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主要组织相容性复合体Ⅰ(Major Histocompatibility Complex,MHC I)编码的分子是参与抗原提呈,激活细胞毒性T细胞(Cytotoxic Lymphocyte,CTL)产生特异性免疫应答的关键分子。CTL细胞通过特异性识别抗原肽-MHC复合物(peptide-MHC complex,pMHC)而启动。不同MHC分子可选择性地结合具有不同锚定位和锚定残基的肽段,造成不同个体对同一抗原的应答在强度上出现差异。从不同种属和个体MHC分子群中筛选、鉴定出特定病原的优势pMHC分子,并进一步阐述其结构和功能机理及应用潜力是一项十分新颖的重要研究课题。本研究选择中国地方特色猪种藏香猪和黑山猪,采用PCR技术从藏香猪组织中克隆了 21条猪MHC Ⅰ(swine leukocyte antigen,SLAⅠ)基因,与实验室已克隆的28条黑山猪基因、44条长白猪基因以及IPD-MHC数据库中所有经典的SLA Ⅰ有效全长基因(86条)的胞外区一起构建了系统发育树,采用Wu-kabat法分析了三个猪种的高变异位点,并将组成多肽结合槽(peptide binding groove,PBG)的高变异位点定位到SLA Ⅰ三维结构(3D)上,证实了构成多肽结合槽的高变异位点能够影响SLA Ⅰ呈递多肽表位的特性。应用生物信息学方法预测了藏香猪、黑山猪和长白猪结合PRRSV和IAV多肽的能力,并通过体外复性实验筛选了能够结合更多表位多肽的优势SLA Ⅰ分子。采用蛋白结晶技术解析了黑山猪SLA-3*hs0202与流感病毒血凝素蛋白(HA-KMN9)复合物晶体结构。该结构在一个不对称晶胞内包含两个pSLA Ⅰ分子,且两分子中HA-KMN9多肽具有不同的构象。另外,与已解析的其他MHC晶体结构不同,同一晶胞中的两个分子RMSD值为0.873 A,远远高于同一晶胞中存在两个分子的猪SLA-1*0401(0.401 A)和牛BoLA-N*01801(0.267 A)。进一步分析发现,多肽构象的差异不仅与多肽结合槽(PBG)氨基酸的侧链有关,还与α1、α2主链的偏移有关。该结果表明,MHC分了碳主链的柔韧性也可能导致多肽构象的差异,从而更有利于多肽与TCR的结合。另外,本研究通过体外复性实验筛选了藏香猪SLA-1*0501分子结合的PRRSV表位肽,并通过蛋白结晶技术解析了藏香猪SLA-1*0501 与PRRSV-GP3ALL9多肽的晶体结构(pSLA-1*0501)。根据多肽P2位和Pc锚定残基预测了 SLA-1*0501结合PRRSV病毒株(VR-2332、JXwn06 毒株)表位多肽。构建了藏香猪 SLA-1*0501-BSP/ALL9、SLA-1*0501-BSP/RLY9 两条多肽的四聚体,并验证了 GP5-RLY9多肽的生物学活性。综上所述,本研究通过生物信息学方法和体外复性实验,筛选了藏香猪、黑山猪优势SLA Ⅰ分子。解析了黑山猪SLA-3*hs0202结合流感病毒表位复合物的晶体结构,阐明了SLA Ⅰ分子递呈流感抗原多肽的分子机制。解析了藏香猪SLA-1*0501结合PRRSV表位肽的晶体结构,并制备了藏香猪SLA-1*0501-BSP结合PRRSV多肽的四聚体。研究结果推进了猪分子免疫学的发展,为猪抗病育种及病毒表位疫苗的研发奠定了基础。