有尾兩棲動物MHC Ⅰ類基因的多態(tài)性及其進化機制.pdf

1、主要組織相容性復(fù)合體(Major histocompatibility complex,MHC)基因，是脊椎動物體內(nèi)普遍存在的一類多基因家族。其表達產(chǎn)物具有識別抗原，介導(dǎo)機體免疫反應(yīng)的重要作用。高多態(tài)性水平的MHC基因能夠增強機體抵抗病原的能力，因此，探究MHC基因的多態(tài)性及其進化機制，有助于了解適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的進化過程。目前對MHC基因多態(tài)性及其維持機制的研究，大多集中在哺乳類、鳥類和魚類等脊椎動物中，兩棲類作為最早開始陸棲的脊椎動物

2、，其水陸兩棲的生活環(huán)境使得它們接觸的病原體更為復(fù)雜，因此探討兩棲動物MHC基因的進化機制具有重要的意義。目前的研究主要集中在模式物種非洲爪蟾(Xenopus laevis)和一些無尾目動物中，有尾目MHC基因的進化機制尚不清楚。為了更加深入全面的探究兩棲動物MHCⅠ類基因的多態(tài)性水平及其維持機制，本研究選取有尾目3個科的5個代表物種，即紅瘰疣螈（Tylototriton verrucoosus）、無斑肥螈（Pachytriton lab

3、iatus）、商城肥鯢（Pachyhynobius shangchengensis）、巫山北鯢（Ranodon shihi）和中國大鯢(Andrias davidianus)，通過分子克隆和DNA測序等方法得到MHCⅠ類基因的序列，對5個物種MHCⅠ類基因的多態(tài)性水平及其進化機制進行研究，主要結(jié)果如下:
　　(1)5個物種共克隆得到1100余條序列，長度在730bp左右，包括部分的外顯子2和外顯子4及全部的外顯子3區(qū)域。并從克隆序

4、列中鑒定得到26個等位基因，它們的核苷酸多態(tài)性水平較無尾兩棲類動物低，結(jié)合其生活環(huán)境進行分析，我們推測物種對環(huán)境的適應(yīng)性與MHC基因的多態(tài)性水平相關(guān)。
　　(2)不同物種包含的等位基因數(shù)目不同。五個物種至少含有1-2個MHCⅠa類基因座，這種物種間基因座數(shù)目呈多態(tài)性的現(xiàn)象說明有尾兩棲類物種MHCⅠ類基因進化過程中經(jīng)歷了基因復(fù)制或丟失，符合基因“出生-死亡”進化模式(birth-and-deathmodel)。
　　(3)5個

5、物種的MHCⅠ類基因序列的平均核苷酸距離均小于平均氨基酸距離，暗示MHCⅠ類基因受到正選擇的作用。通過平衡作用檢測，發(fā)現(xiàn)受正選擇作用的氨基酸位點位于推斷的抗原結(jié)合位點(putative Antigen-binding sites，pABS)及其附近位置，并且五個物種中ABS區(qū)的非同義突變率與同義突變率的比值大于1(dN/dS＞1)，據(jù)此推斷在ABS區(qū)存在正選擇作用，結(jié)合ABS區(qū)識別和呈遞抗原的功能，我們認為有尾目MHCⅠ類基因在進化過程

6、中受到病原體介導(dǎo)的平衡選擇作用。
　　(4) MHCⅠ類基因的外顯子2和外顯子3的交界處檢測到多個重組斷裂位點，表明外顯子2與外顯子3/4發(fā)生了基因交換，這種重組模式與無尾兩棲類MHCⅠ類基因的外顯子改組(exon shuffling)相同，說明基因重組在有尾目MHCⅠ類基因的多態(tài)性進化過程中發(fā)揮著重要的作用。
　　(5)從三個外顯子區(qū)域的系統(tǒng)發(fā)育樹中發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域MHCⅠ類基因的進化關(guān)系在種間和種內(nèi)有明顯區(qū)別，這可能與發(fā)生