主要組織相容性復(fù)合體的研究進展

主要組織相容性復(fù)合體的研究進展

1mhc基因座的組成及分布主要組織補償綜合征（mhs）是科學(xué)家和人類疾病密切相關(guān)的一個巨大的遺傳因素。例如，mhs基因（也被稱為hla基因群）位于第6號染色體的短臂上，長度為3.6.4.0.106bp，約占整個重組的1%。MHC基因是由緊密連鎖和高度多態(tài)的基因座組成,如小鼠的每個MHC基因座都有大約100個左右的等位基因,是基因組中多態(tài)性最豐富的區(qū)域之一。MHC基因作為編碼主要組織相容性抗原的基因群,具有控制同種移植排斥反應(yīng)、免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)等復(fù)雜功能。由于MHC的表達產(chǎn)物廣泛參與各種外源抗原的識別,其遺傳背景的差異可導(dǎo)致不同個體抗寄生蟲能力及自免疫疾病易感性的差異。同時,MHC多樣性水平的降低可導(dǎo)致種群內(nèi)個體對突發(fā)性的傳染性病原體的易感性增高,導(dǎo)致種群抗病能力單一,生存力下降。運用MHC分析來進行種群遺傳學(xué)和保護遺傳學(xué)研究,是近年來一個熱點和新增長點。MHC基因家族主要包括三類,I類基因內(nèi)含經(jīng)典A、B、C基因座和新近確定的非經(jīng)典E、F、G、H等基因座。II類基因區(qū)包括DP、DQ、DR三個亞區(qū)和新近確定的DN、DO、DM三個亞區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)DP、DQ、DR每個亞區(qū)至少含有4個基因座。III類基因區(qū)位于II類與I類基因區(qū)之間,內(nèi)含眾多編碼補體成分和其他血清蛋白的基因,主要基因產(chǎn)物為C4、C2、B因子、TNFα、TNFβ和熱激蛋白70(heatshockprotein70,HSP70)等。2mhc的測序和多樣性目前,基于MHC基因家族的種群遺傳學(xué)分析主要集中于DQ、DP、DR等幾個多態(tài)性較高的基因,特別是這些基因的第二外顯子(exon2)。通?？赏ㄟ^聚合酶鏈式反應(yīng)(polymerasechainreaction,PCR)擴增出特定的基因片段。對PCR產(chǎn)物,不僅可進行序列測定,也可進行單鏈構(gòu)像多態(tài)性(single-strandedconformationpolymorphism,SSCP)和限制性片段長度多態(tài)(restrictedfragmentlengthpolymorphism,RFLP)分型。雖然PCR-RFLP和PCR-SSCP都具有簡便快捷的特點,也都有較高的多態(tài)性檢測能力,但PCR-測序無疑是最直接、最有效,因而也是目前種群水平的MHC研究中最常用的方法。但MHC作為變異程度很高的核DNA基因,對每一個體(特別是雜合子),一般需要測定5~7個克隆的序列,方能保證來自雙親的兩個等位基因的序列都被測出。顯然,對大樣本的種群分析來說,工作量將是異常驚人的。因此,須在對PCR擴增產(chǎn)物的序列進行測定之前先通過SSCP技術(shù)進行初步分析,確定擴增產(chǎn)物的不同SSCP型。對每一個SSCP型,只需選擇其中的一個或少數(shù)幾個個體進行序列測定,即可在不減少信息量的情況下大大減少工作量。此外,在MHC分析中還使用到一些其它技術(shù),如Slade等用4種限制性內(nèi)切酶和異源探針對來自兩個種群的24個南方象海豹(Miroungaieonina)的MHCClassI和II序列進行RFLP分析;Paterson等用微衛(wèi)星技術(shù)對有蹄類的一個野生種群的抗病能力和幼體生存能力作了MHC多樣性檢測。Antunes等則以DPA/DPB高度保守區(qū)序列為探針,對普通絨猴(Callithrixjacchus)的PCR產(chǎn)物進行分型。Ellegren等用小衛(wèi)星DNA指紋技術(shù)獲得了歐洲海貍兩個種群MHCClassI和II的限制性片段樣品,分析了歐洲海貍MHC的遺傳變異性等等。3mhs在群體遺傳和保護遺傳中的應(yīng)用3.1非洲合作病毒的遺傳多樣性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的變異性水平被認為是生物體識別外來寄生物(細菌、病毒、原生動物以及其他寄生蟲和噬菌體)能力的重要部分。O′Brien和Yuhki等對非洲獵豹MHC的研究也得到了相似的結(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,精子畸形的比率比較高,由此增加了獵豹對外來病原微生物的易感性。