Ana səhifə

Masarykova univerzita


Yüklə 145.28 Kb.
səhifə4/6
tarix25.06.2016
ölçüsü145.28 Kb.
1   2   3   4   5   6

3.4.MHC u plazů a obojživelníků

MHC systém u plazů nebyl zatím příliš podrobně studován, Kaufman a kol. (1990) však u něj potvrdili existenci polymorfních genů MHC třídy I a II. Další studie pak byly prováděny např. u krokodýlů (Edwards a kol., 1995) nebo u hatérie novozélandské (Miller a kol., 2005).

U obojživelníků byla v souvislosti s MHC systémem studována žába (Xenopus leavis), u níž byly stejně jako u savců popsány geny třídy I, II a III, u kterých byla rovněž prokázána těsná vazba. Co se jejich organizace týče, leží lokus třídy I mezi lokusy třídy II a III, čímž je podobná organizaci lokusů u ptáků (Nonaka a kol., 1997). U žáby byl zjištěn pouze jeden gen klasické třídy I (Shum a kol., 1993), se kterým jsou vázány geny pro TAP-1 a TAP-2 (Flajnik a kol., 1999). Byla rovněž zjištěna přítomnost neklasických MHC I genů a oblasti podobné Rfp-Y u ptáků (Flajnik a kol., 1993).

3.5.MHC u ryb

Studie MHC genů byly provedeny u mnoha druhů ryb z podtřídy Teleostei a u všech bylo zjištěno několik společných znaků: lokusy třídy I, II a III na sebe nejsou z důvodu translokace vázány (Kuroda a kol., 2002), geny pro TAP-1. TAP-2 a LMP jsou stejně jako u ptáků ve vazbě s geny MHC třídy IA (Nonaka a kol., 2001) a některé geny třídy III nesouvisející s imunitou jsou ve vazbě s geny MHC třídy I. Podrobné studie v oblasti MHC jsou známy např. u čtverzubce fugu (Fugu rubripes) (Clark a kol., 2001), dánia pruhovaného (Danio rerio) (Michalová a kol., 2000), halančíka japonského (Oryzias latipes) (Naruse a kol., 2000), pstruha duhového (Oncorhynchus mykiss) (Hansen a kol., 1999) a kapra obecného (Cyprinus carpio) (Wiegertjes a kol., 1997).

První genová sekvence MHC byla popsána u kapra obecného (Cyprinus carpio) a brzy následoval popis sekvencí u dalších druhů z podtřídy Teleostei jak pro MHC geny třídy I a II, tak pro β2-mikroglobulin. Klein a kol.v  roce 1990 zavedl jednotnou nomenklaturu MHC, ve které se jednotlivé alelické varianty označují zkratkou rodového a druhového jména, příslušným genem a lokusem MHC a nakonec pořadovým číslem označujícím konkrétní alelu. Tak se např. pro jednotlivé geny u kapra Cyprinus carpio používá zkratka Cyca, pro geny pstruha duhového (Oncorhynhcus mykiss) zkratka Onmy a pod.

V současné době se u podtřídy Teleostei v souvislosti s evoluční a populační genetikou nejintenzivněji studují sekvence genů třídy II β-řetězce, které patří k vysoce variabilním oblastem MHC komplexu (Dixon a kol., 1996).

Nejbližší příbuzní zástupců čeledi Gobiidae, u nichž byly udělány podrobnější studie MHC, jsou zástupci čeledi Cichlidae z řádu Perciformes. U jedinců z jezer Východní Afriky již v roce 1993 Klein a kol. (1993a) odhalili přítomnost mnohonásobných lokusů pro MHC třídu I a II a rovněž byla prokázána vysoká variabilita genů třídy IIB jak mezidruhová tak
i vnitrodruhová (Klein a kol. 1993b). V roce 1997 pak byly rovněž u východoafrických ryb z čeledi Cichlidae doplněny poznatky o MHC genech třídy I, u nichž byla prokázána extrémní variabilita (Sato a kol., 1997). Figueroa a kol. (2000) pak osekvencovali čtvrtý lokus MHC genů třídy IIB a srovnali variabilitu genů u různých skupin ryb v rámci této čeledi a ve stejném roce pak Murray a kol. (2000) popsali geny třidy IIA, jejich vazbu
a varianty.


4.POLYMORFIZMUS MHC GENŮ A JEHO VÝZNAM

MHC komplex je charakteristický nejen vysokou hustotou genů, ale také největším polymorfizmem lokusů v známém genomu obratlovců (Apanius a kol., 1997). Geny pro MHC jsou jedinečné v tom, že mají vysoký počet různých alel kódující funkční proteiny, jejichž nukleotidové sekvence se od sebe výrazně liší (Klein a Figueroa, 1986). Nejvyšší míra polymorfizmu je lokalizována na místě pro navázání peptidu (PBR) a předpokládá se, že každá specifická varianta alely zprostředkuje vazbu jedinečnému repertoáru antigenních peptidů (Nelson a Fremont, 1999). MHC geny jsou ko-dominantní, to znamená, že se projeví obě dvě alely, jsou-li různé. A protože se u každého jedince nachazí jedna alela genu pro MHC od matky a jedna od otce, bude vzhledem k velkému polymorfizmu MHC genů velmi pravděpodobné, že se budou obě zděděné alely od sebe lišit a zvýší se imunokompetence daného jedince.

