编辑推荐：
匹兹堡大学医学院的研究人员领导的一项新研究表明，一种微小的海洋无脊椎动物如何区分自己的细胞和竞争对手的细胞，与人类的免疫系统有着惊人的相似之处。
当兼容的长角水螅菌落通过Alr基因相互识别为“自己”时，它们融合在一起。
根据匹兹堡大学医学院研究人员领导的一项新研究，一种微小的海洋无脊椎动物如何区分自己的细胞和竞争对手的细胞，与人类免疫系统惊人的相似。
研究结果发表在PNAS的研究表明，我们免疫系统的组成部分进化得比我们之前认为的要早得多，这可能有助于加深对移植排斥反应的理解，有朝一日将指导新的免疫疗法的开发。
Thomas E. Starzl移植研究所的外科和免疫学助理教授、资深作者Matthew Nictora博士说:“几十年来，研究人员一直在想，一种叫做共生体长角水螅的海洋生物的自我识别是否类似于控制皮肤能否成功移植到另一个人身上的过程。我们的研究首次表明，一组被称为免疫球蛋白超家族的特殊蛋白质——它对哺乳动物和其他脊椎动物的适应性免疫非常重要。”
共生长角水螅与水母、珊瑚和海葵属于同一类群。这些动物像管子一样的身体上装饰着用来捕捉猎物的触须，看起来有点像在汽车经销店外面跳舞的古怪充气管子人的迷你版。它们成群地生长在寄居蟹的壳上，就像岩石上的地衣。
Nictora解释说:“随着群体的增长和在蟹壳上争夺空间，它们经常会相互碰撞。如果两个群相互承认对方是自己，它们就会融合在一起。但如果它们认为对方是非我，水螅群就会通过从特殊细胞中释放鱼叉状结构进行战斗。”
Nicotra和他的同事们此前发现了两个名为Alr1和Alr2的基因，它们参与了水螅的融合或战斗系统，但他们预测还有更多的故事。
Nicotra说:“如果你想象动物的基因组在我们面前展开，我们用手电筒照在这两个小点上，但我们不知道那里还有什么。现在我们已经能够对整个基因组进行测序，并阐明这些基因周围的整个区域。事实证明，Alr1和Alr2是一个庞大基因家族的一部分。”
在这项新的研究中，研究人员确定并测序了41个Alr基因，这些基因形成了一个复合体，可能控制水螅属植物的自我识别和非自我识别。
接下来，研究小组想看看Alr基因编码的蛋白质与脊椎动物中的蛋白质是如何进行比较的。直到最近，人们还几乎不可能根据基因序列准确预测蛋白质的3D结构，但在2021年，一款名为AlphaFold的工具的发布改变了这一点。
利用这个工具，研究人员比较了Alr蛋白和免疫球蛋白超家族(IgSF)蛋白的结构，IgSF是免疫系统B细胞和T细胞上的抗体和受体的一个重要组。IgSF蛋白有三个特征区域或结构域，包括V-set结构域。
“‘V’代表变量，”Nicotra说。“当B细胞或T细胞变得专门对抗特定的病原体时，V-set结构域被重新排列，形成可变序列，免疫系统利用它来识别特定的病原体或细胞。”
Nicotra惊讶地发现，Alr蛋白的结构域具有与V-set结构域非常相似的3D结构，尽管它们缺乏通常在IgSF蛋白中发现的特征。
“毫无疑问，这些都是V型域，”他解释道。“它们真的非常非常奇怪。”
到目前为止，人们一直认为v型结构域起源于动物王国中被称为双侧位的分支。这个类群起源于大约5.4亿年前，包括最常见的动物，包括哺乳动物、昆虫、鱼类、软体动物和所有其他有左右侧边的动物。
在水螅属(hydroactinia)中发现的V-set结构域(水螅属是出现在动物进化早期的一个类群的一部分)表明，V-set结构域出现在进化树的更早时期，比之前认为的要早。一些Alr蛋白也与其他动物的免疫信号有关，这是该蛋白复合体与自我识别有关的另一个线索。
Nicotra说:“我们对哺乳动物和其他脊椎动物的免疫系统了解很多，但我们只触及了无脊椎动物免疫系统的表面。我们认为，更好地了解水螅等生物的免疫信号通路，最终可能会找到操纵移植器官患者体内这些信号通路的替代方法。”
A family of unusual immunoglobulin superfamily genes in an invertebrate histocompatibility complex
生物通微信公众号
生物通 版权所有
