primitiv marin varelse håller ledtrådar till immunsystemet historia

En felande länken?

Referens

Vad kan en ryggradslös, grunda levande marina djur kallas amphioxus berätta om ursprunget för det mänskliga immunsystemet? Kanske en hel del, säger theernment stipendiat Gary Litman, Ph.D., som studerar maskliknande varelse, även kallad en LANSETTFISK, vid University of South Florida i Tampa. Med kollegor inklusive David Ostrov, Ph.D., vid University of Florida (Gainesville) använde Dr. Litman röntgenstrålar för att ta en atomär nivå “ögonblicksbild” av en kristalliserad LANSETTFISK protein som verkar grensla klyftan mellan immunsystemet molekyler som finns i ryggradslösa djur (djur utan stamnät) och de högre ryggradsdjur, inklusive människan.

Även om det inte har den beniga ryggraden som präglar ryggradsdjur, inte LANSETTFISK har en notokord-en böjlig stång som löper från dess spets till svansen. Denna funktion placerar djuret nära basen av den evolutionära trädet separerar ryggradsdjur från ryggradslösa djur, men vid sidan av klyftan upptas av jawed fisk, fåglar och däggdjur.

Att avvärja sjukdomsframkallande mikrober, både ryggradsdjur och ryggradslösa djur använda en snabbverkande och relativt icke-specifik form av försvar som kallas medfödd immunitet. Ryggradsdjur har också en adaptiv immunsystem. Viktiga delar av adaptiv immunitet inkluderar infektionsbekämpande antikroppar som är skräddarsydda för specifika mikrober, och vita blodkroppar som kan “komma ihåg” tidigare attacker av vissa bakterier och svarar snabbt att krossa efterföljande infektioner. Forskare har länge strävat efter att bättre förstå ursprunget till det adaptiva immunsystemet och för att identifiera levande organismer som besitter exempel på vad föregångare till den moderna adaptiva immunsystemet kan ha sett ut. De ringa LANSETTFISK kan vara just en sådan felande länken.

Genom röntgenkristallografi, Dr. Litman och hans kollegor skapat en tredimensionell bild av en LANSETTFISK protein som kallas VCBP (variabel region innehållande kitin-bindande protein) och fastställt att det delade vissa funktioner i immunsystemet receptorproteiner-de kan känna igen specifika molekyler på sjukdomsalstrande mikrober-found hos ryggradsdjur. Kvaliteten på kristallerna var imponerande hög, konstaterar Dr Litman, vilket gör att forskarna att peka ut den exakta platsen för varje atom i proteinet. Detta i sin tur gav dem ledtrådar om de möjliga åtgärder VCBP och dess potential som ett immun protein med adaptiv systemliknande egenskaper.

Den LANSETTFISK livnär sig på plankton och annat material som det utdrag ur havsvattnet. Dess hela matstrupen således utsätts ständigt otaliga bakterier, och det är inte förvånande att det skulle ha utvecklats sätt att försvara sig själv, inklusive vissa proteiner som kanske kan specifikt känna igen och binda till mikrob specifika “antigener.” Sannerligen, säger Dr . Litman, den LANSETTFISK bör få oss att ta ett steg tillbaka och ha ett öppet sinne om alternativa vägar immunitet som har tagits av olika djurgrupper när man står inför problemet att försvara sig mot ständigt föränderliga mikrober.

En internationell grupp av forskare, inklusive Dr. Litman närvarande dechiffrera hela genomet hos amphioxus. Det verkar ha erforderlig genetisk mångfald för att generera immunreceptorliknande proteiner. Ytterligare insikter i sitt immunförsvar-och kanske i vår egen väntar.

Hernandez JA et al. Gamla evolutionära ursprunget av diversifierade variabla regioner påvisas genom kristallstrukturen av ett immun-typ-receptor i amphioxus. Nature Immunology DOI: 10.1038 / ni1359 (2006).