研究揭示了基因活動如何塑造跨物種的免疫力
通過對六種哺乳動物物種中超過25萬個細胞的基因進行測序,Wellcome Sanger研究所,EMBL歐洲生物信息學(xué)研究所和合作者的研究人員已經(jīng)證明了免疫反應(yīng)中的基因如何在細胞和物種之間產(chǎn)生不同的活動。
這項研究于今天(10月24日)在“ 自然”雜志上發(fā)表,該研究對細胞對病原體入侵 - 先天免疫反應(yīng)的初始反應(yīng)中激活的基因進行了前所未有的研究。他們使用單細胞基因組學(xué)技術(shù)測量了超過250,000 個細胞中數(shù)千個基因的活性,以繪制抗病毒和抗菌免疫的進化。
以前的研究表明,先天免疫反應(yīng)中的許多基因在脊椎動物中迅速進化。這被認為是由細菌和病毒等病原體的無情壓力造成的。這些包括產(chǎn)生細胞因子和趨化因子分子的基因,這些基因以多種方式起作用 - 一些是引起身體危險的炎癥分子; 其他人限制病原體繁殖的能力和其他誘導(dǎo)細胞死亡的能力。它們代表了一種成功的宿主策略,可以抵消快速發(fā)展的病原體。
研究小組發(fā)現(xiàn),這些基因在物種間快速進化,在個體組織內(nèi)的不同細胞中也具有高度可變的活性。
相比之下,他們發(fā)現(xiàn)在物種之間保守并調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的基因在組織內(nèi)的細胞中更一致地被激活。這些基因可能受到更嚴格的限制,因為它們涉及細胞內(nèi)的許多不同功能。但是,它們也是病毒的目標。這些受約束的基因代表了致命的跟腱,被病原體用來破壞免疫系統(tǒng)。
Wellcome Sanger研究所研究的第一作者Tzachi Hagai博士說:“我們認為這種激活模式 - 一些基因受到嚴格控制,而另一些基因具有更多可變活動 - 已經(jīng)發(fā)展成為一種微調(diào)方式。的免疫應(yīng)答,這是有效的,但平衡的。基因可以演變以幫助控制細胞的攻擊者,和使用這些的基因可以細胞之間有所不同,所以周圍組織不會受到大規(guī)模掉出。”
Wellcome Sanger研究所細胞遺傳學(xué)負責(zé)人,該研究的高級作者Sarah Teichmann博士說:“單細胞分辨率下DNA測序的強大功能意味著現(xiàn)在可以進行這種研究。估計有37萬億個細胞在人體中,每個細胞都具有相同的遺傳密碼。但是個體細胞表現(xiàn)不同,他們以不同的方式使用遺傳密碼。通過研究個體細胞,我們可以理解這些生命的基本構(gòu)建塊以及它們?nèi)绾螀f(xié)同工作 - 包括它們?nèi)绾蔚挚共≡w。“
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