Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các integrin của động vật urochordate Ciona intestinalis cung cấp những hiểu biết mới về sự tiến hóa phân tử của gia đình integrin động vật có xương sống
Tóm tắt
Integrin là một họ thụ thể kết dính bề mặt tế bào có chức năng quan trọng trong động vật đa bào. Các thụ thể này là các dạng phân tử kép gồm một chuỗi alpha và một chuỗi beta. Bộ gen động vật có xương sống mã hóa một tập hợp mở rộng các chuỗi integrin alpha và beta so với các động vật nguyên thủy như drosophila hoặc giun tròn. Việc công bố bộ gen của một động vật nơron cơ bản, Ciona intestinalis, cung cấp một cơ hội độc đáo để hiểu sâu hơn về cách mà gia đình siêu gen integrin mở rộng ở động vật có xương sống đã phát triển. Bộ gen Ciona mã hóa mười một gen chuỗi α và năm gen chuỗi β có cấu trúc tương đồng cao với các đồng phiên bản ở động vật có xương sống. Tám chuỗi α chứa một miền A mà thiếu vùng alpha hélic ngắn có mặt trong các chuỗi alpha kết dính collagen của động vật có xương sống. Phân tích hình thái phân tử cho thấy tám chuỗi α chứa miền A kết tập thành một nhánh đặc hữu của ascidian có liên quan đến nhưng khác biệt so với nhánh miền A của động vật có xương sống. Hai chuỗi α của Ciona kết tập trong nhánh kết dính laminin và chuỗi còn lại tập trung trong nhánh kết dính chuỗi tri-peptide RGD. Trong năm chuỗi β của Ciona, ba chuỗi tạo thành một nhánh đặc hữu của ascidian, một chuỗi tập hợp trong nhánh β1 của động vật có xương sống và chuỗi Ciona còn lại là đồng phiên bản của chuỗi β4 ở động vật có xương sống. Thư viện gen integrin của Ciona cung cấp cái nhìn mới về tập hợp cơ bản của các thụ thể này có từ thời kỳ đầu của sự tiến hóa động vật có xương sống. Nhánh miền A của chuỗi α ở ascidian và động vật có xương sống có nguồn gốc từ một tổ tiên chung nhưng đã phát triển tách biệt trong mỗi nhánh. Có vẻ như việc thu được khả năng kết dính collagen xảy ra trong nhánh động vật nơron sau khi nhánh ascidian phân tách.
Từ khóa
#Integrins #Ciona intestinalis #tiến hóa phân tử #động vật có xương sống #gene integrinTài liệu tham khảo
Mould AP, Humphries MJ: Regulation of integrin function through conformational complexity: not a simple knee-jerk interaction?. Curr Opin Cell Biol. 2004, 16: 544-551. 10.1016/j.ceb.2004.07.003.
Hynes RO: Integrins: Bidirectional, Allosteric Signaling Machines. Cell. 2002, 110: 673-687. 10.1016/S0092-8674(02)00971-6.
Danen EHJ, Sonnenberg A: Integrins in regulation of tissue development and function. J Path. 2003, 200: 471-480. 10.1002/path.1416.
Harris ES, McIntyre TM, Prescott SM, Zimmerman GA: The Leukocyte Integrins. J Biol Chem. 2000, 275: 23409-23412. 10.1074/jbc.R000004200.
Schwartz MA, Assoian RK: Integrins and cell proliferation: regulation of cyclin-dependent kinases via cytoplasmic-signalling pathways. J Cell Sci. 2001, 114: 2553-2560.
Brower DL, Brower SM, Hayward DC, Ball EE: Molecular evolution of integrins: Genes encoding integrin beta subunits from a coral and a sponge. Proc Nat Acad Sci USA. 1997, 94: 9182-9187. 10.1073/pnas.94.17.9182.
Hughes AL: Evolution of the Integrin alpha and beta Families. J Mol Evol. 2001, 52: 63-72.
Johnson MS, Tuckwell DS: Evolution of Integrin I-Domains. I-Domains in Integrins. Edited by: Gullberg D. 2003, Landes Bioscience Texas, USA, 1-26.
Whittaker CA, Hynes RO: Distribution and Evolution of von Willebrand/Integrin A Domains: Widely Dispersed Domains with Roles in Cell Adhesion and Elsewhere. Mol Biol Cell. 2002, 13: 3369-3387. 10.1091/mbc.E02-05-0259.
Fowler SJ, Jose S, Zhang X, Deutzmann R, Sarras MP, Boot-Handford RP: Characterisation of hydra type IV collagen: Type IV collagen is essential for head regeneration and its expression is up-regulated upon exposure to glucose. J Biol Chem. 2000, 275: 39589-39599. 10.1074/jbc.M005871200.
