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棘皮動物はPrRP/sNPF型神経ペプチドシグナリングの進化のミッシングリンクを提供します
Echinoderms provide missing link in the evolution of PrRP/sNPF-type neuropeptide signalling.
PMID: 32579512 PMCID: PMC7314547. DOI: 10.7554/eLife.57640.
抄録
ペプチドリガンドと同族受容体からなる神経ペプチドシグナル伝達系は、生理学と行動の進化的に古い調節因子である。しかし、異なる分類群における神経ペプチド間のオルソロジーの決定には課題があります。ニューロペプチド-F（NPF）として知られる脊椎動物ニューロペプチド-Y（NPY）のオルソログが原始脊椎動物で同定されている一方、プロラクチン放出ペプチド（PrRP）とショートニューロペプチド-F（sNPF）は、それぞれ脊椎動物と原始脊椎動物でNPY/NPFのパラログとして同定されている。本研究では、重染色体無脊椎動物のエキノデルマータにおいて、NPY/NPF/PrRP/sNPF関連のシグナル伝達系がどのように発現しているかを調べた。トランスクリプトーム/ゲノム配列データを解析した結果、NPY/NPF型シグナル伝達系は消失していたが、棘皮動物ではPrRP型神経ペプチドとsNPF/PrRP型受容体のオルソログが同定された。さらに、PrRP型神経ペプチドpQDRSKAMQAERTGQLRRLNPRF-NHがヒトデにおいてsNPF/PrRP型受容体の強力なリガンドであることを実験的に明らかにした。このことから、PrRP型とsNPF型のシグナル伝達系は直交しており、ヒトデのNPY/NPF型シグナル伝達のパラログとして誕生したことが明らかになった。
Neuropeptide signalling systems comprising peptide ligands and cognate receptors are evolutionarily ancient regulators of physiology and behaviour. However, there are challenges associated with determination of orthology between neuropeptides in different taxa. Orthologs of vertebrate neuropeptide-Y (NPY) known as neuropeptide-F (NPF) have been identified in protostome invertebrates, whilst prolactin-releasing peptide (PrRP) and short neuropeptide-F (sNPF) have been identified as paralogs of NPY/NPF in vertebrates and protostomes, respectively. Here we investigated the occurrence of NPY/NPF/PrRP/sNPF-related signalling systems in a deuterostome invertebrate phylum - the Echinodermata. Analysis of transcriptome/genome sequence data revealed loss of NPY/NPF-type signalling, but orthologs of PrRP-type neuropeptides and sNPF/PrRP-type receptors were identified in echinoderms. Furthermore, experimental studies revealed that the PrRP-type neuropeptide pQDRSKAMQAERTGQLRRLNPRF-NH is a potent ligand for a sNPF/PrRP-type receptor in the starfish . Our findings indicate that PrRP-type and sNPF-type signalling systems are orthologous and originated as a paralog of NPY/NPF-type signalling in Urbilateria.
© 2020, Yañez-Guerra et al.