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        牛TLR2基因多態(tài)性研究進(jìn)展

        2018-01-19 17:51:48付保強(qiáng)鄭天宇朱喬峰劉麗霞
        中國(guó)牛業(yè)科學(xué) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:荷斯坦信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)乳腺炎

        彭 帥, 付保強(qiáng), 鄭天宇, 陳 朗, 朱喬峰, 劉麗霞

        (西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730030)

        Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)作為動(dòng)物機(jī)體重要的模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors),由Medzhitov等首次在人類身上發(fā)現(xiàn)并克隆[1],因其胞外段與果蠅Toll蛋白同源而引起人們的廣泛關(guān)注,迄今為止已有10余個(gè)家族成員[2],其中TLR2多位于免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞)表面,是一種跨膜糖蛋白,能識(shí)別病原微生物細(xì)胞壁中特定成分(肽聚糖、脂磷壁酸和脂多糖等),再把病原微生物入侵信號(hào)傳遞入細(xì)胞內(nèi),激起機(jī)體的免疫應(yīng)答。

        1 牛TLR2基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        牛的TLR2基因位于17號(hào)染色體上,mRNA序列總長(zhǎng)3 513 bp,共有2個(gè)外顯子,其CDS區(qū)位于外顯子2上,長(zhǎng)為2 355 bp,編碼784個(gè)氨基酸[3]。TLR2胞外段富集亮氨酸重復(fù)序列(Leucine- richrepeats,LRR),可以輔助識(shí)別病原體;胞內(nèi)段被稱為TLR結(jié)構(gòu)域(Toll/IL-1R),其與人類白細(xì)胞介素1受體(IL-1R)胞質(zhì)區(qū)結(jié)構(gòu)相似。牛TLR2可通過NF-Κb途徑誘導(dǎo)白細(xì)胞介素-1β的產(chǎn)生[4]。周峰等對(duì)TLR2跨膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析,結(jié)果表明TLR2可能是由胞外區(qū)(1 aa~587 aa),跨膜區(qū)(588 aa~610 aa),胞內(nèi)區(qū)(611 aa~784 aa)三部分組成的膜蛋白[5]。TLR2作為TLRs的家族成員之一,其活性居于前列,幾乎在所有組織中表達(dá),并且在脾臟中有高表達(dá)現(xiàn)象[6],離體培養(yǎng)的不活躍乳腺成纖維細(xì)胞也可以表達(dá)TLR2[7]。

        2 牛TLR2基因作用及調(diào)控機(jī)理

        牛TLR2基因是固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分,可識(shí)別并結(jié)合對(duì)應(yīng)的病原相關(guān)的分子模式(PAMPs),比如革蘭氏陽性菌的肽聚糖、脂磷壁酸以及革蘭氏陰性菌的脂多糖、類脂A等,PAMPs來源各不相同,但其化學(xué)本質(zhì)基本相同,即糖脂結(jié)構(gòu),PAMPs可以將病原體入侵信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)部,誘導(dǎo)并激活特定的免疫效應(yīng)分子(如炎癥細(xì)胞因子)表達(dá),從而啟動(dòng)固有免疫應(yīng)答[8]。TLR2還可以控制由細(xì)菌脂蛋白(BLP)引起的細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)-氧化氮依賴性殺菌活性以及促進(jìn)免疫細(xì)胞(如樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞)成熟和膜表面分子表達(dá)等。

        牛TLR2配體識(shí)別過程比較復(fù)雜,主要通過與TLR1/2結(jié)合形成異源二聚體來識(shí)別對(duì)應(yīng)配體,并且其自身結(jié)合的同型二聚體不能激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。配體包括PAMPs內(nèi)源性分子和合成性激動(dòng)劑[9]。TLR2與TLR6形成的異源二聚體可識(shí)別病原微生物的肽聚糖,與TLR1結(jié)合可識(shí)別細(xì)菌的脂多糖。隨后研究中發(fā)現(xiàn),沒有TLR1、TLR2的參與,TLR2也能激活免疫效應(yīng),說明TLR2在體內(nèi)具有很強(qiáng)的生物活性,還可與其他TLRs結(jié)合或與其他物質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生效應(yīng),如CD14便可與TLR2結(jié)合并產(chǎn)生活性[10]。

        牛TLR2介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)由許多分子共同參與進(jìn)行,由MyD88依賴性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和MyD88非依賴性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑組成,且相互依存[11]。PAMPs作用于TLR2,信號(hào)通過胞內(nèi)段的TLR結(jié)構(gòu)域進(jìn)而與MyD88結(jié)合,激活MyD88與白細(xì)胞介素1受體相關(guān)激酶(IRAK)的死亡結(jié)構(gòu)域發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致IPAK磷酸化后與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF6)結(jié)合形成復(fù)合物,進(jìn)而促進(jìn)炎癥因子的合成和釋放。

