綿羊MHCⅡ類基因遺傳多態(tài)性研究進(jìn)展

惠文巧，侯宏艷，湯繼順，朱德建，班　謙，陳　勝

（1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，合肥230031；2.安徽大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院干細(xì)胞及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心）

綿羊MHCⅡ類基因遺傳多態(tài)性研究進(jìn)展

惠文巧1，侯宏艷1，湯繼順1，朱德建1，班謙2，陳勝1

（1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，合肥230031；2.安徽大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院干細(xì)胞及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心）

主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）是廣泛存在于脊椎動物體內(nèi)的一類高度緊密連鎖的基因群，綿羊MHC又稱為綿羊淋巴細(xì)胞表面抗原（ovine lymphocyte antigen，OLA），位于綿羊20號染色體上，分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類區(qū)域，其中MHCⅡ類基因具有高度的基因多態(tài)性。文章綜述了綿羊MHCⅡ類基因的分子結(jié)構(gòu)及遺傳多態(tài)性，重點(diǎn)總結(jié)了近十年來國內(nèi)外不同綿羊品種MHCⅡ類基因遺傳多態(tài)性的研究進(jìn)展，并對綿羊MHCⅡ類基因未來的研究重點(diǎn)進(jìn)行了展望。

綿羊；MHCⅡ類基因；遺傳多態(tài)性

1　綿羊MHCⅡ類基因的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

綿羊MHC又稱為綿羊淋巴細(xì)胞表面抗原（ovine lymphocyte antigen，OLA），位于綿羊20號染色體上，分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類區(qū)域，目前，已證實(shí)Ⅰ類區(qū)域上有4個基因座；其編碼產(chǎn)物分布于所有有核細(xì)胞表面，結(jié)合和遞呈內(nèi)源性抗原肽供CD8+T細(xì)胞，識別激活細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞，殺死轉(zhuǎn)化細(xì)胞或病毒感染細(xì)胞。OLAⅡ類區(qū)域基因座較多，OLAⅡ類區(qū)域基因成為研究熱點(diǎn)，分別為：DRA、DRB（DRB1、DRB2、DRB3和DRB4）、DQA（DQA1和DQA2）、DQB（DQB1和DQB2）、DNA、DOB、DYA、DYB、 DMA和DMB，對應(yīng)編碼的MHCⅡ類分子主要分布于抗原遞呈細(xì)胞表面，遞呈經(jīng)過處理的外源性抗原肽供CD4+T細(xì)胞，識別通過輔助性T細(xì)胞激活抗體免疫應(yīng)答。盡管MHCⅡ類區(qū)域有很多基因結(jié)構(gòu)，但是只有OLA-DR及OLA-DQ基因能夠在蛋白質(zhì)水平上被檢測到。OLAⅡ類分子上DR和DQ亞區(qū)的DRB和DQB兩個基因位點(diǎn)所編碼的MHC抗原在其免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著最主要的作用，其第2外顯子編碼抗原的功能區(qū)（抗原結(jié)合區(qū)），具有豐富的多態(tài)性，它組成OLAⅡ類抗原分子功能最重要的部分。OLAⅢ類區(qū)域基因由于其編碼產(chǎn)物不參與抗原遞呈，因此研究較少。

2　綿羊MHCⅡ類基因多態(tài)性研究進(jìn)展

在綿羊MHC的3個區(qū)域中，Ⅱ類基因分類最為詳細(xì)、研究最多。因染色體倒置，綿羊MHCⅡ類區(qū)域而被分為Ⅱa和Ⅱb兩個亞區(qū)，其中Ⅱa亞區(qū)包含DRA、DRB1、DRB2、DRB3、DRB4、DQA1、DQA2、DQB1、DQB2等基因座，Ⅱb則包含DYA、DYB、DNA、DOB、DMA、DMB和TAPASIN基因座。其中，DR和DQ亞區(qū)的DRB和DQB兩個基因位點(diǎn)所編碼的MHC抗原在其免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著最主要的作用，其第2外顯子編碼抗原的功能區(qū)（抗原結(jié)合區(qū)），具有豐富的多態(tài)性，它組成OLAⅡ類抗原分子功能最重要的部分。

