探寻 C 型凝集素 Mincle 在脊椎动物中的起源奥秘：进化与结构的深度解析

《Immunogenetics》：Phylogenetic and structural insights into the origin of C-type lectin Mincle in vertebrates

研究人员探究 Mincle 起源，发现其在低等脊椎动物存在同源物，糖结合口袋进化变宽，对理解免疫进化意义重大。

　　在生命的漫长演化历程中，免疫系统就像一座坚固的堡垒，守护着生物体的健康。其中，先天免疫受体起着至关重要的作用，它们能感知外界病原体入侵和组织损伤，维持身体的内环境稳定。巨噬细胞诱导型 C 型凝集素（Macrophage-inducible C-type lectin，Mincle）是 C 型凝集素受体（C-type lectin receptors，CLRs）家族的一员，在免疫反应中扮演着关键角色。它就像一位敏锐的 “哨兵”，能够识别病原体衍生的糖脂和受损细胞产生的内源性代谢物，如 β - 葡萄糖神经酰胺（β -GlcCer），进而激活免疫反应。

然而，关于 Mincle 的起源，科学界仍存在诸多疑问。比如，它究竟起源于哪种低等脊椎动物？其最初识别的配体是自身成分还是外来病原体？这些问题就像一团迷雾，笼罩着免疫学家们。为了揭开这些谜团，来自大阪大学（Osaka University）的研究人员开展了深入研究。他们的研究成果发表在《Immunogenetics》杂志上，为我们理解 Mincle 的进化历程和免疫功能提供了重要线索。

研究人员采用了多种技术方法来探索 Mincle 的起源奥秘。在序列分析方面，他们借助 BLAST 搜索工具，从国家生物技术信息中心（NCBI）数据库获取基因、cDNA 和蛋白质序列，筛选非哺乳动物脊椎动物中的 Mincle 和 Fc 受体 γ 链（Fc receptor γ chain，FcRγ）同源物。在细胞实验中，通过转染和表达检测，观察蛋白在细胞表面的表达情况。对于蛋白表达和纯化，利用细菌表达系统对蛋白进行表达和多步纯化处理。在结构研究上，运用结晶、数据收集和结构测定技术，解析 Mincle 同源物的晶体结构，还通过分子动力学模拟研究其动态特征，同时进行系统发育分析探究 Mincle 同源物的进化关系。

研究结果主要包括以下几个方面：

• 低等脊椎动物中的 Mincle 同源物：研究人员在鱼类、两栖类和爬行类等低等脊椎动物中发现了 Mincle 及其信号亚基 FcRγ 的同源物。以日本河豚（Takifugu rubripes）为例，其体内存在具有 Mincle 特征氨基酸序列的蛋白，包含识别葡萄糖和甘露糖的 EPN（Glu-Pro-Asn）基序以及结合糖脂酰基链的疏水凹槽 。并且，日本河豚的 Mincle（trMincle）与 FcRγ 能相互作用，在细胞表面表达，这与哺乳动物的 Mincle 和 FcRγ 表现相似。这表明 Mincle 在脊椎动物中具有一定的保守性，从低等脊椎动物就已存在并发挥功能。
• trMincle 的结构分析：通过对 trMincle 进行结构分析，发现其晶体结构中存在典型的糖结合口袋，与其他哺乳动物 C 型凝集素相似，其中一个甘油分子与 EPN 基序相互作用。进一步研究发现，trMincle 的糖结合口袋比哺乳动物的 Mincle 更窄，只能容纳单糖部分，而哺乳动物的 Mincle 可以识别双糖，如海藻糖二分枝菌酸酯（trehalose dimycolate，TDM）。这意味着 trMincle 可能主要识别内源性单糖糖脂，而哺乳动物 Mincle 的识别范围更广。
• Mincle 同源物的进化分析：研究人员对两栖类和爬行类动物的 Mincle 同源物进行系统发育分析和结构预测。结果显示，部分两栖类和爬行类动物的 Mincle 同源物与哺乳动物 Mincle 归为同一进化分支，且这些同源物的糖结合口袋比 trMincle 更宽，具备结合双糖的能力。这表明在进化过程中，Mincle 的糖结合口袋逐渐变宽，使其能够识别更广泛的病原体衍生的糖脂。

综合研究结论和讨论部分，此次研究意义重大。研究人员证实了 Mincle 同源物广泛存在于硬骨鱼类、两栖类和爬行类动物中。结构比较表明，Mincle 最初可能是为了识别内源性单糖糖脂而产生，随着进化逐渐获得识别病原体衍生的双糖糖脂的能力。虽然 trMincle 可能无法像哺乳动物 Mincle 那样识别典型的分枝杆菌糖脂，但它可能通过检测内源性代谢物的变化来感知致命感染。此外，Mincle 糖结合口袋结构变化的驱动力可能与微生物暴露和环境选择压力有关。

这项研究为我们深入理解 Mincle 的进化历程和免疫功能提供了重要依据，也为后续研究免疫系统的进化和免疫疾病的防治奠定了基础，让我们对生命的奥秘又多了一份认识，为未来相关领域的研究开辟了新的方向。