المناعة التكيفية في الأسماك عديمة الفك

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تمتلك الفقاريات عديمة الفك ، والتي تتكون اليوم بالكامل من الجلكيات والأسماك المخاطية ( السايكلوستومي )، جهاز مناعة تكيفية مشابهًا لذلك الموجود في الفقاريات ذات الفك . وتؤدي الخلايا اللمفاوية في الجهاز المناعي التكيفي للسايكلوستومي أدوارًا مماثلة تقريبًا لأدوار الخلايا البائية والتائية ، ولكن بدلًا من استخدام الغلوبولينات المناعية المتغيرة ومستقبلات الخلايا التائية، فإنها تستخدم مستقبلات الخلايا اللمفاوية المتغيرة لتوليد التنوع اللازم لجهاز مناعة تكيفي. [ 1 ]

تم تحديد سلالتين من الخلايا اللمفاوية في عام 2009، تُعبّران عن نوعين مختلفين من مستقبلات التعرف على المستضدات اللمفاوية (VLR)، وهما VLRA وVLRB. وقد تشابهتا في الوظيفة ومسار التمايز مع خلايا T و B من نوع α/β على التوالي [ 1 ] . يشير هذا إلى أنه على الرغم من أن فرعي الفقاريات الحالية قد اعتمدا مستقبلات مختلفة للتعرف على المستضدات، إلا أن تقسيم العمل بين الخلايا اللمفاوية الشبيهة بخلايا T والخلايا الشبيهة بخلايا B كان موجودًا بالفعل لدى سلفهما المشترك. [ 2 ] كما أن اكتشاف خلايا VLRC + في عام 2013، والتي تشبه خلايا T من نوع γ/δ ، قد أشار إلى وجود تقسيم ثلاثي للعمل. [ 3 ] وبحلول عام 2026، تم اكتشاف ست فئات من مستقبلات التعرف على المستضدات اللمفاوية في الجلكيات (من VLRA إلى VLRF) وثلاث فئات في أسماك الهاجفيش (من VLRA إلى VKRC). [ 4 ] وتتطابق الفئات ذات الأسماء المتطابقة، مما يشير إلى أن السلف من فصيلة السيكلوستوميا كان يمتلك ثلاث فئات. [ 5 ]

مستقبلات المستضد

لا تمتلك الفقاريات عديمة الفك الغلوبولينات المناعية (Igs)، وهي البروتينات الأساسية للخلايا البائية والتائية. مع ذلك، فهي تمتلك نظامًا من البروتينات الغنية بتكرارات الليوسين (LRR) التي تُشكل مستقبلات الخلايا اللمفاوية المتغيرة (VLRs). يستطيع هذا النظام إنتاج عدد من المستقبلات المحتملة يُقارب العدد الذي يُنتجه النظام القائم على الغلوبولينات المناعية الموجود في الفقاريات ذات الفك. [ 6 ] بدلًا من استخدام جينات تنشيط إعادة التركيب (RAGs) لدمج أجزاء عشوائيًا كما في الغلوبولينات المناعية للأسماك العظمية، يتم تجميع الجينات المشفرة لمستقبلات الخلايا اللمفاوية المتغيرة عشوائيًا عبر عملية تُشبه تحويل الجينات ، بوساطة عائلة من إنزيمات سيتيدين دياميناز تُعرف باسم APOBEC . [ 7 ] [ 8 ] [ أ ] يرتبط إنزيم سيتيدين دياميناز 1 ( CDA1 ) بتجميع مستقبلات الخلايا اللمفاوية المتغيرة R1A وR1C، بينما يبدو أن إنزيم سيتيدين دياميناز 2 ( CDA2 ) يُجمّع مستقبلات الخلايا اللمفاوية المتغيرة R1B. [ 1 ] [ 3 ]

