哺乳动物角蛋白基因及其对陆地或海洋生物的适应

无论是在陆地上还是在海上，哺乳动物都生活在各种保护皮中，适应各种环境，在最深的蓝色海洋中游泳，攀登陡峭的山峰。

现在，维也纳医科大学教授利奥波德爱克哈特和他的同事们进行了最大规模的比较基因组研究，以帮助确定皮肤蛋白质中哺乳动物适应和进化起源的关键分子。

在最近发表在《分子生物学与进化》杂志高级在线版上的一项新研究中，埃克哈特的研究团队回顾了几十种哺乳动物角蛋白基因中哪些是陆地或海洋生物所必需的。这些角蛋白基因的产物聚集在一起，形成皮肤细胞中细胞骨架的骨架，称为角质细胞，它在身体和外界之间保持着紧密的屏障。

“这项研究的结果为角蛋白的进化提供了重要的新数据，角蛋白控制着表皮，也就是皮肤最外层的机械稳定性，”爱克哈特说。

在陆生哺乳动物中，表皮依赖于不同的角蛋白来维持对环境的屏障，如果皮肤受伤，表皮会再生。根据新的报告，完全水生的哺乳动物不断使用表皮再生计划，因此只需要两组表皮角蛋白中的一组。

埃克哈特说：“令人惊讶的是，包括人类在内的陆地哺乳动物最外层皮肤的主要蛋白质在海豚、鲸鱼和海牛等水生哺乳动物中是可有可无的。“值得注意的是，应激反应计划是进化创新的起点：水生哺乳动物表皮的新结构。”

海豚的皮肤比正常人的皮肤厚50倍左右。角蛋白K1、K2和K10在海豚体内已经丢失，被角蛋白K6和K17取代。

表皮增厚以及K6和K17在人体皮肤伤口愈合和银屑病患者皮损中的关键作用也被发现。在这种常见的皮肤病中，迄今未知的遗传因素使皮肤细胞容易触发表皮进化上古老的伤口愈合过程。

爱克哈特说：“在这一点上，进化生物学遇到了皮肤病学研究，我们希望这种‘转化研究’将为未来患者的兴趣提供进一步的见解。

维也纳医科大学的研究团队还发现，由于所谓的“选择性剪接”角蛋白K10 mRNA和角蛋白基因组在陆生哺乳动物中的适应性，表皮角蛋白组成的复杂性此前被低估。然而，角蛋白细胞骨架的整个重塑仅发生在完全水生的哺乳动物中。

爱克哈特说：“我们的数据指出了皮肤进化的一般模式：最内层皮肤的蛋白质最保守，最外层皮肤的蛋白质最多样。“角蛋白和其他表皮蛋白之间的相互作用需要进一步研究。随着比较基因组学和新的实验研究领域的发展，皮肤的进化将仍然是一个令人兴奋和富有成效的研究课题。”