Новости

Sep 01, 2023

Апоптозная потеря генов у Cnidaria связана с переходом к паразитизму.

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8015 (2023) Цитировать эту статью

800 доступов

Подробности о метриках

Тип Cnidaria состоит из нескольких морфологически разнообразных классов, включая Anthozoa, Cubozoa, Hydrozoa, Polypodiozoa, Scyphozoa, Staurozoa и Myxozoa. Миксозоа включает два подкласса облигатных паразитов — Миксоспореи и Малакоспореи, демонстрирующие различную степень упрощения. Ранее сообщалось, что у миксоспории отсутствует большинство основных белковых доменов апоптотических белков, включая каспазы, гомологи Bcl-2 и APAF-1. Другие секвенированные Cnidaria, включая паразита Polypodium hydriforme из Polypodiozoa, не имеют этой генетической особенности. Ранее не исследовалось, является ли эта потеря основных апоптотических белков уникальной для Myxosporea или она также присутствует в ее сестринском подклассе Malacosporea. Мы показываем, что присутствие основных апоптотических белков постепенно уменьшается от свободноживущих Cnidaria к Polypodium, к Malacosporea и к Myxosporea. Это наблюдение не подтверждает гипотезу катастрофического упрощения Myxosporea на генетическом уровне, а скорее подтверждает ступенчатую адаптацию к паразитизму, которая, вероятно, началась с ранних паразитических предков, давших начало Myxozoa.

Многоклеточные организмы могут избавиться от старых, поврежденных, бесполезных или предраковых клеток путем апоптоза — формы запрограммированной клеточной смерти или клеточного самоубийства. Ключевые апоптотические белки включают протеолитические ферменты, называемые каспазами, которые вызывают гибель клеток путем расщепления специфических клеточных белков1. Неактивные предшественники, или прокаспазы, активируются путем расщепления другими каспазами2. Внеклеточные или внутриклеточные сигналы смерти могут инициировать этот протеолитический каскад при жесткой регуляции адаптерных и регуляторных белков, таких как Fas-ассоциированный белок домена смерти (FADD) и белки семейства Bcl-23,4.

Существуют различия между путями апоптоза у беспозвоночных. Например, тихоокеанская устрица имеет пути апоптоза, подобные млекопитающим5, тогда как Caenorhabditis elegans не использует цитохром C для активации апоптотического каскада каспаз6. Апоптоз был описан и хорошо изучен на модельных свободноживущих Cnidaria, таких как Hydra7, которая имеет многочисленные каспазы, члены семейства белков Bcl-2, гомолог APAF-1, компоненты предполагаемого пути рецептора смерти и ингибиторы апоптотических протеаз. Как и другие животные, гидра способна образовывать опухоли8, и транскриптомы этих опухолей обнаруживают нарушение регуляции генов, связанных с генами апоптоза млекопитающих.

Давайте рассмотрим общие характеристики более изученного апоптоза млекопитающих, имея в виду, что сходные актеры могут быть обнаружены у свободноживущих Cnidaria7,9. Существует два основных пути апоптоза: внешний путь и внутренний путь1. В своей упрощенной версии внешний путь апоптоза начинается с внешних сигналов, которые активируют домен смерти, содержащий трансмембранные рецепторы (TNFR/Fas)1. Этот сигнал передается через адаптерные белки, такие как TRADD/FADD с доменами Death и Death-эффектор, которые преобразуют инициатор Death-эффекторный домен, содержащий прокаспазы, в активные инициаторные каспазы, которые индуцируют каспазный каскад апоптоза1.

Внутренний путь апоптоза активируется в ответ на различные онкогены и внутриклеточные стрессоры, включая повреждение ДНК, активные формы кислорода, стресс эндоплазматического ретикулума и гипоксию1. Активация опосредована факторами транскрипции, такими как p5310. В ответ экспрессируются белки семейства Bcl-2, содержащие только BH3, что приводит к ингибированию антиапоптотического Bcl-2. Это позволяет освобожденным белкам Bak образовывать каналы внутри митохондриальных мембран, вызывая высвобождение цитохрома C. Белки фактора активации апоптотической протеазы 1 (APAF-1) связывают цитохром C с помощью своих повторов WD40, а затем связываются друг с другом через свои домены CARD и образуют апоптосому1. Апоптосома активирует CARD-домен, содержащий инициаторы прокаспаз внутреннего пути апоптоза, вызывая каскад апоптотических каспаз11. Ингибиторы белков апоптоза (IAP) ингибируют каспазы12. Более подробные описания апоптоза представлены в других источниках1.