生命學院馬潤林研究組在反芻類動物進化研究中取得重要進展
中國科學院大學生命科學學院馬潤林教授研究團隊在動物主要組織相容性復合體(Major Histocompatibility Complex, MHC)結構研究中取得重要進展，初步揭示包括牛羊在內的全部反芻類動物MHC在Class II區(qū)域內存在一大段常染色體插入，把原本完整的Class II分割為IIa與IIb，并伴隨有調控免疫細胞的DY類新基因產(chǎn)生。研究認為該染色體倒位事件很可能源自反芻類動物最后共同祖先生殖細胞發(fā)生的一次染色體倒位（Crossing Over），倒位促進了反芻類在地球生物圈的繁榮與擴張，衍生出食草類反芻動物的龐大類群，對維持自然界食物鏈生態(tài)平衡發(fā)揮了重要作用。該項研究結果最近發(fā)表在國際免疫學前沿雜志《Frontiers in Immunology》。
MHC編碼一大類免疫防御相關蛋白與調控因子，是人類和所有哺乳動物免疫抵抗各類微生物侵染和致病性最為關鍵的遺傳基礎。反芻動物利用瘤胃微生物有效轉化固定于飼草中的太陽能，對于維持地球高等肉食動物的食物鏈起到了承上啟下的關鍵作用。馬潤林研究組在前期研究中證實家牛和綿羊MHC區(qū)域內有一段約18 Mb染色體倒位，造成MHC class II區(qū)域被分割為II a和II b兩個亞區(qū)。反芻動物特有的DY基因位于倒位邊緣并且在樹突狀細胞中高度表達。但該倒位在反芻動物中是否具有普遍性以及對反芻動物進化的意義尚屬未知。
鯨偶蹄目祖先染色體倒位的假說
馬潤林研究組使用高通量測序技術對覆蓋旋角羚MHC區(qū)段的47個BAC克隆進行逐一測序，得到了全長為3,224,151bp的分子序列，注釋了150個編碼基因、50個tRNA基因和14個非編碼RNA基因。經(jīng)過序列比較分析發(fā)現(xiàn)旋角羚MHC的組織結構與綿羊和家牛高度保守，均有大片段染色體倒位的存在。系統(tǒng)發(fā)生分析表明DY基因和DQ基因的關系較近，二者的分歧時間在距今1.4億年前。同源建模結果顯示，旋角羚DY的整體結構與HLA-DQ2相似。然而，P1、P4、P6和P9這四個影響抗原肽結合的口袋的體積大小、疏水性和電荷等性質卻大不相同，提示旋角羚DY和HLA-DQ2所呈遞的抗原肽種類不同，理論上可以提高反芻動物對瘤胃微生物的調節(jié)能力，從而提高反芻動物對牧草的利用能力。這項研究成果加深了我們對MHC區(qū)域進化的理解，并為反芻動物共祖先染色體假說提供了額外的支持性證據(jù)，即反芻動物最后共同祖先MHC區(qū)域的古老染色體倒位可能是地球上反芻動物進化成功的原因之一。
該論文于2020年2月25日在Frontiers in Immunology雜志上在線發(fā)表。馬潤林研究組的博士研究生李超昆為該文章的第一作者，馬潤林研究員為通訊作者。相關研究得到中科院國際伙伴計劃和國家自然科學基金項目的資助。
版權與免責聲明：本網(wǎng)頁的內容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com