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#1

Evolution der MHC Klasse II B beim wilden und beim Zuchtguppy

in Artikel 09.03.2013 17:29
von franzpeter | 9.562 Beiträge

Heredity (2006) 97, 111–118
& 2006 Nature Publishing Group All rights reserved 0018-067X/06 $30.00
www.nature.com/hdy


Evolution of MHC class IIB in the genome of wild
and ornamental guppies, Poecilia reticulata
C van Oosterhout, DA Joyce and SM Cummings
www.nature.com/hdySchool of Biological Sciences, University of Hull, Cottingham Rd, Hull HU6 7RX, UK

Dies ist die erste Studie um die genomische Sequenz Variation der Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC 1*) wilder und
domestizierter Guppys, Poecilia reticulata, zu quantifizieren (mengenmäßig erfassen).

. Wir sequenzierten (Eine Sequenzierung ist die Bestimmung der Abfolge der Basen in der Desoxyribonukleinsäure)196 -219 bp Exon 2 MHC-Klasse-IIB (2*) (DAB) in 56 wild Trinidad Guppys und 14 domestizierten Guppy Stämmen. Jede der beiden
natürlichen Populationen besaß einen hohen allelischen Reichtum (15-16
Allele), während nur drei oder weniger DAB Allele von domestizierten-Guppys verstärkt wurden. Die Unterschiede in dem Allel-Reichtum zwischen Wild-und Zuchtfischen kann nicht vollständig durch Fixierung von Allelen durch Inzucht erklärt werden, noch durch das Vorhandensein von nicht-amplifizierten Sequenzen (d.h. Null-Allelen).
Vielmehr schlagen wir vor, dass das gleiche Allel an duplizierten MHC DAB Loci fixiert ist, aufgrund von Genkonversion 3*. Alternativ kann die
sich Zahl der Loci in den domestizierten Stämmen während 100 Generationen in Gefangenschaft verringert haben, eine Hypothese welche konsistent
mit dem Akkordeon-Modell der MHC-Evolution ist. Wir haben
darüber hinaus das Substitutionsmuster analysiert, indem wir
paarweise Vergleiche von Sequenzvariation bei den vermeintlichen
Peptidbindungsregion (PBR) gemacht haben. Die Rate der nicht-synonymen
Substitutionen (dN) überschritten nur geringfügig synonyme (gleichbedeutend, gleichartig) Substitutionen (DS) bei PBR Codons 4*. Hoch divergierende (abweichende) Sequenzen ergaben keine Hinweise für eine diversifizierende Auswahl, möglicherweise weil synonyme Substitutionen seit ihrer Divergenz noch nicht angehäuft wurden. Auch das Substitutionsmuster 5* ähnlicher Allele zeigte keine Beweise für eine diversierende (ausweitende) Auswahl, plausibel, weil vorteilhafte nicht gleichbedeutend Substitutionen sind noch nicht angehäuft wurden.
Zwischenzeitlich divergierte Sequenzen zeigten die höchste relative Geschwindigkeit der nicht-synonymen Substitutionen, (zusammen) mit dN/dS>14 in einigen
paarweisen Vergleichen. Folglich wurde eine kurvenlinige Beziehung
zwischen dem dN / dS-Verhältnis und der Höhe der Sequenz Divergenz beobachtet.
Heredity (2006) 97, 111-118. doi: 10.1038/sj.hdy.6800843;
online veröffentlicht 31. Mai 2006

1*. Der Haupthistokompatibilitätskomplex (Abk. MHC von engl. Major Histocompatibility Complex) umfasst eine Gruppe von Genen bei Wirbeltieren, die Proteine codieren, welche für die Immunerkennung, die Gewebeverträglichkeit (Histokompatibilität) bei Transplantationen und die immunologische Individualität wichtig sind. MHC-Regionen finden sich in allen Wirbeltieren ab den Knorpelfischen (Haie, Rochen). Die Genprodukte, die MHC-Proteinkomplexe, sind körpereigene Antigene auf der Oberfläche jeder Körperzelle, die immunologische Vorgänge regulieren. Diese Proteine kennzeichnen die Zellen als zum Körper gehörig und sind auf weißen Blutkörperchen (Leukozyten) leicht nachweisbar. Daher kommt auch die Bezeichnung HLA-System (Human Leucocyte Antigen) für das Regulationssystem der humanen Immunabwehr, dessen wichtigster Bestandteil der MHC ist.
Unter anderem werden vom Haupthistokompatibilitätskomplex die MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Proteinkomplexe codiert, die für die Funktion des Immunsystems eine zentrale Rolle spielen. Wikipedia

