ملخص: حدد الباحثون مجموعة من الطفرات الجينية التي تحمي من التدهور المعرفي لدى كبار السن. تشير دراسة جديدة إلى أن الضغط الانتقائي من مسببات الأمراض المعدية مثل السيلان ربما يكون قد عزز ظهور هذا الاختلاف الجيني في الإنسان العاقل.
مصدر: جامعة كاليفورنيا
حدد باحثون في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو سابقًا مجموعة من الطفرات الجينية البشرية التي تحمي كبار السن من التدهور المعرفي والخرف.
في دراسة جديدة نشرت في 9 يوليو 2022 علم الأحياء الجزيئي والتطوريركزون على أحد هذه الجينات الطافرة ويحاولون تتبع تطورها – متى ولماذا ظهر في الجينوم البشري.
تشير النتائج إلى أن الضغط الانتقائي من مسببات الأمراض المعدية مثل السيلان قد يكون قد عزز ظهور هذا الاختلاف الجيني. الانسان العاقلودعمت عن غير قصد وجود الأجداد في المجتمع البشري.
تتجه بيولوجيا معظم أنواع الحيوانات نحو التكاثر ، غالبًا على حساب الصحة وطول العمر في المستقبل. في الواقع ، البشر هم النوع الوحيد الذي يعيش بعد انقطاع الطمث.
ووفقًا لـ “فرضية الجدة” ، تقدم المسنات دعمًا حيويًا في تربية الرضع والأطفال ، مما يتطلب رعاية أكثر من صغار الأنواع الأخرى. يحاول العلماء الآن فهم جوانب البيولوجيا البشرية التي تجعل الصحة طويلة الأمد ممكنة.
عندما قارن الباحثون سابقًا جينومات الإنسان والشمبانزي ، وجدوا أن البشر لديهم نسخة فريدة من الجين لـ CD33 ، وهو مستقبل يُعبر عنه في الخلايا المناعية. يرتبط مستقبل CD33 المستقر بنوع من السكر يسمى حمض السياليك ، وهو مغطى بجميع الخلايا البشرية. عندما تستشعر الخلية المناعية حمض السياليك عبر CD33 ، فإنها تتعرف على الخلايا الأخرى كجزء من الجسم ولا تهاجمها ، مما يمنع تأثير المناعة الذاتية.
يتم التعبير عن مستقبل CD33 أيضًا في الخلايا المناعية للدماغ والتي تسمى الخلايا الدبقية الصغيرة ، حيث تساعد في التحكم في الالتهاب العصبي. ومع ذلك ، تلعب الخلايا الدبقية الصغيرة دورًا مهمًا في إزالة خلايا الدماغ التالفة ولويحات الأميلويد المرتبطة بمرض الزهايمر. من خلال الارتباط بأحماض السياليك على هذه الخلايا واللويحات ، تثبط مستقبلات CD33 التقليدية هذه الوظيفة الدبقية الدبقية المهمة وتزيد من خطر الإصابة بالخرف.
هذا هو المكان الذي يأتي فيه الاختلاف الجيني الجديد. في مكان ما على طول الخط التطوري ، التقط البشر شكلاً متحورًا إضافيًا من CD33 يفتقد إلى موقع ارتباط السكر. لم يعد المستقبل المتحور يتفاعل مع أحماض السياليك في الخلايا واللويحات التالفة ، مما يسمح للخلايا الدبقية الصغيرة بتفكيكها. في الواقع ، تم العثور على مستويات عالية من هذا البديل CD33 لتكون وقائية بشكل مستقل ضد مرض الزهايمر المتأخر.
في محاولة لفهم متى ظهر هذا الاختلاف الجيني ، أجيت فارجي ، دكتوراه في الطب ، أستاذ متميز في الطب والطب الخلوي والجزيئي في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو. الجينوم يتطور بشكل أسرع من المتوقع.
اكتشفوا أيضًا أن هذه النسخة المعينة من CD33 لم تكن موجودة في جينومات أقرب أقربائنا التطوريين ، إنسان نياندرتال أو إنسان دينيسوفان.
قال فارجي: “بالنسبة لمعظم الجينات التي تختلف بين البشر والشمبانزي ، يمتلك إنسان نياندرتال عمومًا نفس نسخة البشر ، لذلك كان هذا مفاجئًا لنا حقًا”. “تشير هذه النتائج إلى أن حكمة ورعاية الأجداد الأصحاء ربما كانت ميزة تطورية مهمة على الأنواع القديمة الأخرى من أشباه البشر.”
شارك فارجي في قيادة الدراسة مع باسكال كانيوكس ، دكتوراه ، أستاذ علم الأمراض وأستاذ الأنثروبولوجيا في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو. قال المؤلفون إن الدراسة تقدم أدلة جديدة لدعم فرضية الجدة.
