組織相容性復(fù)合體在動物遺傳育種中的研究進(jìn)展

組織相容性復(fù)合體在動物遺傳育種中的研究進(jìn)展

主要組織-兼容配合（mhs）是在動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的高度多態(tài)遺傳因素的集合，它的表達(dá)產(chǎn)物分布在幾個細(xì)胞的表面，被稱為mhs分子，它在身體信息系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的抗逆性作用。此前，僅對mh的結(jié)構(gòu)和功能感興趣?，F(xiàn)在，越來越多的生物學(xué)家開始關(guān)注mh基因。這使得人們對這些基因的理解不斷發(fā)展。1mhs的特性1.1MHC的命名除小鼠的MHC為H-2系統(tǒng)、雞的稱B系統(tǒng)或B復(fù)合體外,其他脊椎動物的MHC均以白細(xì)胞抗原命名.如人類的MHC被稱為HLA(HumanLeukocyteAntigen),狗為DLA(DogLeukocyteAntigen),豬為SLA(SwineLeukocyteAntigen),綿羊?yàn)镺LA(OvineLeukocyteAntigen),牛為BoLA(BovineLeukocyteAntigen),山羊?yàn)镚oLA(GoatLeukocyteAntigen),馬為ELA(EquineLeukocyteAntigen),等等.1.2有機(jī)溶劑與細(xì)胞活力近年來的研究表明,幾乎所有的脊椎動物都存在MHC基因,且這些基因大都在同一條染色體上,人類MHC基因位于第6號染色體的短臂區(qū)域,雞B復(fù)合體位于第16號染色體上,BoLA位于牛的第23號染色體上.根據(jù)MHC編碼蛋白的類型,MHC基因可分為Ⅰ類(classⅠ)和Ⅱ類(classⅡ),它們在結(jié)構(gòu)組成、表達(dá)組織的類型、刺激特定T細(xì)胞的類群及長期進(jìn)化方面都有所不同.Ⅱ類基因還可進(jìn)一步分為A、B兩個亞類,分別編碼α和β多肽鏈形成Ⅱ類異源二聚體(Heterodimers),這兩個亞類基因還參與形成成熟Ⅱ類分子中多肽性最高區(qū)域——抗原結(jié)合部位(ABS)的形成.在哺乳動物中,還存在Ⅲ類基因,編碼補(bǔ)體C2,C4和B因子,分泌到血清等體液中去.根據(jù)染色體步移方法的研究,MHC通常有兩種最基本的組成形式:人類MHC和小鼠MHC.人類MHC的基因組成是著絲粒—Ⅱ類基因—Ⅰ類基因,小鼠則為著絲?！糠症耦惢颉蝾惢颉溆啖耦惢?在兩種排列中,MHC基因序列都被編碼補(bǔ)體C2,B,C4的不相關(guān)基因及細(xì)胞色素酶P450和唾液酸苷酶(Neuraminidase)分隔開了,這些基因插在Ⅰ類和Ⅱ類基因之間.1.3mthc基因多態(tài)性研究高度多態(tài)性和連鎖不平衡是幾乎所有脊椎動物MHC的共同特點(diǎn).在1978年第十屆國際組織相容性討論會上確認(rèn)該系統(tǒng)的HLA-A座位具有24個,B座位52個,C座位11個,D座位26個,DQ座位9個和DP座位6個復(fù)等位基因.迄今為止,國際BoLA命名委員會已經(jīng)對37個BoLA-A等位基因,1個DRA等位基因,2個DRB1等位基因,1個DRB2等位基因,63個DRB3等位基因,39個DQA等位基因,37個DQB等位基因,1個DIB等位基因,1個DMA等位基因,1個DMB等位基因和3個DYA等位基因進(jìn)行了統(tǒng)一命名,并得到了其核苷酸序列.與牛相比,其他動物的MHC基因結(jié)構(gòu)及其多態(tài)性方面所作的研究工作比較少,因此也未統(tǒng)一命名.但現(xiàn)有的研究都表明,MHC基因具有高度多態(tài)性,這可能是高等動物抵御不利環(huán)境因素的一種適應(yīng)性表現(xiàn),從而對維持種屬的生存與延續(xù)具有重要的生物學(xué)意義.2mh在動物遺傳育種中的科學(xué)研究2.1mhc基因的遺傳多樣性根據(jù)生物的分歧年代(主要從化石等方面的分子進(jìn)化證據(jù)得到)及不同生物MHC基因的分布情況和核苷酸或氨基酸的替換率,人們對MHC各有關(guān)座位和基因作過不少分析.廣泛認(rèn)為,在MHC基因中,Ⅰ類和Ⅱ類之間最早分化.在classⅠ基因中,靈長類MHC的A座位和B,C座位基因的祖先大約分歧于40百萬年,而B和C座位基因分歧在36百萬年.Hoelzel等研究表明,海洋哺乳動物與陸生哺乳動物相比,MHC基因遺傳變異水平普遍較低,這種較低的遺傳變異體現(xiàn)了海洋哺乳動物所經(jīng)歷的自然選擇的歷史過程和結(jié)果.由于海洋環(huán)境中傳染性疾病的流行程度與陸地環(huán)境相比較低,海洋環(huán)境哺乳動物的MHC面臨較小的選擇壓力,從而呈現(xiàn)較低的分化,在這種條件下,MHC多態(tài)性降低不直接導(dǎo)致物種生存能力的下降.VanDerWalt等對非洲羚羊(Damaliscuspygargus)的研究也發(fā)現(xiàn),blesbok亞種的多態(tài)性明顯高于bontebok亞種.