组织相容性复合体在动物遗传育种中的研究进展

组织相容性复合体在动物遗传育种中的研究进展

主要组织-兼容配合（mhs）是在动物体内发现的高度多态遗传因素的集合，它的表达产物分布在几个细胞的表面，被称为mhs分子，它在身体信息系统中发挥着非常重要的抗逆性作用。此前，仅对mh的结构和功能感兴趣。现在，越来越多的生物学家开始关注mh基因。这使得人们对这些基因的理解不断发展。1mhs的特性1.1MHC的命名除小鼠的MHC为H-2系统、鸡的称B系统或B复合体外,其他脊椎动物的MHC均以白细胞抗原命名.如人类的MHC被称为HLA(HumanLeukocyteAntigen),狗为DLA(DogLeukocyteAntigen),猪为SLA(SwineLeukocyteAntigen),绵羊为OLA(OvineLeukocyteAntigen),牛为BoLA(BovineLeukocyteAntigen),山羊为GoLA(GoatLeukocyteAntigen),马为ELA(EquineLeukocyteAntigen),等等.1.2有机溶剂与细胞活力近年来的研究表明,几乎所有的脊椎动物都存在MHC基因,且这些基因大都在同一条染色体上,人类MHC基因位于第6号染色体的短臂区域,鸡B复合体位于第16号染色体上,BoLA位于牛的第23号染色体上.根据MHC编码蛋白的类型,MHC基因可分为Ⅰ类(classⅠ)和Ⅱ类(classⅡ),它们在结构组成、表达组织的类型、刺激特定T细胞的类群及长期进化方面都有所不同.Ⅱ类基因还可进一步分为A、B两个亚类,分别编码α和β多肽链形成Ⅱ类异源二聚体(Heterodimers),这两个亚类基因还参与形成成熟Ⅱ类分子中多肽性最高区域——抗原结合部位(ABS)的形成.在哺乳动物中,还存在Ⅲ类基因,编码补体C2,C4和B因子,分泌到血清等体液中去.根据染色体步移方法的研究,MHC通常有两种最基本的组成形式:人类MHC和小鼠MHC.人类MHC的基因组成是着丝粒—Ⅱ类基因—Ⅰ类基因,小鼠则为着丝粒—部分Ⅰ类基因—Ⅱ类基因—其余Ⅰ类基因.在两种排列中,MHC基因序列都被编码补体C2,B,C4的不相关基因及细胞色素酶P450和唾液酸苷酶(Neuraminidase)分隔开了,这些基因插在Ⅰ类和Ⅱ类基因之间.1.3mthc基因多态性研究高度多态性和连锁不平衡是几乎所有脊椎动物MHC的共同特点.在1978年第十届国际组织相容性讨论会上确认该系统的HLA-A座位具有24个,B座位52个,C座位11个,D座位26个,DQ座位9个和DP座位6个复等位基因.迄今为止,国际BoLA命名委员会已经对37个BoLA-A等位基因,1个DRA等位基因,2个DRB1等位基因,1个DRB2等位基因,63个DRB3等位基因,39个DQA等位基因,37个DQB等位基因,1个DIB等位基因,1个DMA等位基因,1个DMB等位基因和3个DYA等位基因进行了统一命名,并得到了其核苷酸序列.与牛相比,其他动物的MHC基因结构及其多态性方面所作的研究工作比较少,因此也未统一命名.但现有的研究都表明,MHC基因具有高度多态性,这可能是高等动物抵御不利环境因素的一种适应性表现,从而对维持种属的生存与延续具有重要的生物学意义.2mh在动物遗传育种中的科学研究2.1mhc基因的遗传多样性根据生物的分歧年代(主要从化石等方面的分子进化证据得到)及不同生物MHC基因的分布情况和核苷酸或氨基酸的替换率,人们对MHC各有关座位和基因作过不少分析.广泛认为,在MHC基因中,Ⅰ类和Ⅱ类之间最早分化.在classⅠ基因中,灵长类MHC的A座位和B,C座位基因的祖先大约分歧于40百万年,而B和C座位基因分歧在36百万年.Hoelzel等研究表明,海洋哺乳动物与陆生哺乳动物相比,MHC基因遗传变异水平普遍较低,这种较低的遗传变异体现了海洋哺乳动物所经历的自然选择的历史过程和结果.