Deutzmann R, Fowler S, Zhang X, Boone K, Dexter S, Boot-Handford RP, Rachel R, Sarras MP: Molecular, biochemical, and functional analysis of a novel and developmentally important fibrillar collagen (Hcol-I) in hydra. Development. 2000, 127: 4669-4680.
Miyazawa S, Azumi K, Nomoto H: Cloning and characterization of integrin alpha subunits from the solitary ascidian, Halocynthia roretzi. J Immunol. 2001, 166: 1710-1715.
Tuckwell DS, Humphries MJ: A structure prediction for the ligand-binding region of the integrin beta subunit: evidence for the presence of a von Willebrand factor A domain. FEBS Lett. 1997, 400: 297-303. 10.1016/S0014-5793(96)01368-3.
de Pereda JM, Wiche G, Liddington RC: Crystal structure of a tandem pair of fibronectin type III-domains from the cytoplasmic tail of integrin alpha 6 beta 4. EMBO J. 1999, 18: 4087-4095. 10.1093/emboj/18.15.4087.
Miyazawa S, Nonaka M: Characterization of novel ascidian beta integrins as primitive complement receptor subunits. Immunogenetics. 2004, 55: 836-844. 10.1007/s00251-004-0651-8.
Dehal P, Satou Y, Campbell RK, Chapman J, Degnan B, De Tomaso A, Davidson B, Di Gregoriao A, Gelpke M, Goodstein DM: The draft genome of Ciona intestinalis: insights into chordate and vertebrate origins. Science. 2002, 298: 2157-2167. 10.1126/science.1080049.
Ohno S: Evolution by gene duplication. 1970, Springer, NY
Holland PWH: Gene duplication: Past, present and future. Semin Cell Dev Biol. 1999, 10: 541-547. 10.1006/scdb.1999.0335.
McLysaght A, Hokamp K, Wolfe KH: Extensive genomic duplication during early chordate evolution. Nat Genet. 2002, 31: 200-204. 10.1038/ng884.
Vandepoele K, de Vos W, Taylor JS, Meyer A, Van der Peer Y: Major events in the genome evolution of vertebrates: Paranome age and size differ considerably between ray-finned fishes and land vertebrates. Proc Nat Acad Sci USA. 2004, 101: 1638-1643. 10.1073/pnas.0307968100.
Sasakura Y, Shoguchi E, Takatori N, Wada S, Meinertzhagen IA, Satou Y, Satoh N: A genomewide survey of developmentally relevant genes in Ciona intestinalis. X. Genes for cell junctions and extracellular matrix. Dev Genes Evol. 2003, 213: 303-313. 10.1007/s00427-003-0320-1.
Aoucheria A, Cluzel C, Lethias C, Gouy M, Garrone R, Exposito J-Y: Invertebrate data predict an early emergence of vertebrate fibrillar collagen clades as an anti-incest model. J Biol Chem. 2004, 279: 47711-47719. 10.1074/jbc.M408950200.
Davidson B, Swalla BJ: A molecular analysis of ascidian metamorphosis reveals activiation of an innate immune response. Development. 2002, 129: 4739-4751. 10.1242/dev.00154.
Altschul SF, Madden T, Schaffer A, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ: Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acid Res. 1997, 25: 3389-3402. 10.1093/nar/25.17.3389.
Remm M, Storm CEV, Ell S: Automatic clutering of orthologs and In-paralogs from Pairwise Species Comparisons. J Mol Biol. 2001, 314: 1041-1052. 10.1006/jmbi.2000.5197.
Burge C, Karlin S: Prediction of complete gene structures in human genomic DNA. J Mol Biol. 1997, 268: 78-94. 10.1006/jmbi.1997.0951.
Birney E, Clamp M, Durbin R: GeneWise and GenomeWise. Genome Res. 2004, 14: 988-995. 10.1101/gr.1865504.
Thompson JD, Gibson TJ, Plewniak F, Jeanmougin F, Higgins DG: The Clustal_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools. Nucleic Acids Res. 1997, 25: 4876-4882. 10.1093/nar/25.24.4876.
Felsenstein J: PHYLIP (Phylogenetic Analysis Using Parsimony). Distributed by the author: Department of Genetics, University of Washington, Seattle, USA. 1993
Strimmer K, von Haesler A: Likelihood-mapping: a simple method to visual phylogenetic content of a sequence alignment. Proc Natl Acad Sci USA. 1997, 94: 6815-6819. 10.1073/pnas.94.13.6815.
Huelsenbeck JP: MrBayes: Bayesian inference of phylogeny. Distributed by the author: Department of Biology, University of Rochester, USA. 2000