doi: 10.15389/agrobiology.2018.2.235rus
УДК 636.082:636.018:571.27
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАРКЕРЫ В СИСТЕМЕ ПРОЯВЛЕНИЙ
ИММУННОГО ОТВЕТА
(обзор)
А.Ф. ЯКОВЛЕВ
Гетерогенность популяций по иммунному ответу формируется благодаря генетическому контролю и сложной генетической регуляции функций иммунной системы. Целью статьи был анализ молекулярных механизмов клеточно-опосредованного и гуморального иммунного ответа и маркирования этих признаков для их включения в геномные показатели отбора. Доказано наличие генотипических различий между особями по восприимчивости и толерантности к инфекционным заболеваниям (S.C. Bishop с соавт., 2014). Результаты исследований свидетельствуют о многочисленных однонуклеотидных полиморфизмах (single nucleotide polymorphisms, SNP), модифицирующих степень проявления иммунного ответа у животных, что позволяет рассчитать геномные коэффициенты племенной ценности для этого признака. Существует необходимость в оценке дисперсии косвенных генетических эффектов, которые помогают открыть новые возможности для борьбы с инфекционными заболеваниями посредством отбора. Вместе с тем следует отметить, что на сегодняшний день генетический подход, основанный на количественном анализе индивидуальных проявлений патологии у особи, позволяет охватить только часть полной наследственной изменчивости, влияющей на динамику инфекционных заболеваний. Наиболее перспективным направлением в этих исследованиях представляется оценка характера экспрессии генов, в особенности генов иммунного ответа (В.В. Фирстова с соавт., 2010). Использование SNP-чипов высокой плотности для анализа геномной области главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex, MHC-B), которая охватывает у птиц 209296 п.н., позволило определить 45 основных генов с эффектами увеличения разнообразия посредством рекомбинаций. Полученные данные расширяют представление о вкладе рекомбинаций в формирование разнообразия по гаплотипам МНС-B, включая возможность выявления горячих точек таких рекомбинаций и оценки их частоты (J.E. Fulton с соавт., 2016). На хромосомах кур картированы каузативные мутации, которые вызывают генетическую изменчивость врожденных и адаптивных иммунных реакций (A. Slawinska с соавт., 2013). Поиск ключевых мутаций, ответственных за изменчивость иммунного ответа, можно рассматривать как подход в диагностике восприимчивости к заболеваниям. Так, выявлены ассоциации мононуклеотидного полиморфизма с восприимчивостью к туберкулезу (M.L. Bermingham с соавт., 2014). Иммунные реакции попадают в категорию сложных количественных признаков и находятся под контролем нескольких генов, при этом заметное влияние оказывает окружающая среда. Очевидно, в формировании врожденного и адаптивного иммунитета могут принимать участие некоторые гены общего, универсального действия. Можно считать, что для таких иммунных реакций характерен преимущественно аддитивный тип наследования (M. Siwek с соавт., 2015). Селекция на резистентность к заболеваниям представляет серьезные сложности из-за низкой наследуемости. Возможности классического генетического анализа недостаточны для оценки изменчивости этого признака и практического применения в селекции, однако развитие методов молекулярного маркирования создает новые перспективы для отбора на повышение устойчивости животных к заболеваниям. Проведенные исследования ассоциаций различных геномных элементов и общего адаптивного иммунного ответа у разных видов сельскохозяйственных животных дают отправную точку для реализации таких планов. Определение кандидатных генов и биологических путей, связанных с иммунной реактивностью, может помочь в понимании важных процессов, лежащих в основе резистентности или восприимчивости животных к инфекционным болезням.
Ключевые слова: иммунный ответ, антитела, геном, однонуклеотидный полиморфизм, SNP, заболевания, резистентность, селекция, количественные признаки, рецепторы, животные, наследуемость, ассоциации, мутации.
MOLECULAR MARKERS IN IMMUNE RESPONSE MANIFESTATIONS
(review)
A.F. Yakovlev
The immune system is genetically controlled and responsible for population heterogeneity on the immune response. The aim of the article is to analyze molecular mechanisms of cell-mediated and antibody-mediated immune response and molecular markers for genomic selection. Genotypic differences between individuals in terms of tolerance/susceptibility to infectious diseases are characteristic of animal populations (S.C. Bishop et al., 2014). Data massive indicates multiple SNPs associated with high and low immune responses of animals, providing the possibility of calculating the coefficients of genomic breeding values for this attribute. There is a need to assess the dispersion of indirect genetic effects that help to open up new possibilities for the control of infectious diseases through selection. However, it should be noted that the quantitative genetic analysis based on individual animal disease status covers only part of the total genetic variation that affects the dynamics of infectious diseases in populations. Estimation of gene expression patterns in a particular immune response is considered as the most valuable (V.V. Firstova et al., 2010). Study of the major histocompatibility complex (MHC-B) 209296 bp region in birds with high-density SNP chips allowed the authors to determine 45 key genes which affect MHC-B diversity through recombination. The findings extend the understanding of the contribution of recombination to the diversity of MHC-B haplotypes, including the ability to identify hot spots and recombination estimation of recombination frequency (J.E. Fulton et al., 2016). The causative mutations related to the basic genetic variability of innate and adaptive immune responses in chickens are mapped (A. Slawinska et al., 2013). Search for causal mutations responsible for genetic variation in the immune response can be used as an approach to diagnostic tests. E.g., SNP associated with susceptibility to tuberculosis are detected (M.L. Bermingham et al., 2014). Immune response falls into a category of complex and quantitative traits that are under control of multiple genes with a noticeable influence of the environment. Obviously, some genes of common universal action may participate in innate and adaptive immunity. We can assume that such immunity has predominantly additive mode of inheritance (M. Siwek et al., 2015). Breeding for diseases resistance is greatly difficult because of low heritability and lack of estimates for comprehensive genetic assessment of the disease resistance variability. Growing genomic evaluations of the animals has created a basis for the use of molecular markers in breeding to increase animal resistance to diseases. Studies of the genome and the overall adaptive immune response associations in different species of farm animals provide an important starting point for the implementation of such plans. Identification of potential biological pathways and genes associated with immune response can assist in advancing the understanding of the important processes in animal resistance or susceptibility to diseases.
Keywords: immune response, antibodies, genome, single nucleotide polymorphism, SNP, disease, resistance, selection, quantitative traits, receptors, animals, heritability, associations, mutations.
Всероссийский НИИ генетики и разведения |
Поступила в редакцию |
