Nacktmulle haben infektionsresistente Proteine ​​verloren

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Nacktmull – ein unterirdisches Nagetier, das bis zu 40 Jahre alt wird – eine Reihe funktionsfähiger CD1-Gene verloren hat. Die CD1-Genfamilie ist bei Säugetieren für die Proteinsynthese verantwortlich, die den Körper vor Infektionskrankheiten schützt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich das Immunsystem des Nacktmulls deutlich neu ausgerichtet hat und andere – CD1-unabhängige – molekulare Mechanismen nutzt.

Die Ergebnisse der Forschung sind veröffentlicht im Biologie Direkt.

Einige Epithel- und Immunsystemzellen (Makrophagen, B-Lymphozyten, dendritische Zellen) von Säugetieren, Vögeln und Reptilien tragen auf ihrer Oberfläche CD1-Proteine, die strukturelle Ähnlichkeiten mit Proteinen des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC) aufweisen, die eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Immunität spielen.

Wenn ein Fremdkörper im Körper auftaucht – beispielsweise Bakterien –, helfen diese Moleküle dabei, eine andere Art von Immunzellen, die sogenannten T-Lymphozyten, zu alarmieren, die zur Zerstörung der infizierten Zellen beitragen und so die Ausbreitung der Infektion verhindern. Dies geschieht, weil die CD1-Proteine ​​wie Flaggen Zellen, Bakterienlipide und deren Derivate über ihrer Oberfläche freilegen, wodurch der Erreger leicht identifiziert werden kann.

Die Zusammensetzung und Anzahl der CD1-Gene unterscheiden sich bei verschiedenen Tieren erheblich. Mäuse haben beispielsweise zwei, Ratten eins und Meerschweinchen sogar neun. Da die Mehrzahl der präklinischen Arzneimitteltests an diesen speziellen Tieren durchgeführt wird, ist die Suche und Identifizierung ihrer funktionellen CD1-Moleküle für die korrekte Interpretation der Ergebnisse aus der Grundlagen- und angewandten Forschung besonders wichtig. Es ist jedoch keine Säugetierart bekannt, die ihre CD1-Proteine ​​vollständig verloren hat.

Wissenschaftler der Baltischen Föderalen Immanuel-Kant-Universität (Kaliningrad), des Instituts für Molekularbiologie der Russischen Akademie der Wissenschaften (Moskau), des Instituts für Molekulare Zellbiologie SB der Russischen Akademie der Wissenschaften (Nowosibirsk), der Moskauer Staatlichen Universität (Moskau) und des Karolinska-Instituts (Schweden) sowie Kollegen haben die Evolution der CD1-Gene bei Nagetieren beschrieben.

Zu diesem Zweck führten die Wissenschaftler eine bioinformatische Analyse der für die CD1-Proteinsynthese verantwortlichen Sequenzen im Genom von 18 verschiedenen Nagetierarten durch und rekonstruierten die zugehörigen Proteinstrukturen. Dabei stellten die Autoren erstmals fest, dass der Nacktmull (Heterocephalus glaber) einen Teil seiner funktionsfähigen (funktionellen) CD1-Gene verloren hat.

Dieses Tier gehört zur Gattung der Hystricomorphen und zeichnet sich durch eine für Nagetiere ungewöhnlich lange Lebenserwartung von bis zu 40 Jahren aus. Daher sind Nacktmulle für die Erforschung von Alterungsmechanismen von Bedeutung. Das von den Autoren festgestellte Fehlen von CD1-Proteinen weist auf ein weiteres ungewöhnliches Merkmal dieses Nagetiers hin – unkonventionelle Mechanismen des Immunsystems.

„Neuere Studien des Immunsystems von Nacktmullen haben gezeigt, dass dort keine natürlichen Killer-T-Zellen vorhanden sind, die an der Beseitigung virus- und bakterieninfizierter Zellen sowie Tumorzellen beteiligt sind. Da die Entwicklung von natürlichen Killer-T-Zellen nur mit dem funktionell aktiven CD1-Gen möglich ist, gehen wir davon aus, dass die Immunreaktion von Nacktmullen anders und unabhängig von natürlichen Killer-T-Zellen erfolgt“, erklärt Alexey Zamaraev, Projektteilnehmer, Kandidat der Biowissenschaften und wissenschaftlicher Mitarbeiter am IMB- und Apoptose-Forschungslabor der Moskauer Staatsuniversität.

„Diese Tatsachen unterstreichen die Einzigartigkeit des Immunsystems des Nacktmulls. Es ist wahrscheinlich, dass andere Immunzellen den Verlust einiger CD1-Proteine ​​und natürlicher Killer-T-Zellen bei Nacktmullen kompensieren – die myeloiden Zellen des Immunsystems und andere Arten gut entwickelter T-Lymphozyten dieser Tiere“, fährt Zamaraev fort.

Die Analyse hat auch gezeigt, dass die CD1-Proteine, die sich in ihrer Struktur stark unterscheiden, ein Merkmal der Vertreter der Unterordnung Myomorpha sind. Ihre Verwandten aus den Unterordnungen Sciuromorpha, Castorimorpha und Hystricomorpha haben stärker konservierte – also weniger unterschiedliche – Proteine. Dies unterstreicht, dass diese speziellen Unterordnungen evolutionär älter sind.

„In Zukunft planen wir, einen anderen Molekültyp mit der gleichen Funktion wie die CD1-Proteine ​​zu untersuchen – MR1-Proteine, die Riboflavin-Metaboliten oder andere bakterielle Antigene an bestimmte T-Lymphozyten heranführen (oder anzeigen),“ sagt Constantin Gunbin, ein weiterer Teilnehmer des Projekts, Kandidat der Biowissenschaften und leitender Forscher am Zentrum für Genomforschung der BFU.

„Wir hoffen, dass die gewonnenen Daten es uns ermöglichen, nicht nur die grundlegenden Eigenschaften des Immunsystems verschiedener Tiere zu verstehen, sondern auch Muster für die gezielte Aktivierung CD1-spezifischer T-Zellen und für die Auslösung der Immunantwort auf verschiedene Krankheitserreger zu erkennen“, fügt Gunbin hinzu.