Состояние исследований главного комплекса гистосовместимости (OLA) у овец
У овец, как и у других сельскохозяйственных животных, идентифицированы генетические локусы главного комплекса гистосовместимости (Ovine leukocyte antigen, OLA). В настоящее время уже четко известно, что главный комплекс гистосовместимости (МНС) является мультигенным семейством, проявляющимся необычным полиморфизмом отдельных локусов, высоким уровнем их гетерозиготности у отдельных индивидуумов. OLA, как МНС человека и других видов животных, по своей структуре подразделяется на три крупных семейства, обозначенных как антигены класса I, класса II и класса III.
Установлены аллели, определяющие устойчивость организма к определенным инфекционным болезням. Так, у овец суффолкской породы в Ирландии показан механизм устойчивости к нематодам, маркером которого явился аллель DRB1*1101 класса II OLA. У крупного рогатого скота выявлен DRB3*011:01 аллель BoLA, отражающий устойчивость животных к лейкозу.
Исследованиями у овец установлено, что OLA-гены Ovar-DRB1 и Ovar-DQB привлекают значительное внимание иммуногенетиков из-за их участия в презентации и распознавании чужеродных антигенов. У специалистов данного направления сложилось понимание о важности генетического разнообразия и вариабельности генов Ovar-DRB1 и Ovar—DQB для программ разведения и усилий по сохранению пород овец, устойчивых к различным заболеваниям.
Таким образом, OLA играет решающую роль в том, как иммунная система различает свои клетки от чужеродных и формирует иммунологический ответ на инфекции. Поэтому генотипирование животных по OLA-генам является важным для понимания работы иммунной системы и развития методов диагностики различных заболеваний, связанных с иммунитетом.
Самыми изученными животными по OLA наряду с овцами являются приматы, собаки, рыбы, крупный рогатый скот, лошади, свиньи, крысы, куры, козы.
Под эгидой Международного общества генетики животных (МОГЖ) (International Society for Animal Genetics, ISAG) создан проект базы данных по OLA (Immuno Polymorphism Database, IPD-MHC). Он собирает и экспертно отслеживает генотипы и аллели локусов OLA у различных видов животных и предоставляет инфраструктуру и инструменты для проведения точного анализа.
С момента первого выпуска базы данных в 2003 году IPD-MHC расширился и в настоящее время содержит ряд конкретных разделов (более 7000 аллелей от 70 видов).
Цель исследований — анализ работ, посвященных состоянию изученности генов OLA у овец и естественной устойчивости или чувствительности к различным инфекционным факторам.
Материалы и методы исследований
В работе использовали системный анализ, статистический обзор литературных данных из российских и зарубежных источников. Поиск осуществлялся в базах eLibrary, Cyberleninka, PubMed, в базе иммунополиморфизмов IPD и на сайте Researchgate в соответствии с разработанной стратегией учета критериев включения и невключения полнотекстовой публикации или генетических структур в тот или иной локус.
Глубина поиска — 45 лет. Для подготовки обзора проводили отбор публикаций, в которых оценивали описание генов OLA у овец, наличие методики их исследования. Стратегия поиска представлена в таблице 1.
Поиск литературы осуществлялся по поисковым запросам OLA DRB sheep, OLA DQB sheep, OLA у овец. Дополнительно осуществляли поиск по спискам литературы полнотекстовых статей с последующим поиском источников на перечисленных электронных ресурсах.
В исследование включали полнотекстовые статьи, отвечающие цели исследования, год публикации которых попадал в промежуток 1979–2024 гг. Такой большой диапазон обусловлен тем, что в действительности в мире на сегодняшний день мало публикаций, посвященных OLA.
Таким образом, окончательный наиболее полный на момент проведения исследования список включал 39 публикаций, из которых извлекали информацию по параметрам: фамилия и инициалы первого автора исследования, ссылка, год публикации, наличие информации об OLA, генах DRB, DQB, наличие методики исследований.
Результаты и обсуждение
В последние годы проводятся интенсивные исследования по разработке методик для улучшения определения структур OLA, изучения геногеографии антигенов, аллелей и генотипов OLA у овец. Это видно из представленных доктором K. Ballingall и профессором M. Stear материалов, которые были предложены ими на заседании Комитета по сравнительной номенклатуре OLA MHC 28 сентября 2005 года (г. Глазго, Великобритания). Позднее более четко эти результаты были воспроизведены в работе S. Ellis et al..
Вместе с группой ученых, работающих по другим видам животных, удалось дать классификацию по аллелям и генотипам 10 локусов класса II и I OLA у овец. Международным коллективом специалистов было предложено, чтобы полученные материалы по OLA максимально соответствовали стандартам, которые даны для человеческих лейкоцитарных антигенов (HLA) и крупного рогатого скота (BoLA).