V obraně hostile proti patogenům a parazitům je polymorfizmus MHC genů velmi důležitý. Pro spuštění specifické imunitní odpovědi je třeba, aby měl hostitel dostatečný repertoár různých MHC glykoproteinů a byl tak schopen rozpoznat co nejširší spektrum antigenních peptidů různých patogenů. Pokud však přesto určitému jedinci chybí příslušná alela pro vazbu konkrétního antigenu, stále je velmi pravděpodobné, že tato alela bude přítomna u jiných jedinců populace. Polymorfizmus MHC genů má tedy význam jednak při ochraně konkrétního jedince, tak i při ochraně celé populace (Krejsek a Kopecký, 2004).

4.1.Trans-species polymorfizmus

Dalším charakteristickým znakem MHC genů je trans-species polymorfizmus, který lze charakterizovat jako přítomnost společných alelických linií u blízce příbuzných druhů. Tyto společné alelické linie se nacházejí v genomu jednotlivých druhů dlouhodobě a jejich divergence zřejmě probíhala dříve než speciace. Trans-species polymorfismus je udržován stabilizující selekcí - v důsledku jejího působení přechází shodné alely MHC genů ze společného předka i na druhy z něj vzniklé, kde jsou dlouhodobě zachovávány (Figueora a kol., 1988; Takahata a Nei 1990; Grasser a kol., 1996; Vogel a kol., 1999).

Trans-species polymorfizmus byl u ryb prokázán u genů MHC I v oblasti druhého exonu u lososovitých (Salmonidae) (Garrigan a Hedrick, 2001) nebo např. v exonu 2
a exonu 3 MHC IIB u kaprovitých (Cyprinidae) (Ottová a kol., 2005) či zástupců čeledi Cichlidae (Figueroa a kol., 2000).

4.2.Mechanizmy udržování polymorfizmu MHC genů

Jedna z dřívějších hypotéz zabývajících se mechanizmem udržování polymorfizmu MHC genů vychází z neutrální teorie molekulární evoluce (Kimura, 1968) a předpokláda, že u MHC genů docházelo k častějším mutacím než v jiných oblastech savčího genomu. V porovnání s ostatními geny se však ukázalo, že je rychlost mutací u MHC genů naopak nižší než u ostatních savčích genů (Hughes a Hughes, 1995). Nyní se předpokládá, že na vzniku a udržování polymorfizmu MHC genů se podílí více faktorů - akumulace spontáních mutací, genové přestavby, kombinace více typů selekcí (Parham a Otha, 1996). V dnešní době jsou převážně brány v úvahu dvě hlavní hypotézy udržení polymorfizmu, a to mechanizmy založené na parazitem řízené selekci (pathogen-driven selection) (Clarke


a Kirby, 1966) a dále mechanizmy založené na preferenci sexuálního partnera (matig preferences) (Potts a kol., 1991; Brown a Eklund, 1994).

4.2.1.Parazitem řízená selekce

Již v roce 1966 Clarke a Kirby navrhli jako možné vysvětlení pro udržování vysoké míry polymorfizmu MHC genů princip selekce a dodnes je polymorfizmus MHC považován za výsledek stabilizující selekce, která by mohla probíhat dvěma možnými způsoby: selekcí ve prospěch heterozygotů (Overdominant selection) (Doherty a Zinkerangel, 1975: Hughes


