动物学专论结课作业

00000大学（课程名称：动物学专论）学位课√选修课□补修课□研究生学院生命科学学院研究生年级00000000000研究生姓名000000研究生学号0000000000MHC类分子在绵羊中的生物学功能及遗传多样性一．MHCII类分子的生物学功能主要组织相容性复合体(MHC)是一个与机体免疫反应相关的基因群。这个基因群最初是在研究不同品系动物间对移植物的排斥反应时发现的。研究表明，MHC是一段基因密度高的染色体区段，是迄今所知最复杂、多态性最高的遗传系统。MHC的基因群有100多个基因位点，其编码产物包括MHCI类分子和MHC类分子，是一些能够提呈抗原的分子，在调节免疫应答和免疫细胞发育中发挥作用。除此之外，MHC还包括∀类和#类分子，参与免疫反应相关的其他功能。但其中MHC类分子的基因位点是目前所知与疾病尤其是自身免疫性疾病及感染性疾病关系最为密切的遗传位点。这些分子提呈经过加工的外来抗原给辅助性T淋巴细胞的抗原受体(TCR)，导致辅助性T淋巴细胞激活和分化，从而在诱发免疫应答中起重要的作用。1．MHCII类分子的结构MHCII类基因产物是一个异二聚体，分别由重链(α)和轻链(β)糖蛋白组成，两者均由MHC基因编码。α链的分子质量为30~34ku，β链的分子质量为26~29ku，分子大小随所在位点编码基因不同而异。α链和β链在分子总体结构上非常类似，两条链的细胞外部均由2个功能区(α1、α2及β1、β2)组成，再连接大约30个氨基酸组成的跨膜区及10~15个氨基酸组成的细胞浆功能区。MHCII类分子的α2和β2功能分区具有免疫球蛋白恒定区的结构特点。α链和β链的分子质量的差别主要与糖基化程度不同有关。α1、α2及β1功能区都可被N-糖基化，但β2功能区不能被糖基化，而在β2功能区有个CD4结合位点，因此在抗原提呈细胞上的MHC类分子可以与CD4分子相互作用，使T淋巴细胞磷酸激酶活化。2.MHCII类分子的基因组结构MHC类基因的一个显著特点是结构基因和启动子元件都是高度保守的。其转录调控区域位于转录起始位点上游的150bp片段内。人的MHCII类基因HLA-D区至少编码6个α链和10个β链基因，该区有3个位点DR、DQ和DP，编码了大多数MHC类的产物。小鼠的MHCII类分子的α链和β链的基因分散在I类基因区内，其位点A的Ab和Aa基因分别编码A分子的β链和α链，而位于E点的Eb和Ea基因则编码E分子的β链和α链。奶牛的MHCII即BoLA基因位于奶牛的23号染色体的短臂上，其编码的糖蛋白构成了抗原递呈细胞表面的α链和β链，在免疫应答起始阶段的抗原递呈过程中起重要作用。根据BoLA基因产物的功能和结构的不同，将其分为I、II两类基因区。II类基因区又被划分为IIa、IIb2个亚区。IIb亚区含DYA、DYB、DNA、DOB、DMA、DMB、DIB、TAP1、LMP2和LMP7等基因。a亚区含有DR、因，DR基因包含DRA、DQ2个基DRB1、DQA2、DRB2、和DRB34个基因座，其中DRB3是高度表达的基因座，DQ区的DQA1、DQB1和DQB24个基因位点均可高度表达。DRB3第2外显子是编码抗原的功能区，在免疫系统中发挥重要作用。猪的MHC又称猪白细胞抗原复合体(SLA)。猪的白细胞抗原复合体基因位于第7号染色体的中心体两侧，这种特殊定位目前仅限于猪。猪的MHC类分子仅表达于有限的组织中，主要表达于B淋巴细胞和激活的巨噬细胞，也可见于一些亚类的CD8+鸡MHC由两部分组成，即B区域和Rfp-Y区域，它们均被定位于16号染色体上，但相互之间是不连锁的。鸡MHC的B区域包括3个主要基因群:B-F、类、B-L和B-G，它们分别编码细胞表面的I类、II类糖蛋白。B-F、动物中对应染色体上的糖蛋白结构、B-L编码的糖蛋白与哺乳功能和组织分布及存在的T淋巴细胞抗原等十分相似，而B-G抗原不但在血红细胞中表达，而且发现在特定的间质细胞肠上皮细胞中也有其表达产物。