Immunomforschung
Offener Zugang

Abstrakt

Evolution einer Gruppe angeborener Immungene (β-Defensine) entlang der Vorfahrenlinien von Hühnern und Zebrafinken

Robert Ekblom

Hintergrund: Vogel-b-Defensine (AvBDs) stellen eine Gruppe angeborener Immungene mit breiter antimikrobieller Aktivität dar. Im Hühnergenom wurden in früheren Arbeiten 14 AvBDs in einem Cluster auf Chromosom drei identifiziert. Die Veröffentlichung eines zweiten Vogelgenoms, des Zebrafinken, ermöglicht es uns, die vergleichende Evolutionsgeschichte dieser Gencluster zwischen zwei Arten zu untersuchen, die vor etwa 100 Millionen Jahren einen gemeinsamen Vorfahren hatten. Ergebnisse: Eine phylogenetische Analyse der b-Defensin-Gencluster beim Huhn und beim Zebrafinken identifizierte mehrere Fälle von Genduplikation und Genverlust entlang ihrer Ahnenlinien. Im Zebrafinkengenom wurde ein Cluster von 22 AvBD-Genen identifiziert, die sich alle innerhalb von 125 Kbp auf Chromosom drei befinden. Zehn der 22 Gene erwiesen sich als hochkonserviert mit orthologen Genen im Hühnergenom. Die übrigen 12 Gene befanden sich alle in einem Cluster von 58 Kbp und sind vermutlich das Ergebnis kürzlich erfolgter Genduplikationen, die nach der Spaltung von Hühnervögeln und Passeriformes (GP-Spaltung) stattfanden. Im Hühnergenom erwies sich AvBD6 als Duplikation von AvBD7, während das Gen AvDB14 in der Ahnenreihe des Zebrafinken verloren gegangen zu sein scheint. Die duplizierten b-Defensin-Gene wiesen eine deutlich höhere Ansammlung nicht-synonymer Substitutionen als die synonymen auf als die Gene, die seit der GP-Spaltung keine Duplikation erfahren haben. Die Expressionsmuster der Vogel-b-Defensin-Gene scheinen zwischen Hühnern und Zebrafinken gut konserviert zu sein. Schlussfolgerung: Die genomischen Vergleiche der b-Defensin-Gencluster von Hühnern und Zebrafinken beleuchten die Evolutionsgeschichte dieses Genkomplexes. Entlang ihrer Ahnenlinien kam es nach der Trennung von Hühnervögeln und Passeriformes zu mehreren Genduplikationen in der Sperlingslinie, die 12 neue Gene hervorbrachten, während es in der Hühnervogellinie nur eine einzige Duplikation gab. Nach den Duplikationsereignissen waren die duplizierten Gene im Vergleich zu den nicht duplizierten Genen einem geringeren Selektionsdruck ausgesetzt, was Modelle der Evolution durch Genduplikation unterstützt.