25 июня 2019, вторник, 02:35
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Иммунитет 500 миллионов лет назад

Клетки тимуса крысы с выключенным и работающим геном  FOXN4
Клетки тимуса крысы с выключенным и работающим геном FOXN4

Активация одного единственного гена у крыс отбрасывает эволюцию иммунной системы на 500 миллионов лет назад. Таковы результаты работы группы ученых из Института иммунологии и эпигенетики Общества Макса Планка (Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics), опубликованной в журнале Cell Reports.

Своя иммунная система есть даже у бактерий – им надо защищаться от поражающих их вирусов – бактериофагов. Но у бактерий она фактически ограничивается способностью уничтожать чужеродную ДНК. В дальнейшем в ходе эволюции живые существа приобретали все новые и новые, каждый раз более совершенные и разнообразные методы защиты от болезней. Но возбудители тоже не дремали и учились обманывать иммунную систему своих жертв. Эта гонка вооружений – неотъемлемая часть эволюции и, зачастую, ее движущая сила.

В работе рассматривается влияние белка FOXN4 на развитие и функционирование тимуса (вилочковой железы). В тимусе у млекопитающих происходит созревание и обучение T-клеток. Т-клетки (несколько упрощая) – это те клетки иммунной системы, которые участвуют в приобретенном иммунном ответе, но не участвуют непосредственно в выработке антител. Но тимус есть не только у млекопитающих, но и практически у всех позвоночных. У рыб, однако, в нем происходит созревание и некоторой части B-лимфоцитов – клеток иммунной системы, продуцирующей антитела. У взрослых млекопитающих B-лимфоциты созревают только в костном мозге, а у эмбрионов млекопитающих – еще и в печени. Непосредственно с созревающими лимфоцитами в тимусе взаимодействуют эпителиальные клетки тимуса, они довольно разнообразны по структуре и функциям. Развитием и дифференцировкой этих клеток у млекопитающих управляет транскрипционный фактор FOXN1. Это белок, который взаимодействует с геномной ДНК и определяет, какие гены включать и насколько, а какие выключить. Ген Foxn1, кодирующий белок FOXN1 произошел в ходе эволюции от гена Foxn4. Белки FOXN1 и FOXN4 очень похожи друг на друга, заметно отличаются только их части, непосредственно взаимодействующие с ДНК.

Весьма вероятно, что ген Foxn1 возник из гена Foxn4 в результате дупликации. Дупликация генов – довольно распространенное событие в ходе эволюции. Из-за неопасных неточностей при кроссинговере какой-нибудь участок (иногда один ген) оказывается удвоен. Иногда после этого один из генов-близнецов начинает гораздо быстрее накапливать мутации, потому что второй продолжает выполнять старые функции и организму в целом ничего не грозит, и тогда первый может приобрести новые неожиданные функции или начать выполнять исходные функции лучше предыдущего варианта. Иногда новые гены делят между собой функции одного старого.

Гены Foxn1 иFoxn4 за время эволюции также приобрели и другие, несвязанные с иммунитетом функции. Если у рыбы выключить Foxn4,то у эмбриона не происходит правильного развития сердца, и он погибает. У млекопитающих Foxn1 активен в волосяной луковице и нужен для кератинизации волос.

Ген Foxn4 активен у предков млекопитающих наряду с Foxn1, а у самых ранних позвоночных ген Foxn1 вообще еще отсутствует. У хордовых – предшественников позвоночных тимуса еще нет, а вот ген Foxn4 уже есть. У ланцетника на эмбриональной стадии развития ген Foxn4 активен в будущих клетках глотки, именно в этом месте потом будет образовываться тимус. Это позволяет предположить, что этот ген в значительной степени управляет организацией и развитием тимуса.

В ходе эксперимента мышам ввели генетическую конструкцию, в которой под контролем элементов, контролирующих работу гена Foxn1, находился ген Foxn4. Оказалось, что активация гена Foxn4 приводит к появлению заметного процента B-лимфоцитов в тимусе и позволяет предположить, что у видов, у которых еще не было Foxn1, созревание лимфоцитов обоих типов происходило в тимусе. Возможно, что это позволило в большей степени диверсифицировать функции B-лимфоцитов, а это было очень важно для развития системы приобретенного иммунитета. Сначала связанные с клеточной мембраной, а затем секретируемые антитела появились у позвоночных хрящевых рыб. Есть версия, что до тех пор B-лимфоциты занимались фагоцитозом – поглощением и перевариванием патогенов, которым сейчас у млекопитающих занимаются макрофаги – клетки системы врожденного иммунитета.

На иллюстрации слева вы видите нормальное состояние тимуса крысы, где очень мало B-лимфоцитов (окрашены красным), а справа - тимус с активированным геном Foxn4 и большим количеством B-лимфоцитов.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.