2.1綿羊MHC-DR基因研究進(jìn)展

MHCⅡ類區(qū)域上，OLA-DR基因座高度多態(tài)，這些基因在巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞表面膜上編碼的DR分子比DQ編碼的分子含量高。MHC-DR基因座上，DRA基因僅有一個，相對研究較少，而DRB基因的研究較多，多集中于多態(tài)性上。DRB基因多見于DRB1和DRB3的研究。

2.1.1綿羊MHC-DRB1基因及其多態(tài)性研究進(jìn)展近年來，綿羊MHC-DRB1基因多態(tài)性的研究備受國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。彭林澤等［1］采用PCR-RFLP方法，對211只中國美利奴（新疆軍墾型）羊的MHC-DRB1外顯子2的遺傳多態(tài)性進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)該基因在SacⅠ、Hin1Ⅰ和HaeⅢ的酶切位點(diǎn)存在多態(tài)性，這些酶切位點(diǎn)分別受2、2和6個等位基因控制，綜合3種酶切結(jié)果，在中國美利奴（新疆軍墾型）羊中共發(fā)現(xiàn)24種等位基因。溫青娜等［2］采用PCR-SSCP方法對200只哈薩克綿羊MHC-DRB1外顯子2進(jìn)行多態(tài)性分析，共檢測出15個等位基因和37種基因型。Li等［3］采用PCR-RFLP方法對702只哈薩克羊MHC-DRB1外顯子2進(jìn)行多態(tài)性分析，共檢測出14種等位基因和28個基因型。徐飛等［4］采用PCR-SSCP方法分析了藏綿羊MHC-DRB1基因第3外顯子多態(tài)性，結(jié)果檢測出8個等位基因，其中等位基因B為優(yōu)勢等位基因，且高度多態(tài)，研究認(rèn)為藏綿羊DRB1基因第3外顯子具有豐富的多態(tài)性。肖娜等［5］采用PCR-RFLP方法分析了洼地綿羊MHC-DRB1基因外顯子2多態(tài)性，經(jīng)HaeⅢ酶切發(fā)現(xiàn)受5個等位基因控制，并發(fā)現(xiàn)了新的等位基因MHC-DRB1.D（225 bp/71 bp）。李潔［6］采用PCR-SSCP方法對甘肅高山細(xì)毛羊MHC-DRB1外顯子2的多態(tài)性進(jìn)行檢測，檢測到了6個等位基因。陳月娥等［7］采用PCR-SSCP方法對211只中國美利奴羊MHC-DRB1外顯子2的多態(tài)性進(jìn)行檢測，共檢測到41個SNPs位點(diǎn)。

Konnai等［8］檢測3個綿羊品種（Suffolk，Cheviot，Corriedale）97只個體的DRB1基因座的遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)了18個已報道的等位基因和17個新的等位基因。Gruszczynska等［9］檢測了101只波蘭Heath羊和99只波蘭洼地羊，分別發(fā)現(xiàn)了65個單倍型和68個單倍型。Nikbakht等［10］采用PCR-RFLP方法對伊朗3個品種的大尾羊（Lori-Bakhtiari，Shaul and Zandi）MHC-DRB1外顯子2進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)了24種不同基因型，直接測序發(fā)現(xiàn)了7個a、b、c、d、f、g、h等位基因。關(guān)于不同品種綿羊MHC-DRB1基因多態(tài)性的研究詳見表1。

