一、HLA的基因組成
人類的MHC稱為HLA復(fù)合體,位于第6對(duì)染色體的短臂上,長(zhǎng)度為4分摩(centimorgan,cM),約為4000kb。整個(gè)復(fù)合體上有近60個(gè)基因座,已正式命名的等位基因278個(gè)。根據(jù)編碼分子的特性不同,可將整個(gè)復(fù)合體的基因分成三類:Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類基因(圖6-2)。
圖6-2HLA基因結(jié)構(gòu)示意圖
1.類基因區(qū)位于著絲點(diǎn)的遠(yuǎn)端,主要包括HLA-A、B、C三個(gè)位點(diǎn);新近又提出E、F、G、H、K和L位點(diǎn)。
2.類基因區(qū)位于著絲點(diǎn)的近端,是結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的一個(gè)區(qū),主要由DR、DQ、DP三個(gè)亞區(qū)構(gòu)成,每個(gè)亞區(qū)又有若干個(gè)位點(diǎn)。新近又鑒定了DO、DZ、DX三個(gè)亞區(qū)。
3.類基因區(qū)含有編碼補(bǔ)體成分C2、C4、B因子及TNF、熱休克蛋白和21羥化酶的基因。
4.非HLA基因這些基因位于HLA區(qū)域內(nèi),其功能與HLA相關(guān);目前已經(jīng)命名的有兩類:LMP(largemultifunctionalprotease,或lowmolicularweightpolypeptides)和TAP(transporterassociatedwithantigenprocessing,或transporterofantigenpeptides)。LMP為蛋白酶體相關(guān)基因,由LMP2和LMP7組成;TAP為ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,包括TAP1和TAP2;它們的功能可能與抗原的處理和遞呈有關(guān)。
二、HLA的多態(tài)性
HLA復(fù)合體是人體最復(fù)雜的基因系統(tǒng),呈高度的多態(tài)性,主要原因之一是由于HLA復(fù)合體的復(fù)等位基因所致。
遺傳學(xué)上將某一個(gè)體同源染色體上對(duì)應(yīng)位置的一對(duì)基因稱為等位基因(alleles);當(dāng)群體中位于同一位點(diǎn)的等位基因多于兩種時(shí),稱為復(fù)等位基因(muotiplealleles)。HLA復(fù)合體Ⅰ類和Ⅱ類基因位點(diǎn)多為復(fù)等位基因。1995年公布的用血清學(xué)、MLR和PLT確認(rèn)的HLA特異性見(jiàn)表6-1。
表6-1HLAⅠ類和Ⅰ類基因特異性總表(1995)
A | B | C | DR | DQ | DP | D | |
A1 | B7 | B5102 | Cw1 | DR1 | DQ2 | DPw1 | Dw1 |
A2 | B703 | B5103 | Cw2 | DR103 | DQ4 | DPw2 | Dw2 |
A203 | B8 | B52(5) | Cw3 | DR2 | DQ5(1) | DPw3 | Dw3 |
A210 | B13 | B53 | Cw4 | DR3 | DQ6(1) | DPw4 | Dw4 |
A3 | B15 | B54(22) | Cw5 | DR4 | DQ793) | DPw5 | Dw5 |
A11 | B18 | B55(22) | Cw6 | DR7 | DQ8(3) | DPw6 | Dw6 |
A23(9) | B27 | B56(22) | Cw7 | DR8 | DQ9(3) | Dw7 | |
A24(9) | B35 | B57(17) | Cw8 | DR9 | Dw8 | ||
A2403 | B37 | B58(17) | Cw9(w3) | DR10 | Dw9 | ||
A25(10) | B38(16) | B59 | DR11(5) | Dw10 | |||
A26(10) | B39(16) | B60(40) | DR12(5) | Dw11(w7) | |||
A29(19) | B3901 | B61(40) | DR13(6) | Dw12 | |||
A30(19) | B3902 | B62(15) | DR14(6) | Dw13 | |||
A31(19) | B40 | B63(15) | DR1403 | Dw14 | |||
A32(19) | B4005 | B64(14) | DR1404 | Dw15 | |||
A33(19) | B41 | B65(14) | DR15(2) | www.med126.com | Dw16 | ||
A34(10) | B42 | B67 | DR16(2) | Dw17(w7) | |||
A36 | B44(12) | B70 | DR17(3) | Dw18(w6) | |||
A43 | B45(12) | B71(70) | DR18(3) | Dw19(w6) | |||
A66(10) | B46 | B72(70) | DR51 | Dw20 | |||
A68(28) | B47 | B73 | DR52 | Dw21 | |||
A69(28) | B48 | B75(15) | DR53 | Dw22 | |||
