干扰素基因研究进展及其在抗病育种中的应用展望论文.doc

干扰素基因研究进展及其在抗病育种中的应用展望干扰素是动物机体最重要细胞因子之一，目前计有5种猪干扰素（I型干扰素α、β、ω、δ和II型干扰素γ）被发现。本文列举了主要猪干扰素（INFα、β、γ）的基因结构、抗病毒和免疫调节功能，概述了干扰素在机体中以JAK-STAT信号转导通路方式为主的抗病毒机理，同时分析了猪干扰素基因可能存在与猪综合抗病力密切相关的遗传多态性及其在猪抗病育种中的应用前景。1957年Isaacs和Lindenman在进行鸡胚细胞流感病毒感染试验中首次发现一类能干扰和抑制病毒复制的可溶性细胞分泌物，故取名为干扰素（interferon）。Wheelock与Green分别于1965年和1969年相继发现免疫活性细胞经丝裂原或抗原刺激后，产生一类对酸敏感的干扰素，称为免疫干扰素。目前依据干扰素对酸的敏感性通常分为I型干扰素（酸敏感型）和II型干扰素（耐酸型）两类。几乎所有脊椎动物均可产生这两类干扰素，根据产生干扰素细胞种类不同，I型干扰素至今已发现INF-α、β、ω、κ、τ、δ等6种类型，而II型干扰素迄今为止仅发现INF-γ一种（Domeika,2003）。由于干扰素具广谱、高效抗病毒功能，及其对免疫系统起关键调节作用，因此成为当今免疫学、遗传学和分子生物学研究最为活跃的领域之一2、猪干扰素及其基因结构目前所发现的猪干扰素包括INF-α、β、ω、δ和INF-γ，并且INF-δ未在其它物种中发现（Domeika,2003）。猪INF-α、ω分别是由12个和5个以上的相关功能基因编码的蛋白质家族，这些两种干扰素的各亚型之间同源性很高，天然INF-α常常是INF-α、ω功能基因表达产物的混合体，而INF-β、δ和INF-γ仅由单一基因编码（Bonnardiere,etal.,1994）。现在已完成基因克隆、测序和定位的猪干扰素基因主要包括INF-α、β、ω和INF-γ，汇总如下：3、干扰素作用机理3.1、干扰素主要生物学功能3.1.1、干扰素作用特点：作为机体最重要的细胞因子之一，干扰素主要生物学功能体现为广谱的抗病毒活性和免疫调节功能，其作用特点可概括为（杨业华主编，2000；周光炎主编，2000）：1、干扰素属诱生蛋白，正常细胞一般不自发产生干扰素，在受诱生剂（包括病毒、细菌和某些化学合成物质）激发后，干扰素基因去抑制而表达；2、干扰素系统是目前所知的发挥作用最快的第一病毒防御体系，可在很短时间（几分钟内）使机体处于抗病毒状态，并且机体在1-3周时间内对病毒的重复感染有抵抗作用；3、干扰素的抗病毒效应是通过与靶细胞受体结合，诱导抗病毒蛋白（AVP）而间接发挥作用，对病毒起抑制作用而非杀灭；4、干扰素具有种属特异性，并且不同病毒、不同细胞对干扰素敏感性不同；5、I型和II型干扰素发挥不同效应，不能相互替代。3.1.2、干扰素主要生物学功能：目前对INF-α、β、γ生物学功能和作用机理研究报道较多，I型和II型干扰素来源不同（INF-α主要由单核巨噬细胞产生，INF-β来源于成纤维细胞，而INF-γ主要产生于αβT细胞、γδT细胞和NK细胞），挥发的生物学效应存在一定差异。干扰素的主要生物学功能可概括为（Samuel,2001）：1、广谱抗病毒功能：I型和II型干扰素基因均可经诱导剂激活而表达，表达产物通过特定信号转导通路，激活干扰素诱导基因的转录，机体合成多种具阻断病毒复制功能的抗病毒酶和蛋白质，抵抗病毒对机体细胞的感染；2、免疫调节功能：I型干扰素可增强MHC-I类分子表达，而强烈抑制MHC-II类分子表达；II型干扰素可促进MHC-II类分子表达，两类干扰素的协同调节作用，使机体处于最佳免疫应答状态。此外INF-γ的生成可促进Th0细胞向Th1分化，而抑制Th2的生成，由于Th1和Th2分别介导机体细胞免疫和体液免疫，因此INF-γ可根据不同病原感染，与其它细胞因子（如IL-4等）共同作用，对机体进行免疫干预，实现免疫系统防御功能。3、免疫增强功能：I型和II型干扰素均可刺激NK细胞并增强其杀伤功能，有利于机体清除病毒感染；此外INF-γ是主要的巨噬细胞活化因子（macrophage-activatingfactor，MAF），促进巨噬细胞吞噬能力和炎症反应，并可直接促进T、B细胞分化和CTL成熟，刺激B细胞分泌抗体，从而增强机体免疫机能。3.2、干扰素抗病毒机理干扰素基因的激活和表达是机体第一道病毒防御体系，它先于机体的免疫应答反应。虽然干扰素还具其它多种生物学功能（如对免疫系统的调控、影响细胞生长、分化和凋亡等），但干扰素对入侵病毒的非特异性抑制功能，对于许多疾病的预防和治疗意义重大。根据对人和小鼠的相关研究，干扰素对病毒的防御反应主要是通过信号转导和转录激活通路，导致一系列受干扰素调控基因表达，生成多种直接