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Nature:七鳃鳗为古老免疫细胞提供线索

由于七鳃鳗(lamprey)代表了鲨鱼和鱼类之前进化树的早期分支,生物学家们研究它们可以拟想进化的过程。尽管七鳃鳗的外表不起眼(甚至有点吓人),研究人员却发现它们有着复杂的免疫系统,其三种类型的白血细胞与我们的 B 细胞和 T 细胞相似。

现在,来自埃默里大学和德国马普免疫学和表观遗传学研究所的科学家们发现,七鳃鳗的一种白血细胞类似于哺乳动物、鸟类和鱼类的“γδT 细胞”。 γδT 细胞具有保护皮肤和肠完整性的特化功能。这些研究结果发表在近期出版的《自然》(Nature)杂志上。

这项最新研究发现与早前 2011 年的一项研究相一致,证实了七鳃鳗体内存在有一些细胞,与两种主要的白血细胞类型: B 细胞和 T 细胞相似。在人类免疫系统中, B 细胞能够分化为抗体分泌细胞,可以直接捕获它们的靶标;而 T 细胞一般只能通过细胞间接触来识别它们的靶标。

研究人员定义了七鳃鳗体内另一个 T 细胞样淋巴细胞谱系,证实所有三种白血细胞谱系的遗传程序都非常的古老。研究表明,这些与 γδT 细胞具有相似功能的特殊细胞可能存在于大约5亿年前,有颌类脊椎动物和无颌类脊椎动物分化之前的最近共同脊椎动物祖先体内。

B 细胞和 T 细胞是适应性免疫系统的基础,它们使得哺乳动物、鸟类和鱼类能够对多种多样的病原体做出反应,并“记住”它们遭遇的病原体。 B 细胞和 T 细胞可生成特征性的蛋白:抗体(B 细胞)和 T 细胞受体。这些蛋白具有一些因细胞而异的模块化区域,也共享一些跨物种的相似结构和序列。

七鳃鳗的白血细胞能够生成广泛多样的蛋白质,它们的功能与抗体和 T 细胞受体类似,但相比之下,可变的淋巴细胞受体(VLR)蛋白在结构上则不像抗体。

生成 VLR-A 的细胞大致与 T 细胞相似,而生成 VLR-B 的细胞则与 B 细胞相似。除了 VLR-A 和 VLR-B 基因家族,Cooper实验室近期还确定了第三组 VLR-C 基因结构及组合的特征。

在这项最新研究中,科学家证实 VLR-C 蛋白存在于第三种不生成其他VLR种类的白血细胞上。这些 VLR-C 阳性细胞是七鳃鳗皮肤中主要的白血细胞类型。它们在七鳃鳗幼虫中更为丰富。

七鳃鳗皮肤中的许多 VLR-C 蛋白显示相同或几乎相同的蛋白质序列。这一受限的多样性与哺乳动物皮肤中的 γδT 细胞相似。此外,七鳃鳗的 VLR-C 阳性细胞激活了一些同样存在于哺乳动物中的基因,控制了 γδT 细胞的发育。

原文检索:

Masayuki Hirano, Peng Guo, Nathanael McCurley, Michael Schorpp, Sabyasachi Das, Thomas Boehm& Max D. Cooper. Evolutionary implications of a third lymphocyte lineage in lampreys. Nature, 11 August 2013; doi:10.1038/nature12467

Baubak Bajoghli, Peng Guo, Narges Aghaallaei, Masayuki Hirano, Christine Strohmeier, Nathanael McCurley, Dale E. Bockman, Michael Schorpp, Max D. Cooper& Thomas Boehm. A thymus candidate in lampreys. Nature, 02 February 2011; doi:10.1038/nature09655

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