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170年谜团揭开,为什么鹿红细胞镰刀状? 精选

已有 5690 次阅读 2017-12-19 07:55 |系统分类:海外观察

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镰状细胞贫血是一种常染色体显性遗传血红蛋白病。因β-肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸所代替,构成镰状血红蛋白,取代了正常Hb。临床表现为慢性溶血性贫血、易感染和再发性疼痛危象以致慢性局部缺血导致器官组织损害。



鹿和镰状细胞性贫血患者有个共同点:他们的红细胞扭曲成异常形状。现在研究人员发现导致红细胞这种扭曲的分子基础,这一发现解决一个170年前的谜团,也可以帮助科学家理解这种畸形血细胞为什么能让患者避免感染疟疾。

哈佛医学院儿科血液病学家Vijay Sankaran说,明确这种分子基础是一个重要的进步。镰状细胞贫血人携带的一种基因突变,能改变血红蛋白的结构。这种改变DNAβ-珠蛋白结构,使血红蛋白的粘性增加,造成血红蛋白分子坚持形成硬纤维。蛋白纤维经把本来盘状的红细胞变成新月形或其他形状。患者所以会表现疼痛,疲劳,是因为这种脆弱的红细胞阻塞小血管破裂。

几种鹿血细胞也是这种镰刀形状,但是科学家不知道是什么促使的变化。分子进化生物学家Tobias Warnecke和同事对来自世界各地的15种鹿标本中血液、肌肉DNA样本进行分析。大多数标本来自动物园的动物,从驼鹿和驯鹿两种鹿取得组织。

有两个麋鹿物种不显示红细胞镰状。当科学家比较了β-珠蛋白氨基酸序列与镰刀细胞鹿的序列,发现一个关键区别:镰刀细胞氨基酸有谷氨酸转向缬氨酸。同样的氨基酸交换也发生在镰状细胞贫血患者,但分子位置不同。

这一鹿氨基酸变化导致血红蛋白分子容易集聚成纤维的研究在线发表在《自然生态和进化》。与人类患者不同的是,镰状细胞鹿似乎完全健康。

对于人类来说,红细胞镰状代价清晰,是一种遗传病。患有这种疾病的人通常不会活过50岁。世界疟疾流行地区,携带这种β-珠蛋白基因是意外收获,因为这个基因缺陷的人有抵抗疟疾的作用,虽然研究者不能确定这种保护的机制是什么。

镰状也必须赋予某种优势的鹿,Warnecke和同事得出结论;团队进行进化分析表明,1000万年来动物一直从正常向镰状版本的β-珠蛋白进化。下一步,研究人员将测试白尾鹿来确定不同人群疟疾的丰度与镰状β-珠蛋白的关系。如果突变β-珠蛋白能帮助鹿抵抗疟疾,可以帮助科学家更好的了解红细胞变形帮助人类拒绝寄生虫的基础。



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