مسیرهای سیگنالی Imd و Toll در لوله گوارش Galleria mellonella و نقش احتمالی آنها در تنظیم جمعیت باکتریهای درونی
کد مقاله : 1921-23IPPC
نویسندگان
1خیابان مصباح-به طرف میدان امام حسین کوچه شهید سلمانی پلاک 30
2تهران، اتوبان چمران، پل نصر، دانشگاه تربیت مدرس
3تهران دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
باکتریهای همزیست لوله گوارش حشرات مسیرها و عملکردهای فیزیولوژیکی متعددی مانند تغذیه، همئوستازی متابولیکی ، حذف بیمارگرها را تنظیم میکنند. نگهداری سطح نرمالی از باکتریهای همزیست در لوله گوارش فاکتور ضروری برای تنظیم هموستازی است، که نیازمند هماهنگی گسترده بین اجزای دستگاه ایمنی میباشد. مکانیسمهای مولکولی که هدایت این اثرات مختلف را برعهده دارند و رویدادهایی که منجر به استقرار سطح نرمال از جمعیت همزیستهای لوله گوارش در حشرات میگردد، هنوز ناشناخته است. در این مطالعه مسیر سیگنالینگ NF-kB (Imd و Toll) در لوله گوارش Galleria mellonella و نقش آن در تنظیم جمعیت همزیست لوله گوارش بررسی شده است. ما به وسیله جستجوی BLAST، ژنهای IMD و Relish ( فعال در مسیر Imd)، spatzel و Dif (فعال در مسیر Toll) در دادههای ترانسکریپتوم این حشره پیدا کردیم. برای بررسی اینکه آیا این ژنها در لولهی گوارش حشره بیان میشوند، محتوای RNA کل از لوله گوارش لاروهای سن پنج استخراج گردید و کتابخانه cDNA با استفاده از RT-PCR و پرایمر oligo dt سنتز گردید. میزان رونوشت این ژنها با استفاده از RT-qPCR بررسی گردید و ژن RPL27 بعنوان ژن مرجع استفاده گردید. نتایج نشان داد که همه ژنها در لوله گوارش G. mellonella بیان شدند. البته، سطح بیان ژن Imd بیشتر از سطح بیان دیگر ژنها بود. برای تست اینکه آیا این مسیرها نقشی در تنظیم جمعیت باکتریایی G. mellonella دارند، باکتریهای لوله گوارش از لاروهای سن پنج با استفاده از خوراندن آنتی بیوتیک به مدت یک هفته حذف شد (germ-free: aposymbiotic) و از لوله گوارش این لاروها، DNA و RNA استخراج گردید. حذف موفق جمعیت باکتریایی لوله گوارش به وسیله qPCR و با استفاده از پرایمرهای 16s rRNA عمومی باکتریایی تایید شد. میزان بیان ژنهای مرتبط با مسیرهای Toll و Imd در لاروهای aposymbiotic، کاهش یافت. درمجموع، این نتایج اظهار میدارد که مسیرهای Toll و Imd در لوله گوارش G. mellonella فعال هستند و آنها (مخصوصاً مسیر Imd) عملکرد اصلی را در تنظیم جمعیت باکتریایی این حشره مدل برعهده دارند.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
Toll and Imd signaling pathways in the gut of Galleria mellonella and their possible roles in the regulation of intestinal bacterial population
Authors
mehdi sarvari, Mohammad Mehrabadi, Azam Mikani
Abstract
Gut microbiota modulates numerous physiologic processes in insects, such as nutrition, metabolic homeostasis, and pathogen exclusion. Keeping the normal microbiota is an essential element of the gut homeostasis, requiring an extensive network regulatory immune. The molecular mechanisms driving these various effects and the events leading to the establishment of a normal microbiome in insects are still unknown. In this study, the NF-kB (Imd and Toll) signaling pathways in the gut of Galleria mellonella and their roles in the regulation of its gut microbes were assessed. By BLAST search we found Imd and Relish (involved in Imd pathway), and Spatzel and Dif (involved in Toll pathway), in the transcriptome dataset of this insect. To find whether these genes are expressed in gut of G. mellonella, total RNA was extracted from the gut of the fifth instar larvae and cDNA library was synthesized by using RT-PCR and oligodt primer. Transcript levels of the genes were analyzed by RT-qPCR utilizing RPL27 as the reference gene. The results showed that all the genes were expressed in the gut of G. mellonella. However, the expression level of Imd was higher than that of the other genes. To test if these pathways play any role in the regulation of gut bacteria of G. mellonella, the gut bacteria was removed from the fifth Instar larvae by orally administration of antibiotics for one week (germ-free: aposymbiotics) and their guts were pulled and subjected to DNA and RNA extractions.
Successful removal of gut bacteria was confirmed by qPCR using general bacterial 16s rRNA primers. The expression levels of Imd and Toll genes were decreased in the aposymbiotic larvae. Together, these data suggest that Imd and Toll pathways are active in the gut of G. mellonella and they (most particularly Imd pathway) might function in regulation of gut microbes in this insect model.
Successful removal of gut bacteria was confirmed by qPCR using general bacterial 16s rRNA primers. The expression levels of Imd and Toll genes were decreased in the aposymbiotic larvae. Together, these data suggest that Imd and Toll pathways are active in the gut of G. mellonella and they (most particularly Imd pathway) might function in regulation of gut microbes in this insect model.
Keywords
Intestinal microbiota, gut homeostasis, host gene expression, microbiome