Μας έδωσε προγόνους η γονόρροια;

Περίληψη: Οι ερευνητές εντόπισαν μια ομάδα γενετικών μεταλλάξεων που προστατεύουν από τη γνωστική έκπτωση στους ηλικιωμένους. Μια νέα μελέτη δείχνει ότι η επιλεκτική πίεση από μολυσματικά παθογόνα όπως η γονόρροια μπορεί να έχει ενισχύσει την εμφάνιση αυτής της γενετικής παραλλαγής στον Homo sapiens.

πηγή: Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια

Ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο έχουν βρει στο παρελθόν μια ομάδα ανθρώπινων γενετικών μεταλλάξεων που προστατεύουν τους ηλικιωμένους από τη γνωστική έκπτωση και την άνοια.

Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 9 Ιουλίου 2022 στο Μοριακή βιολογία και εξέλιξηΕστιάζουν σε ένα από αυτά τα μεταλλαγμένα γονίδια και προσπαθούν να εντοπίσουν την εξέλιξή του— πότε και γιατί εμφανίστηκε στο ανθρώπινο γονιδίωμα.

Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η επιλεκτική πίεση από μολυσματικά παθογόνα όπως η γονόρροια μπορεί να έχει ενισχύσει την εμφάνιση αυτής της παραλλαγής γονιδίου σε λογικός άνθρωποςκαι υποστήριξε ακούσια την ύπαρξη προγόνων στην ανθρώπινη κοινωνία.

Η βιολογία των περισσότερων ζωικών ειδών έχει βελτιωθεί για την αναπαραγωγή, συχνά με κόστος τη μελλοντική υγεία και τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Στην πραγματικότητα, οι άνθρωποι είναι ένα από τα μοναδικά είδη που είναι γνωστό ότι έχουν περάσει από την εμμηνόπαυση.

Σύμφωνα με την «υπόθεση της γιαγιάς», αυτό συμβαίνει επειδή οι γυναίκες μεγαλύτερης ηλικίας παρέχουν σημαντική υποστήριξη στην ανατροφή των βρεφών και των παιδιών, που χρειάζονται περισσότερη φροντίδα από τις μικρότερες άλλων ειδών. Οι επιστήμονες προσπαθούν τώρα να κατανοήσουν τα χαρακτηριστικά της ανθρώπινης βιολογίας που καθιστούν δυνατή αυτή τη μακροπρόθεσμη υγεία.

Όταν οι ερευνητές συνέκριναν προηγουμένως τα γονιδιώματα των ανθρώπων και των χιμπατζήδων, διαπίστωσαν ότι οι άνθρωποι έχουν ένα μοναδικό αντίγραφο του γονιδίου για το CD33, έναν υποδοχέα που εκφράζεται στα κύτταρα του ανοσοποιητικού. Ο τυπικός υποδοχέας CD33 συνδέεται με έναν τύπο σακχάρου που ονομάζεται σιαλικό οξύ με το οποίο είναι επικαλυμμένα όλα τα ανθρώπινα κύτταρα. Όταν το κύτταρο του ανοσοποιητικού αισθάνεται το σιαλικό οξύ μέσω του CD33, αναγνωρίζει το άλλο κύτταρο ως μέρος του σώματος και δεν του επιτίθεται, αποτρέποντας την αυτοάνοση απόκριση.

Ο υποδοχέας CD33 εκφράζεται επίσης σε κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος του εγκεφάλου που ονομάζονται μικρογλοία, όπου βοηθούν στον έλεγχο της νευροφλεγμονής. Ωστόσο, τα μικρογλοία διαδραματίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στην αφαίρεση κατεστραμμένων εγκεφαλικών κυττάρων και αμυλοειδών πλακών που σχετίζονται με τη νόσο του Αλτσχάιμερ. Με τη σύνδεση με τα σιαλικά οξέα σε αυτά τα κύτταρα και τις πλάκες, οι φυσιολογικοί υποδοχείς CD33 στην πραγματικότητα αναστέλλουν αυτή τη σημαντική νευρογλοιακή λειτουργία και αυξάνουν τον κίνδυνο άνοιας.

Εδώ έρχεται η νέα γενετική παραλλαγή. Κάπου κατά μήκος της εξελικτικής γραμμής, οι άνθρωποι έχουν συλλάβει μια επιπλέον μεταλλαγμένη μορφή CD33 από την οποία λείπει μια θέση δέσμευσης ζάχαρης. Ο μεταλλαγμένος υποδοχέας δεν αλληλεπιδρά πλέον με τα σιαλικά οξέα σε κατεστραμμένα κύτταρα και πλάκες, επιτρέποντας στη μικρογλοία να τα διασπάσει. Πράγματι, υψηλότερα επίπεδα αυτής της παραλλαγής CD33 βρέθηκαν ανεξάρτητα ότι είναι προστατευτικά έναντι της όψιμης έναρξης της νόσου του Αλτσχάιμερ.

