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Analysis of the lamprey genotype provides insights into caspase evolution and functional divergence

进化生物学 基因 分子进化 遗传学
作者
Ying Liu,Xiaoluan Xu,Xiaotong Wang,Ting Zhu,Jun Li,Yue Pang,Qingwei Li
出处
期刊:Molecular Immunology [Elsevier BV]
卷期号:132: 8-20 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.molimm.2021.01.017
摘要

Abstract The cysteine-containing aspartate specific proteinase (caspase) family plays important roles in apoptosis and the maintenance of homeostasis in lampreys. We conducted genomic and functional comparisons of six distinct lamprey caspase groups with human counterparts to determine how these expanded molecules evolved to adapt to the changing caspase-mediated signaling pathways. Our results showed that lineage-specific duplication and rearrangement were responsible for expanding lamprey caspases 3 and 7, whereas caspases 1, 6, 8, and 9 maintained a relatively stable genome and protein structure. Lamprey caspase family molecules displayed various expression patterns and were involved in the innate immune response. Caspase 1 and 7 functioned as a pattern recognition receptor with a broad-spectrum of microbial recognition and bactericidal effect. Additionally, caspases 1 and 7 may induce cell apoptosis in a time- and dose-dependent manner; however, apoptosis was inhibited by caspase inhibitors. Thus, these molecules may reflect the original state of the vertebrates caspase family. Our phylogenetic and functional data provide insights into the evolutionary history of caspases and illustrate their functional characteristics in primitive vertebrates.
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