        3 牛TLR2的研究現(xiàn)狀

        近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)牛TLR2基因做了大量分子水平上的研究,為牛抗病育種提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)。張翠霞等對(duì)荷斯坦牛TLR2基因進(jìn)行了遺傳多態(tài)性分析,結(jié)果表明其存在3個(gè)單核苷酸突變,但都保持著中低度多態(tài)[12]。林寶山等建立了檢測(cè)牦牛TLR2基因mRNA含量的熒光定量PCR,研究發(fā)現(xiàn)TLR2基因在牦牛小腸中表達(dá)量最高[13]。Zheng等研究表明,在牛腸中,TLR2可識(shí)別并結(jié)合微小的隱孢子蟲[14]。Bhaladhare等發(fā)現(xiàn)牛TLR2存在3個(gè)SNP位點(diǎn)[15]。Zhao等對(duì)荷斯坦牛TLR2進(jìn)行多態(tài)性分析,發(fā)現(xiàn)新突變位點(diǎn)[16]。楊永江等篩選出6個(gè)荷斯坦牛TLR2基因的SNP位點(diǎn)[17]。

        牛TLR2與乳腺炎、結(jié)核病、子宮內(nèi)膜炎等疾病有關(guān)聯(lián),尤其是與奶牛乳腺炎具有密切的關(guān)聯(lián)。Goldammer等選用逆轉(zhuǎn)錄PCR的方法分離純化出TLR2基因的mRNA,進(jìn)一步利用原位雜交和熒光PCR研究發(fā)現(xiàn),在奶?;既橄傺讌^(qū)TLR2基因mRNA的轉(zhuǎn)錄量與不患乳腺炎區(qū)的轉(zhuǎn)錄量差異顯著,表明TLR2基因與奶牛乳腺炎有關(guān)聯(lián)[18]。馬騰壑等應(yīng)用酶切技術(shù)對(duì)荷斯坦牛TLR2基因進(jìn)行多態(tài)性分析,結(jié)果表明,第2外顯子上有3個(gè)突變位點(diǎn),但只有一個(gè)位點(diǎn)發(fā)生氨基酸的變化,并與乳腺炎抗性有關(guān)聯(lián)[19]。白杰等以中國(guó)荷斯坦牛和新疆褐牛作為研究對(duì)象,對(duì)TLR2基因外顯子2進(jìn)行多態(tài)位點(diǎn)篩選并進(jìn)行體細(xì)胞評(píng)分,研究發(fā)現(xiàn)TLR2基因有3個(gè)SNP位點(diǎn)[20],且乳腺炎和體細(xì)胞評(píng)分之間的遺傳相關(guān)性保持在0.3~0.98之間[21]。周峰等對(duì)南陽黃牛TLR2基因進(jìn)行研究,結(jié)果表明6個(gè)SNP位點(diǎn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異,表現(xiàn)出與牛結(jié)核病有關(guān)聯(lián)[22]。孫麗萍等研究表明,牛TLR2存在3個(gè)突變位點(diǎn),且嚴(yán)重感染乳區(qū)TLR2表達(dá)量明顯增加,說明其與乳腺炎有關(guān)聯(lián)[23]。董慧敏等對(duì)奶牛子宮注射金黃色葡萄球菌和大腸桿菌菌液,注射后子宮中TLR2的mRNA表達(dá)量顯著增加,表明TLR2與子宮內(nèi)膜炎有關(guān)聯(lián)[24]。牛TLR2基因與很多疾病具有較強(qiáng)的相關(guān)性,在牛的免疫應(yīng)答中起著至關(guān)重要的作用,由此可見,牛TLR2基因可作為??共∮N的候選基因,應(yīng)用于疾病的抗性分子標(biāo)記輔助選擇育種。

        4 展 望

        隨著時(shí)代的發(fā)展、科技的進(jìn)步,人們熱衷于追求高品質(zhì)牛奶及肉質(zhì),同時(shí)也意識(shí)到疾病會(huì)導(dǎo)致牛奶和肉質(zhì)中存在大量抗生素、炎癥因子等,嚴(yán)重影響消費(fèi)者的健康。目前將TLR2基因作為功能基因,研究基因本質(zhì)與疾病的相關(guān)性已有大量報(bào)道,研究只證明TLR2基因可以作為預(yù)防疾病的候選基因之一,但研究的深度和廣度還有待加深,如何把分子水平上的研究轉(zhuǎn)化到抗病育種、臨床治療等方面還沒有具體的方法。因此,通過整理歸納前人已有的研究數(shù)據(jù),可以對(duì)牛TLR2基因進(jìn)行更全面的分析,結(jié)合其多態(tài)性進(jìn)行臨床試驗(yàn)以及抗病育種具有重要意義。

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