Mares afgøre, om det bliver gravid eller ej, ifølge det vigtigste histokompatibilitetskompleks af ... en nabo • Polina Loseva • Videnskabsnyheder om "Elements" • Genetik, Zoologi

Mares bestemmer, om der skal være gravid eller ej af den største histokompatibilitetskompleks … af en nabo

Fig. 1. Til venstre – indenlandske heste. Til højre – HKG protein (major histocompatibility complex), hvorigennem heste bestemmer slægtskab med hinanden. Lyserød og gul to halvdele af protein er angivet, rød – det område, hvorved GHG binder til dele af intracellulære proteiner og demonstrerer dem til andre celler. Billeder fra thehorse.com og britannica.com

Undersøgelser af de mekanismer, hvormed hvirveldyr dyr skelner deres pårørende, har været i gang i næsten 70 år. Blandt sådanne mekanismer er gruppen af ​​proteiner fra hovedhistokompatibilitetskomplekset den mest undersøgte, som hjælper med at identificere slægtninge blandt de omkringliggende. Graden af ​​slægtskab kan påvirke forskellige aspekter af dyreadfærd. Således blev det i en nylig undersøgelse vist, at hopper har mulighed for at opretholde eller afslutte en graviditet, der er direkte bestemt af hvilken hingst – tæt eller fjern genetisk – ligger ved siden af ​​dem i et tidligt stadium af deres graviditet. Og det afhænger slet ikke af graden af ​​deres forhold til den nuværende far til det fremtidige føl.

Tilbage i 50'erne i det sidste århundrede opdagede forskerne, at mange hvirveldyr har tendens til at parre sig med genetisk fjerne partnere, undgå direkte familie og bare genetisk tætte individer.Indtil den fulde anelse om præcis, hvordan de klarer at genkende forholdet, er vi stadig langt væk. Og den allerførste hypotese om dette emne optrådte omkring 20 år senere, og det stammer fra immunologi.

Polyhedralt Protein MHC

Hovedhistokompatibilitetskomplekset (MHC, Major histocompatibility complex, MHC; hos mennesker er det historisk kaldet humane leukocytantigener, Human Leucocyte Antigen, HLA) oprindeligt opdaget som den største hindring for organtransplantation. Det viste sig, at jo mere MHC-proteinerne i donoren og modtageren er, desto større er chancen for, at transplantationen vil tage rod. Og hvis forskellen mellem dem er stor, fører det til immunforkastelse af det transplanterede organ.

Hvordan virker det? På overfladen af ​​de fleste celler i menneskekroppen (og andre hvirveldyr) udvises disse samme MHC-proteiner. Deres sæt er unikt for hver enkelt person, da de er kodet af forskellige sekvenser af seks gener. Særlige celler i immunsystemet, naturlige eller naturlige dræberceller (NK-celler), kryper i vævene i kroppen og tjekker alle modceller for tilstedeværelsen af ​​MHC-proteiner. Hvis en NK-celle ikke ser nogen proteiner der er bekendt med det på overfladen af ​​en celle, sender den et signal til det til selvmord (apoptose), og cellen dør.Dette giver dig mulighed for at klare tumorceller, hvor MHC-proteinerne ofte forsvinder fra overfladen. Den samme mekanisme forhindrer transplantationen: Hvis donor-MHC-sætene ikke ligner de modtagne MHC-sæt, afvises vævet eller orglet. Derfor forsøger donorer at vælge blandt nære slægtninge, der i det mindste har nogle af de gener, der koder for MHC, i fællesskab med modtageren.

