無(wú)論是在陸地上還是在海上，哺乳動(dòng)物都生活在各種保護(hù)皮中，適應(yīng)各種環(huán)境，在最深的藍(lán)色海洋中游泳，攀登陡峭的山峰。
現(xiàn)在，維也納醫(yī)科大學(xué)教授利奧波德愛(ài)克哈特和他的同事們進(jìn)行了最大規(guī)模的比較基因組研究，以幫助確定皮膚蛋白質(zhì)中哺乳動(dòng)物適應(yīng)和進(jìn)化起源的關(guān)鍵分子。
在最近發(fā)表在《分子生物學(xué)與進(jìn)化》雜志高級(jí)在線版上的一項(xiàng)新研究中，?？斯氐难芯繄F(tuán)隊(duì)回顧了幾十種哺乳動(dòng)物角蛋白基因中哪些是陸地或海洋生物所必需的。這些角蛋白基因的產(chǎn)物聚集在一起，形成皮膚細(xì)胞中細(xì)胞骨架的骨架，稱為角質(zhì)細(xì)胞，它在身體和外界之間保持著緊密的屏障。
“這項(xiàng)研究的結(jié)果為角蛋白的進(jìn)化提供了重要的新數(shù)據(jù)，角蛋白控制著表皮，也就是皮膚最外層的機(jī)械穩(wěn)定性，”愛(ài)克哈特說(shuō)。
在陸生哺乳動(dòng)物中，表皮依賴于不同的角蛋白來(lái)維持對(duì)環(huán)境的屏障，如果皮膚受傷，表皮會(huì)再生。根據(jù)新的報(bào)告，完全水生的哺乳動(dòng)物不斷使用表皮再生計(jì)劃，因此只需要兩組表皮角蛋白中的一組。
?？斯卣f(shuō)：“令人驚訝的是，包括人類在內(nèi)的陸地哺乳動(dòng)物最外層皮膚的主要蛋白質(zhì)在海豚、鯨魚(yú)和海牛等水生哺乳動(dòng)物中是可有可無(wú)的?！爸档米⒁獾氖牵瑧?yīng)激反應(yīng)計(jì)劃是進(jìn)化創(chuàng)新的起點(diǎn)：水生哺乳動(dòng)物表皮的新結(jié)構(gòu)。”
海豚的皮膚比正常人的皮膚厚50倍左右。角蛋白K1、K2和K10在海豚體內(nèi)已經(jīng)丟失，被角蛋白K6和K17取代。
表皮增厚以及K6和K17在人體皮膚傷口愈合和銀屑病患者皮損中的關(guān)鍵作用也被發(fā)現(xiàn)。在這種常見(jiàn)的皮膚病中，迄今未知的遺傳因素使皮膚細(xì)胞容易觸發(fā)表皮進(jìn)化上古老的傷口愈合過(guò)程。
愛(ài)克哈特說(shuō)：“在這一點(diǎn)上，進(jìn)化生物學(xué)遇到了皮膚病學(xué)研究，我們希望這種‘轉(zhuǎn)化研究’將為未來(lái)患者的興趣提供進(jìn)一步的見(jiàn)解。
維也納醫(yī)科大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，由于所謂的“選擇性剪接”角蛋白K10 mRNA和角蛋白基因組在陸生哺乳動(dòng)物中的適應(yīng)性，表皮角蛋白組成的復(fù)雜性此前被低估。然而，角蛋白細(xì)胞骨架的整個(gè)重塑僅發(fā)生在完全水生的哺乳動(dòng)物中。
愛(ài)克哈特說(shuō)：“我們的數(shù)據(jù)指出了皮膚進(jìn)化的一般模式：最內(nèi)層皮膚的蛋白質(zhì)最保守，最外層皮膚的蛋白質(zhì)最多樣。“角蛋白和其他表皮蛋白之間的相互作用需要進(jìn)一步研究。隨著比較基因組學(xué)和新的實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域的發(fā)展，皮膚的進(jìn)化將仍然是一個(gè)令人興奮和富有成效的研究課題?！?
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