Simple Science

La science de pointe expliquée simplement

# Biologie# Biologie de l'évolution

Des gènes de poissons anciens offrent des pistes sur l'évolution

L'étude des gènes uniques des poissons révèle des secrets sur l'évolution et les systèmes immunitaires.

Andi V. Barker, Kara B. Carlson, Dustin J. Wcisel, Ian Birchler De Allende, Ingo Braasch, Michael Fisk, Alex Dornburg, Jeffrey A. Yoder

― 8 min lire


Démêler les mystères desDémêler les mystères desgènes des poissons.révélées.et leurs systèmes immunitairesDes infos sur l'évolution des poissons
Table des matières

As-tu déjà pensé aux histoires cachées dans l'ADN des poissons ? Alors accroche-toi ! On plonge dans le génome de certains poissons uniques appelés "fossiles vivants" depuis longtemps. Ces poissons, comme les gars et les bowfins, sont comme des capsules temporelles de l'évolution.

Qu'est-ce qu'il y a dans leurs Gènes ?

Au cours des dix dernières années, les scientifiques ont fait des découvertes passionnantes en étudiant l'ADN de ces poissons anciens. Ils ont pu en apprendre plus sur comment les vertébrés, ou les créatures avec une colonne vertébrale, ont changé et évolué au fil du temps. Certaines de ces trouvailles répondent à des questions sur la façon dont les gènes sont organisés et sur le fonctionnement des différents processus de développement. Il y a même eu un peu de travail d'enquête pour comprendre comment certains éléments des gènes sont transmis dans leur ADN. C'est un peu comme une chasse au trésor, mais pour la science !

Le rôle spécial des holostéens

Les gars et les bowfins, connus sous le nom d'holostéens, sont spéciaux car ils sont étroitement liés au grand groupe de poissons appelés téléostéens, qui compte plus de 30 000 espèces ! Ils changent si lentement que les scientifiques trouvent leurs gènes incroyablement utiles pour des comparaisons. Les holostéens servent de pont d'information entre les poissons simples et les animaux plus complexes, y compris les humains. C'est comme s'ils étaient les sages du monde des poissons, gardant les secrets des temps anciens.

Le mystère du Système immunitaire

Bien que les holostéens nous aient appris beaucoup sur l'évolution, ils ont aussi surpris les scientifiques concernant leurs systèmes immunitaires. Tu pourrais penser qu'ils ont des systèmes immunitaires comme les autres poissons, mais non ! En fait, ils ont des caractéristiques qui sont un mélange d'amphibiens (comme les grenouilles) et de poissons à nageoires rayonnées (comme les truites). Ce mélange étrange soulève des questions intéressantes sur la façon dont ces poissons combattent les germes et restent en bonne santé.

Présentation des antigènes : le cheval de bataille du système immunitaire

Pour qu'un système immunitaire fonctionne, il doit présenter des particules "soi" et "non-soi" à la surface des cellules. C'est ici que les gènes du complexe majeur d'histocompatibilité (MHC) entrent en jeu. Ils sont essentiels pour afficher ces particules aux cellules immunitaires. C'est un peu comme montrer une photo à un pote - "Regarde ça ! C'est une menace ?"

Chez les humains et chez de nombreux animaux, les gènes qui traitent et présentent ces particules sont généralement situés côte à côte. Mais pas chez les holostéens ! Leurs gènes sont dispersés, ce qui signifie qu'ils pourraient avoir des astuces uniques dans leur manche.

Le cas curieux de PSMB8

Un gène, appelé PSMB8, a attiré l'attention des chercheurs. C'est une partie cruciale de la façon dont les cellules présentent des antigènes. Qu'est-ce qui est si spécial à propos de PSMB8 ? Eh bien, il a ces variations étranges connues sous le nom d'allèles dimorphiques. Pour faire simple, ce sont différentes formes du même gène trouvées chez différentes espèces. Elles offrent des indices sur la façon dont les systèmes immunitaires ont changé au fil du temps.

À la recherche des anomalies

Quand les scientifiques ont commencé à analyser le gène PSMB8 chez les holostéens, ils ont trouvé deux nouveaux types que les autres poissons ne semblent pas posséder. Un type remplace un acide aminé qui aide à décomposer les protéines, tandis que l'autre ajoute un petit flair intéressant à la fonction du gène.

En effectuant des tests, les chercheurs ont constaté que les gènes uniques chez les gars et les bowfins diffèrent les uns des autres, ce qui suggère que chaque espèce de poisson a sa propre façon de gérer le système immunitaire. C'est comme avoir deux équipes de super-héros différentes, chacune avec ses propres pouvoirs spéciaux !

Une plongée profonde dans l'évolution

L'étude de ces poissons ouvre aussi une discussion plus large sur l'évolution. Les lignées anciennes de poissons nous montrent comment la vie sur Terre a évolué au fil de millions d'années. Certains poissons ont perdu certains gènes tandis que d'autres en ont acquis de nouveaux. Pense à ça comme un arbre généalogique en constante évolution, où certaines branches poussent plus longtemps et d'autres deviennent stériles.

La vie et les temps de PSMB8

Imagine la vie active de PSMB8 où il interagit avec différents éléments du système immunitaire. Il ne reste pas inactif ; il travaille dur ! Les preuves montrent que PSMB8 varie beaucoup parmi différents poissons, et certains ont même perdu des types entiers du gène. Leur parcours à travers l'évolution ressemble à un soap opera rempli de rebondissements.