Fig. 2. Skematisk afbildning af MHC proteiner på cellemembranen. TM (transmembran region) er en protein region, der trænger ind i membranen. Indersiden udstråler cytoplasmatiske "haler". Ovenstående er et peptidbindende mellemrum. MHC klasse I er på alle celler i kroppen og "viser" intracellulære proteiner. MHC klasse II er kun på spionceller og "show" proteiner fanget af cellen udefra. Billede fra labmed.hallym.ac.kr

Men dette er ikke den eneste funktion af det store histokompatibilitetskompleks. MHC er også nødvendigt for immunsystemet til at modtage information om kropsproteiner. Hver celle fra tid til anden knuser sine egne proteiner: skærer dem i korte stykker – peptider. Derefter placeres peptiderne i spaltet på et af MHC-proteinerne, og MHC-peptidkomplekset udsættes for celleoverfladen (figur 2).Der er hundredvis af sådanne komplekser på hver celle, de opdateres fra tid til anden: cellen absorberer gamle komplekser og udsætter nye. Immunkeller af en anden type, T-celler (de er også T-lymfocytter), "scan" alle modpeptider forbundet med MHC. I udviklingsprocessen trænes T-celler, hvor de bliver vant til at ignorere alle normale peptider (ofte fundet i kroppen). Men så snart T-cellerne møder et ukendt peptid, aktiveres de og udløser immunresponset. Denne mekanisme hjælper igen i kampen mod tumorer, der ofte bærer forkælet eller mutantproteiner (faktisk slår tumorer ofte på mekanismer, der skjuler MHC fra overfladen). Et lignende system virker mod infektioner: men specielle spionceller (antigenpræsenterende celler) virker her. De absorberer proteiner fra det ekstracellulære rum, knuses og udsættes for overfladen. Dette giver dig mulighed for at aktivere immunresponset, når bakterier kommer ind i kroppen.

Hvordan finder man en slægtning?

Fig. 3. Peptiderne svarer til hullerne i MHC-molekylerne. Denne formular er unik for hver person. Billede fra bloodjournal.org

Så alle hvirveldyr har proteiner, hvorved immunsystemet skelner mellem en organisme fra en anden. Det er logisk at bruge dem til at genkende personer, uanset immunitet. Det sker som følger. MHC-molekylerne i hvert individ har et peptidbindende mellemrum af en unik form. Følgelig erhverver peptiderne deri (MHC-peptider) også en karakteristisk form. De repræsenterer en ejendommelig støbt MHC-molekyler (figur 3). Jo tættere på slægtninge, jo mere svarer deres former for MHC-peptider.

Fra tid til anden vaskes MHC-peptidkomplekser eller individuelle peptider væk fra cellerne og trænger ind i blodet og derefter ender i urinen. Og derefter kan et andet dyr allerede føle dem. GCG-peptider kommer ind i næsehulen og derfra ind i en lille depression, det vomeronasale organ (som findes hos mennesker, mus og en række hvirveldyr), hvor de støder på særlige sensoriske neuroner. Søgningen efter receptorer, som opfatter GCH-peptider, fortsætter til denne dag (S. S. S. Santos et al., 2016. MHC-afhængig parret valg er en spor-amin-associeret receptor i et pattedyr). Det er imidlertid klart, at de også skal have en stor variation for at binde til MHC-peptider af de mest forskelligartede former.Disse receptorer hjælper dyret med at skelne den velkendte lugt fra den ukendte. Den mest kendte duft i verden er din egen. Ligner ham, men lidt anderledes – lugten af ​​slægtninge. Og ukendte og i modsætning til lugte signalerer tilstedeværelsen af ​​uafhængige personer.

Adfærdsstrategier

Genkendelse af slægtninge kan bruges til at opbygge adfærdsmæssige strategier (J.S. Ruff et al., 2012. MHC signalering under social kommunikation). Forældre genkender f.eks. Deres børn, for ikke at forvirre dem med fremmede og være sikker på, at de bekymrer sig om deres afkom (folk har selvfølgelig mere avancerede mekanismer). I grupper, hvor flere kvinder med børn bor i nærheden (for eksempel hos mus), tager kvinder ikke kun af deres børn, men også af børn af nære slægtninge, og anerkendelse er også vigtig for dette. Mænd kan opbygge koalitioner til i fællesskab at beskytte territorium og kvinder (PSC Santos et al., 2017. MHC-? Mammal pattedyr pattedyr pattedyr) som dette arbejder for eksempel i vaskebjørn vaskebjørne. I sådanne tilfælde er det vigtigt at danne en koalition med slægtninge for at opnå overførsel af gener, der er delte med dem.