2*
Der Haupthistokompatibilitätskomplex oder Hauptgewebeverträglichkeitskomplex (Abk. MHC von engl. Major Histocompatibility Complex) umfasst eine Gruppe von Genen bei Wirbeltieren, die Proteine codieren, welche für die Immunerkennung, die Gewebeverträglichkeit (Histokompatibilität) bei Transplantationen und die immunologische Individualität wichtig sind. MHC-Regionen finden sich in allen Wirbeltieren ab den Knorpelfischen (Haie, Rochen). Beim Menschen sind diese Gene auf dem kurzen Arm von Chromosom 6 zu finden. Die Genprodukte, die MHC-Proteinkomplexe, sind körpereigene Antigene auf der Oberfläche jeder Körperzelle, die immunologische Vorgänge regulieren. Diese Proteine kennzeichnen die Zellen als zum Körper gehörig und sind auf weißen Blutkörperchen (Leukozyten) leicht nachweisbar.
3*
Unter Genkonversion versteht man einen nichtreziproken Austausch von DNA-Sequenzen. Während der Mitose und der Meiose kann es zwischen gleichen Abschnitten von Chromatiden durch zweimaliges Überkreuzen und jeweiliges Neuverknüpfen der Doppelstränge (crossing-over) zum reziproken Austausch von DNA kommen. Strang 1 bekommt das, was Strang 2 hatte und umgekehrt. Bei der Genkonversion ist dem allerdings nicht so (nichtreziproker Austausch), denn eine Sequenz wird auf den anderen übertragen, jedoch nicht umgekehrt. Wikipedia
4*
Als Codon bezeichnet man die Abfolge einer Sequenz von drei Nukleobasen (Basentriplett) der mRNA, die im genetischen Code für eine Aminosäure codiert. Insgesamt existieren 43 = 64 mögliche Codons, davon sind drei Nonsens-Codons, diese werden zur Termination der Translation genutzt, die restlichen 61 codieren für die insgesamt 20 kanonischen, proteinogenen Aminosäuren. Wikipedia
5*
Die Substitutionsmuster sind Teil der Nomenklatur und beschreiben die relative Positionen der Substituenten in einem organisch-chemischen Kohlenstoffgerüst. Wikipedia

Einführung
Die hoch polymorphen Gene des MHC
(MHC) kodieren Zelloberflächen-Rezeptoren,
welche Peptide zur Vorlage bei T-Zellen erkennen und binden.
Sie haben eine wichtige adaptive (anpassungsfähige) Bedeutung mit
Bezug auf die Übertragung Parasitenresistenz (Hill et al, 1991;
Hedrick et al, 1998), Partnerwahl und Präferenz (Penn,
2002; Milinski, 2003) und möglicherweise mütterlich-fetalen Wechselwirkungen
(Ober-und van der Ven, 1997).
Mehrere Theorien wurden vorgebracht, um die
Evolution des MHC zu erklären. Das „Geburt und Tod Modell“
schlägt vor, dass MHC-Gene in wiederholtem Tandem- oder Block-Gen-Duplikationen produziert werdenund einige der duplizierten Gene funktionell voneinander abweichen, während andere aufgrund schädlicher Mutationen zu Pseudogene werden, oder aus dem Genom (Nei et al, 1997) gelöscht werden. In demAkkordeon-Modell (Klein et al, 1993) wird angenommen, dass die Zahl der MHC
Gene sich je nach Bedarf ausdehnt oder zusammen zieht, um den
Wirt aufgrund des ständig wechselnden Parasiten Drucks zu schützen.
Es wird angenommen,dass das hohe Maß an MHC Polymorphismus durch verschiedene Formen der Ausgleichs Auswahl beibehalten wird, einschließlich überdominanter Auswahl, Frequenz-abhängige Selektion und dass die Selektion zeitlich und räumlich variiert (Hedrick and Thomson,1983; Hedrick, 2002).

Die am häufigsten vertretene Ansicht ist
dass MHC Variationist vor allem durch den ausgleichende Selektion
und Punktmutation erhalten wird, in Kombination mit Gen
Vervielfältigung und Translokation (Nei et al, 1997).