L'enquête moderne sur les gènes des poissons

En regardant les holostéens et en comparant leurs gènes à ceux d'autres poissons à nageoires rayonnées, les chercheurs ont développé une image plus claire de la façon dont ces gènes ont évolué et s'adapté au fil du temps. Ils ont utilisé des outils high-tech pour modéliser les structures tridimensionnelles de ces protéines, ce qui leur a permis de visualiser comment elles pourraient fonctionner différemment par rapport à d'autres espèces.

Les découvertes surprenantes

Étonnamment, ces études ont révélé certains acides aminés chez les holostéens qui pourraient mener à des propriétés de liaison différentes dans leur réponse immunitaire, changeant potentiellement la façon dont ils reconnaissent et réagissent aux menaces. C'est comme donner à leur système immunitaire une nouvelle paire de lunettes pour mieux repérer les méchants !

L'importance de TAP1

Maintenant, parlons de TAP1. TAP1 aide à transporter les fragments de protéines générés par PSMB8. Mais les tests ont montré que les protéines TAP1 chez les gars et les bowfins étaient presque identiques à celles trouvées chez les poissons-zèbres, indiquant qu'elles pourraient fonctionner de manière similaire. C'est comme si différentes espèces utilisaient la même recette pour cuisiner leurs systèmes immunitaires !

Cartographier l'histoire évolutive des poissons

Les scientifiques ont également tracé une feuille de route pour voir comment ces types de PSMB8 se rapportent les uns aux autres à travers différentes espèces de poissons. Ils ont mis en évidence des différences clés dans les séquences de gènes, ce qui a suggéré une séparation de lignée entre les gènes PSMB8 de type A et de type F. Cela a aidé à peindre une image plus claire de la façon dont ces poissons pourraient avoir divergé de leurs ancêtres communs.

Les études de population

Pour mieux comprendre les types de PSMB8 chez les poissons dans le monde réel, les chercheurs ont collecté des échantillons de divers endroits. Les résultats ont montré différents types de PSMB8 chez les bowfins et les gars à travers différents États, laissant entendre que les populations de poissons dans ces régions ont des signatures génétiques uniques. C'est comme découvrir que chaque quartier a son propre style de mode !

Un écosystème équilibré

Cette recherche en cours ne révèle pas seulement des choses sur ces poissons anciens, mais souligne aussi l'importance de la diversité génétique dans les écosystèmes. Des environnements sains et diversifiés sont mieux équipés pour faire face aux changements, tout comme une garde-robe diversifiée peut t'aider à s'adapter à n'importe quelle occasion !

Qu'est-ce qui se passe ensuite ?

L'aventure d'étudier les holostéens vient juste de commencer ! Les chercheurs cherchent maintenant à découvrir plus sur les fonctions uniques et les adaptations des types de PSMB8, à explorer comment ces poissons réagissent à leur environnement, et comment les caractéristiques immunitaires pourraient donner des indices sur la santé humaine.

L'avenir de la recherche sur les poissons

À mesure que de nouvelles découvertes sont faites, on s'attend à voir une fusion de l'écologie, de la biologie évolutive et de la génétique. Qui sait ? Un jour, ce que nous apprenons de ces vieux poissons pourrait aider à améliorer la santé et la médecine pour les humains.

Conclusion

En résumé, l'histoire des gènes des poissons est aussi captivante qu'un film à succès. Ces créatures anciennes racontent des histoires d'évolution, de survie et d'adaptation qui s'étendent sur des millions d'années. À chaque découverte, notre compréhension de la vie - des profondeurs de l'océan à nos propres corps - ne cesse de s'élargir. Alors, la prochaine fois que tu passeras devant un aquarium, souviens-toi qu'il y a tout un monde de science qui bouillonne sous la surface !

Source originale

Titre: Holostean genomes reveal evolutionary novelty in the vertebrate immunoproteasome that have implications for MHCI function

Résumé: Holosteans (gars and bowfins) have emerged as valuable models for understanding early vertebrate evolution, offering insights into diverse topics ranging from genomic architecture to molecular processes. These lineages also exhibit unusual features in their immune response, combining molecular elements seen in both tetrapods and ray-finned fishes. However, the immune repertoire of holosteans remains relatively unexplored. Here, we investigate the evolution of PSMB8, a core component of the immunoproteasome responsible for cleaving intracellular proteins into peptides for presentation by MHC class I molecules. We identify two holostean PSMB8 types--S type and K type--that are unique among vertebrates. These types likely cause significant biochemical changes to the S1 binding pocket involved in antigen cleavage which could result in the presentation of novel peptides by MHC class I. Integrating comparative analyses across major ray-finned fish lineages demonstrates that bowfins and gars independently evolved the PSMB8 S type within separate PSMB8 paralog lineages, while the PSMB8-K type is an evolutionary novelty found only in gars. Our results provide new perspectives into PSMB8 haplotypes and their role in peptide antigen processing, offering unique insights into the molecular evolution of the vertebrate immunity and antigen presentation.

Auteurs: Andi V. Barker, Kara B. Carlson, Dustin J. Wcisel, Ian Birchler De Allende, Ingo Braasch, Michael Fisk, Alex Dornburg, Jeffrey A. Yoder

Dernière mise à jour: 2024-11-03 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.01.621518

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.01.621518.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

Merci à biorxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.

Plus d'auteurs

Articles similaires