解码的鲨鱼基因组提供了对免疫力和骨形成的新见解

时间：2021-05-20 13:52:09 来源：

迄今为止，象鲨的免疫系统比其他许多脊椎动物都简单。目前的研究还解释了为什么软骨鱼类不产生类人骨骼。

研究人员已经对象鲨的基因组进行了解码，从而为免疫力和骨骼形成提供了新的见解。

一个国际研究团队，包括马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的科学家，已经对象鲨的基因组进行了测序和分析。将象鲨的基因组与人类和其他脊椎动物的基因组进行比较后，揭示了为什么鲨鱼的骨骼主要由软骨而不是骨骼构成，就像人类的骨骼一样，并且鲨鱼的免疫系统比人类的免疫系统简单得多。Byrappa Venkatesh及其同事的发现发表在最新一期的科学杂志《自然》上。

免疫系统分析的一个意外发现是，鲨鱼似乎缺乏特殊类型的所谓T辅助淋巴细胞，迄今为止，它们一直被认为是防御病毒/细菌感染和预防自身免疫反应（如糖尿病和糖尿病）所必需的。脊椎动物中的类风湿关节炎。

尽管看似原始的免疫系统组织，但鲨鱼仍显示出强大的免疫防御能力，并且寿命长。“大象鲨鱼的免疫系统的结构与哺乳动物有很大的不同，”德国弗莱堡马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所合著者兼所长托马斯·博姆（Thomas Boehm）说。“很明显，没有这种特殊的细胞类型，鲨鱼可以有效地应对各种感染。这表明自然界可以针对同一问题提出不同的解决方案。”

艾滋病患者会观察到破坏T辅助细胞时会发生什么，他们会死于病毒和细菌感染。迄今为止，人们认为细胞是免疫系统必不可少的。新结果挑战了这一长期存在的观念，并为开发非直觉性策略调节人类免疫功能开辟了空前的途径。

研究人员还调查了为什么包括象鲨在内的软骨鱼类无法像人类和其他骨骼脊椎动物那样用骨头代替软骨。基因组分析能够突出鲨鱼中不存在但存在于所有骨质脊椎动物中且对骨骼形成至关重要的基因家族。当研究人员使斑马鱼等骨性鱼类中的这些基因失活时，就不会发生钙化。这一发现有力地表明，所研究的基因家族可能是更好地了解骨病如骨质疏松症的起点。

此外，研究表明，在所有脊椎动物中，象鲨的基因组进化最慢。象鲨甚至击败了腔棘鱼，也被称为“活化石”，最近发现其进化非常缓慢。因此，象鲨可能是很久以前绝种的所有有颚脊椎动物的祖先的最佳代理。

软骨鱼类（包括鲨鱼，rays鱼，溜冰鞋和美洲驼）是约4.5亿年前从骨骼脊椎动物中繁殖出来的最古老的颚脊椎动物。象鲨（Callorhinchus milii）是一种栖息在澳大利亚南部和新西兰南部大陆架的温带水域（深度为200至500米）的美洲驼。从大约1000种软骨鱼类中，大象鲨被选为模型，因为它的基因组相对紧凑，只有人类基因组大小的三分之一。

象鲨基因组计划主要由美国国立卫生研究院（NIH）资助。这是来自12个国际机构的科学家的共同努力，其中包括德国弗莱堡的马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所（MPI-IE）。病毒，细菌和其他寄生虫不断威胁着所有生物。因此，他们中的大多数人都拥有精心设计的防御策略来与这些有害入侵者作斗争。在马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所，Thomas Boehm研究了动物一生中免疫系统的进化及其发展和功能。由于其在免疫系统发育，分化和进化方面的基础性研究，Thomas Boehm被授予2014年著名的恩斯特·荣格医学奖。

出版物：Byrappa Venkatesh等人，“象鲨鲨的基因组提供了关于钩吻宿主进化的独特见解”，《自然》 505，第174-179页（2014年1月9日）； doi：10.1038 / nature12826

图像：Fir0002 / Flagstaffotos

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