ومع ذلك ، تشير النظرية التطورية إلى أن النجاح الإنجابي هو المحرك الرئيسي للانتقاء الجيني ، وليس الصحة الإدراكية بعد الإنجاب. ما الذي يدفع انتشار هذا الشكل المتحور من CD33 في البشر؟
يقترح المؤلفون أن أحد الاحتمالات هو أن الأمراض شديدة العدوى مثل السيلان التي تضر بالصحة الإنجابية قد تكون قد أثرت على تطور الإنسان. تغلف بكتيريا السيلان نفسها بنفس السكريات التي ترتبط بها مستقبلات CD33. مثل الذئب الذي يرتدي ثياب الحمل ، يمكن للبكتيريا أن تخدع الخلايا المناعية البشرية حتى لا تتعرف عليها على أنها غزاة خارجية.
أفاد الباحثون أن نسخة متحولة من CD33 تفتقر إلى موقع الارتباط بالسكر ظهرت كتكيف بشري ضد مثل هذه “المحاكاة الجزيئية” لمرض السيلان ومسببات الأمراض الأخرى. في الواقع ، أكدوا أن إحدى الطفرات الخاصة بالإنسان كانت قادرة على إلغاء التفاعل بين البكتيريا و CD33 تمامًا ، مما سمح للخلايا المناعية بمهاجمة البكتيريا مرة أخرى.
بشكل جماعي ، يعتقد المؤلفون أن البشر قد اكتسبوا شكلًا متحورًا من CD33 في وقت مبكر للحماية من السيلان أثناء سن الإنجاب ، وأن هذا الاختلاف الجيني يتم اختياره من قبل الدماغ لفوائد مكافحة الخرف.
وقال كوجنيوكس: “من المحتمل أن يكون CD33 من بين العديد من الجينات التي تم اختيارها في وقت مبكر من الحياة لمزايا بقائها على قيد الحياة ضد مسببات الأمراض المعدية ، ولكن يتم اختيارها بشكل ثانوي لتأثيراتها الوقائية ضد الخرف والأمراض الأخرى المرتبطة بالشيخوخة”.
المؤلفون المشاركون: سودشنا ساها ، ناسنين خان ، أندريا فيرهاغن ، أنيرودا تشاسمال وساندرا دياز ، تروي كومي وجوشوا إم في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو. Ake في جامعة برينستون ، وهاي يو وجي تشين في جامعة كاليفورنيا في ديفيس ، ومارتن فرانك في Biognos AB. .
شاهد المزيد
تمويل: تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (منحة R01GM32373) وصندوق علاج مرض الزهايمر.
حول هذا علم الوراثة وعلم الأعصاب التطوري الأخبار
مؤلف: رسوم سكوت لو
مصدر: جامعة كاليفورنيا
اتصال: رسوم سكوت للمحاماة – جامعة كاليفورنيا
صورة: تُنسب الصورة إلى المعاهد الوطنية للصحة
البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“تطور الأليلات الخاصة بالإنسان والتي تحافظ على الوظيفة الإدراكية لباتيأجيت فارجي وآخرون. علم الأحياء الجزيئي والتطور
ملخص
تطور الأليلات الخاصة بالإنسان والتي تحافظ على الوظيفة الإدراكية لباتي
يثبط مستقبل الخلايا النخاعية CD33 (Siglec-3) التفاعل المناعي الفطري من خلال التعرف على مجال مجموعة V خارج الخلية من حمض السياليك (Sia) الذي يحتوي على “أنماط جزيئية ذاتية الارتباط” (SAMPs). لقد أظهرنا سابقًا وجود نقص في مجال مجموعة V CD33– الأليل المتغير يقي من الإصابة بمرض الزهايمر المتأخر (LOAD).
لقد أبلغنا الآن عن العديد من طفرات نطاق CD33 V الخاصة بأشباه البشر. بسبب طفرة ثابتة لفقدان الوظيفة خاصة بأشباه البشر CMAH الجينات ، نقص البشر ن– حمض الجليكوليلينورامينيك (Neu5Gc) ، يجند Sia-ligand المفضل من السلف CD33. أشار تحليل الطفرات ومحاكاة MD إلى أنه تم تصحيح التغيير المستقر في الأحماض الأمينية 21 من مجال مجموعة hominin V والتغييرات المطابقة المتعلقة بـ His45 عن طريق التبديل إلى فقدان Neu5Gc. ن– حمض الأسيتيل نورامينيك (Neu5Ac) – التعرف عليه.
نظهر أن مسببات الأمراض البشرية النيسرية السيلان والمجموعة ب العقدية ترتبط SAMPs المضيفة بشكل انتقائي بـ huCD33 كجزء من المحاكاة الجزيئية للتهرب المناعي ، ويتأثر هذا الارتباط بشكل كبير بتغيير 21 من الأحماض الأمينية.
بالإضافة إلى حماية LOAD CD33 الأليلات هي المتغيرات الوقائية المعرفية المستمدة من الإنسان ، على مستوى السكان ، الموجودة في العديد من المواقع. ومن المثير للاهتمام أن 11 من أصل 13 تعدد الأشكال في هذه الجينومات البشرية (بما في ذلك CD33) لا تشاركها جينومات أشباه البشر القدماء: إنسان نياندرتال ودينيسوفان.
نقدم سيناريو تطوريًا معقولًا لتوليف وربط وفهم المعرفة الحالية لتطور huCD33 ، ونقترح أن الفطيرة نشأت في البشر.
