病毒学与抗病毒杂志类别:医学类型:研究文章

棘皮动物(无脊椎动物)的MHC基因

米歇尔·勒克莱尔 1阿丽亚娜快活 2而且皮埃尔·德拉格兰奇 2
1细胞生物学、发育生物学、免疫学学系,法国Orléans大学,Orléans
2研究和开发,基因切片技术,巴黎,法国

通讯作者(年代):
米歇尔·勒克莱尔
细胞生物学、发育生物学、免疫学学系,法国Orléans大学,Orléans

收到的日期: 2019年6月01日
接受日期: 2019年6月18日
发布日期: 2019年6月19日
DOI:

摘要

这是首次在棘皮动物和无脊椎动物中发现MHC II类基因。目前尚未发现MHC I类基因(e值太弱),但其在棘皮动物中的存在有待进一步研究。

关键字

MHC基因;棘皮类(无脊椎动物)

介绍

C.A Janeway在2001年写道:“MHC分子的功能是结合来自病原体的肽片段,并将它们显示在细胞表面,以供适当的T细胞[1]识别。其结果几乎总是对病原体有害的:被病毒感染的细胞被杀死,巨噬细胞被激活以杀死生活在细胞内囊泡中的细菌,B细胞被激活以产生抗体以消除或中和细胞外的病原体。因此,有强大的选择压力,有利于任何病原体突变的方式,它逃脱了MHC分子的呈现。

MHC的两个独立特性使得病原体很难以这种方式逃避免疫反应。首先,MHC是多基因的:它包含几个不同的MHC I类和MHC II类基因,因此每个个体都拥有一组具有不同肽结合特异性范围的MHC分子。第二,MHC是高度多态的;也就是说,在整个种群中,每个基因都有多个变体。事实上,MHC基因是已知的最具多态性的基因。由于MHC的多基因性,每个人在其细胞上都会表达至少三个不同的抗原呈递的MHC I类分子和三个(有时是四个)MHC II类分子。事实上,由于MHC的极端多态性和MHC基因产物的共显性表达,大多数人细胞上表达的不同MHC分子数量更大。

多态性一词来自希腊语poly,意为许多,morphe意为形状或结构。正如这里所使用的,它指的是一个基因位点的物种内变异,从而在其蛋白质产物中;占据该位点的变异基因称为等位基因。一些人类MHC I类和II类基因有200多个等位基因,每个等位基因在人群中出现的频率相对较高。因此,一个人的两个同源染色体上对应的MHC位点有相同的等位基因的可能性很小;大多数个体在MHC位点上是杂合的。在单个染色体上发现的MHC等位基因的特殊组合被称为MHC单倍型。MHC等位基因的表达是共显性的,两个等位基因的蛋白产物在细胞中表达,两个基因产物都能向T细胞呈递抗原。因此,每个位点上的广泛多态性有可能使个体中不同MHC分子的表达数量翻倍,从而增加了通过多基因繁殖已经存在的多样性。

除了高度多态性的“经典”MHC I类和II类基因外,还有许多编码MHC I类分子的基因表现出很少的多态性;其中大多数还没有被赋予功能。它们与MHC的第I类区域相连,它们的确切数量在不同物种之间,甚至在同一物种的成员之间存在很大差异。这些基因被称为MHC IB类基因;像MHC I类基因一样,它们编码β2-微球蛋白相关的细胞表面分子。它们在细胞上的表达是可变的,无论是在细胞表面的表达量还是在组织分布中。”

在人类中,主要组织相容性复合体(MHC) II类分子的主要功能是呈递主要来自外源的加工抗原。

MHC II类分子的组成性表达,也局限于免疫系统的专业抗原呈递细胞(APC)[2]。

既然我们已经发现了IPA(无脊椎动物原始抗体),为了更好地了解无脊椎动物的免疫系统,在Ophiocominanigra (Ophuirids)、Antedon bifida (Crinoïds)的无脊椎动物中寻找MHC基因(HLA-DRB1基因)(HLA-C基因)作为研究模型似乎是有用的[3-6]。另一方面,我们将看到MHC I类基因(HLA-C基因)对应的分子是一个由重链和轻链(β -2微球蛋白)组成的异二聚体。

材料和方法

动物

Ophiocominanigra (Ophuirid) Antedon bifida(Crinoid)从法国罗斯科夫生物海洋站获得。

获得ophuirid和crinoid mRNA

从其体内切除消化coeca,从Uptizol (Interchim)中提取mRNA,然后进行[7]质量控制。

测序

测序采用Illumina Next Seq 500,配对端:2。75个基点。转录组由RNA-Seq fastq文件组装,使用Trinity v2.1.1,默认参数[8]。使用ncbi-blast+ (v2.2.31+)中的makeblastdb应用程序,使用组装的转录本创建了一个BLAST数据库。然后使用ncbi-blast+中的blast应用程序对数据库中的感兴趣的转录本序列进行爆破,参数字大小为7[9]。

结果

MHC基因II类显著出现在蛇齿裂和Antedon bifida one的基因组中。下表给出了转录组,后面是序列。首先,Ophiocominanigra结果显示“HLA-DRB1”转录组具有短序列但特异性(表1)。

QueryID

这位名字

SubjectID

身份(%)

长度

不匹配

Gapopen

查询封面(%)

创造价值

Bitscore

NM_002124.3

HLA-DRB1

TRINITY_DN4807_c1_g1_i1

90年,77年

65,00

3.