a Nei, 1988: Takahata a Nei, 1990) a selekcí závislou na frekvenci (Frequency dependent selection) (Clarke a Kirby, 1966; Takahata a Nei, 1990).
Selekce ve prospěch heterozygotů
Mechanizmus selekce ve prospěch heterozygotů je založen na předpokladu, že v populaci vystavené patogenům a parazitům jsou heterozygoti oproti kterémukoliv
z homozygotů zvýhodněni. Heterozygotní jedinci mohou obsahovat více různých alel MHC genů a jsou tedy schopni prezentovat širší spektrum antigenních peptidů než homozygotní jedinci (Doherty a Zinkerangel, 1975). Výhoda heterozygotů však závisí na jednotlivých alelách, které jedinec vlastní a do jaké míry se spektrum antigenních peptidů prezentovaných prostřednictvím těchto alel překrývá. Nicméně díky teorii selekce ve prospěch heterozygotů se očekává výrazné zvýhodnění jedinců s nejvíce variabilními geny pro MHC a naopak
u jedinců s omezenou diverzitou MHC genů se předpokládá zvýšená citlivost vůči infekčním onemocněním (Jeffery a Bangham, 2000). Některé studie například prokázaly rychlejší průběh onemocnění AIDS u Afro-američanů homozygotních v lokusu HLA I. třídy (Carrington a kol., 1999) nebo výhodu heterozygotů v lokusu HLA II. třídy při infekci virem žloutenky B (Thurzs a kol., 1997).
Selekce optimálního počtu alel
Bylo však dokázáno, že heterozygoti s maximálním počtem různých alel mohou být naopak v nevýhodě, protože je u nich potřeba eliminovat více linií T-lymfocytů, které jsou autoreaktivní (Nowak a kol., 1992) a mohou tak mít v důsledku negativní selekce nedostatečné množství různých linií T-lymfocytů a následkem toho i sníženou schopnost rozpoznat některé antigenní peptidy. Byla proto vytvořena další teorie, která vychází z předpokladu, že u hostitelů může docházet k optimalizaci průměrného počtu alel a tím se zlepšuje imunitní odpoveď daného jedince na infekci patogenem (Nowak a kol., 1992). V případě teorie optimálního počtu alel se zároveň hovoří o souvislosti se sexualní preferenci (viz níže), kdy se hostitel snaží volbou vhodného partnera optimalizovat počet alel u potomstva. Např. samičky ryby koljušky tříostné (Gasterosteus aculeatus) s malým počtem alel si pro páření přednostně vybírají samečky s větším počtem alel, než je průměr v populaci, a obráceně (Reusch a kol., 2001).
Selekce závislá na frekvenci
Dalším z mechanizmů zajišťujícím rovnoměrnost zastoupení jednotlivých alel genů MHC v populaci je patrně selekce závislá na frekvenci, která působí ve prospěch méně početné alely. Princip selekce závislé na frekvenci alely (nebo též výhoda vzácné alely), spočívá v případě MHC genů v tom, že se jedinec se vzácnou alelou může lépe bránit nově vzniklé variantě patogenu. Podle této teorie patogeny nejčastěji napadají hostitele s běžně se vyskytujícím genotypem v populaci, čímž jsou hostitelé se vzácným genotypem selekčně zvýhodněni (Clarke a Kirby, 1966). V tomto případě alely, které zaručují specifičtější imunitní odpověď vůči patogenu, postupně zvýší v populaci svou frekvenci a frekvence nejčastějších alel klesá (Parham a Otha, 1996). Rychlost této změny závisí na epidemiologickém charakteru jednotlivé infekce a rychlosti evoluce v hostitelské populaci (Jeffery a Bangham, 2000). Vzácná alela tak časem převáží nad původní alelou a patogen se na ni adaptuje. Tím ztratí selekční výhodu, kterou naopak získá alela původní, která posléze vystupuje v roli alely vzácné. Tento proces se cyklicky opakuje (Gilbert a kol., 1998).

4.2.2.Sexuální preference

Další mechanizmus udržování polymorfizmu MHC genů je založen na sexualní preferenci partnera. Byly zformulovány dvě hlavní hypotézy, které se tímto problémem zabývají (Penn, 2002).

První hypotéza předpokládá volbu sexuálního partnera založenou na variabilitě MHC genů za účelem vytvoření výhodného, vůči parazitům rezistentího genotypu u potomstva. Může jít jednak o již zmíněný mechanizmus sexuální prefernce, který vede k optimalizaci počtu alel (Reusch a kol., 2001), a nebo o výběr partnera s odlišnými (tj. komlementárními) MHC alelami za účelem zplození heterozygotního a tudíž více rezistentního potomstva (compatible genes hyphotesis) (Doherty a Zinkerangel, 1975; Wakeland a kol., 1990). Další teorie (good gene hyphotesis) zase předpokládá, že jedinec s vhodným genotypem není parazitován, je v dobré kondici a dobře exprimuje sekundární pohlavní znaky. Výběr partnera na základě sekundárních pohlavních znaků tak vlastně představuje výběr dobrých MHC genů pro vzniklé potomstvo (Hamilton a Zuk, 1982).

Druhá hypotéza popisuje reprodukčně izolační mechanizmus, kdy MHC geny umožňují rozpoznání geneticky příbuzných jedinců (Potts a Wakeland, 1990). Protože jsou MHC geny velmi polymorfní, je pravděpodobné, že jedinci se stejnými alelami pro MHC jsou v příbuzenském vztahu. Výběrem vhodného partnera se tak zabrání páření mezi příbuznými jedinci a minimalizují se tak negativní následky inbreedingu, jako je snížení variability MHC genů nebo vyštěpení recesivní alely se škodlivou mutací (Jordan a Bruford, 1998).



1   2   3   4   5   6


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©atelim.com 2016
rəhbərliyinə müraciət