A74(19) | B49(21) | B76(15) | Dw23 | ||||
B50(21) | B77(15) | Dw24 | |||||
B51(5) | B7801 | Dw25 | |||||
Dw26 |
HLA抗原的命名由世界衛(wèi)生組織命名委員會(huì)確定,每個(gè)特異性抗原均以其基因位點(diǎn)的字頭附以適當(dāng)?shù)臄?shù)字(按抗原被發(fā)現(xiàn)或官方認(rèn)可的順序)表示。標(biāo)有w(workshop)的為暫用名,得到認(rèn)可后將其去掉;1991年決定:新特異性的申報(bào)要有明確的DNA順序,并根據(jù)DNA間關(guān)系命名,故取消w;現(xiàn)在所保留的w已非當(dāng)初實(shí)驗(yàn)室暫定名的含義,例如保留Cw以示與補(bǔ)體縮寫區(qū)別,保留Dw和DPw以示其用細(xì)胞學(xué)方法檢測(cè)。后面帶括弧的表示該特異性由括弧內(nèi)的特異性分解而來(lái),括弧內(nèi)為早期確認(rèn)的抗原,包含多個(gè)特異性。表中D抗原不是獨(dú)立基因位點(diǎn)的編碼產(chǎn)物,而是與DR和DQ廣泛相關(guān),是用細(xì)胞學(xué)方法檢測(cè)的抗原。
表6-1所列特異性是用血清學(xué)方法和細(xì)胞學(xué)方法鑒定出來(lái)的,幾乎每次會(huì)議都命名新的特異性。如此復(fù)雜的基因及產(chǎn)物,再加上單倍體共顯性遺傳的特點(diǎn),可隨機(jī)組合成一個(gè)巨大的數(shù)字;以致在人群中除同卵雙胎外,難以找到HLA完全相同者。這充分體現(xiàn)了HLA對(duì)免疫調(diào)控的個(gè)體差異,也為同種器官移植增加了困難。
現(xiàn)在用分子生物學(xué)方法可在基因水平上鑒定出更大的HLA多態(tài)性,例如HLA-A2的基因有12個(gè)變異體(A*0201~Af1411.cn/zhuyuan/*0212),其差別僅在第19密碼子一個(gè)堿基的置換。1994年3月WHO命名委員會(huì)公布的Ⅰ類和Ⅱ類等位基因?yàn)?40個(gè),1995年1月又發(fā)現(xiàn)了35個(gè)新的基因序列,并對(duì)以前的報(bào)告進(jìn)行了部分修正。
三、HLA的遺傳特點(diǎn)
1.單倍型遺傳單倍型(haplotype)是指一條染色體上HLA各位點(diǎn)基因緊密連鎖組成的基因單位。人體細(xì)胞為二倍體型,兩個(gè)單倍型分別來(lái)自父親和母親,共同組成個(gè)體的基因型(genotype)。由于一條染色體上HLA各位點(diǎn)的距離非常近,很少發(fā)生同源染色體之間的交換,因此新代的HLA以單倍型為單位將遺傳信息傳給子代。例如父親的基因型為ab,母親的為cd,則子代可能有4種基因型,ac,ad,bc,bd,某一個(gè)體獲得任一基因型的可能性都是1/4。故兩個(gè)同胞有完全相同或完全不同HLA基因型的可能性都是1/4;一個(gè)單倍型相同的可能性是1/2。而子代和親代總是共有一個(gè)相同的單倍型。
2.共顯性遺傳共顯性(co-dominance)是指某位點(diǎn)的等位基因不論是雜合子還是純合子,均能同等表達(dá),兩者的編碼產(chǎn)物都可在細(xì)胞表面檢測(cè)到。故每個(gè)位點(diǎn)可具有兩個(gè)抗原,可能相同,也可能不相同;這些抗原組成了個(gè)體的表型(phenotype)。多數(shù)個(gè)體的HLA位點(diǎn)都是雜合子,但當(dāng)父親和母親在某位點(diǎn)上具有相同的等位基因時(shí),其子代的這個(gè)位點(diǎn)就成為純合子。
3.連鎖不平衡理論上,一個(gè)HLA位點(diǎn)的等位基因與另一個(gè)或幾個(gè)位點(diǎn)的等位基因在某一單倍型出現(xiàn)的頻率應(yīng)等于各自頻率的乘積。然而在很多情況下,預(yù)期的單倍型頻率往往與實(shí)際檢測(cè)的頻率相差很大,在不同的地區(qū)或不同的人群,某些基因相伴出現(xiàn)的頻率特別高,這種現(xiàn)象稱為連鎖不平衡(linkagedisequilibrium)。HLA基因連鎖不平衡的發(fā)生機(jī)制目前尚不清楚,但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些疾病的發(fā)生與HLA復(fù)合體中某些特定的等位基因密切相關(guān);某些連鎖不平衡傾向于出現(xiàn)在某些區(qū)域、某些人種和某些民族。深入探討連鎖不平衡的發(fā)生機(jī)制無(wú)疑將有助于對(duì)某些疾病的診斷和治療,亦將為人類學(xué)研究增添新的內(nèi)容。
四、HLA的分型技術(shù)
HLAⅠ類抗原的DQ、DR用血清學(xué)檢測(cè)法進(jìn)行分型,因此在方法學(xué)上稱為血清學(xué)鑒定的抗原(serologicallydefinedantigen,SD抗原);DP和D特性需用細(xì)胞學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè),因此稱為淋巴細(xì)胞鑒定的抗原(lymphocytedefinedantigen,LD抗原)。雖然HLA的基因分型技術(shù)發(fā)展很快,但目前仍不能完全取代血清學(xué)分型法和細(xì)胞分型法(詳見(jiàn)第二十八章)。