W jaki sposób układ odpornościowy stworzeń wodnych, takich jak ryby, dostosowuje się do ich wyjątkowego środowiska? Niedawne badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Rolniczym w Huazhong oferuje intrygujące spojrzenie na tę kwestię. Koncentruje się na typie czujnika układu odpornościowego znanego jako receptor Toll-podobny 7 (TLR7), odkrywając niezwykłą adaptację ewolucyjną u ryb. W przeciwieństwie do swoich lądowych odpowiedników, te zwierzęta wodne mają wersję TLR7, która może wykryć nie tylko jeden, ale dwa rodzaje materiału genetycznego wirusów. Służy to jako system ostrzegania przed zagrożeniami wirusowymi, rzucając światło na złożoność życia w wodzie i otwierając drzwi do zrozumienia ewolucji odpowiedzi immunologicznych u różnych gatunków.
W ramach tych przełomowych badań prowadzonych pod kierunkiem profesora Jianguo Su zespół, w skład którego wchodzą dr Rui Jiang, dr Wentao Zhu, dr Zhiwei Liao i dr Chunrong Yang, wszyscy z Uniwersytetu Rolniczego w Huazhong, odkrył ewolucyjny zwrot w układzie odpornościowym ryb i podobnych stworzeń. Ich badania, opublikowane w czasopiśmie iScience, ujawniają, że ryby posiadają unikalną wersję TLR7. Receptor ten może wykrywać zarówno jednoniciowy, jak i dwuniciowy materiał genetyczny wirusów, odgrywając kluczową rolę w uruchamianiu mechanizmów obronnych przed infekcjami wirusowymi i bakteryjnymi.
Profesor Jianguo Su, główny badacz, podkreślił znaczenie TLR7 w swoich badaniach: “TLR7 jest niezbędny do wykrywania jednoniciowego materiału genetycznego wirusa i wywoływania odpowiedzi immunologicznych. Co zaskakujące, odkryliśmy, że u ryb TLR7 reaguje również na dwuniciowy materiał genetyczny. Jednak to, w jaki sposób TLR7 udaje się rozpoznać ten dwuniciowy materiał genetyczny, pozostaje tajemnicą.” Spostrzeżenie to podkreśla nowość ich badań polegających na badaniu nieznanych wcześniej aspektów mechanizmów odpowiedzi immunologicznej u form życia wodnego.
W badaniu wykorzystano innowacyjne metody badania tych mechanizmów. Zaczęli od zbadania receptora Ctenopharyngodon idella TLR7 (CiTLR7) występującego u ryby zwanej teleostem. Przeprowadzając eksperymenty, zespół wykazał, że zarówno jednoniciowe, jak i dwuniciowe materiały genetyczne mogą wiązać się z CiTLR7, wywołując odpowiedź immunologiczną. Odkrycie to było znaczące, ponieważ pokazało, że CiTLR7 może rozpoznawać szerszą gamę sygnałów wirusowych i reagować na nie, niż było to wcześniej znane.
Profesor Su wyjaśnił dalej swoje ustalenia: “Nasze badania pokazują, że CiTLR7 może wykryć zarówno jednoniciowy, jak i dwuniciowy materiał genetyczny, wywołując odpowiedź immunologiczną. Oznacza to, że CiTLR7 ma działanie przeciwwirusowe.” Ten prosty, ale skuteczny eksperyment dostarczył niezbitych dowodów na podwójną rolę receptora.
Zespół badawczy zajął się identyfikacją konkretnych obszarów CiTLR7, które wiążą się z dwuniciowym materiałem genetycznym. Dzięki zaawansowanemu modelowaniu i późniejszej analizie mutacji zidentyfikowali dwa krytyczne miejsca, L29 i L811, niezbędne do rozpoznawania dwuniciowego materiału genetycznego. Profesor Su wyjaśnił znaczenie: “CiTLR7-L29 i CiTLR7-L811 mają kluczowe znaczenie dla wiązania z dwuniciowym materiałem genetycznym. CiTLR7 wykrywa wirusowy materiał genetyczny, uruchamia mechanizmy obronne przeciwwirusowe, a tym samym chroni komórki przed infekcjami wirusowymi.” Odkrycie to miało kluczowe znaczenie dla zrozumienia dokładnych interakcji CiTLR7 z różnymi typami materiału genetycznego, co stanowiło kluczowy krok w odkrywaniu odpowiedzi immunologicznej u ryb.
Badając aspekt ewolucyjny, zespół porównał receptor TLR7 różnych kręgowców, w tym ryb i wyższych czworonogów, aby zrozumieć ewolucyjny rozwój tego receptora. Ich odkrycia wykazały, że zdolność wiązania dwuniciowego materiału genetycznego jest charakterystyczna dla rybowatych i nie występuje u kręgowców czworonogów. Odkrycie to sugeruje adaptację ewolucyjną, w ramach której zdolność TLR7 do wykrywania dwuniciowego materiału genetycznego rozwinęła się u niższych kręgowców i została utracona u wyższych.
Badanie to nie tylko pogłębia naszą wiedzę na temat układu odpornościowego u kręgowców innych niż czworonogi, ale także otwiera nowe możliwości badania złożoności ewolucyjnej mechanizmów odpowiedzi immunologicznej u różnych gatunków. Konieczne są przyszłe badania w celu głębszego zbadania modyfikacji białek i mechanizmów regulacyjnych TLR7, co może mieć znaczące implikacje w dziedzinie immunologii i biologii ewolucyjnej.
Podsumowując, badania przeprowadzone przez profesora Jianguo Su i jego zespół na Uniwersytecie Rolniczym w Huazhong naświetliły kluczowy aspekt układu odpornościowego kręgowców innych niż czworonogi. Ujawnia wyjątkową zdolność rybiego TLR7 do wykrywania zarówno jednoniciowego, jak i dwuniciowego materiału genetycznego wirusów. Odkrycie to ma głębokie implikacje dla naszego zrozumienia ewolucji i funkcji układu odpornościowego kręgowców wodnych.
ODNIESIENIE DO DZIENNIKA
Rui Jiang i in. „TLR7 neofunkcjonalizuje się, aby wykryć dsRNA i wywołać odporność przeciwwirusową i przeciwbakteryjną u kręgowców innych niż czworonogi”. iScience, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.108315
O AUTORZE
Jianguo Suprofesor w Wyższej Szkole Rybołówstwa na Uniwersytecie Rolniczym Huazhong, Chiny. Jego tematem badawczym jest immunologia ryb. Zajmuje się mechanizmami przeciwwirusowymi i przeciwbakteryjnymi, szczepionkami doustnymi i lekami biologicznymi u ryb. Koncentruje się na rodzinie receptorów Toll-podobnych, rodzinie receptorów RIG-I-podobnych, cytokinach i nowych peptydach przeciwdrobnoustrojowych u amuru. Jest członkiem Komitetu Wykonawczego Azjatyckiego Towarzystwa Immunologii Rozwojowej i Porównawczej, Komitetu Profesjonalnego Immunologii Zwierząt Wodnych, Chińskiego Towarzystwa Rybackiego, Komitetu Profesjonalnego ds. Chorób Ryb, Chińskiego Towarzystwa Rybackiego. Jest członkiem komitetów redakcyjnych immunologii rozwojowej i porównawczej oraz raportów immunologii porównawczej. Jego publikacje obejmują Cellular & Molecular Immunology, Science China Life Sciences, EMBO Reports, The Journal of Immunology, Journal of Virology, Journal of Biological Chemistry, Reviews in Aquaculture, iScience itp.