ينتج عن تحويل جين VLR جين وظيفي يُعبّر عن بروتين VLR. يتكون VLR عادةً من ببتيد إشارة (SP)، ونطاق تغطية طرفي N (LRRNT)، وجزء LRR أول ثابت إلى حد كبير مكون من 24 حمضًا أمينيًا (LRR1)، وما يصل إلى 9 أجزاء LRR متغيرة مكونة من 24 حمضًا أمينيًا (LRRV)، وجزء LRR نهائي مبتور يُسمى ببتيد الربط (CP)، ونطاق تغطية طرفي C يتضمن ساقًا (LRRCT). [ 10 ] يُجمّع هذا الجين بدءًا من جين "هيكلي" في جينوم الخلايا الجنسية، والذي يحتوي على المحفزات، وSP+LRRNT، وفجوة كبيرة، متبوعة بـ LRRCT. يستخدم كل نوع من أنواع VLR جينه الهيكلي الخاص. (تختلف الهياكل في تركيب نطاقاتها: يحتوي هيكلا VLRB وVLRD على جزء فقط من LRRNT؛ ويشمل هيكل VLRE جزءًا من LRR1؛ ويحتوي هيكل VLRB على LRRCT منقسم؛ بينما يحتوي VLRF على الجزء الطرفي الكربوكسيلي فقط من LRRCT). يستبدل التحويل الجيني التسلسلي الفجوة بقطاعات LRR1/LRRV/CP من كاسيتات مانحة موجودة في أماكن أخرى من الجينوم. بعض الكاسيتات مشتركة بين أنواع VLR متعددة، بينما بعضها الآخر خاص بنوع واحد فقط. [ 11 ] [ 4 ]

من غير الواضح ما إذا كان هناك نظام قائم لاستبعاد الخلايا اللمفاوية التي تُظهر مستقبلات VLR ذاتية التفاعل في القطعة الأولية للقناة اللمفاوية في الديدان الحلقية الفم. ومع ذلك، فقد تم تحديد الانتقاء بناءً على طول (عدد مستقبلات LRRV) وتنوع النطاق الطرفي N. [ 12 ]

الخلايا اللمفاوية

تشير أنماط التعبير الجيني للخلايا اللمفاوية (أو "الخلايا الشبيهة بالخلايا اللمفاوية"، LLCs) في الفقاريات عديمة الفك إلى أن خلايا LLCs التي تحمل جين VLRB + والخلايا البائية، وخلايا LLCs التي تحمل جين VLRA + والخلايا التائية α/β، وخلايا LLCs التي تحمل جين VLRC + والخلايا التائية γ/δ تشترك جميعها في سلف مشترك. [ 2 ] ومثل الخلايا البائية والتائية، فإن تطور خلايا LLCs التي تحمل جين VLRB + منفصل مكانيًا عن تطور خلايا LLCs التي تحمل جيني VLRA + وVLRC + . تتطور خلايا LLCs التي تحمل جين VLRB + والخلايا البائية في الأنسجة المكونة للدم: تتطور خلايا LLCs التي تحمل جين VLRB + في التيفلوسول والكليتين، بينما تتطور الخلايا البائية في نخاع العظم. أما خلايا LLCs التي تحمل جيني VLRA + وVLRC + فتتطور في عضو يشبه الغدة الزعترية يُسمى الغدة الزعترية، على غرار الخلايا التائية التي تتطور في الغدة الزعترية. [ 13 ] ويُعد التعبير عن جيني VLRA وVLRC حصريًا متبادلًا، تمامًا مثل مستقبلات الخلايا التائية α/β وγ/δ. [ 14 ]

يوجد أيضًا نوع من الخلايا اللمفاوية ثلاثية السلبية (VLR{A,B,C} - ) لا تُظهر أيًا من هذه الأنواع. تُظهر الأنواع اللمفاوية الإضافية (VLRD/E/F) أعلى مستوى من التعبير في هذه الخلايا، ولكنها تُظهر أيضًا تعبيرًا طفيفًا في الخلايا VLRA + وVLRC + . ولذلك، تُعتبر هذه الأنواع الإضافية أيضًا "شبيهة بالخلايا التائية". [ 11 ] [ 4 ]

