UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIKA FAKULTETA

ODDELEK ZA BIOLOGIJO

Mateja BENINA

PRIMERJAVA ZAPOREDIJ LAHKIH VERIG IMUNOGLOBULINOV PRI REDU Galliformes

DIPLOMSKO DELO Univerzitetni tudij

COMPARISON OF LIGHT CHAIN IMMUNOGLOBULIN SEQUENCES IN Galliformes

GRADUATION THESIS University studies

Ljubljana, 2009

Benina M. Primerjava zaporedij lahkih verig imunoglobulinov pri redu Galliformes Dipl. delo. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehnika fakulteta, Oddelek za biologijo, 2009

II

Z diplomskim delom zakljuujem univerzitetni dodiplomski tudij biologije. Diplomska naloga je bila opravljena v Laboratoriju za genetiko na Oddelku za zootehniko Biotehnike fakultete na Rodici pri Domalah. tudijska komisija dodiplomskega tudija biologije je odobrila prijavljeno diplomsko delo in za mentorja imenovala prof. dr. Petra Dova, za recenzenta prof. dr. Vladimirja Kotnika ter za predsednika prof. dr. Miklava Grabnarja. Mentor: prof. dr. Peter Dov Recenzent: prof. dr. Vladimir Kotnik Komisija za oceno in zagovor diplomskega dela: Predsednik: prof. dr. Miklav Grabnar Univerza v Ljubljani, Biotehnika fakulteta, Oddelek za biologijo lani: prof. dr. Peter Dov Univerza v Ljubljani, Biotehnika fakulteta, Oddelek za zootehniko prof. dr. Vladimir Kotnik Univerza v Ljubljani, Medicinska fakulteta Datum zagovora: 17.06.2009 Naloga je rezultat lastnega raziskovalnega dela. Podpisana se strinjam z objavo svoje naloge v polnem tekstu na spletni strani Digitalne knjinice Biotehnike fakultete. Izjavljam, da je naloga, ki sem jo oddala v elektronski obliki, identina tiskani verziji.

Mateja Benina

Benina M. Primerjava zaporedij lahkih verig imunoglobulinov pri redu Galliformes Dipl. delo. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehnika fakulteta, Oddelek za biologijo, 2009

III

KLJUNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA D Dd DK UDK 577.27:598.2(043.2)=163.6 KG imunoglobulini/ptice/lahke verige/verina reakcija s polimerazo/doloitev nukleotidnega zaporedja/monoklonska protitelesa proti lahkim verigam/encimskoimunski testi KK AV BENINA, Mateja SA DOV, Peter (mentor)/KOTNIK, Vladimir (recenzent) KZ SI-1000 Ljubljana, Vena pot 111 ZA Univerza v Ljubljani, Biotehnika fakulteta, Oddelek za biologijo LI 2009 IN PRIMERJAVA ZAPOREDIJ LAHKIH VERIG IMUNOGLOBULINOV PRI REDU Galliformes TD Diplomsko delo (univerzitetni tudij) OP IX, 95 str., 11 pregl., 18 sl., 4 pril. 70 vir IJ sl JI sl/en AI Pri vretenarjih so imunoglobulini (Ig) osnovni element obrambe pri okubah z razlinimi patogenimi mikroorganizmi. Z izjemo kokoi in rac, je pri pticah struktura Ig slabo raziskana. Zato smo eleli z uporabo dveh monoklonskih protiteles (mAb) za lahke verige (Lv) kokojih Ig in z doloitvijo delnih zaporedij Lv navadnega fazana, purana in poljske jerebice pridobiti nove informacije o strukturi in sorodnosti njihovih Lv. MAb 3C10 je v encimskoimunskih testih reagiralo z Lv ali Ig kokoi, razlinih rodov fazanov, purana, pava, tragopana, pegatke in beloglavega jastreba. Referenno mAb CH-31 (Sigma) je pokazalo podobno reaktivnost (specifinost), vendar pa ni prepoznavalo Ig pegatke. Analiza je pokazala, da je N- terminalno aminokislinsko (ak) zaporedje (19 ak) in delno ak zaporedje Lv navadnega fazana (10 ak pred CDR3 domeno) identino ustreznim zaporedjem Lv kokoi. Z uporabo verine reakcije s polimerazo (PCR) smo pomnoili odseke DNA. Tako je bilo doloeno zaporedje (154 nukleotidov (nt)), ki vkljuuje joining del Lv (jLv) (39 nt) sledeih vrst ptic: purana, navadnega fazana, poljske jerebice ter pava. Prav tako smo doloili tudi zaporedje (646-656 nt), ki vkljuuje konstantni del Lv (kLv) purana, navadnega fazana in poljske jerebice. Dobljena zaporedja smo primerjali z zaporedjem kokoi, izkazalo se je, da je zaporedje navadnega fazana najbolj podobno zaporedju kokoi (99% identinost nt zaporedij jLv in 92% identinost kLv zaporedij), medtem, ko je zaporedje purana najbolj podobno zaporedju poljske jerebice (98% identinost nt zaporedij jLv ter 94% identinost kLv zaporedij).

