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鸡MHCⅠ类分子结构与抗病性关系的研究

戴银

   主要组织相容性复合体(MHC)由一组紧密连锁、高度多态的基因座所组成,在脊椎动物的移植排斥反应、免疫应答和免疫调控等方面起极其重要的作用。鸡的MHCⅠ基因(BF)的多态性与许多传染病的抗性和易感性密切相关,所以,研究MHC多态性特征是抗病育种的基础。虽然关于禽类MHCⅠ类分子结构特性的研究已有许多报道,但由MHC基因导致不同品种间抗病性差异的分子机理尚不十分清楚。MHC分子的多态性是动物在环境压力下平衡选择的结果。由于家畜禽在饲养选择中更多地受到人工选择,特别是传染病原压力影响,不同区域形成的在外形、生产性能等方面可能完全不同,是否其MHCⅠ分子在结构演变中也产生差异。为此,我们选择了在中国南方和中部地区的三个经过长期驯化的鸡品种(即文昌鸡、清远和淮北麻鸡),运用RT-PCR法克隆了清远麻鸡、淮北麻鸡和文昌鸡的MHCⅠ类分子cDNA序列,进行了结构分析。 首先,经过克隆,从90羽鸡共获得了80条α链cDNA序列,其中文昌鸡、清远和淮北麻鸡分别为24、30和26条。序列分析显示α链呈现高度多态,有73不同基因序列,还存在6组的序列是完全相同的,其中3组的成员分布于不同品种。另,我们测序了15条β_(2m)链cDNA序列,每个品种各5条,分析发现其序列差异极小,较为保守。进一步分析MHCⅠα氨基酸全长序列位点的分布特征,显示鸡MHCⅠ类分子的多态性氨基酸位点共130个,分布整个分子的5个区域(信号肽、α1、α2、α3和TM / CY区域),但是其中83个集中在α1和α2区域(9~155aa)。构建了MHCⅠα链序列系统发育树,结果显示克隆的等位基因型与其他鸡品种一起分属于两个类群,决定分属类群的是基因型而不是品种。这表明鸡MHCⅠα具有共同祖先的遗传特征,其品种属性与MHC分属类群无相关性。由此推测,驯化鸡更多地受到共同病原的压力选择,而不是受地域环境影响。 其次,采用Wu-kabat法分析了α链α1和α2区域位点的变异率,并与其他物种进行了α1和α2区域多态位点和空间结构的比对。分析多态性位点发现,清远麻鸡的α1和α2区域氨基酸序列共有16处高度多态性位点(分值大于等于4),其中α1区域有9个,α2区域有7个,而这两个区的4个高峰的位点分布于9、111、113和153位(分值大于等于8);淮北麻鸡在α1和α2区域共23个高度变异位点,分别为10和13个,类似清远鸡,位点9、111、113和153的变异值较高,特别是113变异率高达26;文昌鸡的α1和α2区域存在25个高度变异位点,分别为13和12个,其中位点9、69、111、113、149和153位为5个峰点。此外,我们发现三个品种MHCⅠ类分子的位点9、24、43、53、72、97、111、113和153都是高度变异,且9、111、113和153变异率分值均大于或等于8。最后,通过对比鸭、人和鼠MHCⅠα的高变异位点,显示禽类的9、111、113和153位氨基酸对应哺乳动物中的9、114、116和156均属高度变异位点。在MHCⅠα链分子中存在抗原肽结合域(PBR),是MHCⅠ分子多态性最高的区域,也是与抗病性关系最密切的结构。PBR位于α1、α2区,所以不同物种MHCⅠ的α1和α2区域氨基酸残基在分布上存在共同特征,尤其是在PBR中与抗原结合位点的空间定位具有相似性。这些结果表明,脊椎动物MHC分子是物种分离前形成的,具有共同祖先的特征。在进化过程中,同一物种尽管所生存的环境不同,但是主要还是受到病原体选择,在品种间存在更多的共同特征。 由于MHCⅠ类分子α和β链在细胞内先形成稳定聚合体,才能具有识别结合抗原短肽功能,进而呈递抗原肽。虽然PBR位于α上,但β链对于MHCⅠ分子形成稳定空间结构和发挥功能是必须的。为了探索MHC呈递处理抗原的机制,本文还构建了重组MHCⅠ类分子αβ链片段,并进行了原核表达。为此,我们利用基因工程技术将MHCⅠ分子的α和β通过一端连接肽头尾相接,构建了pET-MHCⅠβ_(2m)-α原核表达重组质粒,并转入了大肠杆菌BL21进行了表达。结果表明重组质粒得到了顺利表达,且获得了具有一定活性的MHCⅠβ_(2m)-α融合蛋白。该研究为进一步探索MHCⅠ分子携带抗原肽机制,保持和促进其功能的稳定发挥提供了实验基础。……   
[关键词]:鸡MHCⅠ;抗原呈递;多态性;聚合体
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:安徽农业大学2010年