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为探究半乳糖凝集素（galectins）与糖链结合和其生物学功能间的关系，研究人员以非洲爪蟾（Xenopus laevis）为对象，分析其 galectins 类型和功能并与哺乳动物对比。发现 Xenopus laevis 的 galectins 在进化中结构和功能有差异，有助于理解其进化和功能多样性。
在生命的演化长河中，基因的变化如同神奇的魔法棒，塑造着生物的多样性。全基因组复制（WGD）事件在生物进化历程中意义非凡，它为基因的创新和物种的分化提供了原材料。半乳糖凝集素（galectins）作为一类能特异性识别半乳糖（β - 半乳糖苷结构）的糖结合蛋白，广泛参与生物的发育、免疫、肿瘤进展等重要过程。然而，galectins 与糖链的结合及其生物学功能之间的关系却像一团迷雾，亟待揭开。
非洲爪蟾（Xenopus laevis）是一种独特的生物，它经历了 WGD 事件，正处于基因选择的关键阶段。研究 Xenopus laevis 的 galectins，就像是打开一扇通往进化奥秘的窗户，对于理解 galectins 在进化过程中保守和独特的功能具有重要意义。
来自国外研究机构的研究人员聚焦这一领域展开深入研究。他们发现，Xenopus laevis 的 galectins 在结构和功能上与哺乳动物存在差异。在进化过程中，galectins 通过 WGD 和串联重复不断扩张，Xenopus laevis 的 galectins 基因结构多样，有原（proto）型、嵌合（chimera）型和串联重复（tandem - repeat）型等。而且，不同类型的 galectins 在 Xenopus laevis 的不同组织和发育阶段发挥着独特作用。例如，proto - type galectins 在皮肤防御中可能扮演重要角色，chimera - type galectins 参与胚胎发育过程中 lectin 网络的构建，tandem - repeat - type galectins 则在抵抗病原体和调节免疫反应等方面发挥功能。这一研究成果发表在《BBA Advances》上，为我们深入了解 galectins 的进化和功能多样性提供了重要依据，也为相关领域的研究开辟了新的方向。
研究人员开展研究时用到的主要关键技术方法包括：通过全基因组分析在各种生物基因组数据库中注释潜在编码 galectins 的基因；运用氨基酸序列比对技术，比较 Xenopus laevis 和哺乳动物 galectins 的序列相似性；采用亲和色谱技术研究 galectins 与其他蛋白的结合特性。
下面具体来看研究结果：
- Xenopus laevis 的特征：Xenopus laevis 是异源四倍体，起源于约 1800 万年前两个相近祖先物种的 WGD 事件（Xs3R）。它具有高激素敏感性、能产生大卵子等特点，在发育生物学研究中贡献突出，还建立了多种人类疾病模型，是研究基因进化和功能分化的优秀模型生物。
- galectins 的分类与进化：galectins 根据结构分为 proto - type、chimera - type 和 tandem - repeat - type 三种亚型。其起源可追溯到海绵，在脊椎动物中，由口咽网络的串联重复 galectins 经 WGD 和小基因重复形成多种类型。哺乳动物有 15 种 galectin 基因，而 Xenopus laevis 已鉴定出 12 种（xgalectin - Ia 至 xgalectin - VIIIa），两者部分序列存在同源性，但氨基酸序列相似性仅约 50% 。
- Xenopus laevis 的 proto - type galectins：Xenopus laevis 皮肤分泌物中的 xgalectin - Va 和 xgalectin - Vb 是独特的 proto - type galectins。xgalectin - Va 与 galectin - 1 在氨基酸序列、糖结合特性和四级结构上存在差异，可能在生物防御中发挥作用。此外，在其他两栖动物皮肤分泌物中也发现类似参与生物防御的 proto - type galectins。
- Xenopus laevis 的 chimera - type galectins：Xenopus laevis 中唯一的 chimera - type galectin 是 xgalectin - VIIa，它是 galectin - 3 的同源物，在胚胎发育中高表达，能与其他 lectin 家族成员结合，且与人类 galectin - 3 在氨基酸序列上存在差异，可能具有不同的碳水化合物特异性。其同源物 xgalectin - VIIb 结构独特，虽未检测到足够表达，但可能具有重要功能。
- Xenopus laevis 的 tandem - repeat - type galectins：Xenopus laevis 有多种 tandem - repeat - type galectins，如 xgalectin - II、 - III、 - IV、 - VI 和 - VIII。其中，xgalectin - IIa 和 xgalectin - IIb 是哺乳动物 galectin - 4 的同源物，在消化系统中表达存在差异，可能在抵抗病原体方面发挥重要作用。xgalectin - IVa 和 xgalectin - VIa 是爪蟾特有的，xgalectin - VIa 在两栖动物胚胎水泥腺形成过程中高表达，与 Wnt 信号通路相关。
研究结论和讨论部分表明，Xenopus laevis 的 galectins 与哺乳动物相似，在组织特异性和时间依赖性上发挥不同功能。研究人员鉴定出两组 galectins，一组在哺乳动物中保守，另一组是爪蟾特有的，这些数据为研究 galectins 的进化和新功能获取提供了重要资源。分析不同 galectins 的相互作用和表达调控，有助于揭示 galectins 的多样生物学作用。通过对 Xenopus laevis 和 Xenopus tropicalis 的 galectins 对比分析，有望进一步阐明 galectins 在进化过程中功能特征的获取过程，为理解脊椎动物 galectins 的功能多样性提供关键线索。同时，利用 galectin 基因敲除的 Xenopus 和小鼠模型分析其在生物防御中的作用，将从 galectins 角度揭示聚糖的重要性，推动生命科学和健康医学领域的发展。