Endelig identificerer de fleste hvirveldyrsarter (men ikke alle) partnere for parring ved lugt.Dette tjener på den ene side at øge mangfoldigheden af ​​MHC proteiner i befolkningen (jo større mangfoldighed, jo mere fremmede molekyler kan disse proteiner binde, og jo større er chancen for succesfuld resistens mod infektion). På den anden side er dette nødvendigt for at undgå nært beslægtede kryds og manifestationen af ​​recessive mutationer (se dominans). Som følge heraf viser ofte (for eksempel de samme vaskebjørne), at to modstridende strategier kolliderer i befolkningen: kvinder foretrækker de genetiske partnere, som er længst væk fra sig selv, og hannerne grupperer sammen for at tilbyde de samme gener til kvinder. Og tilstedeværelsen af ​​to multidirektionelle tendenser gør det muligt at opnå den optimale genetiske afstand mellem partnere, ikke for tæt og ikke for langt.

I nogle tilfælde forekommer valg af en partner ikke kun før parring, men også efter det. Det vil sige, at selv om hansperma var inde i kvindens krop, er der ingen garanti for, at de vil kunne befrugte ægget, og at embryoet vil rodde og med succes blive implanteret. For eksempel observeres Bruce-effekten hos mus (seBruce effekt): Hvis kvinden succesfuldt blev gravid, og så var en tidligere ikke kendt mand tiltrukket af hende, så opstår der et abort. Det antages, at denne mekanisme hjælper med at undgå spædbarnsmiddel: hanen genkender ikke børn som sin egen og kan dræbe dem, og derfor er det ubrugeligt at bære dem og føde. (Se også nyhederne Geled hunner slippe af med uønsket graviditet, Elementy, 13.03.2012).

I heste er der en anden effekt: Hvis en hopper lever med velkendte hingste, og så bliver hun taget af sted for at mødes med nogle andre hanner, da hun vender hjem vil hun øge sandsynligheden for abort. (L. Bartoš et al., 2011. Promiskuøs adfærd forstyrrer graviditet blok i hestevæddeløb).

Forfatterne af artiklen under drøftelse forpligtede sig til i detaljer at undersøge dette fænomen i heste. Desuden satte de ud for at finde ud af, hvor meget det afhænger specifikt af MHC proteinerne. Mærerne blev opbevaret i specielle kabinetter med gitter, hvorigennem de kunne kommunikere med stimulushingstene under hele eksperimentet (som forfatterne kalder genetisk fjerne hingste), men kunne ikke være sammen med dem (figur 4). I hopper stimulerede de ægløsning og kunstigt inseminerede dem med sæd taget fra andre hingste. Så så de, i hvilke tilfælde graviditeten opstår.

Fig. 4. Eksperimentelle fuglearter: bag måtter – hopper, i midten løber en hingst-stimulus. De har mulighed for at snuse hinanden, men ikke at parre. Billeder fra artiklen under drøftelse

Fig. 5. Afhængigheden af ​​sandsynligheden for at blive gravid (i procent) for tilstedeværelsen af ​​almindelige gener (og derfor proteiner) MHC i mare og hingst stimulus (± 95% konfidensinterval). Figur fra artiklen under drøftelse

Det viste sig, at sandsynligheden for graviditet ikke afhænger af hvis sæd er insemineret på heste – en beslægtet hingst eller genetisk fjernt. Den generelle genetiske afstand mellem mare og stimulushingsten (baseret på mikrosatellitmarkører med 20 kromosomer) påvirker ikke denne sandsynlighed. Kun antallet af almindelige gener (og derfor proteiner) af MHC i mare og hingst stimulus var signifikant: jo mindre lighed MHC, jo større er sandsynligheden for graviditet (figur 5). Ingen afhængigheder kunne opdages fra andre markører af genetisk relaterethed.

