洼地绵羊MHC-DRB1基因PCR-RFLP多态性分析
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动物医学进展。201 1,32(5):63—68 Progress in Veterinary Medicine 洼地绵羊MHC—DRB1基因PCR-RFLP多态性分析 肖 娜。,任艳玲 。,李敏。,董文艳。,沈志强 2* (1.山东省滨州畜牧兽医研究院,山东滨州256600;2.山东省洼地绵羊繁育技术研究推广中心,山东滨州256600; 3.山东绿都生物科技有限公司,山东滨州256600) 摘 要:为了探讨洼地绵羊MHC—DRB1基因的多态性,采用套式PCR扩增82只洼地绵羊的MHC_ DRBl基因第2外显子,其296 bp扩增产物经.Sac I、HⅡe I]I限制性内切酶酶切后进行RFLP多态性分析。 结果表明,洼地绵羊的MHc—DRB1基因外显子2在Sac I、 eⅢ的酶切位点存在多态性,测序发现,这些 酶切位点分别受2、5个等位基因控制,由于MHC—DRB1为多碱基突变的基因位点,综合2种限制性内切酶 的酶切结果,在洼地绵羊中共发现l5种基因型,其中新的等位基因MHC—DRB1.D(225 bp/71 bp)仅在该洼 地绵羊群体中发现。对MHC.DRB1的5个等位基因的核苷酸序列以及预测的氨基酸序列分别进行比对, 发现5个等位基因间存在丰富的变异位点。 关键词:洼地绵羊;MHC_DRB1基因;聚合酶链反应和限制性片段长度多态性;多态性 中图分类号:¥852.165 文献标识码:A 文章编号:1007—5038(2011)05—0063—06 主要组织相容性复合物(major histocompati— 来应答细胞毒T淋巴细胞,而MHC 1分子主要与 bility complex,MHC)是由紧密连锁、高度多态的基 外来抗原相结合并将这些抗原递呈给T淋巴细胞, 因位点所组成的复合物。哺乳动物主要的组织相容 最终引起机体的免疫反应L2]。 复合物包括两个亚家族,即或I型和Ⅱ型。MHC 不同物种之间MHC连锁群包含的基因座位种 的表达产物是细胞表面的糖蛋白,MHC I是由a微 类以及核苷酸序列的同源性非常高,绵羊的MHC 球蛋白和p2微球蛋白两条多态链组成;MHC11分 称为OLA(ovine lymphocyte antigen),位于绵羊第 子是异源二聚体,是由a和I3链组成,在抗原细胞表 20号染色体上。MHC抗原由多肽结合区、类免疫 面表达[1]。MHC I、II结构上很类似,但是它们的 球蛋白区、跨膜区和胞质区组成,其中的多肽结合区 功能却不尽相同。MHC工主要作为一种内源抗体 是决定其抗原递呈功能的结构域,由MHC基因的 收稿日期:2010—12一ll 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2O08AA1Oz142);山东省自然科学基金(Y20o7D12);山东省良种工程 (2006GG22) 作者简介:肖 娜(1983~),女,山东滨州人,硕士,主要从事动物分子遗传育种与繁殖研究。*通讯作者 料诺-g/ ÷崇崇+k-崇球料岽啦求豢÷*杀条杀料 Sub—chronic Toxicity Test of Ginseng Leaf Oral Liquid in Rats GUO Ying—ehun ,DI Jing ,HU Song—hua ,YANG Ying ,NI Jing—xuan ,WANG Yu (1.College ofVeterina ̄-yMedicine,InnerMongoliaAgricultural University,Hohhot,InnerMongolia,010018,China; 2.College ofAnimal Science,Zhejiang University,Hangzhou,Zhejiang,310000,China) Abstract:The Wistar rats were randomly divided into 4 groups,the three experimental groups were given ginseng leaf oral liquid in doses of 40,80,1 60 mg/kg by gastric lavage for 28 days and were observed after stopping administration for 14 days.The control group was given the same amount of normal saline.The body weight,indexes of hematology and blood bio—chemistry,weight coefficients of organs were observed. Results showed that the body weight,indexes of hematology and blood biochemistry,weight coefficients of organs were not significantly different from that in the controI group(尸>0.05).Results confirmed that rats had no adverse reaction after being given ginseng leaf oral liquid for 28 days,and had no delayed ad— verse reaction in 14 days’re eovery. Key words:ginseng leaf oral 1iquid;sub—chronic toxicity;rat 64 动物医学进展2011年第32卷第5期(总第215期) 第2外显子编码。