Σε μια προσπάθεια να κατανοήσουν πότε εμφανίστηκε για πρώτη φορά αυτή η γενετική παραλλαγή, ο συν-ανώτερος συγγραφέας Ajit Varkey, MD, Διακεκριμένος Καθηγητής Ιατρικής και Κυτταρικής και Μοριακής Ιατρικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο San Diego School of Medicine, και οι συνεργάτες του βρήκαν στοιχεία ισχυρής θετικής επιλογής. υποδηλώνοντας ότι κάτι Τι οδηγούσε το γονίδιο να εξελισσόταν πιο γρήγορα από το αναμενόμενο.

Ανακάλυψαν επίσης ότι αυτό το συγκεκριμένο αντίγραφο του CD33 δεν υπήρχε στα γονιδιώματα των Νεάντερταλ ή των Ντενίσοβαν, των στενότερων εξελικτικών συγγενών μας.

«Για τα περισσότερα από τα διαφορετικά γονίδια στους ανθρώπους και τους χιμπατζήδες, οι Νεάντερταλ έχουν συνήθως την ίδια εκδοχή με τους ανθρώπους, οπότε αυτό ήταν πραγματικά εκπληκτικό για εμάς», είπε ο Varkey. «Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η σοφία και η φροντίδα των υγιών προγόνων μπορεί να ήταν ένα σημαντικό εξελικτικό πλεονέκτημα που είχαμε σε σχέση με άλλα αρχαία είδη ανθρωπίνων».

Ο Varkey ηγήθηκε της μελέτης με τον Pascal Gagnoux, PhD, καθηγητή παθολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο San Diego School of Medicine και καθηγητή στο τμήμα ανθρωπολογίας. Οι συγγραφείς είπαν ότι η μελέτη παρέχει νέα στοιχεία που υποστηρίζουν την υπόθεση της καινοτομίας.

Ωστόσο, η εξελικτική θεωρία λέει ότι η αναπαραγωγική επιτυχία είναι ο κύριος μοχλός της γενετικής επιλογής και όχι η μετα-αναπαραγωγική γνωστική υγεία. Τι ώθησε λοιπόν την εξάπλωση αυτής της μεταλλαγμένης μορφής CD33 στους ανθρώπους;

Οι συγγραφείς προτείνουν ότι μια πιθανότητα είναι ότι οι εξαιρετικά μεταδοτικές ασθένειες όπως η γονόρροια, που μπορεί να είναι επιβλαβείς για την αναπαραγωγική υγεία, μπορεί να έχουν αντίκτυπο στην ανθρώπινη ανάπτυξη. Τα βακτήρια της γονόρροιας ενθυλακώνονται με τους ίδιους πολυσακχαρίτες στους οποίους συνδέεται ο υποδοχέας CD33. Όπως ένας λύκος με ένδυμα προβάτου, τα βακτήρια μπορούν να ξεγελάσουν τα ανθρώπινα ανοσοποιητικά κύτταρα ώστε να μην τα αναγνωρίσουν ως εξωτερικοί εισβολείς.

Οι ερευνητές προτείνουν ότι η τροποποιημένη έκδοση του CD33 χωρίς θέση δέσμευσης σακχάρου εμφανίστηκε ως μια ανθρώπινη προσαρμογή ενάντια στη «μοριακή μίμηση» της γονόρροιας και άλλων παθογόνων παραγόντων. Στην πραγματικότητα, επιβεβαίωσαν ότι μία από τις ειδικές για τον άνθρωπο μεταλλάξεις ήταν σε θέση να καταργήσει πλήρως την αλληλεπίδραση μεταξύ των βακτηρίων και του CD33, επιτρέποντας στα κύτταρα του ανοσοποιητικού να επιτεθούν ξανά στα βακτήρια.

Συνολικά, οι συγγραφείς πιστεύουν ότι οι άνθρωποι αρχικά κληρονόμησαν τη μεταλλαγμένη μορφή του CD33 για προστασία από τη γονόρροια κατά την αναπαραγωγική ηλικία και ο εγκέφαλος επέλεξε στη συνέχεια αυτή τη γενετική παραλλαγή για τα οφέλη της κατά της άνοιας.

«Το CD33 είναι πιθανόν ένα από τα πολλά γονίδια που επιλέχθηκαν για τα πλεονεκτήματα επιβίωσής τους έναντι μολυσματικών παθογόνων νωρίς στη ζωή, αλλά στη συνέχεια επιλέγονται δευτερευόντως για τα προστατευτικά τους αποτελέσματα έναντι της άνοιας και άλλων ασθενειών που σχετίζονται με τη γήρανση», είπε ο Gagnox.