MHC-Polymorphismus scheint auch in Populationen beibehalten zu werden, die monomorph bei anderen genetischen Loci sind.

Zum Beispiel weist der San Nicolas Island Fuchs keine Variation
bei anderen genetischen Marker (einschließlich Allozyme, Minisatelliten
und Mikrosatelliten) auf, zeigt aber bemerkenswert hohe
Levels an MHC Variation (Aguilar et al, 2004).

Derart hohe Levels
an MHC-Polymorphismus lässt vermuten, dass eine starke
ausgleichende Selektion auf MHC-Allele oder Genotypen einwirkt
(Aguilar et al, 2004), oder dass andere stochastische
Prozesse bei der Aufrechterhaltung der MHC Vielfalt beteiligt
(Hedrich, 2004) sind.

Wichtige Einblicke in die Evolution, Erhaltung
und adaptive Bedeutung der MHC-Variation können
durch das Studium ingezüchteter, in Gefangenschaft gehaltener Populationen gemacht werden, bei denen die
Auswirkungen der Drift und stochastische Prozesse die
deterministische Wirkungen von ausgleichender Selektion auf MHC überschreiben.

Inzuchtstämme von Mäusen variieren in der genomischen Organisation
und Genkopienzahl der MHC Klasse IA Loci aufgrund häufiger Genduplikation und Deletionen (Stroynowski, 1990).
Allele der MHC-Klasse IA scheinen auch keine Locus Spezifität (Gu und Nei, 1999) zu zeigen, Beobachtungen, die im Einklang mit inter-Locus Rekombination und Gen
Conversion (Yun et al, 1997) stehen. Phylogenetische Analyse auf
MHC-Klasse II Gene in Mäusen weisen keine Beweise dafür auf,
aber sie formen bezüglich inter-Locus Rekombination, wie Allele der Loci,
monophyletische Gruppen (Gu und Nei, 1999). Interessanterweise
fanden Hogstrand und Böhme (1999) einen direkten empirischen
Beweis für Genkonversion bei MHC-Klasse II-Loci von Mäuse Sperma, deren Frequenz, schätzungsweise 1 / 40 000 zwischen den Allelen beträgt.

Die Diskrepanz zwischen der phylogenetischen Analyse und der direkten
Messung der Genkonversion könnte dadurch erklärt werden,
dass viele Genkonversionen in natürliche Populationen von Mäusen nicht fixiert sind,
aufgrund von selektivem Nachteil im Vergleich zu Wildtyp-Allelen (Gu und Nei, 1999).

Inzuchtstämme und ausgewählte Linien von Guppys (Poecilia
reticulata Peters) könnte auch genutzt werden, um die
Evolution des MHC zu studieren. Die Genetik der Farbmuster im
Guppy wurde in den letzten 80 Jahren untersucht, und
während dieser Zeit wurden viele ausgewählte und ingezüchtete Stämme
etabliert (Winge, 1922; van Oosterhout et al,
2003).
Der Guppy stammt aus dem Süßwasser-Bächen,
Teichen und Brackwasser- Sümpfen von Trinidad, Tobago,
Barbados, Venezuela, Guyana und Nordosten Brasiliens
(Haskins und Haskins, 1951) und hatte seinen ersten Auftritt
in Europa als Aquarienfische im Jahre 1905.
Guppys wurden auch in vielen Teilen Asiens während des frühen zwanzigsten Jahrhunderts (Fernando und Phang, 1990) wegen der Moskito Kontrolle eingeführt.
In Singapur, begann die kommerzielle Kultur
der Phantasie-Kaudalen oder Hochzucht Guppy Stämme in den frühen
1950er Jahre, und ungefähr 30-40 verschiedene Stämme werdenderzeit
in Monokulturen (Fernando und Phang, 1985; Khoo et al, 1999) gezüchtet.

Bisherige Studien über MHC von Guppys beschränkten sich auf ausgeprägte Loci und ergaben eine sehr niedrige Kopienzahl von MHC Klasse I und II Loci. Sato et al
(1995) studierte ausgeprägte MHC Variationen von Guppys verschiedener ornamentalen Linien und Nachkommen von Wildfang Fischen aus dem Aripo und El Cedro Flüsse in Trinidad.
Vielleicht weil die wilden Fische in Inzucht über ein paar Generationen gehalten wurden, konnten Sato et al (1995) keine Unterschiede in der genetischen Variation zwischen Wild-und Zier-Stämmen finden und identifizierte nur ein oder zwei ausgeprägte MHC Klasse I-Loci.
Sie haben auch einen Klasse II-MHC-Locus entdeckt, der 92% Sequenzähnlichkeit mit der MHC-Klasse-IIB DAB Sequenz von Xiphophorus maculatus (siehe McConnell et al, 1998a, b) zeigte.

