Контрольные вопросы. 1. Дайте характеристику неспецифической и спе­цифической защитной функции организмов и укажите, какие органы несут ведущую роль в создании этих функций. 2 Клеточные факторы защиты, роль клеток белой крови, их развитие в онтогенезе 3. Иммуноглобулины, их классы, место синтеза и основные особенности в структуре молекулы, 4. Наследственные болезни у основных видов сельскохозяйственных живот­ных. 5. Методы выявления наследственных аномалий и болезней. 6. Исполь­зование индекса генетической устойчивости в селекции скота. 7. Генетический полиморфизм белковых систем у птицы и связь с ними резистентности.

ГЛАВА 16. ИММУНОГЕНЕТИЧЕСКИЙ И БИОХИМИЧЕСКИЙ БЕЛКОВЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ

Генетический полиморфизм отражает важнейшие особенности внутривидовой и межвидовой изменчивости, обусловленной наследственностью. Под генетическим полиморфизмом понимают наличие в популяции одновременно нескольких аллельных состояний гена конкретного локуса, определяющих формирование разных фенотипов данного признака. Термин «полимор­физм» введен Е. Фордом в 1945 г. применительно к различным признакам, обусловленным наследственностью.

Наличие в локусе нескольких аллельных состояний гена увеличивает генетическую изменчивость в популяции и сопро­вождается образованием гетерозиготных генотипов, которые благоприятствуют выживанию гетерозиготных особей Гетерозиготность локуса делает возможным подавление доминантным аллелем А вредных рецессивных аллелей а (А>а) или создание преимущества для организма за счет сверхдоминирования, ког­да генотип Аа оказывает большее положительное влияние, чем генотип АА (Аа>АА).

Гетерозиготность локуса может проявляться как в структурах иммунных систем антигенов, повышая защитные функции организма, так и в виде биохимического полиморфизма, когда разнообразие белковых или ферментных веществ, обусловлен­ных разными аллелями данного локуса, создает в организме возможности более гибкого взаимодействия со средой

В практике селекции важное значение имеет обнаружение проявляющих полиморфизм наследственно обусловленных признаков, которые либо сами являются предметом селекции, либо используются в косвенной селекции в качестве генетичес­ких маркеров хозяйственно полезных признаков, на совершен­ствование которых должна быть направлена селекция

Наследственно детерминированные биологические системы, такие как иммуногенетические образования в виде групп крови, а также генетически обусловленные полиморфные биохимичес­кие вещества (белки и ферменты крови, молока и других тканей организма), подтверждают наличие генетического полиморфиз­ма. Их применение основано на том, что группы крови и полиморфные системы белков не изменяются в процессе онтогенеза и являются пожизненной генетической характеристикой каждой особи.

Иммуногенетика. Новое направление в иммунологии начало формироваться с открытием К. Ландштайнером в 1900 г специ­фических реакций эритроцитов крови, происходящих при пере­ливании крови у человека. Было показано, что существует определенная система эритроцитарных групп, которые были названы группами крови. К настоящему времени у человека зарегистрировано 14 эритроцитарных систем групп крови. Генетику групп крови начали исследовать Дунгер и Гиршфельд (1910 г.), затем это было дополнено и получило объяснение в работах Бернштейна (1924 г.)

В 1947 г новое направление в биологии было названо иммуногенетикой. В основе ее объединены иммунологические и генетические методы, выявляющие особенности реакции между эритроцитарными антигенами и антителами.

Иммуногенетические исследования применительно к живот­ным были начаты в работах американских исследователей Оуэна, Стормонта и Ирвина (1944), затем Неймана и Серенсена (1956), Ренделя (1958). С 1957 г создана школа иммуногенетиков в Чехословакии (Матоушек) В 60-х годах развернуты исследования в Венгрии (Ромвари и др., 1961), в ГДР (Буш, 1963), Японии (Хосода, 1965) и в других странах

В нашей стране исследования в области иммуногенетики у сельскохозяйственных животных были начаты в 60-е годы. В настоящее время работа проводится во всех научно-исследо­вательских институтах животноводства союзных республик и во многих учебных сельскохозяйственных институтам Изучение антигенов эритроцитов осуществляется в племенных хозяйствах у всех основных видов сельскохозяйственных животных: крупного рогатого скота, лошадей, свиней, овец, птицы, пушных зверей, рыб. В последнее десятилетие в сферу иммуногенетических исследований вошло изучение антигенов белых клеток крови, спермиев и ряда других биологических объектов.

Особенности генетики эритроцитарных антигенов. Для изуче­ния и тестирования эритроцитарных антигенов в иммуногенетике применяют методы серологических реакций: реакции гемолиза эритроцитов, агглютинации, преципитации и др. С помощью этих тестов определяют индивидуальную антигенную характе­ристику у отдельных особей. Эритроцитарные антигены еще называют «кровяными факторами»

Эритроцитарные антигены представляют собой сложные биополимерные макромолекулы, которые накапливаются на оболочке (строме) эритроцитов и соединяются с молекулами веществ оболочки. Структура и химический состав эритроцитарных антигенов разнообразны и характерны для каждой особи того или иного вида. Молекулы антигенов содержат мукополисахаридные комплексы, Основа биосинтеза эритроцитарных антигенов определяется действием генов и структурами ДНК и РНК.