研究表明,虽然MHC抗原的种 类很多,只有DR抗原和DQ抗原主要发挥作用 ]。 因此,有关MHC的报道多集中于DR基因和DQ 基因的第2外显子。 随着长期自然选择和人工选择,洼地绵羊形成 了独特的优势,如繁殖力高、抗逆性强。然而,由于 近年来外来商业绵羊品种以及具有优良性状的遗传 育种绵羊的引入,纯种洼地绵羊的数目也在逐渐减 少。如果群体数目继续减少,将导致一些在免疫过 程中起重要作用的基因的遗传变异丢失,从而使该 群体抗疾病能力减弱,面临灭绝的危险Ⅲ。本研究 对洼地绵羊群体中MHC-DRB1基因位点的多态性 进行了初步的研究,为未来研究MHC基因对微生 物引起的绵羊疾病感染的影响奠定了基础 引。 1材料与方法 1.1材料 1.1.1样品采集 洼地绵羊样品来自山东省洼地 绵羊原种场,共82只,颈静脉采血,ACD抗凝,全血 基因组试剂盒为宝生物工程(大连)有限公司产品。 (Code D9081),提取基因组DNA,置--20℃保存备 用。 1.2 方法 1.2.1 引物合成及PCR—RFLP 引物合成参照文 献[6],引物序列如下: OLA—ERBI(GC):5'-CCG GAA TTC CCG TCT CTG CAG CAC ATT TCT T一3 ; H LO31:5'-TTT AAA TTC GCG CTC ACC TCG CCG CT一3 ; 0LA—XRBI:5 一AGC TCG AGC GCT GCA— CAG TGA AAC TC:3 。 根据文献[6]的试验条件为基础进行套式 PCR。反应体系为:第一轮(20/xL)10×buffer 2.0 L,MgC12(25 mmol/L)1.2肛L,dNTP (2 mmol/L)1.2 L,HL03l(1 ̄mol/L)2.0 L, 0LA—ERB1(1/lmol/L) 2.0 L,Taq 3 L (1.5 U),最后加ddH。O至20 L。PCR反应条件 为:94℃5 min;94℃30 S,50℃30 S,72℃60 S 5 个循环;72℃10 min,4℃终止反应。 第二轮(2O ttL):10×buffer 2.0 ,MgC12 (25 mmol/L)1.2 L,dNTP(2 mmol/L)1.2 L, 0LA—XRBI(1 gmol/L)4.0 “L,OLA—ERB1 (1 t.tmol/L)4.0 gL,Taq 3 L(1.5 U);最后加 ddH20至2O L。PCR反应条件为:94℃5 mini 94℃30 S,63℃30 S,72℃60 S 30个循环;72℃ 10 min,4℃终止反应。PCR产物经i0 g/L琼脂糖 凝胶电泳,凝胶成像仪观察结果。 通过RFLP分析来检测多态性位点。PCR扩 增产物通过Sac I、HaeⅢ限制性内切酶进行酶 切,然后经20 g/L的琼脂糖凝胶电泳进行分离。 1.2.2 MHC—DRB1基因克隆与序列分析选取不 同基因型的检测样品,PCR扩增产物经12 g/L琼 脂糖凝胶电泳后,利用DNA凝胶回收试剂盒回收 纯化后,连接pGEM—T载体,转化到感受态细胞 DH5a中,挑选阳性克隆,提取质粒DNA,由上海生 工生物工程技术服务有限公司完成测序。 1.2.3等位基因测序及遗传多样性分析测序后, 在NCBI数据库(http://www.ncbi.him.nih. gov/)进行Standard nucleotide-nucleot[de Blast搜 索。各序列经过DNA Star 5.03软件包中的Edit— seq、Seqman和Megalign软件并结合排序分析,比 较序列的同源性。序列间的核苷酸、氨基酸差异数、 转换、颠换、各序列的碱基含量均由MEGA 3.0软 件进行计算。分析该物种的遗传多样性。基因频 率、基因型频率、Y。适合性检验以及基因杂合度的 计算均用Popgene32软件进行。 2 结果 2.1 MHC-DRB1基因PCR扩增 应用套式PCR扩增了洼地绵羊MHC_DRB1 的第2外显子,扩增产物为296 bp(图1)。 2.2 PCR—RFLP结果 参照Konnai S等[6 报道的绵羊酶切图谱和等 位基因命名方法对绵羊MHC_DRB1基因PCR- RFLP的电泳检测结果进行判型。 在Sac I酶切位点上,洼地绵羊表现出多态性, 出现有(296 bp)、BB(208 bp和88 bp)和AB(296、 208、88 bp)3种表型,Sac I酶切位点受A和B两 个共显性基因控制(图2)。82个洼地绵羊个体 MHC-DRB1经Sac I酶切后的基因频率和基因型 频率见表1。 在Hae m酶切位点上,82个洼地绵羊个体上出 现了12种基因型,即AA、CC、DD、BB、EE、BC、BE、 DE、CD、AD、AE、AC,有5种复等位基因,即A (159 bp/137 bp)、B(159 bp/123 bp/14 bp)、C (159 bp/71 bp/52 bp/14 bp)、D(225 bp/71 bp)、E (159 bp/66 bp/71 bp)控制(图3)。5种等位基因中 A、B、C、E与Konnai S等E。 报道的绵羊酶切图谱中 6种等位基因中的4种相同,分别是等位基因e (159/137)、d(159 bp/123bp/14 bp)、e(159 bp/ 66 bp/71 bp)、f(159 bp/71 bp/52 bp/14 bp)。同 时确定了l2个基因型,5个纯合型和7个杂合型。 肖 娜等:洼地绵羊MH&DRB1基因PCR—RFLP多态性分析 65 82个洼地绵羊个体MHC—DRB1经Hae 11I酶切后 现的5种等位基因中,D等位基因是一种新的等位 的基因频率和基因型频率见表l。此外,本研究发 基因,在以前的研究中并未发现 。 