McConnell et al (1998b) fanden Beweise für einen weiteren sehr divergierenden
MHC-Klasse-IIB-Locus, MhcPore-DXB.
Die Anwesenheit von nur zwei ausgeprägten Klasse II Gene beim Guppy steht in krassem Gegensatz zu der hohen Zahl an gefundenen duplizierten Gene
bei mehr fortgeschrittenen Neoteleosten (Cichliden, Stichlinge, Kabeljau)
(Miller et al, 2002).

Hier untersuchen wir MHC-Klasse-IIB (DAB) Variation
in den Genomen von Hochzuchtguppys und wild gefangenen Guppys,
indem wir spezifische und degenerierte MHC-Klasse II DAB Locus
Primer 1* benutzen. Wir analysieren die Auswirkungen von 4100 Generationen
selektiver Zucht und Inzucht bei MHC Variation
in den Genomen von diesen kleinen Knochenfischen.
Wir untersuchen weiter die Auswirkungen der Selektion auf das Substitutionsmuster
der Allele durch die Analyse der Rate von synonym (DS) und
nicht-synonymen (dN) Substitutionen zwischen paarweisen
Sequenzen mit unterschiedlichen Divergenzen.


1*
Primer (Pl.: die Primer; IPA: [ˊpʁaɪ̯mɐ]) wird in der Molekularbiologie ein Oligonukleotid bezeichnet, das als Startpunkt für DNA-replizierende Enzyme wie die DNA-Polymerase dient.

Diskussion
Dies ist die erste vergleichende Analyse über Teilsequenzen
(196-219 bp) von genomischer MHC-Klasse-IIB (DAB) Nukleotid
Unterschieden zwischen Wild-und Hochzucht- Guppys (P.
reticulata). Die Studie wurde mit dem Ziel der Erforschung der Auswirkungen der Domestikation und selektivenZucht auf die Sequenz Variation dieser immunologisch
wichtigen Loci unternommen. In Proben von zwei natürlichen Trinidad
Guppy Populationen, entdeckten wir 15 oder 16 MHC
Allele, während nur 1-3 DAB Allele bei den Hochzucht Bestände entdeckt wurden.

Eine frühere Studie hattegezeigt, dass obwohl sich die wildlebenden Populationen im Wesentlichen in ihren langfristigen effektiven Populationen unterscheiden,Größe, zufällige genetische Drift in den kleinen und genetischisolierten Oberläufen des Aripo anscheinend die MHC-Variation nicht bemerkenswert reduziert haben
(C van Oosterhout et al, unveröffentlichtes Manuskript).

Im Gegensatz dazu hatten Domestikation und selektive Zuchtanscheinend dramatische Auswirkungen auf den allelen Reichtum der DAB Loci bei allen untersuchten Hochzucht Linien.
Wir werden zunächst die Sequenz Divergenz in mehr Details erörtern und dann drei Hypothesen prüfen, die den Unterschiede in dem Allel-Reichtum der DAB Loci zwischen Wild-und Zierpflanzen Guppys erklären könnten.


MHC Sequenzvariation
“Das Geburt und Tod Modell“ (Nei et al, 1997) und
das „Akkordeon-Modell“ (Klein et al, 1993) sind zwei wichtige
Modelle der multigenen Evolution, die gewöhnlich die
Größe und variable Anzahl von MHC-Loci und den
hohen Polymorphismus erklären können. Nach diesen Modellen,
wiederholte Tandem-und Block Genduplikationen generieren
das hohe Niveau der für MHC-Gene typischen Vielfalt (Nei
et al, 1997). Es wird angenommen, dass verdoppelte MHC-Sequenzen durch eine diversierende Selektion über eine kurze evolutionäre
Zeit reguliert werden, die ihre Spezialisierung begünstigt
(Hughes, 1999).