此外，鸡MHC的B复合体位点是高度多态的，但它们之间的重组率却很低。3.MHCII类分子抗原提呈的作用机制MHCII类分子是由α链和β链组成的异源二聚体，其抗原结合凹槽由α1和β1区组成，两边为α螺旋，形成凹槽的边，由β片层结构构成凹槽的底部，整个凹槽两端开放，可以结合较长的抗原肽，一般II类抗原凹槽结合的抗原肽长度可达到13个氨基酸残基，αβ二聚体结合抗原肽后将抗原表位提呈到抗原提呈细胞(APC)表面供CD4+T淋巴细胞识别。MHCII分子的α和β链在内质网合成，合成后的α链和β链以非共价键的形式和II类抗原提呈中的分子伴侣恒定链(Ii)组成九聚体，该九聚体在恒定链信号肽的导向作用下，最终到达酸性的类抗原细胞器(MIIC)，在这一过程中，恒定链被逐步降解，只有其80~104位氨基酸残基(CLIP)占据抗原结合凹槽。在II类抗原细胞器中和另一个分子伴侣DM的作用下，氨基酸残基从抗原结合凹槽中解离，随后位于II类抗原细胞器中的抗原表位进入II类抗原结合凹槽形成MHCII/抗原肽复合体，提呈到抗原提呈细胞表面。在从高尔基体向类抗原细胞器转运的过程中，αβIi三聚体直接提呈到抗原提呈细胞表面，然后通过快速内化的方式进入MHC。4.MHCII类分子的生物学功能MHCII类分子组成表达于专职性抗原提呈细胞，结合及提呈外源性抗原肽给CD4+T淋巴细胞，并参与CD4+T淋巴细胞，T淋巴细胞的发育和效应发挥，从而启动适应性免疫应答，这是MHC的经典生物学功能。在抗原提呈过程中，MHC类分子与TCR的相互作用不仅对启动特异性的CD4+T淋巴细胞应答具有重要作用，对活化抗原提呈细胞本身也很重要，它可介导抗原提呈细胞的多条信号转导通路、亡等多种生物学行为。一些在正常情况下不表达的细胞凋MHC类II分子细胞，在免疫应答过程中亦可受细胞因子的诱导表达MHC类分子，因此MHCII类分子的表达被看成是抗原提呈能力的标志。白细胞介素-1、白细胞介素-2和干扰素-∀在体内外均能增强MHCII类分子的表达。MHCII类分子主要参与外源性抗原的提呈，在一些条件下也可提呈内源性抗原，在组织或器官移植过程中，MHCII类分子是引起移植排斥反应的重要靶抗原，包括引起宿主抗移植物反应和移植物抗宿主反应。在免疫应答中，MHCII类抗原主要是协调免疫细胞间的相互作用，调控体液免疫和细胞免疫应答。5.MHCII类分子在CO4+T淋巴细胞应答中的作用目前，已有研究表明MHCII类分子在识别启动CD4+T淋巴细胞发育或应答中起关键作用表明，在CD4+T淋巴细胞发育或应答中起关键作用。研究表明，在CD4+T淋巴细胞胸腺选择中高亲和性结合自身pMHC时发生凋亡而被清除(阴性选择),同时的细胞却在结合自身pMHC时分化为T淋巴细胞。这种现象最合理的解释就是初始CD4+T淋巴细胞在启动活化时对MHCII类分子存在两类识别，即同型和异型识别，并可导致不同的免疫过程。同型或异型识别模型可为简化、统一理解有关免疫现象提供空间，实际上不仅T淋巴细胞与阴性选择并存的必要性可因此得到合理的解释(T淋巴细胞可抑制自身异型识别反应)，而且其他一些复杂的免疫现象可能也与此有关。根据已知现象不难推论，MHCII类分子同型识别主要启动初始T淋巴细胞活化/分化形成功能性细胞方面起作用。在胸腺内，同型识别启动阴性选择，异型识别启动T淋巴细胞发育;在外周，同型识别与无能(anergy)或忽视(ignorance)有关，异型识别则与启动CD4+T淋巴细胞发育为各种功能性细胞有关。即初始CD4+T淋巴细胞在正常情况下，仅在异型识别基础上发生显性应答，外来抗原如仅引起同型识别则无应答，如能引起异型识别则可导致应答。实际上自身反应性T淋巴细胞被入侵病原抗原通过分子模拟启动活化并导致自身免疫病也暗示了不同于原有识别(同型识别)的某种识别(异型识别)是启动应答的关键。6.MHCII类分子在基因治疗中的作用随着肿瘤免疫学的发展，研制高效的肿瘤疫苗已成为攻克恶性肿瘤的新希望。肿瘤特异性T淋巴细胞介导的细胞毒作用是机体清除肿瘤细胞的重要机理。