インターフェロンとインターフェロン受容体の進化

Evolution of Interferons and Interferon Receptors.

• Chris J Secombes
• Jun Zou

抄録

最古の顎脊椎動物（Gnathostomes）は、現存する軟骨魚類（サメやエイ）や骨魚類（軟骨魚類、ホロステイ、テレオステイからなるローブフィン魚類、エイフィン魚類）や四脚類にインターフェロン（IFN）遺伝子が存在するため、インターフェロン（IFN）遺伝子を持っていた可能性が高いと考えられます。これらは、インターロイキン（IL）-10サイトカインファミリーとともに、クラスIIのらせん状サイトカインの祖先から進化したと考えられています。無脊椎動物と脊椎動物の間で発生した全ゲノム複製（WGD）の2回のラウンド（1）は、最初にIL-10の祖先とIFNの祖先を含む追加の遺伝子座を生じさせた可能性があり、それは、IL-10ファミリー遺伝子を含む2つの遺伝子座、および潜在的にはIFN I型およびIFN III型の遺伝子座を生じさせるためにさらに複製されている（2）。IL-10ファミリー遺伝子からのIFNタイプII遺伝子の分岐のタイミングは明らかではないが、脊椎動物の進化における初期のイベントでもあった。テレポストの魚類、特にテレポストの系統（サイプリノイド、サケ科）の基底での更なるWGDイベントは、さらに遺伝子座を複製し、追加のIFN遺伝子を生じさせ、一つの遺伝子座内でのタンデム遺伝子の複製は一般的な発生となっています。最後に、異なる脊椎動物の系統でレトロトランスポジションが発生し、さらなるIFN遺伝子座を生み出し、いくつかのケースではこれらの遺伝子座で遺伝子が大きく拡大している。このレビューでは、まず、既知の軟骨魚類の遺伝子と哺乳類に存在する遺伝子を比較することで、初期のGnathostomesに存在する可能性の高いIFNシステムを探り、その後、脊椎動物の進化の間に遺伝子数/多様化、遺伝子組織、およびコード化されたタンパク質に起こった変化を探っていく。

The earliest jawed vertebrates (Gnathostomes) would likely have had interferon (IFN) genes, since they are present in extant cartilaginous fish (sharks and rays) and bony fish (lobe-finned and ray-finned fish, the latter consisting of the chondrostei, holostei, and teleostei), as well as in tetrapods. They are thought to have evolved from a class II helical cytokine ancestor, along with the interleukin (IL)-10 cytokine family. The two rounds of whole genome duplication (WGD) that occurred between invertebrates and vertebrates (1) may have given rise to additional loci, initially containing an IL-10 ancestor and IFN ancestor, which have duplicated further to give rise to the two loci containing the IL-10 family genes, and potentially the IFN type I and IFN type III loci (2). The timing of the divergence of the IFN type II gene from the IL-10 family genes is not clear but was also an early event in vertebrate evolution. Further WGD events at the base of the teleost fish, and in particular teleost lineages (cyprinids, salmonids), have duplicated the loci further, giving rise to additional IFN genes, with tandem gene duplication within a locus a common occurrence. Finally, retrotransposition events have occurred in different vertebrate lineages giving rise to further IFN loci, with large expansions of genes at these loci in some cases. This review will initially explore the likely IFN system present in the earliest Gnathostomes by comparison of the known cartilaginous fish genes with those present in mammals and will then explore the changes that have occurred in gene number/diversification, gene organization, and the encoded proteins during vertebrate evolution.