Sobald die Proteine der duplizierten Gene
spezialisiert für unterschiedliche Funktionen werden, sind neue
Aminosäure-Veränderungen nicht mehr vorteilhaft und
reinigende Selektion wird wieder vorherrschen (Hughes,
1999; Hughes und Friedman, 2004). Schließlich wird die
Anzahl der synonymen Substitutionen Synonym die
der nicht-synonym übersteigen (dS4dN), was zu einem scheinbar
atypischen w-Verhältnis bei den PBR führt (d.h. w-Verhältnis ist nicht im Überschuss der Gesamtheit




Paarweise Vergleiche der Sequenz Unterschiede zwischen
MHC-Klasse-IIB DAB Gene der Guppys in der aktuellen Studie
unterstützen die Hypothese, dass das Signal der verändernden Selektion Laufe der Evolution vergänglich ist. Eine signifikante kurvenlinige Beziehung zwischen der
Sequenz Divergenz im paarweisen Vergleiche von Allelen
und im w-Verhältnis ihrer PBR Codons wurde entdeck.

Die w-Verhältnis war
nahe der Gesamtheit der paarweisen Vergleiche zwischen hoch
auseinander divergierenden Sequenzen. Interessanterweise wurden w-Verhältnisse bei paarweisen Vergleichen zwischen sehr ähnliche Sequenzen nicht erhöht, möglicherweise, weil kein Vorteilbei nicht-synonymen Substitutionen in der
der PBR akkumuliert waren.
Mäßig divergierende Sequenzen zeigten imDurchschnitt die höchsten w-Verhältnisse, mit w-Verhältnissen eines Überschusses von über 14
bei einigen Vergleichen.
Als Konsequenz aus diesen
integrierten Auswirkungen von Mutation und Selektion im Laufe der Evolutionszeit
besteht eine Beziehung zwischen kurvenliniger
Sequenz Divergenz und einem Signal der positiven Darwinschen
Selektion, wie im w-Verhältnis der PBR ausgedrückt ist.

DieseBeziehung spiegelt wider, dass nur wenn genügend genetische
Variation durch Mutationen erzeugt wird, Beweise fürabweichende Selektion bei der PBR nachgewiesen wird.

Allerdings wird das Signal der diversifizierenden Selektion unvermeidlich
im Laufe der Zeit wegen der andauernden Akkumulation von synonymen Substitutionen erodiert werden.

Die dN / dS (oder w-Verhältnis) ist eine beliebte Maßnahme, um auf positive Selektion zu schließen Allerdings schlägt die aktuelle Studie vor,
dass das w-Verhältnis nahe der Gesamtheit (oder Null) sein könnte, trotz
einer vermeintlichen balancierenden Selektion. Darüber hinaus gibt es zwei
verschiedene Gründe für ein atypisches w-Verhältnis: entweder wurden keine nichtsynonymenMutationen für die diversifizierende Selektion angesammelt
um damit zu operieren, oder die Beweise fürdiversierende Selektion in der evolutionärenZeit erodiert (Hughes und Friedman, 2004).

Durch den Vergleich von dN und DS in Verbindung zwischen PBR-und Nicht-PBR Regionen kann die Entwicklung der Substitutionsmuster umfassender verstanden werden.

Eine weitere Einschränkung
des w-Verhältnises ist, dass sein Wert unbestimmt ist, wenn
sich kein synonymen Substitutionen angesammelt haben (dS ¼ 0).


Daher bietet die getrennte Analyse von dN und dS separat einen
weiteren Vorteil gegenüber der Verwendung des w-Verhältnisses allein, und wir
befürworten ihren Einsatz, vor allem in populationsgenetische und
phylogenetische Studien über MHC.

MHC Variationen und Modelle der multigenen Evolution

Die faszinierendsten Ergebnis unserer Studie ist der große
Unterschied in der Anzahl der eindeutigen MHC-Klasse-IIB DAB
Allele zwischen den wilden und den domestizierten Guppy Populationen.
In Proben der Populationen von Blau-, Rot- und Grün-
Stämmen entdeckten wir einen oder drei DAB-Allele. Wild
Populationen, auf der anderen Seite, besaßen viele DAB
Allele, und wir erkannt 15 und 16 Allele in unseren
Populationsproben des unteren und oberen Aripo.
Wir werden drei Hypothesen besprechen, die
die Unterschiede in den Sequenz-Zahlen zwischen
Wildpopulationen und domestizierten Linien erklären könnten:

(i) das Vorhandensein von nicht-Amplifikationen (Nullallele),
(ii) die Festlegung von Allelen während der selektive Zucht und
(iii) multigene Evolution, welche den allelen Reichtum der DAB verringert.