采用多角體病毒同時感染不同的物種,對家貓的致病率很低(約為百分之一),卻能使有繁殖力的健康的獵豹飼養(yǎng)種群大批死亡。MHC極端的遺傳單態(tài)性(monomorphism),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)了在索伊羊(Ovisaries)的野生種群中,MHCDRB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)關(guān)系,一些特定的MHC等位基因與低成活率和高的線蟲感染率相關(guān)。而Mikko等對歐洲與北美的駝鹿的研究表明,物種可以在MHC多樣性較低的情況下生存很長的時間3.2海洋動植物mhc的物種生存性已有的研究顯示,海洋哺乳動物與陸生的哺乳動物相比,MHC基因遺傳變異水平普遍較低,但這并不表明海洋哺乳動物比陸生種類的生存能力要低。相反,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)致物種生存力的下降。VanDerWalt等在對非洲羚羊(Damaliscuspygargus)的研究也發(fā)現(xiàn),blesbok亞種的多態(tài)性明顯高于bontebok亞種。后者較低的遺傳多樣性被認為最可能是由于該亞種因捕獵壓力以及寄生蟲感染導(dǎo)致的兩次嚴重的種群瓶頸事件引起的。3.3mhc基因?qū)τ畏N群的遺傳多樣性的影響Kim等以薩克拉門托河鮭魚(Oncorhynchustshawytscha)的4個季節(jié)性洄游種群為對象作了MHCII類基因的種群結(jié)構(gòu)研究,發(fā)現(xiàn)4個洄游種群內(nèi)的等位基因頻率有差異,冬季洄游種群的分化程度要明顯高于秋季和春季種群,提示不同洄游種群表現(xiàn)出不同的種群結(jié)構(gòu)。在對多毛棉鼠(Sigmodonhispidus)研究中,Pfau等通過DQA基因座的PCR-SSCP和測序分析,確定了其遺傳多樣性水平,而且根據(jù)SSCP分型確定的等位基因頻率,應(yīng)用AMOVA軟件分析了遺傳多樣性在種群內(nèi)和種群間的分布格局,并發(fā)現(xiàn)密西西比河似乎是妨礙不同種群間基因流的主要障礙。此外,MHC基因的研究還有助于確定物種的社會結(jié)構(gòu)和繁殖交配行為等。Sommer和Tichy通過MHCII類基因的序列分析,發(fā)現(xiàn)非洲馬達加斯加島上瀕危的嚙齒動物Hypogeomysantimena比其他哺乳動物的遺傳多樣性水平低得多,而且通過未發(fā)現(xiàn)任何的配偶外親子關(guān)系(extra-pairpaternity,EPP),證實了其交配制度為嚴格的一夫一妻制,證實了遺傳交配系統(tǒng)與社會結(jié)構(gòu)的一致性。3.4非隨機動力自然配組mhcMHC在交配選擇(matechoice)中的作用已越來越受到重視。對人和小鼠的研究表明了基于MHC基因型所進行的交配選擇決定(matechoicedecision),而且提示其它哺乳動物及所有的脊椎動物中可能都有基于MHC的交配選擇決定,雖然在索伊羊(Ovisaries)中并沒有發(fā)現(xiàn)MHC依賴性的交配格局。換言之,不論在人工還是自然種群,都有與MHC型不同的個體進行交配的偏好。這種所謂的MHC異征交配(MHC-disassortativemating)(非隨機交配non-randommating)比同征交配(assortativemating)更能保持種群的MHC及整個基因組的多態(tài)性。MHC在交配選擇中的獨特作用,提示在進行瀕危脊椎動物飼養(yǎng)繁殖種群的管理時,建立基于MHC的、合理的交配和選育機制是十分重要和必要的。這樣可避免近交衰退,并增加后代的繁殖力和生存力。Hedrick和Miller指出,在瀕危物種的飼養(yǎng)繁殖中,需要對個體的遺傳背景有詳細的了解,以鑒定種群中稀有的等位基因(rareallele),特別是MHC上的稀有等位基因,在制定飼養(yǎng)繁殖方案時注意加以選擇,并已通過對轉(zhuǎn)鐵蛋白基因的選育研究證明了這一點。Hedrick等從57頭阿拉伯大羚羊(Oryxleucoryx)中僅發(fā)現(xiàn)有3種MHCII類基因的等位基因,但3種等位基因236bp的序列中卻檢測到24個核苷酸差異和15個氨基酸的變異。由于這3個等位基因序列歧異程度如此高,提示它們可能各自識別不同類型的病原體。因此,在阿拉伯大羚羊的飼養(yǎng)繁殖計劃中,應(yīng)該考慮保留這3種突變體。雖然迄今為止,除人和小鼠外,我們對大多數(shù)物種的MHC均缺乏深入的了解,在一定程度上妨礙了MHC在更多物種種群水