2

5日00

1 00 e15汽油

84年,20

> TRINITY_DN4807_c1_g1_i1

5 'catatagtttagggggttataaaaaaatgactccggttactgacatatttgggaccccaactgtccaaaga
AAATTATAGCCCCTATAAATTATAATTTATTAATTTTTGTTTTCTCTTGTATAGGGACCAGAGCCAATCCCACT
GGAAGTTAGGGCACGAGCAGTCAAAGACCAATTTTAAATGTAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAATAAAAAATT
AAAAAAAAAAAAAAAAAAATAAAAAATTAAAAAAAAAAAAAAAAAAATAAA3”

表1:第一个Ophiocominanigra结果。
我们发现被称为HLA-DRB1 Antedon bifida的转录组具有以下e-value, identity, bit score。在5'-3'的序列也显示了一个较短的ophuirid: Ophiocominanigra,但保持高度特异性(表2)。

QueryID

查询名称

SubjectID

身份(%)

长度

不匹配

Gapopen

查询封面(%)

创造价值

Bitscore

NM_002124.3

HLA-DRB1

TRINITY_DN20232_c5_g3_i1

83年,05年

59

9

1

5日00

4, 00 e-06

52岁,80年

> TRINITY_DN20232_c5_g3_i1

5 'gcatgcctgtaatcccagctacttgggaggctgaggcaggagaatcacttgaacccaggaggcagaggtt
GTGGTGAGCCGAGATCATGCCATCGCACTCCAGCCTGGGCAATAAGAGCGAAACTCCGGTCTCAAACAAAC
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表2:SecondOphiocominanigra结果。
没有发现MHC ClassI基因,至少以显著的方式(e值不显著)。

结论

很明显,MHC classII基因(HLA-DRB1基因)存在于棘皮动物中,至少在具有复杂免疫系统的棘皮动物如Asterids、Ophuirids和Crinoïds中存在。研究棘皮目只有先天免疫反应的MHC系统也很有趣,如棘皮目,Holothurids[10]。HLA- drb1基因是人类白细胞抗原(HLA)复合体基因家族的一部分。

该基因编码的蛋白质属于HLA II类β链旁基。II类分子是由α链(DRA)和β链(DRB)组成的异二聚体,两者都固定在膜上。它在免疫系统中发挥核心作用,通过向T辅助细胞呈递来自细胞外蛋白的肽。II类分子在专业抗原提呈细胞(APC: B淋巴细胞、树突状细胞、巨噬细胞)中组成性表达,可在非专业抗原提呈细胞中诱导表达。DRB1的表达水平是其副核苷酸DRB3、DRB4和DRB5的5倍。DRB1在所有个体中都存在。DRB1的等位变异与DRB3、DRB4和DRB5基因中的一个或一个都没有关联。相关的假基因有4个:DRB2, DRB6, DRB7, DRB8和DRB9。

我们现在试图在Ophuirids和Crinoïds中寻找MHC I类基因。我们寻找的HLA- c基因也属于HLA复合体:它帮助免疫系统将人体自身的蛋白质与病毒、细菌等外来入侵者制造的蛋白质区分开来[11-13]。

尽管在无脊椎动物中寻找主要组织相容性复合体系统的所有努力都没有成功,但今天我们首次在棘皮动物中发现了MHC II类基因(HLA-DRB1基因):这是非常新奇的。这是比较免疫学领域的一个基础性发现。

参考文献

  1. Janeway CA, Travers P, Walport M, Shlomchik MJ(2001)免疫生物学纽约嘉兰科学出版。
  2. Holling TM, schten E, Elsen PJ (2004) T淋巴细胞中MHC II类分子的功能和调节:小鼠和男性。嗡嗡声。Immunol 65: 282 - 289。
  3. Leclerc, M.(2018)棘皮动物的补体系统包括凝集素通路。弓免疫过敏1:2 -2。
  4. Leclerc M(2016)一种无脊椎动物的Fab基因证据:Ophiocominanigra(棘皮目)。微生物学3:539-541
  5. Leclerc M (2016) Fc受体基因在一种无脊椎动物:Ophiocominanigra(棘皮目)中的证据。ec微生物学4:759-760。
  6. Leclerc M, Letourneur F, DavoultD, Jolly A, Grange P et al. (2018) crinoïd: Antedon裂的免疫基因证据。aA的证据。bifidaIGKappa基因,Fc受体基因。Int。j .疫苗Res 3: 1-2。
  7. Vincent N,Osteras M,Otten P, Leclerc M (2014) A. Rubens A海星IGKappa基因的新基因。Meta基因2:320-22。
  8. Grabherr MG, Haas BJ, Yassour M, Levin JZ, Thompson DA,等(2011)没有参考基因组的RNA-seq数据的全长转录组组装。生物技术29:644-652。
  9. Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ等人(1990)基本局部对齐搜索工具。J.Mol.Biol 215: 403 - 410。
  10. Leclerc M, Jolly A, Grange P (2018) crinoïd A. Bifida中补体基因的证据。与其他棘皮类的比较。Int。j .生物技术。生物工程5:17-18。
  11. Hiby SE, Walker JJ, O'shaughnessy KM, Redman CW, Carrington M,等(2004)物质KIR和胎儿HLA-C基因组合影响子痫前期风险和生殖成功。J. Exp. Med 200: 957-965。
  12. Khakoo SI, Thio CL, Martin MP, Brooks CR, Gao X,等(2004)HLA和NK细胞抑制受体基因在解决丙型肝炎病毒感染中的作用。科学305:872 - 874。
  13. Nair RP, Stuart PE, nisti, Hiremagalore R, Chia NVC等(2006)序列和单倍型分析支持HLA-C是银屑病的易感性1基因。

引用:Leclerc M, Jolly A, Grange P(2019)棘皮动物(无脊椎动物)的MHC基因。抗病毒病毒2:003。

版权:©2019米歇尔·勒克莱尔等人。这是一篇开放获取的文章,根据创作共用署名许可协议(Creative Commons Attribution License)发布,该协议允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制,前提是注明原作者和来源。

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