PNAS講述新故事：古老的凋亡

　　根據發表在6月9日《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的一篇研究論文報道，自祖先譜系進化分歧以來人類和珊瑚之間一直共享一條重要的細胞死亡誘導信號通路。

　　這條由細胞因子和腫瘤壞死因子（TNF）受體介導的信號通路，曾被認為起源于脊椎動物和無脊椎動物分歧之前，在脊椎動物譜系中出現多樣化。事實證明，珊瑚與人類一樣具有多種TNF蛋白，并且TNF誘導的凋亡與珊瑚白化相關。

　　研究的主要作者、圣地亞哥周立大學海洋生物學家Steven Quistad 說：“傳統教條認為，如果某物不存在于果蠅或線蟲中，而是存在于更古老的生物如珊瑚中，那么它應該更為簡單。而珊瑚實際上比我們認為的要更像人類。”

　　美國農業部農業研究局國家冷水水產養殖中心免疫學家Greg Wiens說：“珊瑚基因組中有著驚人大量的TNF配體和TNF受體編碼基因，改變了我們對于這些基因家族起源和分歧的理解。”

　　悉尼科技大學珊瑚科學家Mathieu Pernice（未參與該研究）說，發育過程中凋亡幫助了塑造人類和珊瑚。人類和珊瑚同樣還利用了凋亡來響應病毒和細菌威脅，殺死受累細胞。Pernice和其他的研究人員過去曾證實，熱應力會導致珊瑚凋亡和白化，然而直到現在也沒有人調查哪些上游的配體和受體誘導了這種細胞死亡。

　　從事TNF誘導凋亡研究的研究人員曾在果蠅中尋找TNF受體和配體，發現盡管人類有18種TNF受體和29種配體，在果蠅中卻只存在一個受體和配體。由此，研究人員推斷TNF誘導的凋亡有可能溯源至節肢動物的單個基因，在脊椎動物譜系中出現了多樣化。

　　2011年，科學家們發布了鹿角珊瑚（Acropora digitifera）的基因組，基于序列數據Quistad和同事們推測珊瑚中的TNF受體和配體應該更為古老。然而，他們發現鹿角珊瑚中似乎有40種TNF受體和13種配體。

　　為了測試TNF家族蛋白的功能保守性，研究人員將珊瑚暴露于人類凋亡誘導配體TNF-α之下，TNF-α誘導了珊瑚細胞凋亡顯著增高。

　　更重要的是，將珊瑚暴露于人類TNF-α之下導致了珊瑚白化跡象。當珊瑚暴露于高溫等應激源之下時會發生白化。在白化過程中，珊瑚排出它們生存所需的光合藻類。相比于未處理的珊瑚，用人類TNF-α處理7小時后的珊瑚排出了高2倍的藻類。

　　珊瑚TNF配體同樣也可導致表達TNF受體的人類免疫細胞凋亡率增高。

　　研究結果表明，早在5.5億年前，珊瑚中的TNF配體和受體很豐富，節肢動物譜系隨后喪失了許多的TNF相關基因。

　　Quistad推測，在大約5億年前的寒武紀大爆發期間，TNF誘導的凋亡其演化有可能在動物身體圖式（body plan）的快速多樣化中發揮了作用。他指出，一些珊瑚TNF基因終止于這一時期，早期與人類譜系分歧的動物，例如海綿似乎都沒有TNF誘導凋亡基因。

　　研究人員認為，科學家們現在必須在珊瑚中系統地檢測許多TNF家族細胞死亡配體和受體組合的效應。這將幫助他們弄清楚哪些分子與珊瑚白化有關，哪些與其他的凋亡相關活性有關。

　　Pernice也認為，了解TNF誘導凋亡信號通路的作用十分重要。“這有可能并不是導致珊瑚白化的唯一機制，但它卻是其中主要的一個機制。”

　　Quista認為，珊瑚凋亡配體有可能提供一個新的多種細胞死亡誘導因子文庫，這或許可以推動癌癥藥物開發。“總體上講，通過研究珊瑚我們可以更多地了解我們自身的免疫系統，以及我們從何而來。”