2 3 4 6 296 bp—— M.DNA标准DL 2 000;1~6.MHC—DRB1 PCR产物 M.DNA Marker DL 2 000;1-6.PCR products of MHC-DRB1 图1套式PCR扩增产物的检测结果 Fig.1 Detecting results of nested PCR products M l 2 3 4 5 6 7 M 1 2 3 4 5 6 M 8 9 1()11 12 13 f 7 8 9 10 M.DNA标准DL 500;1.BB基因型;2,4,5,10,13.AA基 M.DNA标准DL 500;1~2.AE基因型;3~4。EE基因型; 因型;3,6,7,8,9,11。12.AB基因型 5~6.CD基因型;7~8.AD基因型;9~10.BC基因型 M.DNA Marker DL 500;1.BB genotype;2,4,5,10,13.AA M.DNA Marker DL 500;1-2.AE genotype;3-4.EE genotype; genotype;3,6,7,8,9,11,12.AB genotype 5-6.CD genotype;7-8.AD genotype;9-10.BC genotype 图2 DRBl基因的Sac酶切鉴定 图3 DRB1基因的Hae Ul酶切鉴定 Fig.2 Ident.ficationn of DRB1 gene digested with Sac I Fig.3 Identificationn of DRB1 gene digested with Hae UI 表l 洼地绵羊MHC—DRB1外显子2 Sac I、Hae Ill酶切位点的基因型和等位基因及其频率 Table1 Genotypes and alleles frequencies at the loci digested with HaeⅢand Sac I of MHC-DRB1 gene exon 2 in Wadi sheep 66 动物医学进展2011年第32卷第5期(总第215期) 2.3 Yz适合性检验结果 本研究所获得目的序列编码98个氨基酸(图 叭舭 A B C D E 豫胩胩 腿 采用 z适合性检验法分析了洼地绵羊MHC— 5),其中69个位点为保守区,29个位点为可变区。 腿眯砒叭 DRB1基因外显子2是否处于平衡状态。适合性检 2O种氨基酸中没有酪氨酸,其他l9中氨基酸虽然有 ^验结果表明,洼地绵羊在限制性内切酶Sac I、Hae 使用,但是使用频率差异很大,如丝氨酸使用频率高 Ⅲ的 2值分别是4.608(P d0.05)、41.286(P< 达19.836,而天冬酰胺的使用频率仅为0.204 5%。 0.01),均未达到Hardy-Weiberg平衡状态。 2.4 HaeⅢ酶切目的DNA的测序及序列分析结果 q q q q q B ∞∞ q q =主 丙氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、甘 氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、天 目的DNA测序及序列分析得到5个等位基因 冬酰胺、脯氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、 (图4)。在82只洼地绵羊MHC_DRB1 exon 2序列 缬氨酸、色氨酸的含量分别是7.98 、3.48 、 长度为296 bp中,共发现41(14%)个变异位点,不 2.O5 、2.66 、1.O2 、l1.24 、1.O2 、3.48 、 包括同一位点出现多种碱基的位点,未发现插人或 C 24.4 ,G 34.6 ,T 18.9 ,其中(G+C)为 1.43 、3.68 、1.63 、0.20 、5.93 、1.O2 、 、2。86 、5.52 。 缺失位点。4种碱基的含量分别为A 22.2 , lO.63%、l9.83 、14.3l利用最大简约法[1 ,非同义替换率远远大于同 义替换率(dn:ds=5:1)。 59 ,高于(A+T)41.1 。 Majority …CCGGAATTCCCGTCTCTGCAGCACATTTCTTGGAGTATTCTAAGAGCGAGTGTCATTTCTTCAACGGGACGGAGCGG6TG …一一一+………+…一…一一十…一…+……一一一+……一一一+一……一一+一一…一…+ 10 ………20 ……+………30 +………40 +………50 +………60 +………70 +………80 + +…8O 8O 8O ….C……… 8O 80 Majority …CGGTTCCTGGACAGATACTTCTATAATGGAGAAGAGTACGTGcGCTTCGAcAGCGAcTGGGGCGAGTACCG^GCGGTIGl ……+………+………+………+………+………+………+………+ 90 ………1O0 ……+………110 +………l2O +………l3O +………140 +………150 +………160 + +…DRBI.A.seq.....G.....A...。...................................................T...G........ DRBI.B.seq................................................................................ 160 160 DRBI.C.seq....................................................A........................... 160 DRB1.D.seq…..G…C……T..^.AC………….^C………………………..T…G……^. 