Lignende resultater blev også fundet i andre eksperimenter, for eksempel på kyllinger (H. Løvlie et al., 2013. Kryptisk kvindelig valg favoriserer sæd fra store histokompatibilitetskompleks-forskellige mænd). Tilsyneladende fungerer sådanne mekanismer i disse situationer: kvinden opfatter signalet fra MHC fra den nærliggende mand og "beslutter", at sæd tilhører det.Så hvis han er en nær slægtning, så skal du ikke blive gravid. Det vil sige valget – at blive gravid eller ej – er lavet i ovidukten. Et sådant valg af en partner, som kvinden producerer, afhængigt af miljøet, ikke kun før, men også efter parring (efter at sæd trænger ind i hendes kønsorganer) kaldes det skjulte valg af kvinder (kryptisk kvindelig valg; se Det skjulte valg af hunner hjælper crickets for at undgå nært beslægtede krydsninger " Elements ", 04/03/2013). I virkeligheden er valget lavet på det endokrine niveau. I forskellige undersøgelser blev det bemærket, at når det er logisk at afslutte en graviditet (for eksempel når en hopper lugter en relativ hingst) undertrykkes sekretionen af ​​hormonprolactinet, hvilket fører til afvisning af endometrium (indre lag af livmoderen) og umuligheden af ​​at implantere et embryo.

Men der er værker der tyder på, at der findes alternative mekanismer. For eksempel indebærer forskere i 2015 kunstigt befrugtede mus med en blanding af sædceller fra beslægtede og ikke-relaterede individer (se R. C. Firman, L. W. Simmons, 2015. Gametiske interaktioner fremmer indavlsdæmpning i husmus).

Samtidig virkede æggecellen kun med uafhængig sædcelle. På trods af at MHC-molekyler er blevet fundet på spermatozoer, forbliver mekanismerne af sådan selektivitet ukendt.

Hvad handler det om mennesker?

Undersøgelser af anerkendelse af slægtninge og udført på personen. Det har således gentagne gange vist sig, at folk som heste foretrækker genetisk fjerne partnere (se nyhederne. Lighed mellem forfædregener, Elements, 11/19/2015) kan påvirke valget af en ægteskabspartner, og at de også fokuserer på MHC-proteiner, når de vælges. (J. Winternitz et al., 2016. Mønstre af MHC-afhængigt parreselektion hos mennesker og ikke-humane primater: en meta-analyse). Men hvis man kun vælger eksternt tegn, viser resultatet sig at være modsat: Folk foretrækker partnere som dem selv (Når man vælger en livspartner, afhænger det af generne, hvad vi vil, men ikke hvad vi får, Elements, 03.02.2012). Men det er ikke sikkert forvisset om, hvorvidt det reguleres af nogle yderligere mekanismer i det kvindelige kønsorgan.

I denne forstand er en 1992-undersøgelse meget afslørende, hvor forskere indsamlede data i Hutterite-samfundet i USA (der emigreret der fra Europa i 1870'erne). Dette er et lukket samfund, hvis religiøse indstillinger ikke tillader prævention. Det kan derfor antages, at udbruddet af graviditet hos kvinder i samfundet kun afhænger af interne fysiologiske faktorer. Forskerne udførte genetisk testning,afslørende forekomsten af ​​fælles GKG gener i ægtepar. Derefter sammenlignede vi testdataene med den tid, der var gået mellem begyndelsen af ​​ægteskabet og begyndelsen af ​​graviditeten. Det viste sig, at ægtefællerne med de fælles GKG-gener har senere graviditet og flere miskraer (C. Ober et al., 1992. Faldbar fecundability i Hutterite-par, der deler HLA-DR). Dette tyder på, at der er nogle måder, hvorpå en person kan regulere graviditeten, afhængigt af forholdet til partneren.

Kilde: D. Burger, S. Thomas, H. Aepli, M. Dreyer, G. Fabre, E. Marti, H. Sieme, M.R. Robinson, C. Wedekind. Større histokompatibilitet af kompleksbundet social signalering påvirker kvindelig fertilitet // Det kongelige selskabs forfølgelser B. 2017. DOI: 10.1098 / rspb.2017.1824.

Polina Loseva


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: