作者:Omer Gokcumen 来源:《科学进展》 发布时间:2022/9/1 14:45:08
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几乎遍布动物王国,黏液进化15次

 

一项新研究发现,在哺乳动物中,产生黏液的蛋白质至少在15个独立的实例中进化,它们可能是将现有蛋白质合成的产物。相关论文近日发表于《科学进展》。

从狗黏黏的唾液到蛞蝓光滑的外皮,黏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黏液。”美国纽约州立大学布法罗分校的Omer Gokcumen说,“这是一种生命必不可少的物质。”

哺乳动物通过被称为黏蛋白的马桶刷状蛋白质产生黏液,这种黏蛋白使体液黏滑。大多数动物都有大量黏蛋白,其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在小鼠身上有了一个意想不到的发现后,首次对黏蛋白进行了研究。他注意到,人类唾液中的主要黏蛋白MUC7在啮齿类动物中是不存在的。相反,小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。

当进一步研究时,Gokcumen团队发现,这两种黏蛋白在进化上是不相关的。这打破了动物共享来自同一祖先基因的蛋白质的通常认知。

此外,他们还发现,MUC10是一种小鼠唾液蛋白,看起来却与润滑人类眼泪的一种叫做PROL1的蛋白非常相似。与小鼠黏蛋白不同的是,PROL1缺乏特定氨基酸的重复,而这些氨基酸是蛋白质糖衣的组成部分。

“我们发现两种不同的黏蛋白,它们有着不同的进化起源。这真的很酷,我们想知道这是否还发生在其他动物身上。” 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,研究小组能够确定15种不同的黏蛋白,它们在其他物种中不存在。Gokcumen称之为“孤儿黏蛋白”。“这些黏蛋白只对奶牛、雪貂和人类有特异性。”他说。

在Gokcumen看来,发现一种新黏蛋白是令人惊讶的,发现十几种黏蛋白则令人震惊。“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。”

研究小组怀疑新的黏蛋白吸收了现有的蛋白质。通过复制特定氨基酸的片段,这些蛋白质会变长,并转化为产生黏液的黏蛋白。

大多数具有独特黏蛋白的物种只有一种黏蛋白。Gokcumen预计许多独特的黏蛋白有待发现。接下来,他希望调查这种黏液在蛞蝓和蜗牛身上进化了多少次。(来源:中国科学报 王方)

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.abm8757

 
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