2022-08-27 17:00:12

哺乳动物的粘液至少进化了15次

产生黏液的黏液蛋白在哺乳动物中反复而独立地出现,可能是通过将现有的蛋白引入黏液工厂

唾液中充满了粘液,是由哺乳动物中许多独立进化的蛋白质产生的

在哺乳动物中,制造黏液的蛋白质似乎至少在15个独立的例子中进化出来,可能是通过吸收现有的蛋白质到黏液产生器中。

从狗黏黏的唾液到鼻涕虫光滑的涂层,粘液几乎遍布动物王国。“几乎每一种动物,甚至酵母和细菌都有粘液,”纽约州布法罗大学的Omer Gokcumen说。“这是一种生命必不可少的物质。”

哺乳动物通过一种叫做粘蛋白的马桶刷状蛋白质产生粘液,这种蛋白质使粘液变得粘稠,并滑入体液中。大多数动物体内都有大量黏蛋白,黏蛋白黏稠的产物结合在一起,在身体的不同部位形成合适的厚度和光滑度。

Gokcumen在老鼠身上有了意想不到的发现后,首次对粘蛋白进行了研究。他注意到,人类唾液中被称为MUC7的初级粘蛋白在啮齿类动物中是不存在的。相反,老鼠的唾液被一种叫做MUC10的黏蛋白增厚,而人类却缺乏这种黏蛋白。当他进行调查时,他和他的团队发现这两种粘蛋白在进化上是不相关的,这打破了动物共享来自共同祖先基因的蛋白质的通常趋势。

然后,研究小组发现了另一个惊喜。MUC10是一种小鼠唾液蛋白,看起来与一种叫做PROL1的人类眼泪润滑剂蛋白非常相似。与小鼠黏液蛋白不同,PROL1缺乏特定氨基酸的重复,这些氨基酸是蛋白质的糖衣组成部分。

“我们有两种不同的黏蛋白,它们有着不同的进化起源。我们想,这真的很酷,我们想知道这是否真的发生在其他地方——或者这只是一个奇怪的,挑剔的,一生只有一次的进化故事?”Gokcumen说。

通过对从穿山甲到犀牛等49种不同哺乳动物的基因分析,该团队能够确定15种不同的粘蛋白,这些粘蛋白在其他物种中不存在,Gokcumen将其称为“孤儿粘蛋白”。他说,发现一种新的粘蛋白是令人惊讶的,但发现超过12种则令人震惊。

“(这些黏蛋白)在其他物种中甚至不存在。它们只针对奶牛,只针对雪貂,只针对人类,”Gokcumen说。他说:“黏蛋白之所以奇怪,是因为它们不是来自单一的基因祖先,而是在不同的谱系中以不同的方式独立进化。”

研究小组怀疑新的粘蛋白是从现有的蛋白质中吸收的。通过复制特定氨基酸的片段,这些蛋白质就会变长,转化为一种能产生黏液的黏液蛋白。

大多数具有独特粘蛋白的物种只有一种,但其他物种非常突出:雪貂共有5种独特的粘蛋白。

Gokcumen预计,还有许多独特的粘蛋白有待发现。接下来,他希望调查这种粘液在蛞蝓和蜗牛身上进化了多少次。

期刊参考:Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.abm8757

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