Innate immunity in early chordates and the appearance of adaptive immunity

Abstract

In the urochordate Ciona intestinalis some membrane Immunoglobulin superfamily members with ancestral features of antigen receptors are homologs of vertebrate adhesion molecules acting as virus receptors. They include the following: the junction adhesion molecule (reovirus receptor) (JAM), the Cortical thymocyte marker of Xenopus (CTX family) (Coxsackie's virus receptor) and the poliovirus receptor (PVR). In humans these genes belong to the same linkage group, of which 4 paralogous groups exist. This situation is consistent with the notion that the Ciona set of genes would correspond to a preduplication state. In addition, the human region 3q13 and its paralogs, harbour genes remotely related to the nectin family that can be detected in Protostomes (human CRTAM and CD80-86 related to Drosophila Beat). In addition, this linkage group contains several CDs important for the immune system CD166, CD47 and many members of the tetraspanin family. The VC1-like core of the nectin is homologous to the VC1 core of the MHC-linked tapasin and to the VC1 segments of, for example, specific antigen receptors of vertebrates, and could be related to a primitive antigen receptor gene. It is suggested that the virus binding property of the members of this family was exploited, and that they were recruited in the vertebrate immune system following the introduction of the somatic rearrangement machinery. In this way the adaptive immune system could have developed from a set of receptors involved in a primitive local innate immunity involving NF-κB-mediated apoptosis. To cite this article: L. Du Pasquier, C. R. Biologies 327 (2004). Chez l'Urochordé Ciona intestinalis, trois membres de la superfamille des immunoglobulines, ressemblant au récepteur des cellules T ancestral, ont été trouvées au sein de deux familles de molécules d'adhésion. Ces molécules possèdent un domaine de type variable codé par un gène V complet sans réarrangement somatique, en position distale associé au gène d'un domaine constant, soit de type C2 (famille CTX et JAM), le plus ancien, soit de type C1, typique des molécules du système immunitaire adaptatif (Famille nectine). Chez les vertébrés, les homologues de ces trois gènes sont tous groupés sur un seul segment de chromosome et ses paralogues (3q13, 11q23, 21q21, 1q22). Chez l'homme, ces trois types de molécules d'adhésion peuvent servir de récepteur pour des virus (reovirus, Coxsackie's virus et poliovirus) et leur interaction avec le ligand peut entraı̂ner l'apoptose de la cellule par une voie NF-κB. Il est possible qu'au cours de l'évolution des chordés une telle propriété ait favorisé le recrutement de cette famille de molécules dans le système immunitaire. Les gènes V de ces molécules constituaient une cible idéale pour l'introduction du réarrangement somatique. Sur le même groupe de liaison, i.e., le chromosome 3q13 de l'homme, se trouve aussi CD166 et des tétraspanines, dont on retrouve des homologues chez Ciona. Sur le même groupe de liaison et ses paralogues, on trouve encore les gènes de molécules apparentées, CRTAM, CD80 et 86, qui ont des homologues dans la famille Beat de la drosophile, ce qui permettrait de retrouver la trace des récepteurs spécifiques du système immunitaire des vertébrés chez les protostomes. Pour citer cet article : L. Du Pasquier, C. R. Biologies 327 (2004).