Συν-συγγραφείς είναι οι: Sudeshna Saha, Nazanin Khan, Andrea Verhagen, Aniruda Sasmal, Sandra Diaz στο UCSD, Troy Comey, Joshua M. Aki στο Πανεπιστήμιο Princeton, Hai Yu και Shi Chin στο UC Davis και Martin Frank στο Biognos A. μου. .

δείτε επίσης

Χρηματοδότηση: Αυτή η εργασία χρηματοδοτήθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (Grant R01GM32373) και το Ταμείο Θεραπείας του Αλτσχάιμερ.

Σχετικά με αυτά τα νέα γενετικής και εξελικτικής νευροεπιστήμης

συγγραφέας: Σκοτ Λα Βι
πηγή: Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια
Επικοινωνία: Scott La Vie – Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια
εικόνα: Η εικόνα πιστώνεται στα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας

αρχική αναζήτηση: ανοιχτή πρόσβαση.
“Εξέλιξη αλληλόμορφων ειδικών για τον άνθρωπο που προστατεύουν τη γνωστική λειτουργία των γιαγιάδωνΓράφτηκε από τους Ajit Varkey et al. Μοριακή βιολογία και εξέλιξη

Περίληψη

Εξέλιξη αλληλόμορφων ειδικών για τον άνθρωπο που προστατεύουν τη γνωστική λειτουργία των γιαγιάδων

Ο μυελοειδής υποδοχέας CD33 (Siglec-3) καταστέλλει την έμφυτη ανοσολογική αντίδραση αναγνωρίζοντας μια περιοχή εξωκυτταρικής ομάδας V του σιαλικού οξέος (Sia) που περιέχει «αυτοσυνδεόμενα μοριακά μοτίβα» (SAMPs). Δείξαμε προηγουμένως ότι η ομάδα V είναι ελλιπής στον τομέα CD33Το αλλοιωμένο αλληλόμορφο, προστατευτικά αλληλόμορφα της όψιμης έναρξης της νόσου του Alzheimer (LOAD), προέρχεται και αποδίδεται στο στέλεχος της ανθρωπίνης.

Τώρα αναφέρουμε πολλαπλές μεταλλάξεις στον τομέα του συνόλου CD33 V των ανθρωπίνων. Λόγω της μετάλλαξης απώλειας σταθερής λειτουργίας ανθρωπίνης σε CMAH Γονίδιο, έλλειψη ανθρώπων nΓλυκολινοραμινικό οξύ (Neu5Gc), ένας προτιμώμενος συνδέτης Sia για το προγονικό CD33. Η ανάλυση μετάλλαξης και οι προσομοιώσεις MD υποδεικνύουν ότι η σταθερή αλλαγή στα 21 αμινοξέα του τομέα της ομάδας ανθρωποΐνης V και οι αλλαγές διαμόρφωσης που σχετίζονται με το His45 διορθώθηκαν για την απώλεια Neu5Gc με τη μετάβαση σε nΑκετυλνεουραμινικό οξύ (Neu5Ac) – ταυτοποίηση.

Δείχνουμε ότι τα ανθρώπινα παθογόνα Neisseria gonorrhoeae και ομάδα β Στρεπτόκοκκος δεσμεύουν επιλεκτικά το huCD33 ως μέρος του ανοσομοριακού μιμητισμού του ξενιστή SAMPs και ότι αυτή η δέσμευση επηρεάζεται σημαντικά από την τροποποίηση 21 αμινοξέων.

Εκτός από το προστατευτικό ΦΟΡΤΙΟ CD33 Τα αλληλόμορφα, οι άνθρωποι φιλοξενούν παραλλαγές γνωσιακών παραλλαγών που προέρχονται από ολόκληρο τον πληθυσμό και προστατευτικές σε αρκετούς άλλους τόπους. Είναι ενδιαφέρον ότι 11 από τους 13 πολυμορφισμούς σε αυτά τα ανθρώπινα γονίδια (συμπεριλαμβανομένων CD33) δεν μοιράζονται το γονιδίωμα των αρχαίων ανθρωποειδών: Νεάντερταλ και Ντενίσοβαν.

Παρουσιάζουμε ένα εύλογο εξελικτικό σενάριο για τη σύνθεση, τη συσχέτιση και την κατανόηση της υπάρχουσας γνώσης σχετικά με την εξέλιξη του huCD33 και προτείνουμε ότι η καινοτομία εμφανίστηκε στους ανθρώπους.