Distinct evolutionary affinities of two transcript-supported non- AIM2 paralogues in the canine ALR/PYHIN repertoire
Integrando assemblaggi genomici, sequenziamento dell'RNA e analisi filogenetiche, questo studio risolve le affinità evolutive e le strutture trascrizionali di due distinti paraloghi PYHIN non-AIM2 nei cani, confermando al contempo l'assenza di un locus AIM2 funzionale canino.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
All'interno delle cellule dei mammiferi, una famiglia specializzata di proteine agisce come un sofisticato sistema di allerta precoce, scansionando i segni di un'invasione da parte di virus o batteri. Queste proteine, note come PYHIN, sono costruite da moduli molecolari specifici che permettono loro di riconoscere materiale genetico estraneo e innescare una risposta immunitaria. Nell'uomo, questa famiglia è ampiamente studiata e comprende diversi membri distinti, ognuno con un compito specifico, come dare l'allarme per l'infiammazione o regolare l'attività genica. Tuttavia, l'evoluzione non tratta tutte le specie allo stesso modo. Mentre gli esseri umani e i topi hanno ampliato o rimescolato le loro collezioni di queste proteine nel corso di milioni di anni, altri animali hanno intrapreso percorsi differenti. Il cane domestico, un parente stretto dell'uomo nell'albero evolutivo, presenta un caso particolarmente enigmatico. Per anni, gli scienziati hanno creduto che i cani avessero perso interamente una delle loro proteine di allarme chiave, lasciandone solo due membri della famiglia. Eppure, l'esatta identità e funzione di questi due sopravvissuti rimanevano poco chiare, intrappolate in una rete di etichette confuse e mappe genetiche incomplete che rendevano difficile sapere cosa fossero realmente o come funzionassero.
Un team di ricercatori dell'Università Kindai in Giappone si è posto l'obiettivo di sciogliere questo nodo genetico guardando direttamente ai dati grezzi piuttosto che affidarsi alle etichette esistenti. Hanno raccolto informazioni da cinque diverse versioni del genoma del cane, che fungono da versioni leggermente diverse dello stesso manuale di istruzioni, e hanno combinato questo con dati di sequenziamento dell'RNA prelevati dalle cellule del sangue di cani veri. Questo approccio ha permesso loro di vedere quali geni venissero effettivamente letti e trasformati in proteine, filtrando il rumore dei tentativi generati dal computer. La loro investigazione ha confermato che i cani possiedono effettivamente due geni intatti e funzionanti che producono proteine complete, ma ha anche fornito una risposta definitiva a una domanda di lunga data: il terzo gene, che si pensava fosse una versione interrotta della proteina di allarme mancante, non è affatto un gene funzionale. I ricercatori non hanno trovato prove che questa terza posizione produca una proteina funzionante, escludendo efficacemente l'idea che i cani abbiano una versione funzionale nascosta del sistema di allarme che si pensava fosse andata perduta.
Con il numero di geni funzionanti stabilito, il team ha rivolto la propria attenzione a ciò che queste due proteine sopravvissute sono realmente. Poiché i nomi dati ai geni nei database sono spesso solo segnaposto basati su come appaiono in altri animali, i ricercatori hanno dovuto guardare più a fondo nella struttura molecolare delle proteine stesse. Si sono concentrati sui mattoni specifici che compongono le proteine, confrontandoli con le strutture note negli esseri umani e in altri mammiferi. Hanno scoperto che le due proteine del cane non sono semplici copie delle versioni umane. Al contrario, si sono evolute in forme distinte con le proprie storie evolutive uniche. Una delle proteine del cane condivide una relazione strutturale più stretta con una proteina umana coinvolta nel rilevamento del DNA e nella regolazione dei segnali immunitari, mentre l'altra si allinea più strettamente con una diversa proteina umana che aiuta a controllare l'attività dei geni immunitari. Fondamentalmente, nessuna delle due proteine del cane è una corrispondenza perfetta uno-a-uno con alcuna singola proteina umana, il che significa che non possono essere assunte per fare esattamente lo stesso lavoro solo perché sembrano simili.
Lo studio ha anche chiarito le sequenze specifiche di queste proteine, correggendo gli errori apparsi in precedenti modelli informatici. Analizzando i dati dell'RNA delle cellule del sangue dei cani, i ricercatori hanno ricostruuto le versioni più accurate delle proteine, correggendo piccole ma importanti differenze nelle sequenze amminoacidiche che compongono i nuclei delle proteine. Queste sequenze corrette forniscono una solida base per esperimenti futuri. I ricercatori sottolineano che, sebbene abbiano mappato la struttura genetica e le relazioni evolutive di queste proteine, i compiti biologici specifici che esse svolgono nel corpo di un cane devono ancora essere testati in laboratorio. Il lavoro non pretende di aver risolto il mistero di come i cani combattono le infezioni, ma ha fornito la prima mappa chiara e definita dalla sequenza degli strumenti che utilizzano. Stabilendo che i cani si affidano a due proteine distinte e non simili a quelle umane, piuttosto che a una copia interrotta di una umana, questa ricerca offre un quadro nuovo e accurato per comprendere come i sistemi immunitari dei carnivori si siano evoluti, passando dalle congetture a una comprensione precisa della realtà molecolare.
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