160 160 DRB1.E.seq.........。...................................................................... Majority[j AGCTGGGGc囹一……一一GGAcGccAAGTAcTGGAAcAGccAGAAGGAGATccTGGAGcGGAGGcGG囫…+………+………+………+………+………^GGTGGACACGT +………+ +……170 ………180 ……+………190 +………200 +……一2l0 +………220 +一……230 一一+………240 + +…240 240 240 240 240 250 260 270 280 290 294 294 294 294 294 图中与顶部序列相同的序列用原点表示;大方框标出的区域是多态区域;Hae nl的酶切位点用小方框标出 The letters marked by large box refer to the polymorphic regions}The Hae Ill digestion loci are indicated by small box 图4 洼地绵羊MHC-DRB1外显子2等位基因核苷酸序列比对结果 Fig.4 An alignment of nucleotide sequences among the alleles of MHC—DRB1 exon 2 of Wadi sheep populations. 肖 娜等:洼地绵羊MHC-DRB1基因PCR—RFLP多态性分析 67 腿胩胩 腿 一一一一一一一一一A B C D E +一一一一一一一一一+一一一一一一一一一+一一一一一一一一一+一一一一一一一一一十一一一一一一一一一+一一一一一一一一一} 吣啪啪啪吣 肚叭舭叭 A B C D E 10 一一20 30 40 50 60 70 80 一一一一一一一+一一一一一一一一一十一一一一一一一一一+一一一一一一一一一+一一一一一一一一一+一一一一一一一一一+一一一一一一一一一+ 0 O 0 0 O 邮 哪啪 . .8O 80 80 . C . 8O 80 . . .睡 . 唧SGGGPR1rrl 一 ~ 一 98 98 98 98 98 图中与顶部序列相同的序列用原点表示;大方框标出的区域是多态区域 The letters marked by large box refer to the polymorphie regions 图5 洼地绵羊MHC-DRB1外显子2等位基因氮基酸序列比对结果 Fig.5 An alignment of nucleotide sequences among the alleles of MHC—DRB1 exon 2 of Wadi sheep 3讨论 通过RFLP—PCR技术及序列测序分析了DRB1 基因外显子2存在高度多态性。序列测序发现了多 用,同义突变不造成氨基酸顺序的任何变化,因而, 同义突变被当作选择上呈中性突变的侯选者。本研 究计算了dn/ds,远高于1。这说明非同义位点的进 化速度要高于同义位点,这一特点也可能使得新的 基因变异产生和多态性增加,也为MHC基因适应 同样不断变化的抗原创造了条件[1 。 参考文献: E1]Klein J.Natural history of the major histocompatihility complex [M].New York:John Wiley&Sons,1986。 [23 Li M H,Li K,Kantanen J,et a1.Allelie variations in exon 2 of eaprine MHC class lI DRB3 gene in Chinese indigenous goats 种等位基因,等位基因序列比对分析存在丰富的碱 基以及氨基酸替代[1¨。基因座位上基因的多态性使 得基因产物的多样性增加,从而使机体能够在内或 外界抗原引起的免疫应答中发挥作用,这一现象在 Nino—Vasquez J J等L1 ]的研究中也有报道。洼地绵 羊MHC_DRB1基因外显子2等位基因及基因型Y。 适合性检验结果说明,在Sac I和Hae Ill的酶切位 点未达到HardyWeinbery(P<0.05)平衡状态。酶 [J].Small Ruminant Res,2006,66:236—243. [3]Zhao T M.Principle and application of HLA typing[M].Shang— hai:Shanghai Science and Technology Press,1984. 切位点的非平衡状态可能是由于基础群体的选择以 及研究所选择的绵羊群体中个体数目较少的原因。 也可能是由于长期进化过程中一些控制重要生产性 状的基因发生了遗传漂移或遗传选择的原因。 [4]Garrigan D,Hedrick P W.ClassI MHC polymorphism and evo— lution in endangered California Chinook and other Pacific salm— on[J].Immunogenetics,2001,53(6):483—489. 在本研究的洼地绵羊群体中发现的一种新的等 位基因DRB1.D与萨福克羊群、多浪羊[1。 群体中的 DRB1基因的等位基因不同。本文提供了一种新抗 [5] Gruszczynska J,Brokowska K,Charon K M,et a1.Restriction fragment length polymorphism of exon 2 Ovar—DRB1 gene in polish heath sheepand polish low land sheep[J].J Appl Genet, 2005,46(3):31卜314. 