Принципиальным явилось использование различных видовых обозначений внутри рода Ovis. Например, последовательности, полученные от домашней овцы Ovis aries, будут иметь префикс Ovar. Аллели от других видов рода Ovis будут использовать видоспецифичный префикс Ovca для толсторогого барана (Ovis canadensis), обитающего на территории Канады и США.
Ovda для барана Да́лла (Ovis Dalli), или тонкорогого барана, будут называться независимо от аллелей Ovda-DRB1. Ovar-DRB1*01:01 будет использоваться в качестве эталона при сравнении последовательностей у видов рода Ovis при характеристике полученных данных.
Обновленную информацию рекомендаций по характеристике аллелей в локусах OLA можно найти в работе K.T. Ballingall et al.. В 2016 году было решено, что в соответствии с номенклатурой HLA вся номенклатура аллелей овец должна включать использование двоеточия для определения аллельного семейства и члена семейства, а также дополнительное разнообразие в кодирующих и некодирующих областях гена.
OLA у овец был впервые определен серологическими методами. У овец были описаны три локуса OLA класса I (A, B и C), контролирующие 16 специфичностей.
Позднее организация и полиморфизм генов МНС овец были изучены методом Саузерн-блот с использованием кДНК-зондов MHC человека класса I, класса II и C4. Затем R. Hediger и R. Hediger et al., а потом E.A. Mahdy et al. методом гибридизации in situ с использованием кДНК-зонда класса I человека определили OLA на 20-й хромосоме между участками q15-q23.
Антигены OLA подразделяются на антигены класса I и класса II. В OLA класса I включены 32 аллеля Ovar-N локуса. Класс II OLA (Ovine leukocyte antigen) представлен аллелями пяти полиморфных локусов овец: DRB1 (n = 130), DQB2 (n = 27), DQB1 (n = 22), DQA2 (n = 14), DQA1 (n = 12). В этот список входят два локуса — Ovca-DRA (n = 10) и Ovca-DRB1 (n = 8), выявленные у канадских толсторогов (лабораторное обозначение — Ovca от Ovis canadensis).
В список вошли еще два близкие к DQB человека локуса — Ovar-DQB2like (n = 4) и Ovar-DQA2like (n = 3) — с соответствующими лабораторными обозначениями (like — подобный).
Все антигены представлены на поверхности соматических клеток и необходимы для распознавания трансформированных клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами. Классифицированные антигены класса I и класса II обусловлены 262 аллелями 10 локусов овец.
Антигены OLA класса II находятся на поверхности макрофагов и В-лимфоцитов. Важнейшая функция антигенов класса II — обеспечение взаимодействия с Т-лимфоцитами в процессе иммунного ответа на чужеродные антигены.
Номенклатура OLA класса I
Номенклатура HLA класса I положена в основу аналогичной структуры OLA овец. Названия аллелей основаны на аминокислотной последовательности и состоят из 5–9 цифр. Первые три цифры обозначают «группу» аллеля, вторые две указывают на изменение кодирования, следующие две указывают на изменения некодирующей части, а последние две показывают на изменения в промоторе (интроне). Каждая группа отделяется двоеточием.
Назначение локуса OLA класса I
Судя по генетическому анализу транскрибируемых генов OLA класса I у овец, вполне вероятно, что локусы класса I различаются между гаплотипами, и зачастую точное отнесение отдельных аллелей к определенному локусу пока невозможно, поэтому все аллели класса I имеют префикс N, обозначающий «не присвоено», и пронумерованы в одной серии.
Следует отметить ограниченное количество доступных последовательностей, что не позволяет различать ранее открытые и недавно обнаруженные аллели.
Характеристика аллелей OLA класса II
Номенклатура аллелей. У овец (Ovis aries) DRB1 является основным транскрибируемым и полиморфным локусом. В таблице 2 представлены 20 аллелей и принятая номенклатура по обозначению аллелей в локусах Ovar-DRB1 и Ovar-N. Первые две цифры после обозначения вида и локуса (Ovar-DRB1) представляют собой аллельное семейство (Ovar-DRB1*01,*02 и т. д.). Антигены внутри семейства различаются не более чем на четыре аминокислоты формируемого им белка и кодируемые вторым экзоном аллеля.
Следующие две цифры указывают на изменение кодирования внутри аллельного семейства или в кодирующей области (Ovar-DRB1*01:01, Ovar-DRB1*01:02), а другие две цифры (Ovar-DRB1*01:01:02) можно использовать для указания молчащих или синонимичных замен (изменений, не влияющих на структуру белка) внутри кодирующей области, вследствие чего замена нуклеотида в кодирующей части гена не вызывает изменений в последовательности аминокислот белка. Дополнительные две цифры могут использоваться для идентификации аллельных различий внутри интронных областей.
