RNAse1(核糖核酸酶1)是一种重要的消化酶,由胰腺产生,负责降解RNA。在哺乳动物中,RNAse1除了消化功能外,还参与宿主防御,通过降解细菌和病毒的RNA来保护宿主。RNAse1的基因在不同物种中经历了复杂的进化过程,其功能和结构的变化反映了物种对环境适应的需求。
在反刍动物中,RNAse1基因的复制与消化生理的适应性进化密切相关。研究发现,在反刍动物的两个谱系(Ruminantia和Tylopoda)中,RNAse1基因发生了独立复制事件,并且这些复制基因可能经历了功能分化[1]。这种复制事件与中始新世气候季节性增强和反刍动物快速辐射的时间相吻合,表明RNAse1基因复制可能有助于反刍动物利用有限的纤维性植被并适应季节性气候变化。此外,在食叶猴类中,RNAse1基因也发生了复制,并且复制基因的生化变化表明其可能具有新的消化功能,帮助这些动物在果实稀缺时以叶子为食[3]。
在食虫蝙蝠中,RNAse1基因也发生了复制,并且这些复制基因经历了正选择,表明其功能发生了适应性改变[4]。然而,与哺乳动物中RNAse1基因的功能不同,蝙蝠的RNAse1基因序列具有相对较高的等电点,这可能促进了对病毒的防御,通过降解双链RNA来实现[4]。
在食肉动物中,RNAse1基因也经历了复制和适应性进化。在食肉动物中,RNAse1基因的复制和适应性进化表明,RNAse1基因的功能可能不仅仅是消化,还可能具有其他功能,例如防御病毒[5]。
此外,RNAse1基因的多态性与某些疾病的易感性相关。例如,在哺乳猪中,RNAse1基因的多态性与贫血的发生率和免疫系统的反应相关[2]。在人类中,RNAse1基因与2型糖尿病的易感性相关[6]。
综上所述,RNAse1基因在不同物种中经历了复杂的进化过程,其功能和结构的变化反映了物种对环境适应的需求。RNAse1基因的复制和适应性进化不仅在消化生理中发挥作用,还可能具有其他功能,例如防御病毒。RNAse1基因的多态性与某些疾病的易感性相关。RNAse1基因的研究有助于深入理解消化酶的进化机制和宿主防御机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Lang, Datian, Zhao, Junsong, Liu, Songju, Mu, Yuan, Zou, Tiantian. 2024. Adaptive evolution of pancreatic ribonuclease gene (RNase1) in Cetartiodactyla. In Integrative zoology, , . doi:10.1111/1749-4877.12895. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39267349/
2. Szymańska, Hanna, Życzko, Krystyna, Zabolewicz, Tadeusz. . Relationship between RNASE1, ANG and RNASE6 gene polymorphism and the values of blood indices in suckling piglets. In Acta veterinaria Hungarica, 67, 385-400. doi:10.1556/004.2019.039. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31549540/
3. Janiak, Mareike C, Burrell, Andrew S, Orkin, Joseph D, Disotell, Todd R. 2019. Duplication and parallel evolution of the pancreatic ribonuclease gene (RNASE1) in folivorous non-colobine primates, the howler monkeys (Alouatta spp.). In Scientific reports, 9, 20366. doi:10.1038/s41598-019-56941-7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31889139/
4. Xu, Huihui, Liu, Yang, Meng, Fanxing, Rossiter, Stephen J, Zhang, Shuyi. 2013. Multiple bursts of pancreatic ribonuclease gene duplication in insect-eating bats. In Gene, 526, 112-7. doi:10.1016/j.gene.2013.04.035. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23644026/
5. Yu, Li, Zhang, Ya-ping. 2006. The unusual adaptive expansion of pancreatic ribonuclease gene in carnivora. In Molecular biology and evolution, 23, 2326-35. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16950759/
6. Xue, Dongxiang, Narisu, Narisu, Taylor, D Leland, Chen, Shuibing, Collins, Francis S. 2023. Functional interrogation of twenty type 2 diabetes-associated genes using isogenic human embryonic stem cell-derived β-like cells. In Cell metabolism, 35, 1897-1914.e11. doi:10.1016/j.cmet.2023.09.013. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37858332/