哺乳類の進化中のマスト細胞のキマーゼ遺伝子座の急速な系統特異的多様化

セリンプロテアーゼは、いくつかの造血細胞系統の細胞の主要なタンパク質顆粒含有量を構成します。マスト細胞のチョーサ、好中球カテプシンG、およびT細胞グランザイムBからFおよびNを含むこれらのプロテアーゼのサブグループは、1つの遺伝子座であるキマーゼ遺伝子座にコードされたすべての調査対象の哺乳類にあります。この軌跡が哺乳類の進化の最後の95 Myrの間に大きく多様化したことに注意することは興味深いことです。この発散は、マウスとラットのMCPT8関連遺伝子と複数のベータキネーマの存在によって例示されます。これらは、霊長類とヒトの軌跡が2つしかないマウスの7つの機能的グランザイム遺伝子に直接対応するものを欠いています。げっ歯類の進化中の遺伝子座の拡大を研究し、ベータマイサとMCPT8ファミリーの進化起源をよりよく理解するために、4つの哺乳類種、つまりヒト、犬、マウス、とネズミ。その結果、ここでは、系統解析でベータキーマと密集する犬であるCMA2の2番目のキマーゼ様遺伝子を報告します。この発見は、胎盤哺乳類の主要な放射線の前のアルファおよびベータチマスの共通の祖先の重複と、霊長類の進化中の祖先ベータキーマーゼ遺伝子の喪失を支持します。さらに、ラットでは、MCPT8ファミリーがベータキーマーゼMCPT2に関連する配列とともに比較的最近多様化したことを示しています。複製領域で8つの新規遺伝子が同定され、そのうち4つは機能的であると予測されています。ラットグランザイムBおよびC様配列の重複は、同様の時間枠内で一見独立して発生しましたが、機能性遺伝子を生じさせませんでした。ラットの重複と肉食動物/霊長類の系統の欠失により、ラットのキマーゼ軌跡は、それぞれ犬と人間の対応物よりもそれぞれ約15および9倍大きくなっています。これらの発見は、哺乳類のゲノムの急速な変化を付与する際の遺伝子重複の重要性を示しています。

Serine proteases constitute the major protein granule content of cells of several hematopoietic cell lineages. A subgroup of these proteases, including the mast cell chymases, neutrophil cathepsin G, and T cell granzymes B to F and N, are in all investigated mammals encoded in one locus, the chymase locus. It is interesting to note that this locus has diversified greatly during the last 95 Myr of mammalian evolution. This divergence is exemplified by the presence of Mcpt8-related genes and multiple beta-chymases in the mouse and rat, which lack direct counterparts in primates and in seven functional granzyme genes in the mouse where the human locus has only two. To study the expansion of the locus during rodent evolution and to better understand the evolutionary origin of beta-chymases and the Mcpt8-family, we have performed a detailed analysis of the chymase locus of four mammalian species, i.e., human, dog, mouse, and rat. As a result, we report here a second chymase-like gene in dog, Cma2, which clusters with beta-chymases in phylogenetic analyses. This finding supports a duplication of the common ancestor for alpha- and beta-chymases before the major radiation of placental mammals, and a loss of the ancestral beta-chymase gene sometime during primate evolution. Moreover, we show that in the rat, the Mcpt8-family diversified relatively recently together with sequences related to the beta-chymase Mcpt2. Eight novel genes were identified in the duplication region, four of which are predicted to be functional. Duplications of rat granzyme B- and C-like sequences occurred seemingly independently within a similar time frame, but did not give rise to functional genes. Due to the duplications in rat and deletions in the carnivore/primate lineage, the rat chymase locus is approximately 15 and 9 times larger than its counterparts in dog and human, respectively. These findings illustrate the importance of gene duplications in conferring rapid changes in mammalian genomes.