التوصيف الوظيفي

تستطيع جزيئات VLRB وLLBs الارتباط مباشرةً بالمستضدات، وتفرز الخلايا المُعدّلة وراثيًا بـVLRB منتجات بروتينية من VLRB، على غرار الخلايا البائية في الفقاريات الفكية. لم تتمكن خلايا VLRA + LLCs من الارتباط ببكتيريا الجمرة الخبيثة ، أو الإشريكية القولونية ، أو السالمونيلا التيفية ، أو المكورات الرئوية قبل أو بعد التحصين، مما يشير إلى أن VLRAs تتطلب معالجة المستضدات مثل مستقبلات الخلايا التائية (TCRs) . [ 1 ] مع ذلك، لم يُعثر على جزيئات MHC أو جزيئات شبيهة بها قادرة على عرض المستضدات المُعالجة في الجلكيات، [ 15 ] وقد تمكنت بعض جزيئات VLRAs المُعبّر عنها في الخميرة من الارتباط مباشرةً بالمستضدات. [ 16 ] لم تُدرس عملية ارتباط VLRCs بالمستضدات. [ 17 ] ومع ذلك، فإن جين VLRC قريب في القرب والتسلسل من جين VLRA، وغالبًا ما يتم التعبير عنهما معًا في خلايا LLC، مما يشير إلى أن كليهما مستقبلات شبيهة بمستقبلات الخلايا التائية. [ 3 ]

أنظمة مماثلة في اللافقاريات

تم تحديد بروتينات شبيهة ببروتينات VLR في سمكة Branchiostoma floridae ثنائية الالتصاق . أحد هذه البروتينات يتعرف تحديدًا على البكتيريا موجبة الجرام ، ومن المرجح أن يكون تعبيره عاليًا في الخياشيم، التي تُعد عضوًا مناعيًا محتملاً. لا يوجد دليل على أنه متغير جسديًا. [ 18 ]

يحتوي جين شبيه بجين VLR في سرطان البحر الصيني (Eriocheir sinensis) على عشرة أشكال متغايرة ناتجة عن التضفير البديل ، ولكل منها خصائص مستضدية مختلفة. يوفر هذا تنوعًا محدودًا في مستقبلات المستضد. تمتلك العديد من الكائنات الحية التي تفتقر إلى جهاز مناعة تكيفي توسعات في مستقبلات التعرف على الأنماط لديها لتوفير التنوع، وهذا مثال على ذلك. [ 19 ]