表1　國內(nèi)外不同綿羊品種DRB1基因多態(tài)性研究進(jìn)展

2.1.2綿羊MHC-DRB3基因及其多態(tài)性研究進(jìn)展近年來，關(guān)于MHC-DRB3基因多態(tài)性的報道國內(nèi)研究較多，孫東曉等［11］采用PCR-RFLP方法對蒙古羊和哈薩克羊MHC-DRB3基因第2外顯子進(jìn)行多態(tài)性分析，共檢測到17種基因型，由A、B、C、D、E、F和H 7個復(fù)等位基因控制。劉云芳等［12］對新疆多浪羊OLA-DRB3基因通過TaqⅠ、PstⅠ和HaeⅢ酶切檢測到了24種等位基因。尚友國等［13］采用PCR-RFLP方法對小尾寒羊MHC-DRB3基因第2外顯子285 bp的擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行多態(tài)性分析，共檢測到內(nèi)切酶PstⅠ的3種基因型，由2個等位基因控制，通過酶切圖譜分析結(jié)果表明，小尾寒羊的MHC-DRB3基因第2外顯子的第241位的堿基表現(xiàn)出多態(tài)性，等位基因B的基因頻率0.818 79。成述儒等［14］采用PCR-RFLP方法分析了藏綿羊MHC-DRB3基因第2外顯子多態(tài)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了37個等位基因，37個單倍型序列分析發(fā)現(xiàn)82個核苷酸多態(tài)位點(diǎn)；37個單倍型序列與GenBank下載序列對比分析，結(jié)果表明35個DRB3的等位基因?qū)偈状伟l(fā)現(xiàn)；37個DRB3基因外顯子2的單倍型序列NJ系統(tǒng)發(fā)育樹呈2支分化趨勢。研究認(rèn)為，藏綿羊DRB3基因第2外顯子具有豐富的遺傳多態(tài)性；藏綿羊DRB3基因最初是由2個等位基因突變分化成兩大類等位基因的。買熱帕提等［15］采用PCR測序方法首次對卡拉庫爾羊的MHC-DRB3基因的第2外顯子進(jìn)行分子遺傳多態(tài)性檢測與分析，總共檢測出35種單倍型，表明卡拉庫爾羊具有很高的遺傳多樣性。關(guān)于不同品種綿羊MHC-DRB3基因多態(tài)性的研究詳見表2。

表2　國內(nèi)不同綿羊品種DRB3基因多態(tài)性研究進(jìn)展

2.2綿羊MHC-DQ基因

2.2.1綿羊MHC-DQA基因及其多態(tài)性研究進(jìn)展 綿羊MHCⅡ類區(qū)域內(nèi)的DQ和DR兩個基因家族表現(xiàn)豐富的多態(tài)性［16］，MHC-DQ基因家族有2個DQA基因座位，即DQA1和DQA2基因，具有豐富的多態(tài)性［17］。由于對綿羊MHC的基因數(shù)目和分型研究還不完全，所以該基因座位上的新等位基因數(shù)也在不斷增加。Snibson等［18］和Zhou等［19］揭示了9個DQA1和10個DQA2序列。

DQA1：成述儒等［20］采用PCR-SSCP方法檢測了900只藏綿羊DQA1基因第2外顯子多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)了17個DQA1的等位基因，包括缺失的1種基因，其中5個為發(fā)現(xiàn)的新等位基因。見表3。Hickford等［16］對502只綿羊的DQA1基因座和40 000只綿羊的DQA2基因座進(jìn)行研究，分別鑒定出12個DQA1和22個DQA2序列；在22個DQA2序列中發(fā)現(xiàn)一些序列與牛的DQA3和DQA4序列聚在一起，因此被稱為DQA2-like序列；作者最終在這些綿羊中共檢測出37個單倍型，其中23個是DQA1和DQA2的單倍型，另外還發(fā)現(xiàn)DQA2-like序列位于綿羊DQA1基因座中。

DQA2：Hickford等［21］利用PCR-SSCP方法檢測了近2 000只綿羊的DQA2基因第2外顯子的遺傳多態(tài)性，把DQA2等位基因的數(shù)量從10個增加到23個。劉秀等［22］采用PCR-SSCP檢測216只藏綿羊OLA-DQA2基因第2外顯子的多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)藏綿羊DQA2基因2外顯子表現(xiàn)出15個基因型，受8個新等位基因控制，命名為OLA-DQA2*H、*I、*J、*K、*L、*M、*N和*O，使綿羊基因庫中DQA2等位基因數(shù)量從23個增加到31個。詳見表3。

