发布时间：2024-01-31 15:47:47 栏目：精选百科
宾夕法尼亚州大学公园——生物系统可以在多种方面表现得像兄弟姐妹，包括借用一些东西并且永不归还。根据多机构研究合作，这似乎是人类免疫系统对一种蛋白质所做的事情，这种蛋白质现在有助于结合和调节构成抗体的亚基。他们发现，在免疫系统进化选择它之前，该蛋白质最初属于负责引导细胞在正确的时间移动到正确的位置以满足特定功能需求的基因家族。
包括 宾夕法尼亚州立大学人类学副研究教授 Kazuhiko Kawasaki在内的研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的发现。该团队表示，虽然这项工作主要是为了让人们对免疫系统的一个特征和相关基因有一个基本的了解，但它也可能有助于开辟未来治疗方法的设计途径，例如个性化免疫反应。
“一切都来自某个地方，我们相信我们找到了免疫球蛋白连接链(J链)的起源，这是一种重要的免疫分子，”领导 这项研究的马里兰大学微生物学和免疫学系的通讯作者Martin F. Flajnik说。 。Flajnik 还于 1978 年在宾夕法尼亚州立大学获得了生物学学士学位，然后在罗切斯特大学完成了研究生学位。
J 链组装并稳定两种类型的抗体，称为免疫球蛋白 M (IgM) 和免疫球蛋白 A (IgA)。它专门调节 IgM 和 IgA 分子的结构，这些分子具有多个亚基，并且是它们穿过外部暴露的身体结构(如肠、鼻腔和肺)内衬的粘液产生组织的运动所必需的。研究人员发现，J 链起源于 CXCL 趋化因子，这是一个特定的蛋白质家族，调节白细胞在全身移动的能力。
Flajnik 说：“与免疫球蛋白本身和类人适应性免疫一样，J 链也出现在有颌脊椎动物中，但自从 50 多年前发现以来，它的起源一直是个谜。” “这一发现是从未预料到的。趋化因子驱动的运动是免疫系统的一个重要功能，但与 J 链相比是完全不同的功能!”
从进化的角度来看，新的基因通常是由在染色体上物理上靠近的基因产生的，并且这些基因通常保持聚集在一起，即使它们进化出不同但相似的功能，但川崎表示，位置并不是确定起源的唯一决定因素。
“当两个基因保留相似的核苷酸序列或编码的氨基酸序列时，通常可以检测到基因的进化关系，”川崎说，指的是构成生物体遗传密码的材料。“但之前的研究无法检测到任何与J链基因显示序列相似性的基因，可能是因为J链基因序列在其起源处很快就发生了变化。”
Flajnik 说，他有一种预感，J 链与一组分泌性钙结合磷蛋白 (SCPP) 基因有关，因为它们的电荷和脯氨酸(一种氨基酸)水平相似。他知道川崎是 SCPP 基因方面的专家，所以他给他发了电子邮件来评估这个想法。
“他告诉我，出于各种充分的理由，SCPP 和 J 链没有关系，”弗莱尼克说。“这很悲伤，因为这是我最喜欢的假设。”
然而，川崎注意到J链基因另一侧、远离SCPP基因的基因似乎确实与J链有关。这些是 CXCL 趋化因子基因。
“我立即检查了这些CXCL趋化因子基因，发现虽然这些基因与J链基因没有表现出序列相似性，但这些基因和J链基因在其他各种特征上彼此相似，”川崎说。
这些特征包括相同数量的外显子(编码蛋白质)和内含子的相位，内含子充当中断者以停止或开始从基因转录的RNA分子的剪接。这两个基因的第二个外显子编码相同的序列，被称为经典三肽半胱氨酸-X-半胱氨酸。三个外显子的长度也相似。
川崎说：“没有其他编码人类分泌蛋白组的基因具有所有这三个特征，人类分泌蛋白组包含生物体细胞可以分泌的所有蛋白质。”
不过，研究人员表示，每个基因第二个外显子编码的半胱氨酸分子之间的键彼此完全不同。
“这意味着趋化因子可以在很大程度上改变其结构，并发挥新的功能，”弗莱尼克说。
接下来，研究人员表示，他们计划调查趋化因子是否具有其他功能，特别是在免疫系统中。他们还想研究趋化因子的结构是否柔韧，这可能表明其具有呈现全新二级结构的能力，根据需要适应不同的生物需求。
“我在科学领域已经工作了很长时间，44 年了，但这次经历是最令人难以置信的满足和幸运的经历之一，”弗莱尼克说。“我怀疑，如果没有我和和彦之间的偶然互动，这种相似性是否会在很长一段时间内被发现。”
其他合著者包括马里兰大学微生物学和免疫学助理教授 Yuko Ohta 和芝加哥大学生物化学和分子生物学系研究员凯特琳·D·卡斯特罗 (Caitlin D. Castro)。
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