuk. Eredményeink alapján a coelomasejtek az újonnan képződő szegmensekbe vándorolnak és szerepük lehet a sikeres regenerációs folyamatban. Az immunválaszban résztvevő gének (mintázatfelismerőreceptorok és antimikrobiális fehérjék) túlnyomórészt csökkent mértékű mRNS-expressziós mintázatot mutattak az intakt állatokhoz viszonyítva. Az anterior és posterior regeneráció jellemzése során számos, karakterisztikus sejt,- és génszintű változást figyeltünk meg a gyűrűsférgek veleszületett immunválaszában, mely párhuzamba állítható más gerinctelenek regenerációjakor megfigyelt immunológiai változásokkal. Végül a harmadik részben, a toxikológiai vonatkozásban két közeli rokon faj (E. andrei és E. fetida) coelomasejtjeinek érzékenységét tanulmányoztuk in vitro, eltérő biológiai szinteken ezüst (Ag) és arany (Au) nanopartikulum (NP) kezelést követően. Eredményeink alapján az AgNP már alacsony koncentrációban toxikus a sejtekre, és apoptózist indukáló tulajdonsággal rendelkezik, mely az AuNP-nál nem volt megfigyelhető. Emellett különbségeket figyeltünk meg a fajok között a génexpresszió szintjén és a NP-ok körül kialakuló biomolekuláris korona összetételében, melyek magyarázhatják a kialakuló érzékenységbeli különbségeket. Eredményeink rávilágíthatnak arra, hogy milyen hatással lehetnek ezek a részecskék a magasabb rendű szervezetek immunrendszerére.