研究表明，CD4+T淋巴细胞在抗肿瘤免疫反应中发挥着重要的作用。在细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的致敏阶段功能性细胞能非特异地与抗原提呈细胞之间发生CD40L-CD40的相互作用，激活更多的抗原提呈细胞以达到更好地将肿瘤抗原提呈给CD8+细胞毒性T淋巴细胞的目的，并能提供白细胞介素-2等一些细胞因子以调节自然杀伤细胞和巨噬细胞抗肿瘤免疫应答的作用。肿瘤抗原肽是一种内源性抗原，主要由MHC!类分子提呈。因此，在相当长的时间里MHC类分子在肿瘤免疫中的作用被忽视了。近年来的研究发现，MHCII类分子通过抗原加工的替代途径具有提呈内源性抗原的能力。一些内源性抗原可以导向MHCII类分子细胞器，在类分子细胞器内被加工而与MHCII类分子结合最终被提呈至细胞表面。另外，在内质网中，一些新合成的MHCII类分子的抗原结合部位没有被恒定链有效封闭，结果一些由TAP运入的内源性抗原肽与MHCII类分子结合，而被后者提呈至细胞表面。所以，若促使肿瘤细胞表达MHCII类分子，有可能使其将TAA提呈出来[1]。7.绵羊的MHC绵羊的MHC又称为绵羊淋巴细胞表面抗原（OvineLymphocyteAntigen，OLA），位于绵羊的20号染色体上，分为I类、II类和III类，其多态性集中在II类区域的DR和DQ亚区的基因上，并且OLAII类分子在免疫应答中起重要的调控作用。OLA-DQ基因在蛋白质水平上表达，OLAII类分子的DR和DQ亚区的DRB和DQB2个基因位点所编码的MHC抗原在其免疫系统中发挥重要的作用，其第2外显子编码抗原的功能区（抗原结合区），具有丰富的多态性[2]。二．中国美利奴羊MHC-DQB1基因多态性与包虫病的抗性分析新疆是我国重要的绵羊生产基地，也是我国绵羊品种最多、遗传资源最为丰富和复杂的省份，同时也是遭受包虫病侵害较为严重的省份之一。绵羊细粒棘球蚴病(包虫病)是一种人兽共患寄生虫病，其在长期的流行与发病过程中，许多绵羊品种和个体相对于其它的品种和个体来说，具有一定的抗性或易感性。绵羊的主要组织相容性复合体(Majorhistoco-mpatibilitycomplex，MHC)基因位于20号染色体上，是由紧密连锁、高度多态的基因位点所组成的染色体上的一个遗传区域，是参与机体免疫应答的主要基因家族。这些紧密连锁的免疫应答基因编码的MHC分子与抗原结合递呈给T细胞，控制着机体对抗原的识别和病原体的免疫反应。绵羊的MHC分为I类、II类和III类分子。MHCII分子在免疫应答中起重要的调控作用，其多态性集中在II类区域的DR和DQ亚区的基因上。MHCII类分子有很多基因，但只有MHC-DR和DQ亚区的DRB和DQB2个基因在蛋白质水平上表达，其编码的MHC抗原在其免疫系统中发挥重要的作用，该基因第2外显子编码抗原的功能区（抗原结合区），具有丰富的多态性，与抗原的多样性密切相关。劝丰富的多态性，与抗原的多样性密切相关。许多研究已经发现MHC与脊椎动物的免疫系统紧密相关，大量的研究也已表明MHC与寄生虫的感染有密切的相关性，SayersG等研究了萨福克和陶塞特羊MHC-DRB1在抗线虫上的作用。张琰等已经发现人的MHC(HLA)Ⅱ类区域HLA-DRB103基因频率在泡状棘球蚴病人群显著高于正常人群，提示HLA-DRB103基因可能与泡状棘球蚴病的易感性相关。李富荣等研究认为甘肃HLA-DRB1*040x基因与泡状棘球蚴病相关，提示它的高流行与遗传个体因素有关。EiermannTH等在对泡状棘球蚴病人金子那个HLA等位基因的分型研究后发现该病人的HLA-DR3、DQ2位点较正常人表达效率高，提示MHCII类等位基因可能影响该病感染的临床过程VGodot等在后续的体外敢于研究中发现，在活动性病灶的病人中上述基因表达阳性病人的外周血细胞在抗原的刺激下Th2类细胞因子水平增高，表明MHC可能与棉内衣状况相关。多态性高且多碱基突变是脊椎动物MHC