مراجع

  1. تستخدم الخلايا البائية في الفقاريات الفكية إنزيم APOBEC المسمى AID لإجراء الطفرات الجسدية المفرطة ، والتي تتضمن تغيير القواعد بشكل عشوائي من خلال إصلاح الحمض النووي المعرض للخطأ. وفي العديد منها، تؤدي هذه العملية أيضًا إلى تحويل الجينات الجسدية. [ 9 ]
  1. 1 2 3 4 جو، بنغ؛ هيرانو، ماسايوكي؛ هيرين، برانتلي ر.؛ لي، جيانكسو؛ يو، كويلينج؛ سادلونوفا، أندريا؛ كوبر، ماكس د. (27/05/2009). "الطبيعة المزدوجة لجهاز المناعة التكيفي في جلكيات" . طبيعة . 459 (7248): 796–801 . بيب كود : 2009Natur.459..796G . دوى : 10.1038 / طبيعة08068 . ISSN 0028-0836 . بمك 2714547 . بميد 19474790 .   
  2. 1 2 كاساماتسو، جون (يناير 2013). "تطور الجهاز المناعي الفطري والتكيفي في الفقاريات عديمة الفك" . علم الأحياء الدقيقة والمناعة . 57 (1): 1-12 . doi : 10.1111/j.1348-0421.2012.00500.x . ISSN 0385-5600 . PMID 22924515 .  
  3. هيرانو، ماسايوكي؛ غو، بينغ؛ ماكيرلي، ناثانيل؛ شورب، مايكل؛ داس، سابياساشي؛ بوهم، توماس؛ كوبر، ماكس د. (11 أغسطس/آب 2013). " الآثار التطورية لسلالة ثالثة من الخلايا الليمفاوية في الجلكيات" . مجلة نيتشر . 501 (7467): 435-438 . Bibcode : 2013Natur.501..435H . doi : 10.1038/nature12467 . ISSN 0028-0836 . PMC 3901013. PMID 23934109 .   
  4. 1 2 3 داس، سابياساتشي؛ فونتينلا-إغليسياس، فرانسيسكو؛ هيرانو، ماسايوكي؛ موريموتو، ريو؛ أو-يونغ، بايرون ب.؛ وانغ، ياشوو؛ لي، ويمينغ؛ بوهم، توماس؛ راست، جوناثان ب.؛ كوبر، ماكس د. (15 يوليو 2025). "يتم توليد مستقبل الخلايا اللمفاوية المتغير F عبر التنوع الجسدي ويتم التعبير عنه بواسطة خلايا شبيهة بالخلايا التائية في سمك الجريث" . Nature Communications . 16 (1) 6503. Bibcode : 2025NatCo..16.6503D . doi : 10.1038/s41467-025-61187-1 . PMC 12264053. PMID 40664669 .  
  5. ↑ لي، ج؛ داس، س؛ هيرين، ب ر؛ هيرانو، م؛ كوبر، م د (10 سبتمبر 2013). " تعريف جين VLR ثالث في سمك الهاجفيش" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 110 (37): 15013-15018 . Bibcode : 2013PNAS..11015013L . doi : 10.1073/pnas.1314540110 . PMC 3773805. PMID 23980174 .  
  6. ↑ كوبر، ماكس د.؛ ألدر، ماثيو ن. (24 فبراير 2006). "تطور أنظمة المناعة التكيفية" . مجلة Cell . 124 (4): 815-822 . Bibcode : 2006Cell..124..815C . doi : 10.1016/j.cell.2006.02.001 . ISSN 0092-8674 . PMID 16497590 .  
  7. ↑ هيرانو، ماسايوكي (أغسطس 2015). "تطور المناعة التكيفية لدى الفقاريات: الخلايا والأنسجة المناعية، وإنزيمات دياميناز السيتيدين AID/APOBEC" . BioEssays . 37 (8): 877–887 . doi : 10.1002/bies.201400178 . ISSN 1521-1878 . PMID 26212221. S2CID 20163604 .   
  8. ↑ بوهم، ت؛ ماكيرلي، ن؛ سوتوه، ي؛ شورب، م؛ كاساهارا، م؛ كوبر، دكتور في الطب (2012). "المناعة التكيفية القائمة على مستقبلات VLR" . المراجعة السنوية لعلم المناعة . 30 : 203-220 . doi : 10.1146/annurev-immunol-020711-075038 . PMC 10917233. PMID 22224775 .  
  9. ↑ مالابي، جيسيكا؛ موانجي، ويليام؛ نغ، جوزيف؛ ستيوارت، ألكسندر؛ دوري-روبنسون، دانيال؛ كيبلينغ، ديفيد؛ هيرشبيرغ، أوري؛ فراتيرنالي، فرانكا؛ ناير، فينوجوبال؛ دان-والترز، ديبورا (1 يناير 2023). " تنويع جينات الغلوبولين المناعي عن طريق تحويل الجينات في الدجاج المنزلي (Gallus gallus domesticus)" . مجلة ديسكفري إيمونولوجي . 2 (1) kyad002. doi : 10.1093/discim/kyad002 . PMC 10917233. PMID 38567069 .  
  10. ↑ فيليكوفسكي، سي. أ.؛ دينغ، ل.؛ تاسومي، س.؛ آير، ل. م.؛ كيرزيتش، م. س.؛ أرافيند، ل.؛ بانسر، ز.؛ ماريوزا، ر. أ. (يوليو 2009). "بنية مستقبلات الخلايا اللمفاوية المتغيرة في الجلكي المرتبطة بمستضد بروتيني" . مجلة نيتشر للبيولوجيا التركيبية والجزيئية . 16 (7): 725-730 . doi : 10.1038/nsmb.1619 . PMC 2722044. PMID 19543291 .  