后者較低的遺傳多態(tài)性被認(rèn)為可能是由于該亞種因捕獵壓力以及寄生蟲感染導(dǎo)致的兩次嚴(yán)重的種群瓶頸事件引起的.2.2非洲年生長生物學(xué)和多樣性MHC的變異可反映基因組水平的變異,因此通過MHC基因的變異分析,可有效地評估種群遺傳多樣性水平.同時,MHC的變異水平被認(rèn)為是生物體識別外來寄生物(細(xì)菌、病毒、原生動物以及其他寄生蟲和噬菌體)能力的重要組成部分.Brien和Yuhki等對非洲獵豹MHC的研究也得到相似的結(jié)論.在飼養(yǎng)種群和野生種群中,非洲獵豹均有較高的幼體死亡率,精子畸形率比較高.采用多角體病毒同時感染不同物種,對家貓的致病率很低(約為1/100),卻能對有繁殖能力的健康的獵豹飼養(yǎng)種群造成大批死亡.MHC極端的遺傳單態(tài)性提示可能與獵豹對病原物的明顯超敏感性有關(guān).Paterson等也發(fā)現(xiàn)在索伊羊(Ovisaries)的野生種群中,MHC-DRB的變異性與幼體的生存能力及對寄生物(如腸道寄生線蟲)的抵抗能力之間具有相關(guān)性,一些特定的MHC等位基因與低成活率和高線蟲感染率相關(guān).Lunney等發(fā)現(xiàn),SLA的不同單倍型對寄生蟲的抗性也存在類型差異.2.3等位基因與生產(chǎn)性狀的關(guān)系研究MHC與生產(chǎn)性狀的關(guān)系是分子育種學(xué)中的一個熱點(diǎn).Hines等研究了246頭用于人工受精的美國荷斯坦公牛的BoLA與產(chǎn)奶性狀的傳遞能力之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)BoLA-W10組的平均乳脂率顯著高于W11,W20,W6和W8組,而產(chǎn)奶量與乳脂量在它們之間沒有顯著的相關(guān)性.Batra等也報道BoLA-W10與乳蛋白和乳脂率有關(guān).Arriens等(1996)報道,瑞士褐牛、西門塔爾牛和荷斯坦牛的BoLA-Ⅰ類抗原與乳脂率顯著相關(guān).Sharif等研究了BoLA-DRB3等位基因與生產(chǎn)性狀(包括305d的產(chǎn)乳量、乳脂量、乳蛋白量)的關(guān)系,結(jié)果表明:BoLA-DRB3*8和305d的產(chǎn)奶量、乳脂量和乳蛋白量顯著相關(guān),并且BoLA-DRB3*22與減少產(chǎn)乳量和乳蛋白量有關(guān).歐陽建華等研究發(fā)現(xiàn),中國泰和烏骨雞的MHCHaeⅢ,HhaⅠ酶切多態(tài)性對產(chǎn)蛋數(shù)及受精率影響差異顯著.Ruthschild等對大白豬的研究表明,SLAⅠ基因的雜合子對出生質(zhì)量和斷奶質(zhì)量無顯著的差異.上述研究表明,MHC某些等位基因可以作為生產(chǎn)性狀選擇的標(biāo)記基因,通過標(biāo)記輔助選擇和基因操作能增加選擇的準(zhǔn)確性,從而加快對生產(chǎn)性狀的選擇進(jìn)展,縮短世代間隔.2.4有機(jī)溶劑與養(yǎng)由于MHC在動物機(jī)體免疫系統(tǒng)中的重要作用而成為抗病能力的候選標(biāo)記基因.Levy等進(jìn)行了關(guān)于B復(fù)合體與雞對馬立克氏病(MD)抗病性的相關(guān)報道.大量研究表明,21單型對MD表現(xiàn)極強(qiáng)的抗性.雞對Rous肉瘤的抗性也與B復(fù)合體有關(guān),表現(xiàn)抗性的是B2單倍型,而B5則易感,不同的基因之間有互補(bǔ)作用.雞對白血病、禽霍亂及球蟲病的易感性也與MHC有關(guān).Lunney等證實(shí)小型豬合成多肽抗原(T,G)-A-L的免疫應(yīng)答受SLAⅡ型基因的控制.關(guān)于BoLA復(fù)合體與奶牛乳房炎的相關(guān)性也多有報道,但研究結(jié)果不盡一致.Hulme等(1993)證明,綿羊MHC與線蟲抗生相關(guān).總之,已發(fā)現(xiàn)動物對許多疾病的抗病性均與MHC有關(guān),將來還會發(fā)現(xiàn)更多例子.因此,與MHC相關(guān)的抗病性研究是一個很有前途的領(lǐng)域.MHC可作為動物抗病能力的遺傳標(biāo)記,在輔助抗病性選擇方面發(fā)揮作用.若能分離到或鑒定出與其連鎖的抗病單基因,則為培育抗病轉(zhuǎn)基因動物提供了條件,實(shí)現(xiàn)對某些疾病的控制.隨著分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的發(fā)展,畜禽抗病育種逐漸受到關(guān)注,許多學(xué)者已經(jīng)在雞和豬方面開始了研究,相信抗病育種將成為21