Benina M. Primerjava zaporedij lahkih verig imunoglobulinov pri redu Galliformes Dipl. delo. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehnika fakulteta, Oddelek za biologijo, 2009

IV

KEY WORDS DOCUMENTATION DN Dn DC UDC 577.27:598.2(043.2)=163.6 CX immunoglobulins/birds/light chains/polymerase chain reaction/determination of nucleotide sequences/monoclonal antibodies to light chains/immuno-enzyme tests CC AU BENINA, Mateja AA DOV, Peter (supervisor)/KOTNIK, Vladimir (reviewer) PP SI-1000 Ljubljana, Vena pot 111 PB University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Biology PY 2009 TI COMPARISON OF LIGHT CHAIN IMMUNOGLOBULIN SEQUENCES IN Galliformes DT Graduation Thesis (University studies) NO IX, 95 p., 11 tab., 18 fig., 4 ann., 70 ref. LA sl AL sl/en AB In vertebrates immunoglobulins (Ig) represent essential elements of their defence against infections caused by a variety of pathogens. Except for chickens and ducks, Igs structure(s) of other bird species have not been determined. Using two monoclonal antibodies (mAbs) to light chain (LC) of chicken IgG and with the determination of ring-necked pheasant, turkey and common partridge LC sequence we wanted to obtain novel information about the structure, as well as relatedness of their LC. Mab 3C10 reacted in immunoenzyme assays with LC of chicken, different genera of pheasants, turkey, peafowl, tragopan, guinefowl and Eurasian griffon. The reference mAb CH-31 (Sigma) showed similar pattern of reactivity, however, it did not recognise Igs of guineafowl. The N-terminal amino acid (aa) sequence (19 aa) and partial sequence of LC of ring-necked pheasant (10 aa upstream of CDR3 domain) were identical to those of the chicken LC. The polymerase chain reaction (PCR) was used to amplify the target DNA of LC in order to determine those sequences of regions coding for joining LC (jLC) and constant LC (cLC). Sequences (154 nucleotides (nt)) were determined for the region, which includes jLC (39 nt) of ring-necked pheasant, turkey, common partridge and peafowl. Sequences (646-656 nt) were determined also for the region, which includes cLC of turkey, ring-necked pheasant and common partridge. We compared sequences to those of chicken. The sequence of ring-necked pheasant is most related to those of chicken (99% identity in jLC and 92% identity in cLC region), whereas sequence of turkey is closer to the common partridge cLC sequence (98% identity in jLC and 94% identity in cLC region).

Benina M. Primerjava zaporedij lahkih verig imunoglobulinov pri redu Galliformes Dipl. delo. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehnika fakulteta, Oddelek za biologijo, 2009

V

KAZALO VSEBINE

KLJUNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA................III KEY WORDS DOCUMENTATION.......IV KAZALO VSEBINE.V KAZALO PREGLEDNIC...VII KAZALO SLIK....IX KAZALO PRILOG........X OKRAJAVE IN SIMBOLI....XI 1 UVOD ................................................................................................................................ 1

1.1 OPREDELITEV PROBLEMA .................................................................................. 2 1.2 NAMEN DELA.......................................................................................................... 2

2 PREGLED OBJAV............................................................................................................ 4 2.1 PTICE......................................................................................................................... 4

2.1.1 Taksonomija ptic ................................................................................................ 4 2.1.1.1 Galloanseriformes je sestrska skupina preostalim sodobnim pticam............. 4 2.1.1.2 Morfoloki opis reda kur (Galliformes) in sistematika na ravni druin......... 6 2.1.1.3 Molekulska filogenija in opredelitev skupine Galliformes ............................ 6 2.1.1.4 Morfoloke analize in podprtost skupin znotraj reda Galliformes................. 7 2.1.1.5 Molekularne tudije filogenetskih odnosov znotraj druine Phasianidae ...... 8

2.1.1.5.1 Molekulske tudije Ig naddruine .......................................................... 10 2.2 PROTITELESA- IMUNOGLOBULINI.................................................................. 10

2.2.1 Splono o protitelesih ....................................................................................... 10 2.2.2 Podenote protiteles ........................................................................................... 11 2.2.3 Pregled razredov protiteles............................................................................... 13 2.2.4 Razredi protiteles ptic....................................................................................... 13 2.2.5 Funkcije protiteles pri pticah............................................................................ 15 2.2.6 Struktura kokojih IgG ..................................................................................... 17 2.2.7 Posebnost IgG (IgY) pri racah in genetsko ozadje........................................... 19

2.2.7.1 Genetsko ozadje okrnjene oblike IgG (IgY) pri racah ................................. 20 2.2.8 Vzorci glikozilacije Ig ptic ............................................................................... 21 2.2.9 LAHKE