由于海洋环境中传染性疾病的流行程度与陆地环境相比较低,海洋环境哺乳动物的MHC面临较小的选择压力,从而呈现较低的分化,在这种条件下,MHC多态性降低不直接导致物种生存能力的下降.VanDerWalt等对非洲羚羊(Damaliscuspygargus)的研究也发现,blesbok亚种的多态性明显高于bontebok亚种.后者较低的遗传多态性被认为可能是由于该亚种因捕猎压力以及寄生虫感染导致的两次严重的种群瓶颈事件引起的.2.2非洲年生长生物学和多样性MHC的变异可反映基因组水平的变异,因此通过MHC基因的变异分析,可有效地评估种群遗传多样性水平.同时,MHC的变异水平被认为是生物体识别外来寄生物(细菌、病毒、原生动物以及其他寄生虫和噬菌体)能力的重要组成部分.Brien和Yuhki等对非洲猎豹MHC的研究也得到相似的结论.在饲养种群和野生种群中,非洲猎豹均有较高的幼体死亡率,精子畸形率比较高.采用多角体病毒同时感染不同物种,对家猫的致病率很低(约为1/100),却能对有繁殖能力的健康的猎豹饲养种群造成大批死亡.MHC极端的遗传单态性提示可能与猎豹对病原物的明显超敏感性有关.Paterson等也发现在索伊羊(Ovisaries)的野生种群中,MHC-DRB的变异性与幼体的生存能力及对寄生物(如肠道寄生线虫)的抵抗能力之间具有相关性,一些特定的MHC等位基因与低成活率和高线虫感染率相关.Lunney等发现,SLA的不同单倍型对寄生虫的抗性也存在类型差异.2.3等位基因与生产性状的关系研究MHC与生产性状的关系是分子育种学中的一个热点.Hines等研究了246头用于人工受精的美国荷斯坦公牛的BoLA与产奶性状的传递能力之间的关系,发现BoLA-W10组的平均乳脂率显著高于W11,W20,W6和W8组,而产奶量与乳脂量在它们之间没有显著的相关性.Batra等也报道BoLA-W10与乳蛋白和乳脂率有关.Arriens等(1996)报道,瑞士褐牛、西门塔尔牛和荷斯坦牛的BoLA-Ⅰ类抗原与乳脂率显著相关.Sharif等研究了BoLA-DRB3等位基因与生产性状(包括305d的产乳量、乳脂量、乳蛋白量)的关系,结果表明:BoLA-DRB3*8和305d的产奶量、乳脂量和乳蛋白量显著相关,并且BoLA-DRB3*22与减少产乳量和乳蛋白量有关.欧阳建华等研究发现,中国泰和乌骨鸡的MHCHaeⅢ,HhaⅠ酶切多态性对产蛋数及受精率影响差异显著.Ruthschild等对大白猪的研究表明,SLAⅠ基因的杂合子对出生质量和断奶质量无显著的差异.上述研究表明,MHC某些等位基因可以作为生产性状选择的标记基因,通过标记辅助选择和基因操作能增加选择的准确性,从而加快对生产性状的选择进展,缩短世代间隔.2.4有机溶剂与养由于MHC在动物机体免疫系统中的重要作用而成为抗病能力的候选标记基因.Levy等进行了关于B复合体与鸡对马立克氏病(MD)抗病性的相关报道.大量研究表明,21单型对MD表现极强的抗性.鸡对Rous肉瘤的抗性也与B复合体有关,表现抗性的是B2单倍型,而B5则易感,不同的基因之间有互补作用.鸡对白血病、禽霍乱及球虫病的易感性也与MHC有关.Lunney等证实小型猪合成多肽抗原(T,G)-A-L的免疫应答受SLAⅡ型基因的控制.关于BoLA复合体与奶牛乳房炎的相关性也多有报道,但研究结果不尽一致.Hulme等(1993)证明,绵羊MHC与线虫抗生相关.总之,已发现动物对许多疾病的抗病性均与MHC有关,将来还会发现更多例子.因此,与MHC相关的抗病性研究是一个很有前途的领域.MHC可作为动物抗病能力的遗传标记,在辅助抗病性选择方面发挥作用.若能分离到或鉴定出与其连锁的抗病单基因,则为培育抗病转基因动物提供了条件,实现对某些疾病的控制.随着分子生物学和基因工程技术的发展,畜禽抗病育种逐渐受到关注,许多学者已经在鸡和猪方面开始了研究,相信抗病育种将成为21