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脊椎动物连接蛋白（connexin）家族编码了一组多样化的跨膜通道，这些通道介导细胞间通信以及细胞质与细胞外空间之间的物质交换。由于连接蛋白显然缺失于非脊索动物，主流观点一直认为连接蛋白起源于脊索动物演化过程中，而在非脊索动物中，由结构相似但无同源关系的蛋白家族——内连接蛋白（innexins）——执行类似功能。在此，我们结合序列分析与结构分析，发现尽管两侧对称动物中普遍存在次级基因丢失现象，连接蛋白仍存在于珊瑚纲和原口动物的基因组中。我们表明，这些连接蛋白在每个基因组中可多达100个拷贝，并且常作为NOD样受体（NLR）或其他免疫基因的N端结构域存在。 我们表明，这些无脊椎动物连接蛋白定位于细胞膜，功能上可表现为半通道（见于珊瑚纲和原口动物）或缝隙连接（见于原口动物），并且能够响应去极化，从而实现小分子的转运。此外，我们证明，这些无脊椎动物中一部分连接蛋白样结构域对CO2敏感；与脊椎动物连接蛋白中的发现相一致，CO2介导的门控源于相邻亚基之间氨基甲酸酯桥的形成。综上，我们将这一基因家族的演化起源追溯至刺胞动物—两侧对称动物共同祖先，证明了无脊椎动物与脊椎动物连接蛋白在功能上的相似性，并提示连接蛋白在先天免疫中具有一种古老作用。
脊椎动物连接蛋白（connexin）家族编码了一类多样化的跨膜通道，它们既介导细胞间通信，也介导细胞质与细胞外空间之间的物质交换。它们在非脊索动物中的明显缺失，导致当前普遍观点认为连接蛋白是在脊索动物进化过程中产生的，而在非脊索动物中则由结构相似但无同源关系的蛋白家族——内连接蛋白（innexin）——执行类似功能。在本研究中，我们结合序列分析和结构分析，发现尽管在两侧对称动物中普遍存在次级基因丢失，连接蛋白仍存在于珊瑚纲动物和原口动物的基因组中。我们表明，这些连接蛋白在每个基因组中最多可达100个拷贝，并且常常作为NOD样受体（NLR）或其他免疫基因的N端结构域出现。
我们表明，这些无脊椎动物连接蛋白定位于细胞膜，可作为半通道（见于珊瑚纲动物和原口动物）或缝隙连接（见于原口动物）发挥功能，并对去极化产生响应，从而实现小分子的转运。此外，我们证明，无脊椎动物中一部分连接蛋白样结构域对CO2敏感，并且与脊椎动物连接蛋白中的发现相一致，这种由CO2介导的门控源于相邻亚基之间氨基甲酸酯桥的形成。综上，我们将该基因家族的进化起源追溯至刺胞动物—两侧对称动物共同祖先，证明了无脊椎动物连接蛋白与脊椎动物连接蛋白之间的功能相似性，并提示连接蛋白在先天免疫中具有一种古老作用。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.13.731801v1?rss=1
🏷️ 连接蛋白 基因家族进化 缝隙连接 无脊椎动物 先天免疫 结构与序列分析
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