哺乳動物角蛋白基因及其對陸地或海洋生物的適應(yīng)

無論是在陸地上還是在海上，哺乳動物都生活在各種保護(hù)皮中，適應(yīng)各種環(huán)境，在最深的藍(lán)色海洋中游泳，攀登陡峭的山峰。

現(xiàn)在，維也納醫(yī)科大學(xué)教授利奧波德愛克哈特和他的同事們進(jìn)行了最大規(guī)模的比較基因組研究，以幫助確定皮膚蛋白質(zhì)中哺乳動物適應(yīng)和進(jìn)化起源的關(guān)鍵分子。

在最近發(fā)表在《分子生物學(xué)與進(jìn)化》雜志高級在線版上的一項(xiàng)新研究中，埃克哈特的研究團(tuán)隊(duì)回顧了幾十種哺乳動物角蛋白基因中哪些是陸地或海洋生物所必需的。這些角蛋白基因的產(chǎn)物聚集在一起，形成皮膚細(xì)胞中細(xì)胞骨架的骨架，稱為角質(zhì)細(xì)胞，它在身體和外界之間保持著緊密的屏障。

“這項(xiàng)研究的結(jié)果為角蛋白的進(jìn)化提供了重要的新數(shù)據(jù)，角蛋白控制著表皮，也就是皮膚最外層的機(jī)械穩(wěn)定性，”愛克哈特說。

在陸生哺乳動物中，表皮依賴于不同的角蛋白來維持對環(huán)境的屏障，如果皮膚受傷，表皮會再生。根據(jù)新的報告，完全水生的哺乳動物不斷使用表皮再生計劃，因此只需要兩組表皮角蛋白中的一組。

?？斯卣f：“令人驚訝的是，包括人類在內(nèi)的陸地哺乳動物最外層皮膚的主要蛋白質(zhì)在海豚、鯨魚和海牛等水生哺乳動物中是可有可無的。“值得注意的是，應(yīng)激反應(yīng)計劃是進(jìn)化創(chuàng)新的起點(diǎn)：水生哺乳動物表皮的新結(jié)構(gòu)。”

海豚的皮膚比正常人的皮膚厚50倍左右。角蛋白K1、K2和K10在海豚體內(nèi)已經(jīng)丟失，被角蛋白K6和K17取代。

表皮增厚以及K6和K17在人體皮膚傷口愈合和銀屑病患者皮損中的關(guān)鍵作用也被發(fā)現(xiàn)。在這種常見的皮膚病中，迄今未知的遺傳因素使皮膚細(xì)胞容易觸發(fā)表皮進(jìn)化上古老的傷口愈合過程。

愛克哈特說：“在這一點(diǎn)上，進(jìn)化生物學(xué)遇到了皮膚病學(xué)研究，我們希望這種‘轉(zhuǎn)化研究’將為未來患者的興趣提供進(jìn)一步的見解。

維也納醫(yī)科大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，由于所謂的“選擇性剪接”角蛋白K10 mRNA和角蛋白基因組在陸生哺乳動物中的適應(yīng)性，表皮角蛋白組成的復(fù)雜性此前被低估。然而，角蛋白細(xì)胞骨架的整個重塑僅發(fā)生在完全水生的哺乳動物中。

愛克哈特說：“我們的數(shù)據(jù)指出了皮膚進(jìn)化的一般模式：最內(nèi)層皮膚的蛋白質(zhì)最保守，最外層皮膚的蛋白質(zhì)最多樣?！敖堑鞍缀推渌砥さ鞍字g的相互作用需要進(jìn)一步研究。隨著比較基因組學(xué)和新的實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域的發(fā)展，皮膚的進(jìn)化將仍然是一個令人興奮和富有成效的研究課題?！?

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