天博海马基因点突变导致“脾脏丢失”与“雄性怀孕”的协同进化机制取得进展—新闻—科学网

近日，中科院南海海洋研究所热带海洋生物质源与生态重点试验室林强研究员团队取患了 基因单个位点敲除了致使整个植物器官遗失 的立异性研究进展，展现了海马基因tlx1的特同性位点突变（tlx1A208T）调控其脾脏遗失的遗传机制，并初次提出海马 脾脏遗失 与 雄性有身 协同演化的新不雅点。德国康斯坦茨年夜学、基尔年夜学研究团队于免疫耐受研究层面举行了结合剖析，相干研究结果在12月9日于线揭晓在Nature Co妹妹unications（《天然 通信》）。

于植物界中，海龙科诸多物种 脾脏遗失 这一繁杂性状是脊椎植物最为特异的进化特性之一（图1），也是当前国际学术界于鱼类演化范畴所存眷的核心。海龙科鱼类具备 雄性有身 的怪异孳生模式，而作为 雄性有身 主要器官的育儿袋于进化历程中揭示出了多种情势（Science Advances, 2021），并与哺乳植物的子宫出现布局与基因的趋同进化征象（Nature, 2016; National Science Review, 2021）。于脊椎植物中， 雌性有身 已经经自力进化了150屡次，虽然这一孳生计谋为儿女提供了较着的保存上风，但亲本于怀胎时期却始终经受着免疫耐受与免疫掩护的衡量，即怎样均衡亲本耐受与异体胚胎的免疫掩护？于该研究范畴，哺乳植物胚胎发育历程中的免疫调控研究报导较多，而 雄性有身 孳生体系作为于脊椎植物中的一个全新研究系统，其雄性有身与免疫体系的协同进化机理仍是未知。

海马脾脏遗失及其怪异的孳生特性

植物进化多样性与免疫体系的繁杂性是紧密亲密相干的。脾脏作为免疫体系的主要器官，于机体免疫历程中阐扬着主要作用。海马等物种缺乏脾脏，这于脊椎植物中长短常稀有的特异进化事务；那末，海马脾脏遗失的遗传根蒂根基怎样？其免疫体系上的缺陷与 雄性有身 孳生计谋之间的进化瓜葛怎样？

海马孳生计谋演化及其免疫体系要害基因遗失

基在上述科学问题，研究团队起首将海马与其他9个差别目的硬骨鱼举行比力基因组学阐发，发明海马属中有1260个基因家族显著紧缩。涵盖了多个免疫相干通路，如NOD样受体通路、异体移动物排斥反映、抗原处置惩罚以及呈�첩递等，基因遗失（gene loss）阐发也一样撑持这一结论（图2）。这一成果注解免疫相干基因家族的紧缩或者遗失于很年夜水平上促成了海马免疫体系中的润色，并可能与其 雄性有身 及育儿袋布局的特异进化有关。

研究团队进一步聚焦海马 脾脏遗失 的遗传与进化机制剖析。全基因组谱系特同性突变（lineage-specific mutation）阐发注解，18种海马T-cell leukemia homeobox 1 (tlx1)基因的homeobox布局域存于一个谱系特同性位点突变（即丙氨酸Alanine 苏氨酸Threonine，tlx1A208T）（图3）。而出格值患上留意的是，作为海马的近缘物种绿海龙（Syngnathoides）则保留有完备的脾脏，而且不存于该位点突变。

海马属tlx1基因的特同性位点突变

已经有研究注解，tlx1是人、小鼠等脾脏发育的要害转录因子。基在上述阐发成果，猜度该位点的突变（tlx1A208T）多是致使海马脾脏遗失的要害要素。是以，为了证明这一假定，团队哄骗模式物种斑马鱼实行了3次CRISPR/Cas9基因敲除了验证，成果注解， 一、全基因tlx1敲除了突变品系斑马鱼（tlx1 knockout）全数体现为天赋性脾脏遗失（11/11），二、针对于海马特同性位点的突变品系斑马鱼（tlx1A208T）亦呈现脾脏遗失（27/27），三、相邻位点的突变品系斑马鱼（tlx1A207T）则有完备的脾脏（17/17），该成果切确验证了海马tlx1A208T位点的进化特同性以及功效守旧性（图4）。

CRISPR/Cas9基因编纂展现tlx1基因的错义突变致使斑马鱼无脾

尽人皆知，植物胎生历程中乐成怀胎的条件是受精卵的顺遂着床。只管被母体免疫细胞辨认，但母体-胎儿界面履历了免疫排异以及免疫掩护的动态变迁，终极保障胎儿于子宫内一般发育。研究团队发明，于脾脏遗失的根蒂根基上，海龙科物种中很多触及抗原辨认以及呈递、T/B淋巴细胞发育、补体激活等历程的基因均存于谱系特同性遗失或者布局变异，这一成果也证明了海龙科物种为了实现其有身历程而呈现了要害免疫基因家族或者部门调控通路的协同演化（图5）。

海马脾脏遗失以及雄性有身的免疫基因组学根蒂根基

综上，该研究发明并证明了海马基因单元点突变（tlx1A208T）致使其脾脏遗失的假定，初次提出了海龙科鱼类 脾脏遗失 与 雄性有身 协同进化的新不雅点。相干结果拓展了学术界对于脊椎植物孳生历程中免疫体系顺应进化的理解，并无望为医学上 无脾综合征 研究斥地新的思绪。

（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉）

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