Die geringe Zahl der DAB-Allele bei den domestizierten
Guppys könnte durch Versagen verursacht werden, alle DAB-Allele aufgrund von Mutationen an den Primer-Seiten zu verstärken oder zu erkennen.
. Wir testeten auf das Vorhandensein dieser sogenannten Null-Allele indem wir degenerierter Primer kennzeichneten, intern in dem ursprünglichen Primer.

Diese neuen Primer wurden in allen unserer Sequenzen hoch konserviert, ebenso in denen der verwandten Arten (X. maculatus).

Darüber hinaus verstärken diesen Primer DAB
Allele in zwei eng verwandte poeciliden (P. picta und
P. sphenopsis) (SM Cummings und C van Oosterhout,
unveröffentlichtes Manuskript).

Doch diese neuen Primer
verstärkten nur eine neue DAB-Sequenz bei den grünen Fischen
(Zusätzlich zu zwei bereits verstärkten Allele in dieser
Linie).
Keine neuen Sequenzen der roten oder blauen Stämme wurden mit diesen degenerierten Primern verstärkt.
.
Darüber hinaus konnten wir keine neuen Sequenzen in der
Ausprägungs Studie erkennen, in der wir DAB-Sequenzen amplifizierten
mit einem degenerativen Forward-Primer und Reverse-Primer
entwickelt in den konservierten Exon 3.

Wir können zwar nicht
völlig auszuschließen, dass einige DAB-Allele
unentdeckt geblieben, die großen Unterschiede zwischen den
wilden-und domestizierten Genpools können aber wahrscheinlich nicht
durch Nullallele allein erklärt werden.


Eine zweite mögliche Erklärung betrifft die Auswirkungen der
Inzucht während 4100 Generationen in Gefangenschaft. Selektive
Zucht von Hochzucht Guppy Stämmen lassen als
Ergebnis ein außerordentliches Maß an zufälliger genetischer Drift erwarten, da
Farbmuster Mutationen einzelner Gene sehr
sporadisch kommen und nur bei wenigen Tieren (Winge, 1922; Haskins
und Haskins, 1951).

Farb Muster Stämme beginnen im Allgemeinen
mit einem einzigen Zuchtmännchen, welches Träger
der wünschenswerten Mutation ist, und dessen Nachkommen anschließend
künstlich ausgewählt werden, um die Qualität des gewünschten Merkmals zu verbessern.
Längerer Auswahl erhöht weiter die Inzucht und das Niveau der Homozygotie (van Oosterhout et al, 2003),
die letztlich in die Fixierung von Allelen bei Loci mündet.
Allerdings hätten wir lieber drei statt nur ein DAB-Allel in jedem Stamm,erwartet, entsprechend der in unserer vorherigen Studie abgeleiteten Zahl der DAB-Loci (van
Oosterhout et al, unveröffentlichte MS).
Die vorliegende Studie zeigt auch, dass es mindestens zwei DAB Loci, da wir
vier Allele in sechs zufällig verstärkten Klone einiger
wilden Guppys entdeckten. Inzucht kann nicht vollständig erklären, warum wir
nur ein einziges DAB-Allel in zwei domestizierten Linien entdeckt haben..



Die dritte Hypothese, die postuliert wurde, um Unterschiede zwischen den Zahlen der DAB-Allele Wild-undHochzucht-Guppys zu erklären, beinhaltet Modelle multigener
Entwicklung, insbesonders Genkonversion und das Akkordeon
Modell der MHC Evolution (Klein et al, 1993).
Bei (noch)
vorhandenen Knochenfischen wird die Anzahl der duplizierten MHC-Gene wird in einem Umfang von 1 bis 42 angenommen, wobei die mehr
primitiven Euteleosts (z.B. Karpfen, Zebrafisch, Lachs) eine geringe Zahl und die weiter fortgeschrittenen neoteleosts (Buntbarsche,
Stichlinge, Kabeljau) eine größere Anzahl (Z17) von
duplizierten MHC-Genen besitzen (Miller et al, 2002).

