MHC基因对猪睾丸中连锁嗅觉受体基因遗传多样性及表达的影响机制研究

本研究针对MHC基因与连锁嗅觉受体(OR)基因在动物繁殖中的潜在关联，通过开发高分辨率分型方法，首次在6个猪品种中系统分析了SLA-1/-2/-3与9个连锁OR基因的等位基因多样性。研究发现与SLA强连锁不平衡(LD)的OR基因呈现显著更高的遗传多样性(P<0.01)，鉴定出48种SLA-OR单倍型，并揭示睾丸高表达(FPKM≥0.1)的SLA连锁OR基因与MHC存在协同进化选择。该研究为阐明MHC介导的交配选择机制提供了新视角。

　　

在动物繁殖领域，一个长期存在的谜题是：为何个体会偏好与主要组织相容性复合体(MHC)基因型不同的配偶？这种"MHC介导的交配选择"现象在多个物种中被观察到，但其分子机制仍不清楚。有趣的是，在基因组中，大量嗅觉受体(OR)基因与MHC基因紧密连锁，这些OR在睾丸和精子中异常活跃，暗示着它们可能在繁殖过程中扮演着特殊角色。

韩国建国大学(Department of Stem Cell and Regenerative Biotechnology, Konkuk University)的Mingue Kang等研究人员在《BMC Genomics》发表的研究，通过创新的分子遗传学方法，揭示了MHC基因对其连锁OR基因的进化塑造作用。研究团队开发了针对9个SLA连锁OR基因的高通量分型技术，结合SLA-1/-2/-3的高分辨率分型，系统分析了48头猪的遗传变异特征。通过比较OR基因在睾丸和嗅觉上皮的表达差异，结合正向选择位点分析，首次证实了MHC与连锁OR基因之间存在功能协同进化关系。

关键技术方法包括：1)基于全基因组序列设计特异性引物，建立9个OR基因的序列分型体系；2)对6个品种48头猪进行SLA-1/-2/-3和OR基因分型；3)利用期望最大化(EM)算法构建单倍型；4)基于公共转录组数据分析睾丸和嗅觉上皮的OR表达谱；5)采用PAML软件进行密码子选择压力分析。

研究结果部分，"Identification of MHC-linked orthologous OR genes across humans, mice, cattle, and pigs"通过比较基因组学分析，发现猪SSC7染色体上OR基因簇与人类HSA6、小鼠MMU17和牛BTA23存在保守的共线性关系，其中GABBR1连锁的OR簇在四物种中均存在。"Development of a high-resolution typing method for nine MHC-linked OR genes in pigs"成功建立了覆盖9个OR基因的序列分型系统，检测到5-22个等位基因，其中LOC100515036存在拷贝数变异。"SLA-unlinked ORs"显示SLA连锁OR的平均等位基因数(11.78±5.38)显著高于非连锁OR(6.65±3.01)，证实MHC对邻近OR基因多样性有显著影响。"Determination of 48 haplotypes for SLA-1, SLA-2, SLA-3, and nine SLA-linked ORs"通过EM算法鉴定出48种SLA-OR单倍型，发现高睾丸表达的OR(OLF42-1/OLF42-3等)与SLA存在更强的LD。"Positive correlation between testicular expression and the number of codons under diversifying selection for SLA and linked ORs"揭示94%高表达OR基因的正选择位点与SLA存在显著关联，提示功能协同进化。

结论部分指出，该研究首次在猪模型中证实：1)MHC基因通过连锁不平衡显著提升邻近OR基因的遗传多样性；2)睾丸高表达的SLA连锁OR与MHC存在协同进化特征；3)OR基因的睾丸表达水平与其和MHC的进化关联强度呈正相关。这些发现为"MHC-OR协同识别"假说提供了分子证据，暗示精子表面OR可能通过识别雌性生殖道分泌的MHC相关信号分子，参与交配选择过程。研究成果不仅为动物繁殖生物学提供了新视角，也为猪育种中基于MHC-OR单倍型的配种策略开发奠定了理论基础。未来研究需着重鉴定OR配体分子，并阐明其在精子趋化中的具体作用机制。