Research Article

Molecular characterization of a potential receptor of Eimeria acervulina microneme protein 3 from chicken duodenal epithelial cells

Caractérisation moléculaire d’un récepteur potentiel de la protéine 3 du micronème d’Eimeria acervulina dans les cellules épithéliales duodénales de poulet

¹ MOE Joint International Research Laboratory of Animal Health and Food Safety, College of Veterinary Medicine, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, PR China
² School of Basic Medical Sciences, Xinxiang Medical University, Xinxiang, 453003 Henan, PR China
³ Department of Pathobiology, Faculty of Veterinary & Animal Sciences, Pir Mehr Ali Shah Arid Agriculture University, 46000 Rawalpindi, Pakistan

^* Corresponding author: lixiangrui@njau.edu.cn

Received: 3 January 2020
Accepted: 7 March 2020

Abstract

Eimeria acervulina is one of seven Eimeria spp. that can infect chicken duodenal epithelial cells. Eimeria microneme protein 3 (MIC3) plays a vital role in the invasion of host epithelial tissue by the parasite. In this study, we found that chicken (Gallus gallus) ubiquitin conjugating enzyme E2F (UBE2F) could bind to the MIC3 protein of E. acervulina (EaMIC3), as screened using the yeast two-hybrid system, and that it might be the putative receptor protein of EaMIC3. The UBE2F gene was cloned from chicken duodenal epithelial cells. The recombinant protein of UBE2F (rUBE2F) was expressed in E. coli and the reactogenicity of rUBE2F was analyzed by Western blot. Gene sequencing revealed that the opening reading frame (ORF) of UBE2F was 558 base pairs and encoded a protein of 186 amino acids with a molecular weight of 20.46 kDa. The predicted UBE2F protein did not contain signal peptides or a transmembrane region, but had multiple O-glycosylation and phosphorylation sites. A phylogenetic analysis showed that the chicken UBE2F protein is closely related to those of quail and pigeon (Coturnix japonica and Columba livia). A sporozoite invasion-blocking assay showed that antisera against rUBE2F significantly inhibited the invasion of E. acervulina sporozoites in vitro. Animal experiments indicated that the antisera could significantly enhance average body weight gains and reduce mean lesion scores following a challenge with E. acervulina. These results therefore imply that the chicken UBE2F protein might be the target receptor molecule of EaMIC3 that is involved in E. acervulina invasion.

Résumé

Eimeria acervulina est l’une des sept Eimeria spp. qui peuvent infecter les cellules épithéliales duodénales de poulet. La protéine 3 du micronème d’Eimeria (MIC3) joue un rôle vital dans l’invasion du tissu épithélial de l’hôte par le parasite. Dans cette étude, nous avons constaté que l’enzyme de conjugaison de l’ubiquitine de poulet E2F (UBE2F) pouvait se lier à la protéine MIC3 d’E. acervulina (EaMIC3), telle que testé à l’aide du système de levure à deux hybrides, et qu’il pourrait s’agir de la protéine réceptrice putative d’EaMIC3. Le gène UBE2F a été cloné à partir de cellules épithéliales duodénales de poulet. La protéine recombinante d’UBE2F (rUBE2F) a été exprimée dans E. coli et la réactogénicité de rUBE2F a été analysée par Western blot. Le séquençage génétique a révélé que le cadre de lecture d’ouverture (ORF) d’UBE2F était de 558 paires de bases et codait une protéine de 186 acides aminés avec un poids moléculaire de 20,46 kDa. La protéine UBE2F prédite ne contenait pas de peptides signaux ni de région transmembranaire, mais avait plusieurs sites d’O-glycosylation et de phosphorylation. Une analyse phylogénétique a montré que la protéine UBE2F de poulet est étroitement liée à celles de la caille et du pigeon (Coturnix japonica et Columba livia). Un test de blocage des invasions de sporozoïtes a montré que les antisérums dirigés contre rUBE2F inhibaient de manière significative l’invasion des sporozoïtes d’E. acervulina in vitro. Les expériences sur les animaux ont indiqué que les antisérums pourraient améliorer de manière significative les gains de poids corporel moyens et réduire les scores moyens de lésions suite à une infection avec E. acervulina. Ces résultats impliquent donc que la protéine UBE2F de poulet pourrait être la molécule de récepteur cible d’EaMIC3 impliquée dans l’invasion d’E. acervulina.