Studien zur
Cichliden, Schwertträger und Stichlingen zeigen, dass die MHC-
Klasse I und IIB Kopienzahl innerhalb von Individuen
und Populationen von einer einzigen Art variiert (Malaga-Trillo et al,
1998; Figueroa et al, 2001; Reusch et al, 2001).
Nach
dem Akkordeon Modell der multigenen Evolution des MHC
dehnt sich die Kopienzahl aus und zieht sich wieder zusammen, je nach Vielfalt und Selektion durch Parasiten (Klein et al, 1993).

Die Parasiten Vielfalt und Selektions Intensität von Parasiten
wird wahrscheinlich in Gefangenschafts Umwelt noch reduziert,
im Vergleich zum Wildtyp.
Folglich können MHC
Gene aus dem Genom von Hochzucht Guppys gelöscht worden sein
wodurch die Anzahl
der DAB-Allele unter die allein durch Drift erwartete Zahl geriet.



Alternativ, eher als einer reduzierte Anzahl von Loci, könnte das
gleiche DAB Allel auf unterschiedliche genetische Loci fixiert sein.
Von multigenen Familien, deren Mitgliedsgene ähnliche
Funktionen haben, haben vermutlich eine konzertierte Evolution durchlaufen
(Zur Übersicht siehe Martinsohn et al, 1999). Während der konzertierten
Die Evolution kann die Genkonversion einer Anzahl von Kopien eines bestimmten Allels in einem Individuum ändern, und das wegen
einem nicht-rezibroken Austausches von DNA zwischen zwei Sequenzen
an verschiedenen genetischen Loci.
Allmählich wird dies die DNA-Sequenzen von Genen in der Genfamilie homogenisieren, da die
gleichen Sequenze an verschiedenen Loci fixiert ist(Nei et al, 1997).


Auch Rekombination innerhalb eines Locus (intergenischen Gen
Umwandlung) wird zwangsläufig die Sequenzen der
Mitglieds-Gene homogenisieren. Die MHC-Klasse II Sequenzvariation bei
Vögel scheint eine konzertierte Evolution zu unterstützen (Garrigan und Edwards, 1999; Wittzell et al, 1999; Hess und
Edwards, 2002) und kürzlich wurde über eine Inter-Locus Rekombination
bei einem Knochenfische, Gasterosteus gemeldet
aculeatus (Reusch et al, 2004) berichtet.

In den roten und blauen-Stämme,
haben wir nur ein DAB-Allel festgestellt, eine Beobachtung, die
mit einem Locus und der Verstärkung von bis zu vier DAB-Allelen bei einigen wilden
Aripo Guppys widersprüchlich erscheint.
Abschließendes Screening mit verschiedenen
Primer-Kombinationen ergaben keine neuen Allele. Wir
erwarten daher, dass die Anwesenheit von nur einem Allel bei den roten
und blauen Stämme kein Artefakt von Nullallelen ist
.
Vielmehr empfehlen wir, dass das gleiche DAB Allel aufgrund der Genkonversion entweder
an mehreren MHC Loci fixiert ist, oder
dass die Zahl der Loci bei den domestizierten Stämme zu einem
DAB-Locus zusammengezogen wurden, , eine Hypothese die mit dem Akkordeon-Modell von MHC-Evolution (Klein
et al, 1993) übereinstimmt.. In mehr als 100 Generationen selektiver Züchtung
und Inzucht könnten domestizierte Guppys
die Auswirkungen der multigene Evolution erlebt haben, wie Gen
Löschung und / oder inter-Locus Rekombination.

Diese Prozesse ähneln
wahrscheinlich denen, die bei verschiedenen
Stämme von Inzuchtmäusen auftauchen, die bekanntlich unterschiedlich sind in der
genomische Organisation und der Genkopienzahl von MHC
Klasse IA Loci (Stroynowski, 1990; Yun et al, 1997).

Künftige
MHC-Studien mit zurückgekreuzten domestizierten und wilden Hybriden
werden weiteren Aufschluss über die Zahl der DAB-Loci,
der Locus-Zugehörigkeit ihrer Allele und der evolutionären
Mechanismus, die für den scheinbar schnelle Rückgang der
MHC Variation bei Hochzucht Guppy Stämme verantwortlich sind.

Danach kommen Danksagungen und Referenzen.


Dateianlage:
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Evolution of M.pdf Evolution of M.pdf

Mit freundlichen Grüßen
franzpeter
zuletzt bearbeitet 19.04.2013 17:21 | nach oben springen
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