Состояние изученности генетических маркеров у овец
Первые исследования по изучению OLA овец были начаты в конце 70-х годов прошлого века. Они касались выявления антигенов OLA класса I с помощью реакции цитотоксичности между лейкоцитарными антигенами и аллоиммунными сыворотками.
Аллоиммунные сыворотки были получены в процессе иммунизации овец-реципиентов сначала цельной кровью, а затем чистыми лейкоцитами овцы-донора. Первые работы во Франции показали многообразие антигенов на оболочках лейкоцитов. В процессе проведенных целенаправленных абсорбций в стране был накоплен банк сывороток-реагентов для выявления лейкоцитарных антигенов OLA класса I.
В данной работе представлена характеристика локусов OLA, обладание которыми у конкретных пород овец могут с высокой вероятностью показать устойчивость или восприимчивость к различным заболеваниям. Выявлен ряд аллелей генов OLA класса II, отражающих обладание животных защитными свойствами относительно конкретных заболеваний, вызванных паразитами или другими инфекционными источниками.
В процессе разработки маркерной селекции было показано ранее, что использование других типов маркирующих систем (групп крови, полиморфных систем белков крови, микросателлитов) позволили определить корреляции с уровнем гомо- и гетерозиготности пород, установления моно- и дизиготности ягнят в многоплодных пометах.
Показать генетические особенности породы по конкретному локусу. Так, установлено, что Ма- и Мb-антигены М-системы групп крови принимают участие в работе калиево-натриевого насоса в эритроцитах крови овец. Гомозиготный Ii/i генотип обладает эпистазирующим действием относительно антигенов, аллелей и генотипов R-системы групп крови. Причем рецессивный Ii-аллель чаще всего встречается у овец романовской породы, у нее же самый высокий уровень встречаемости HBA против HBB в локусе гемоглобина, что связано с использованием ограниченного числа баранов-производителей при ее создании.
Следствием данного явления служит еще то, что романовская порода длительное время разводится во влажных условиях Центральной России. Белок А, вырабатываемый HBA-аллелем, обладает более высоким сродством к кислороду, что позволяет романовской породе выживать в трудных условиях ее разведения. У нее самый низкий уровень гетерозиготности по микросателлитам относительно других пород, что связано с закрытостью породы.
Авторами начаты работы по диагностике аллелей и генотипов по Y-хромосоме. У овец романовской породы выявлены три мутации, ответственные за многоплодие.
Что касается исследований, связанных с OLA, то следует отметить необходимость разработки методов генотипирования по двум классам OLA для оценки пород овец и получения устойчивых животных к инфекционным заболеваниям, разводимых в условиях Российской Федерации.
В ряде стран мира накоплен определенный опыт по использованию OLA класса I и класса II для оценки пород овец. Так, некоторые генетические признаки OLA тесно связаны с ростом и развитием ягнят, репродуктивными признаками у овец, формированием адаптивных способностей к климатическим условиям, устойчивостью к некоторым заболеваниям у локальных пород овец. Углубление иммуногенетических исследований позволит созданию новых типов животных, обладающих устойчивостью к разного рода инфекциям в естественных (зачастую жестких) условиях внешней среды.
Выводы
Знание генетической структуры и разнообразие аллелей в локусах DRB1 и DQB овец дадут возможность разработать реагентно-программный комплекс для исследований по оценке уровня разнообразия в локусах OLA у пород овец. Генотипирование овец на ранних стадиях развития по генам OLA позволит выявлять животных, устойчивых или восприимчивых к заболеваниям. При этом состояние исследований OLA у овец для проведения направленной селекционной работы в борьбе с инфекционными заболеваниями на территории Российской Федерации очень незначительное не только в овцеводстве, но и в целом во всей области животноводства, что дает стимул к изучению актуального вопроса.
Об авторах
Саида Нурбиевна Марзанова1; кандидат биологических наук, доцент
s.marzanova@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-9895-8046
Давудай Абдулсемедович Девришов1; доктор биологических наук, профессор
davud@mgavm.ru; https://orcid.org/0000-0002-1747-2800
Курбан Фатахович Фатахов1; кандидат ветеринарных наук
fat.kurban1995@mail.ru; https://orcid.org/0000-0003-0427-8977
Нурбий Сафарбиевич Марзанов2; доктор биологических наук, профессор
nmarzanov@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0003-0708-6196
1Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии — МВА им. К.И. Скрябина, ул. Академика К.И. Скрябина, 23, Москва, 109472, Россия
2Федеральный исследовательский центр — ВИЖ им. академика Л.К.Эрнста,
пос. Дубровицы, 60, Подольск, Московская обл., 142132, Россия
УДК 616:018:636.32.38
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-390-01-93-99