表3　國內(nèi)外不同綿羊品種DQA基因多態(tài)性研究進(jìn)展

2.2.2綿羊MHC-DQB基因及其多態(tài)性研究進(jìn)展 關(guān)于綿羊MHC-DQB基因的研究進(jìn)展近年來多見于國內(nèi)報道。申紅等［23］采用PCR-RFLP方法研究了多浪羊MHCDQB1基因外顯子2多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)該基因在MroxⅠ、ScaⅠ、Sac1I、TaqⅠ、HaeⅡI和MvaⅠ酶切位點(diǎn)存在豐富的多態(tài)性，分別在其對應(yīng)酶切位點(diǎn)檢測出2、2、3、2、3、6種等位基因，3、3、5、2、5、14種基因型。Hui等［24］采用PCR-RFLP方法研究了中國美利奴羊MHC-DQB1基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)了22個等位基因和42個基因型。相關(guān)綿羊MHC-DQB1基因多態(tài)性的研究詳見表4。

表4　國內(nèi)外不同綿羊品種DQB1基因多態(tài)性研究進(jìn)展

3　綿羊MHC基因多態(tài)性研究的意義

3.1對品種進(jìn)行遺傳多樣性分析

不同物種對環(huán)境的適應(yīng)能力和進(jìn)化潛力取決于遺傳多樣性水平的高低，同一物種不同種亦是如此，MHC基因的變異則可以反映物種或同一物種不同品種基因組水平的變異。因此，通過對綿羊MHC基因變異分析，可以很好地評估種群遺傳多樣性水平。

3.2MHC基因在綿羊育種方面的應(yīng)用

3.2.1生產(chǎn)性能方面的應(yīng)用由于MHC具有高度的多態(tài)性，使其與生產(chǎn)性能上的一些經(jīng)濟(jì)性狀緊密聯(lián)系，成為動物育種領(lǐng)域的前沿部分。Geldermann等［25］研究了MHC-DRB內(nèi)含子2微衛(wèi)星多態(tài)位點(diǎn)可以影響綿羊繁殖和生長性能。李建平［26］發(fā)現(xiàn)，MHC與綿羊管圍性狀有關(guān)。

3.2.2抗病力方面的應(yīng)用研究表明，MHC在宿主的免疫反應(yīng)中對外源微生物控制和清除有重要作用。近年來，越來越多的研究揭示了綿羊MHCⅡ類基因多態(tài)性在抗病毒、細(xì)菌、寄生蟲病免疫中的作用。

4　展望

綜上，我國擁有豐富的地方綿羊品種資源，很多品種擁有優(yōu)良的種質(zhì)特性，可以作為我國乃至世界上寶貴的育種素材。綿羊MHCⅡ類基因具有豐富的遺傳多態(tài)性，目前作為一個良好的候選基因被廣泛研究應(yīng)用。因此，開展綿羊MHC基因多態(tài)性的研究，發(fā)現(xiàn)與優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)性狀、抗病性狀相關(guān)的等位基因或單倍型，為改善綿羊品種、提高生產(chǎn)性能和抗病能力提供一定的理論基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，SNPs的開發(fā)已經(jīng)不局限于以往的RFLP、SSCP等，基因芯片、第2代測序等技術(shù)為尋找新的SNPs提供了先進(jìn)的方法，有望在綿羊MHC基因的研究領(lǐng)域取得新的突破。

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Progress in the Polymorphism of Ovine MHC Class II Gene

Hui Wenqiao，Hou Hongyan，Chen Sheng，et al
（Institute ofAnimal Husbandryand VeterinaryMedicine，Anhui AcademyofAgricultural Sciences，Hefei 230031，China）

Major histocompatibilitycomplex（MHC），is an organized cluster oftightly-linked genes widelydistributed in the vertebrates.In sheep，it is alsocalled ovine lymphocyte antigen（OLA）.OLA is located on chromosome 20，comprising class I，II and III regions.Among the three regions，genes in the MHC class II are highly polymorphic.The present study reviewed the MHC class II gene structure and genetic polymorphism.In this review，the recent advances of MHC Class II gene polymorphism both in domestic and foreign sheep breeds were summarized，and its research field in the future were prospected.

sheep；MHC class II；genetic polymorphism

S826.2

A

2095-3887（2015）01-0047-04

10.3969/j.issn.2095-3887.2015.01.015

2014-11-03

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31402048）；安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長杰出青年基金項(xiàng)目（14B0403）；安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士啟動基金項(xiàng)目

惠文巧(1986-)，女，助理研究員，博士。

陳勝，副研究員，主要從事動物遺傳育種與繁殖研究。