Research Article

Molecular cloning and transcriptional and functional analysis of glycogen synthase kinase-3β in Haemaphysalis longicornis (Acari, Ixodidae)

Clonage moléculaire et analyse transcriptionnelle et fonctionnelle de la glycogène synthase kinase-3β d’Haemaphysalis longicornis (Acari, Ixodidae)

¹ Laboratory of Veterinary Parasitology, College of Veterinary Medicine and Bio-Safety Research Centre, Chonbuk National University, Iksan 54596, Republic of Korea
² Department of Microbiology, Faculty of Veterinary and Animal Science, Hajee Mohammad Danesh Science and Technology University, Dinajpur 5200, Bangladesh

^* Corresponding author: tick@jbnu.ac.kr

Received: 15 April 2019
Accepted: 17 June 2019

Abstract

Glycogen synthase kinase 3 (GSK-3), which belongs to the serine/threonine kinase family, regulates glycogen metabolism, Wnt signaling, hormonal regulation, and embryonic development in many eukaryotes. Here, we cloned a complete open reading frame (ORF) of glycogen synthase kinase 3β (GSK-3β) from Haemaphysalis longicornis and characterized its transcriptional and functional status. The ORF of GSK-3β possesses 1242 nucleotides encoding a mature protein of 413 amino acid residues. GSK-3β nucleotide and protein sequences are highly conserved among different vertebrate and invertebrate animals, with identity between 47.8–100% and 63.2–88.7%, respectively. Sequence comparison showed one signature domain between the residues of 51 and 335 amino acids, which was identified as a protein kinase (serine/threonine). RT-PCR showed GSK-3β mRNA present in all developmental stages of H. longicornis. Interestingly, a higher transcript level was observed in nymph and 7-day-old eggs compared with others by real-time PCR, indicating a role of GSK-3β in the early stages of life. The functional status of GSK-3β was characterized by RNA interference (RNAi) and caused significant (p < 0.05) reduction in feeding and reproduction, as well as an abnormality in eggs and hatching. Taken together, our results suggest that GSK-3β may be an important candidate for a multiple antigen vaccine for controlling the tick population.

Résumé

La glycogène synthase kinase 3 (GSK-3), qui appartient à la famille des sérine/thréonine kinase, régule le métabolisme du glycogène, la signalisation Wnt, la régulation hormonale et le développement embryonnaire chez de nombreux eucaryotes. Ici, nous avons cloné un ORF complet (cadre de lecture ouvert) de la glycogène synthase kinase 3β (GSK-3β) d’Haemaphysalis longicornis et caractérisé son statut transcriptionnel et fonctionnel. L’ORF de GSK-3β inclut 1242 nucléotides, codant pour une protéine mûre de 413 acides aminés. Les séquences nucléotidiques et protéiques de GSK-3β sont hautement conservées chez différents animaux vertébrés et invertébrés, avec une identité comprise entre 47,8–100 % et 63,2–88,7 %, respectivement. La comparaison de séquence a montré un domaine de signature entre les résidus des acides aminés 51 et 335, qui a été identifié comme une protéine kinase (sérine/thréonine). La RT-PCR a montré que l’ARNm de GSK-3β était présent à tous les stades de développement d’H. longicornis. Il est intéressant de noter qu’un taux de transcription supérieur, mesuré par PCR en temps réel, a été observé chez les larves et les œufs de 7 jours par comparaison à d’autres, indiquant un rôle de GSK-3β au début de la vie. L’état fonctionnel de GSK-3β a été caractérisé par une interférence ARN (ARNi) qui a entraîné une réduction significative (p < 0,05) de l’alimentation et de la reproduction, ainsi qu’une anomalie des œufs et des éclosions. Pris ensemble, nos résultats suggèrent que la GSK-3β pourrait être un candidat important pour un vaccin à antigènes multiples destiné à contrôler les populations de tiques.