Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur gewebespezifischen Expression von Genen des Haupthistokompatibilitätskomplexes beim Rind

Lutz, Sabine

In this study, the tissue specific expression of genes of the major histocompatibility complex (MHC) at transcription level in cattle is investigated. The MHC covers a chromosomal region containing in high density a considerable number of genes, which have a decisive role in the development and regulation of the acquired immune response. Despite the importance of the MHC to the immune system, there is only limited research data investigating the tissue specific expression of MHC molecules in cattle. RNA and cDNA pools from various cow organs were established in order to analyse the expression profile of defined bovine MHC genes. These were tested for specific transcripts using the polymerase chain reaction (PCR). Tissue specific cDNA was employed as a matrix for the PCRs in association with gene specific primers. Through this qualitative analysis, cDNA of all investigated genes was found in all of the investigated organs. Using LightCycler™, we quantified the relative amount of transcript of each individual gene in the various organ systems. For this a series of defined standards was used, wich concentration was defined before. The concentration in the other organs were compared to the series of defined standards and quantified relative to each other. To adjust for the differences in efficiency of reverse transcription, the established amount of mRNA for every investigated gene was divided through the amount of transcript of an external standard (GAPDH). The results of this investigation show that organs with few immune cells (i.e. the brain, muscles and kidneys) also have a small amount of MHC class I as well as MHC class II transcripts, whereas organs with more lymph tissue or with direct contact to the environment (i.e. the spleen, gut, lymph nodes and lungs) show a considerably higher expression of MHC genes. This study indicates that each type of tissue shows an expression of MHC class I and MHC class II genes in correlation to the number of immune cells present.

In der vorliegenden Arbeit wird die gewebespezifische Expression von Genen des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC) beim Rind auf Transkriptionsebene untersucht. Der MHC umfasst eine chromosomale Region, welche in großer Dichte eine beträchtliche Anzahl von Genen enthält, denen bei der Entstehung und der Regulation der erworbenen Immunantwort eine entscheidende Rolle zukommt. Trotz der enormen Bedeutung des MHC für die Immunreaktion gibt es beim Rind nur wenige Untersuchungen zur gewebespezifischen Expression der MHC-Moleküle. Zur Erstellung der Expressionsprofile bestimmter boviner MHC-Gene wurden RNA- und cDNA-Pools verschiedener Organe des Rindes hergestellt und mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) auf  die entsprechenden Transkripte getestet. Die gewebespezifische cDNA wurde als Matrize für die PCRs mit genspezifischen Primern eingesetzt. Bei dieser qualitativen Analyse wurde cDNA aller untersuchten Gene in allen untersuchten Organen nachgewiesen. Mit Hilfe des LightCycler™ wurde die relative Transkriptmenge der einzelnen Gene in den verschiedenen Organen ermittelt. Dazu wurde eine Standardreihe aus Leukozyten-cDNA mit definierter Konzentration verwendet. Mit dieser konnten die Konzentrationen der anderen Gewebe verglichen werden und somit relativ zueinander quantifiziert werden.  Um die Effizienzunterschiede der reversen Transkription auszugleichen, wurde die ermittelte Menge an mRNA für jedes untersuchte Gen durch die Transkriptmenge eines externen Standards, GAPDH, geteilt. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigt, dass Organe mit wenigen Abwehrzellen (Gehirn, Muskel und Niere) auch eine geringe Menge an MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Transkripte aufweisen, wohingegen Organe mit viel Lymphgewebe oder direktem Kontakt zu Außenwelt (Milz, Lymphknoten, Darm, Lunge) eine wesentlich höhere Expression von MHC-Genen zeigen. Diese Arbeit lässt vermuten, dass jedes Gewebe eine ihrer Ausstattung mit Zellen der Immunabwehr entsprechende MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Expression aufweist.

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Lutz, Sabine: Untersuchungen zur gewebespezifischen Expression von Genen des Haupthistokompatibilitätskomplexes beim Rind. Hannover 2003. Tierärztliche Hochschule.

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