病的等位基因,该种群特异性的等位基因可能是由 于自然选择的结果。但是,MHC-DRB1等位基因与 绵羊抗某种疾病的相关性还需要进一步研究。而本 文洼地绵羊群体MHC-DRB1基因中另外4种等位 [6]Konnai S,Nagaoka Y,Nagaoka S,et a1.Technical note:DNA typing for ovine MHC DRBI using polymerase chain reaction fragment length polymorphlsm(PCR-RFLP)[J].J Dairy Sci, 2003,86(10):3362—3365. 基因与萨福克羊群[2]、多浪羊[”]群体中的DRB1基 因的等位基因是相同的,然而基因型却不尽相同,这 [7]贾 斌,申 红,余智勇,等.多浪羊和中国美利奴羊MHC— DRB1基因多态性与包虫病的遗传易感性[J].中国人兽共患病 学报,2007,23(10):1004—1012. 可能是由于绵羊群体生存的微环境相同或类似,如 气候、生态环境、地理环境等因素,而这些因素可能 都会对其产生影响。 一[8]Larruskain A,Minguij6n E,Garcia—Etxebarria K,at a1.MHC class II DRB1 gene polymorphism in the pathogenesis of Maedi— Visna and pulmonary adenocarcinoma viral diseases in sheep 般认为,自然选择主要在蛋白质水平上起作 [J].Immunogenetics,2010,62(2):75—83. 68 动物医学进展2011年第32卷第5期(总第215期) ty of DRB genes of Aotus nancymaae,a primate model for hu— [9]Sayers G,Good B,Hanrahan J P,et a1.Major histocompatibility complex DRB1 gene:its role in nematode resistance in Suffolk man malaria parasites[J].Immunogenetizcs,2000。51(3):z19— 230. and Texel sheep breeds[J].Parasitology,2005,131(3);403— 409. 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Polymorphism Analysis 0f MHC—DRB 1 Gene in Wadi Sheep by PCR—RFLP XIAO Na ,REN Yan-ling ,LI Min。,DONG Wen—yah。,SHEN Zhi—qiang。’。 (1.Shandong Binzhou Anmimal Science&Veterinary Medicine Institute,Binzhou,Shandong,256600,China; 2.Research and Development Center of Wadi Sheep Breeding Technology,Binzhou,Shandong,256600,China; 3.Shandong Lvdu B 0fPc noZ0gy Lf .,Binzhou,Shandong,256600,China) Abstract:To investigate the polymorphism of major histoeompatibility complexⅡDRB1(MHC-DRB1)in Wadi sheep,the second exon of this gene in 82 Wadi Sheep was amplified by nested PCR and the amplified products were characterized by RFLP technique using 2 restriction enzymes,ie,Sac I andHae II.The re— suits showed that the extensive polymorphisms of the exon2 of MHC_DRB1 were found at two JOCi digested with Sac I andHaeⅢ,respectively,and these sites were controlled by two,five alleles,respectively.As some base mutations were found in MHC_DRB1 lOCUS,and according to the results in this paper,fifteen genetypes were found in Wadi sheep.The new allele MHC-DRB1.D was identified only in these Wadi sheep populations.The nucleotide and predicted amino acid sequence alignments of MHC—DRB1 alleles provided the evidence for considerable variation among the five alleles. Key words:Wadi sheep;MHC-DRB1 gene;PCR—RFLP;polymorphism
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