裸鼹鼠被发现丢失了抗感染蛋白

科学家发现，裸鼹鼠(一种寿命长达 40 年的地下啮齿动物)已经失去了一些 CD1 功能基因。哺乳动物中的 CD1 基因家族负责保护身体免受传染病侵害的蛋白质合成。研究结果表明，裸鼹鼠的免疫系统已经显著重新调整，并使用其他不依赖 CD1 的分子机制。

一些哺乳动物、鸟类和爬行动物的上皮细胞和免疫系统细胞(巨噬细胞、B 淋巴细胞、树突状细胞)表面携带 CD1 蛋白，其结构与主要组织相容性复合体 (MHC) 蛋白相似，在免疫发展中发挥重要作用。

如果身体中出现异物(例如细菌)，这些分子有助于提醒另一种免疫细胞，即 T 淋巴细胞，后者有助于破坏受感染的细胞，从而防止感染扩散。这是因为 CD1 蛋白就像旗帜一样，将细胞、细菌脂质及其衍生物暴露在表面上，这样病原体就很容易被识别。

不同动物的CD1基因组成和数量差异很大，如小鼠2个、大鼠1个、豚鼠多达9个。由于临床前药物试验大多在这些特定动物身上进行，寻找和鉴定它们的CD1功能分子对于基础和应用研究结果的正确解读尤为重要。但目前尚无已知的哺乳动物物种完全丧失CD1蛋白。

波罗的海联邦大学伊曼纽尔康德分校(加里宁格勒)、俄罗斯科学院分子生物学研究所(莫斯科)、俄罗斯科学院西伯利亚分院分子细胞生物学研究所(新西伯利亚)、莫斯科国立大学(莫斯科)和卡罗琳斯卡医学院(瑞典)的科学家及其同事描述了啮齿动物 CD1 基因的进化。

为此，科学家们对18种不同啮齿类动物基因组中负责CD1蛋白合成的序列进行了生物信息学分析，重建了相关的蛋白质结构。作者首次发现裸鼹鼠(Heterocephalus glaber)丢失了部分功能性CD1基因。

这种动物属于裸鼹鼠，其特点是寿命在啮齿动物中异常长——可达 40 年。因此，裸鼹鼠对于衰老机制的研究非常重要。作者发现 CD1 蛋白的缺失指出了这种啮齿动物的另一个不寻常的特征——免疫系统的非常规机制。

“最近对裸鼹鼠免疫系统的研究表明，裸鼹鼠缺乏参与清除病毒和细菌感染细胞以及肿瘤细胞的自然杀伤 T 细胞。由于功能活跃的 CD1 基因的存在对于自然杀伤 T 细胞的发育必不可少，我们认为裸鼹鼠的免疫反应以不同的方式发生，与自然杀伤 T 细胞无关，”该项目参与者、生物科学候选人、莫斯科国立大学 IMB 和细胞凋亡机制研究实验室的研究员 Alexey Zamaraev 解释说。

“这些事实凸显了裸鼹鼠免疫系统的独特性。其他免疫细胞很可能弥补了裸鼹鼠体内一些 CD1 蛋白和自然杀伤 T 细胞的损失——这些动物免疫系统中的髓样细胞和其他类型的发育良好的 T 淋巴细胞，”Zamaraev 继续说道。

分析还显示，结构差异很大的 CD1 蛋白是 Myomorpha 亚目代表的特征。它们的近亲 Sciuromorpha、Castorimorpha 和 Hystricomorpha 亚目具有更保守(差异更小)的蛋白质。这强调了这些特定亚目在进化上更古老。

“未来，我们计划研究另一种具有与 CD1 蛋白相同功能的分子——MR1 蛋白，它将核黄素的代谢物或其他细菌抗原引入(或显示)给特定的 T 淋巴细胞，”该项目的另一位参与者、生物科学候选人、BFU 基因组研究中心高级研究员康斯坦丁·冈宾 (Constantin Gunbin) 说。

Gunbin 补充道：“我们希望获得的数据不仅能让我们了解不同动物免疫系统的基本特征，还能让我们确定针对性激活 CD1 特异性 T 细胞以及触发对不同病原体的免疫反应的模式。”