  11. 1 2 داس، إس؛ بوهم، تي؛ هولاند، إس جيه؛ راست، جيه بي؛ فونتينلا-إغليسياس، إف؛ موريموتو، آر؛ فالاديز، جيه جي؛ هايمروث، آر دي؛ هيرانو، إم؛ كوبر، إم دي (29 أغسطس 2023). " تطور نوعين متميزين من مستقبلات الخلايا الليمفاوية المتغيرة في الجلكيات: VLRD وVLRE" . تقارير الخلية . 42 (8) 112933. doi : 10.1016/j.celrep.2023.112933 . PMC 11160967. PMID 37542721 .  
  12. ↑ هولاند، إس جيه؛ غاو، إم؛ هيرانو، إم؛ آير، إل إم؛ لو، إم؛ شورب، إم؛ كوبر، إم دي؛ أرافيند، إل؛ ماريوزا، آر إيه؛ بوهم، تي (14 أكتوبر 2014). " اختيار مجموعة مستقبلات مستضد VLRC في سمك الجريث" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 111 (41): 14834-14839 . Bibcode : 2014PNAS..11114834H . doi : 10.1073/pnas.1415655111 . PMC 4205635. PMID 25228760 .  
  13. ↑ باجوغلي، باوباك؛ غو، بنغ؛ أغالاي، نرجس؛ هيرانو، ماسايوكي؛ ستروميير، كريستين؛ ماكيرلي، ناثانيل؛ بوكمان، ديل إي.؛ شورب، مايكل؛ كوبر، ماكس د. (2011-02-03). "مرشح للغدة الزعترية في الجلكيات". مجلة نيتشر . 470 (7332): 90-94 . Bibcode : 2011Natur.470...90B . doi : 10.1038/nature09655 . ISSN 0028-0836 . PMID 21293377. S2CID 4417477 .   
  14. ^ كيشيشيتا، ناتسوكو؛ ناجاوا ، فوميكيو (مارس 2014). “تطور المناعة التكيفية: الآثار المترتبة على سلالة الخلايا الليمفاوية الثالثة في الجلكيات”. المقالات الحيوية . 36 (3): 244-250 . دوى : 10.1002/bies.201300145 . ردمك 1521-1878 . بميد 24853392 .  
  15. ↑ ماير، فيرنر إي.؛ أونوك-أول، تاتيانا؛ تيشي، هربرت؛ غارتلاند، لانيير أ.؛ كلاين، جان؛ كوبر، ماكس د. (29-10-2002). "عزل وتوصيف خلايا شبيهة بالخلايا اللمفاوية من سمك الجريث" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 99 (22): 14350-14355 . Bibcode : 2002PNAS...9914350M . doi : 10.1073 / pnas.212527499 . ISSN 0027-8424 . PMC 137887. PMID 12388781 .   
  16. ↑ دينغ، لو؛ فيليكوفسكي، سي. أليخاندرو؛ شو، غانغ؛ آير، لاكشمينارايان م.؛ تاسومي، ساتوشي؛ كيرزيتش، ميليسا سي.؛ فلاينك، مارتن ف.؛ أرافيند، ل.؛ بانسر، زئيف (27-07-2010). "أساس بنيوي للتعرف على المستضد بواسطة الخلايا اللمفاوية الشبيهة بالخلايا التائية في سمك الجريث البحري" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 107 (30): 13408-13413 . Bibcode : 2010PNAS..10713408D . doi : 10.1073/pnas.1005475107 . ISSN 0027-8424 . PMC 2922149. PMID 20616002 .   
  17. ↑ بوهم، توماس؛ هيرانو، ماسايوكي؛ هولاند، ستيفن جيه؛ داس، سابياساتشي؛ شورب، مايكل؛ كوبر، ماكس دي. (26 أبريل 2018). "تطور أنظمة المناعة التكيفية البديلة في الفقاريات". المراجعة السنوية لعلم المناعة . 36 (1): 19-42 . doi : 10.1146/annurev-immunol-042617-053028 . hdl : 21.11116/0000-0001-F62D-8 . ISSN 0732-0582 . PMID 29144837 .  
  18. ↑ كاو، د.د.؛ لياو، ش.؛ تشنغ، و.؛ جيانغ، ي.ل.؛ وانغ، و.ج.؛ لي، ك.؛ تشن، ج.ي.؛ تشن، ي.؛ تشو، س.ز. (29 يناير 2016). "بنية بروتين متغير شبيه بمستقبلات الخلايا الليمفاوية من حيوان الرميح Branchiostoma floridae" . التقارير العلمية . 6 19951. Bibcode : 2016NatSR...619951C . doi : 10.1038/srep19951 . PMC 4731796. PMID 26821753 .  
  19. ↑ Xu, Y; Yang, Y; Zheng, J; Cui, Z (2022). "يُظهر مستقبل الخلايا اللمفاوية المتغيرة في اللافقاريات، المُشتق من التضفير البديل، تنوعًا وخصوصية في الجهاز المناعي لسرطان البحر Eriocheir sinensis" . Frontiers in Immunology . 13 1105318. doi : 10.3389/fimmu.2022.1105318 . PMC 10045472. PMID 36999166 .  

للمزيد من القراءة