У некоторых летучих мышей обнаружили необычную особенность иммунной системы: два отдельных локуса генов, участвующих в формировании тяжёлых цепей антител. Ранее у млекопитающих была известна только система с одним таким локусом. Открытие может помочь лучше понять эволюцию иммунитета летучих мышей и их взаимодействие с вирусами, но пока не доказывает, что именно эта особенность защищает животных от тяжёлых инфекций.
Исследование учёных из Тулейнского университета (Tulane University), Стэнфордского университета (Stanford University), Университета Монаша и Центров по контролю и профилактике заболеваний США опубликовано в журнале Science Advances.
Авторы изучали генетическую организацию антител у представителей семейства гладконосых летучих мышей (Vespertilionidae) — крупнейшего семейства рукокрылых. Два локуса тяжёлой цепи иммуноглобулина (IgH) исследователи обнаружили на разных хромосомах у 26 видов.
Почему два локуса — необычная находка
Антитела, или иммуноглобулины, — белки адаптивной иммунной системы, способные распознавать определённые молекулы возбудителей. Каждая молекула антитела состоит из двух тяжёлых и двух лёгких белковых цепей.
В геноме человека и других изученных млекопитающих гены, из которых формируется тяжёлая цепь антитела, организованы в одном локусе — участке хромосомы, содержащем группу связанных генов.
У изученных гладконосых летучих мышей исследователи обнаружили два таких локуса на разных хромосомах. По словам одного из руководителей работы, доцента Ханны Фрэнк (Hannah K. Frank) из Тулейнского университета, подобная организация прежде не была описана у млекопитающих.
Похожие дупликации известны у некоторых рыб, однако для млекопитающих находка оказалась неожиданной.
Оба набора генов действительно работают
Наличие дополнительной копии участка генома само по себе ещё не означает, что она участвует в работе иммунной системы. Поэтому исследователи подробнее изучили большую бурую ночницу Eptesicus fuscus.
У этого вида два локуса заметно различались по размеру. Более компактный участок занимал около 272 тысяч пар оснований и содержал 33 вариабельных гена тяжёлой цепи, а второй — около 918 тысяч пар оснований и 99 таких генов. Часть этих последовательностей представляла собой псевдогены — участки, похожие на обычные гены, но утратившие способность кодировать полноценный функциональный продукт.
С помощью анализа транскриптома отдельных клеток — набора молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК), образующихся в каждой клетке, — учёные подтвердили, что оба локуса могут перестраиваться и использоваться при формировании антител.
Это означает, что второй локус — не просто неактивный генетический остаток.
Два локуса работают по-разному
Антитела приобретают огромное разнообразие благодаря тому, что иммунные клетки комбинируют различные генетические сегменты. Кроме того, после встречи с антигеном в генах антител могут возникать дополнительные изменения, позволяющие иммунной системе отбирать варианты, которые лучше связывают конкретную мишень.
Исследование показало, что два локуса у Eptesicus fuscus не являются полностью взаимозаменяемыми. Они различаются по набору генов, эволюционной истории и тому, как используются различными популяциями иммунных клеток.
Исследователи также обнаружили признаки того, что использование локусов отличается у В-лимфоцитов, уже встретившихся с антигеном, и плазматических клеток — специализированных клеток, активно производящих антитела.
При этом сохранялся механизм, характерный и для других млекопитающих: отдельная иммунная клетка не начинала одновременно производить произвольную смесь тяжёлых цепей из разных вариантов генов. Это помогает каждой клетке сохранять определённую специфичность антител.
Когда появилась необычная иммунная система
Исследователи проанализировали доступные геномы 34 видов летучих мышей. Среди изученных представителей семейства Vespertilionidae дупликацию обнаружили почти во всех исследованных видах, за одним исключением.
Филогенетический анализ — сравнение последовательностей генов с учётом эволюционного родства видов — указывает, что дупликация могла произойти у общего предка этой группы десятки миллионов лет назад.
По оценке авторов, событие могло произойти после отделения предков Vespertilionidae от родственной группы примерно 37,5 млн лет назад либо позже, но до разделения нескольких крупных линий семейства около 26 млн лет назад.
С тех пор два локуса эволюционировали независимо и, по-видимому, подвергались различному естественному отбору.
Объясняет ли это устойчивость летучих мышей к вирусам
Именно этот вопрос делает открытие особенно интересным, но здесь необходима осторожность.
Летучие мыши могут быть естественными хозяевами различных вирусов, и особенности их противовирусного иммунитета давно изучаются. Большая часть таких исследований была сосредоточена на врождённой иммунной системе — быстрых защитных механизмах, которые начинают работать ещё до образования специфических антител.
Новая работа показывает, что необычные особенности есть и у адаптивного, или приобретённого, иммунитета.
Теоретически наличие двух функционально различающихся локусов может расширять возможности формирования антительного ответа. Однако исследование не проверяло, становятся ли летучие мыши благодаря этому устойчивее к конкретным вирусам, не сравнивало тяжесть инфекции у животных с одним и двумя локусами и не демонстрировало прямой защиты от вирусных заболеваний.
Поэтому говорить, что учёные нашли причину необычной устойчивости летучих мышей к вирусам, пока рано.
Есть и важное ограничение
Семейство Vespertilionidae включает более 500 видов, но исследователи непосредственно проанализировали лишь часть этого разнообразия. Два локуса IgH были выявлены у 26 видов, поэтому результаты нельзя автоматически переносить на каждого представителя семейства.
Кроме того, наиболее подробный функциональный анализ проводился на одном модельном виде — Eptesicus fuscus. Как именно два локуса влияют на ответ на реальные инфекции у других видов, ещё предстоит выяснить.
Авторы считают, что будущие исследования инфекций и вакцинации у летучих мышей должны учитывать оба локуса и анализировать не один, а несколько классов антител.
Что означает открытие
Главный результат работы заключается не в обнаружении «сверхиммунитета» у летучих мышей, а в том, что устройство адаптивной иммунной системы млекопитающих оказалось разнообразнее, чем считалось.
Два функциональных локуса тяжёлых цепей антител создают дополнительный уровень иммуногенетического разнообразия. Теперь учёным предстоит выяснить, даёт ли он летучим мышам реальные преимущества при встрече с вирусами и другими патогенами.
Практических рекомендаций для человека из этой работы пока не следует. Исследование фундаментальное: оно расширяет представления об эволюции антительного иммунитета и может в будущем помочь точнее понять, почему разные виды животных настолько по-разному реагируют на одни и те же инфекции.
Литература
Pursell T., Reers A., Mikelov A., Kotagiri P., Lam B., Ellison J. A., Boyd S. D., Frank H. K. Immunoglobulin heavy chain locus duplication in bats // Science Advances. — 2026. — Vol. 12, No. 31. — Article eaeb6714. — DOI: 10.1126/sciadv.aeb6714.
Pursell T., Reers A., Mikelov A., Kotagiri P., Lam B., Ellison J. A., Boyd S. D., Frank H. K. Immunoglobulin heavy chain locus duplication in bats // PubMed. — PMID: 42525754.