比我们想象的更灵活蠕虫为TGF-β信号的进化和多样化提供了新的见解

TGF-ß细胞信号网络对所有后生动物的各种功能至关重要，并参与许多严重的人类病理学，如自身免疫性疾病和癌症，它比以前认为的更灵活。

MPI行为神经生物学和MPI生物学的研究人员发现，不同线虫物种之间的这种信号通路存在未知的遗传变异性，从而导致形态和行为变异。这种关于TGF-ß机制的新观点发表在《分子生物学与进化》上，对于理解信号通路的进化、它们获得新功能的适应性以及控制寄生线虫的新策略非常重要。

你有没有想过你和小蛔虫有什么共同点?因为“线虫”和我们一样都是后生动物，所以数量其实不少。我们有相似的器官系统，我们从线虫身上学到的关于基因功能的知识可能直接适用于人类发育和疾病。最了解的物种是秀丽隐杆线虫，科学家在这个模型物种中研究的众多问题之一是“细胞信号”，即分子如何协同工作以控制细胞功能。

一种非常重要的信使蛋白或“细胞因子”是多功能转化生长因子-ß(TGF-ß)，它由脊椎动物和无脊椎动物的许多细胞类型分泌。它通过其复杂的信号网络调节基因表达，并在动物的整个生命周期中对发育、衰老、新陈代谢和免疫起着至关重要的作用。毫不奇怪，这些通路的故障会导致严重的病症，如风湿病或心血管疾病或癌症，因此，干扰剂，如TGF-ß抑制剂，已经被用作治疗剂。

最近，人们发现TGF-ß在一些严重的COVID-19感染中也起着至关重要的作用，在这种情况下，慢性免疫反应的发展不再针对病毒本身，而是针对患者自身的身体。

行为和形态的显着变化

位于波恩的马克斯普朗克凯撒神经生物学研究所(MPINB)、蒂宾根马克斯普朗克生物学研究所和加利福尼亚州立大学的研究人员现已对TGF-ß信号的进化和功能有了新的认识。他们鉴定并比较了九种不同线虫物种中的TGF-ß基因，这揭示了不同物种中TGF-ß基因数量的惊人差异。

该团队接下来关注的是Pristionchuspacificus物种，与包括秀丽隐杆线虫在内的其他线虫相比，该物种在TGF-ß基因数量上存在许多差异。通过使用CRISPR/Cas9等遗传工具在信号通路的许多不同部分进行突变，他们发现P.pacificus与秀丽隐杆线虫相比在功能上存在许多意想不到的变化。

他们表明，所谓的DBL-1通路调节身体形态似乎高度保守，而他们发现所谓的DAF-7通路的功能有显着的变异性。这包括这些物种之间在发育、环境感知和行为方面的重要差异。

研究人员发现，TGF-ß信号对P.pacificus的重要表型具有至关重要的影响。C.elegans仅以细菌为食，而P.pacificus是杂食动物，能够捕食其他线虫幼虫。此外，他们有一个亲属识别系统，可以保护他们的后代不被吃掉。这项研究表明，P.pacificus中的TGF-ß信号对于形成与捕食相关的嘴部结构非常重要，尤其是对于建立亲属信号以识别和保护其亲属也很重要。

“我们的研究结果表明，跨线虫的TGF-ß信号通路具有以前未知且令人惊讶的灵活性。我们需要跳出框框思考，探索其他不太典型的模型物种中的信号网络，以真正了解它们的功能，它们如何调节线虫之间的行为差​​异物种以及复杂性状如何进化。”MPINB的“行为遗传学”研究组负责人JamesLightfoot博士说。

新见解可能有助于控制有害寄生虫

寄生虫感染，蠕虫病，是人类和牲畜健康的世界性问题，并且对现有驱虫药的抗药性正在出现。重要的是，C.elegans和P.pacificus等自由生活的线虫可以为进一步了解寄生线虫提供重要见解，因为它们与寄生线虫有许多相似之处。

特别是，这些自由生活的物种在遇到不利条件时能够进入另一种长寿且抗逆的发育阶段，称为“dauer”形式，这与寄生线虫的感染性幼虫有许多相似之处。因此，许多研究都集中在秀丽隐杆线虫的dauer阶段，并且发现TGF-ß信号对于dauer的形成很重要。

“在P.pacificus中，我们没有发现相同的效果。我们的结果表明，在C.elegans中观察到的机制在其他线虫中可能不一定相同，”JamesLightfoot博士说。因此，了解不同物种之间迄今为止未知的变异性对于开发针对有害寄生虫的新治疗方法非常重要。