Антигены имеют различную специфичность: видовую, груп­повую, типовую, патологическую, органоидную, функциональ­ную. Антигенные особенности обусловлены последовательностью и качественными различиями аминокислот, а также особенно­стями строения первичной полипептидной молекулы антигена. На поверхности молекулы антигена имеются наиболее активные участки — детерминантные группы, которые определяют специ­фичность антигена.

Синтез каждого эритроцитарного антигена обусловлен дей­ствием одного гена. Антиген может наследоваться отдельно от других антигенов, проявляя чаще всего доминантный или кодоминантный тип наследования, и только в редких случаях наб­людается рецессивное наследование некоторых антигенов. Кро­ме отдельного наследования каждого антигена, наблюдается совместное наследование определенного сочетания нескольких антигенов. Это явление вызвано полным сцеплением тех генов данного локуса, которые детерминируют синтез совместно наследуемых антигенов.

Системы антигенных локусов группы крови и антигены с 1928 г. принято обозначать буквами латинского алфавита. Антигены обозначают прописными или строчными буквами латин­ского алфавита, но так как число антигенов велико и букв алфавита не хватает, их записывают с надстрочными или под­строчными индексами в виде штриха или цифры. Например, разные антигены получают обозначения: А, В, С, D, А¹, В₁ С¹ D₁ и т. п. Следует помнить, что А и А¹ или D и D₁ — это разные антигены, не связанные ни генетически, ни иммунологически друг с другом. Иногда антиген обозначают двумя буквами: строчной и прописной; так, некоторые антигены свиней запи­сывают следующим образом: Ea, Ее, Ed.

Антигены некоторых систем образуют группы с определен­ной комбинацией входящих антигенов — феногруппы. Число ан­тигенов в феногруппе системы локуса В включает 12 антигенов: В, G, К, О₂, Y₁, А´, В', Е₃', G', К', О', Y'. Для упрощения записи таких феногрупп вводят цифровой код, поэтому указан­ная феногруппа обозначается буквой системы и кодовым чис­лом: В28.

Одиночные или сцепленно наследуемые в виде постоянного сочетания антигены, которые передаются от родителей потомкам как наследственные единицы, называют группами крови. Каждая группа крови наследуется как определенная генетическая единица. В состав конкретной группы крови может вхо­дить один или несколько антигенов. Например, упомянутая феногруппа 528 из системы B крупного рогатого скота участ­вует в образовании группы крови со следующим антигенным составом. В, G, К, 0₂ ,Y₁, A', E₃', К'.

Контроль каждой группы крови обусловлен действием генов одного локуса и его аллелями.

Под аллелем подразумевают такой элемент генетической си­стемы организма, который характеризует различные состояния гена определенного локуса. Ген может иметь один аллель или несколько, и тогда образуется серия аллелей данного гена. Каждое животное в генотипе соматических клеток идет два аллеля локуса — один от матери, другой от отца, В иммуногенетике аллелем служит один антиген или комплекс антигенов, передаваемый как одно целое от родителей потомку. Если от­сутствует один из аллелей, то такое состояние гена в локусе считается рецессивным и тогда генотип животного выражают в виде дроби, в числителе и знаменателе которой для отсутст­вующего аллеля ставят прочерк. Например, при наличии одного аллельного состояния антигена А и отсутствии его второго аллеля генотип животного записывают так: А/ — или — /А.

Совокупность групп крови, контролируемых аллелями одно­го локуса, образует систему крови. Каждой системе крови при­сваивают определенное буквенное обозначение. Число уже открытых систем и входящих в каждую антигенов у животных разных видов неодинаково (табл. 41).

Системы групп крови подразделяют на простые, сложные, закрытые, открытые Если система содержит один-два антигена и имеет два аллеля — это простая система; например, у крупно­го рогатого скота это системы L, N.

Сложная система характерна тем, что в нее входят три ан­тигена и более, образующих комплексные группы (системы В, С у крупного рогатого скота). Закрытые системы отличаются тем, что генотипы животных можно выявить по антигенам эритроцитов. Открытые системы — это системы групп крови» при которых генотип животного можно установить по фенотипу только у некоторых гомозигот.

Эритроцитарные антигены и группы крови изучены у ряда других видов животных: кроликов, норок, крыс, мышей, собак, уток, индеек, верблюдов, северных оленей, рыб, китов и др.

Каждая генетическая система крови определяется аллелями какого-либо одного локуса и наследуется независимо одна от другой. При этом каждый аллель определяет образование одно­го эритроцитарного антигена. Если локус имеет два аллельных состояния, то это вызывает формирование двух или трех гено­типов и соответствующее количество фенотипов, например, си-
<предыдущая страница