HLA基因复合体

二、HLA基因复合体

(一)定位与组成

HLA基因复合体位于人第6号染色体短臂上,全长3 600 kb,含有224个基因座位,其中128个为功能基因,96个为假基因。HLA基因根据其编码分子的分布和功能的不同,分为三个区:Ⅰ类基因区、Ⅱ类基因区和Ⅲ类基因区(图3-8)。

1.HLAⅠ类基因区 HLAⅠ类基因区的功能性基因可分为3类。①经典的HLAⅠ类基因:又称HLAⅠa基因,包括HLA-A、HLA-B和HLA-C,编码HLAⅠ类分子中的α链。②非经典的HLAⅠ类基因:又称HLAⅠb基因,包括HLA-E、HLA-F、HLA-G、HLA-H等。③MIC基因:即MHCⅠ类链相关基因(MHC classⅠchain-related,MIC),包括MICA、MICB、MICC、MICD、MICE 5个成员基因。其中,MICA、MICB有编码产物,其他为假基因。MIC编码产物是γδT细胞、CD8+αβT细胞和NK细胞的活化共刺激信号分子。

2.HLAⅡ类基因区 HLAⅡ类基因区的功能性基因可分为6个亚区。①HLA-DR亚区:DR亚区含有1个DRA基因和9个DRB基因。DRA基因无多态性,编码DR分子α链。DRB1、DRB3、DRB4、DRB5为功能性基因,编码DR分子β链。②HLA-DQ亚区:DQ亚区含有2个DQA、3个DQB,其中DQA1、DQB1为功能性基因,均具有多态性,分别编码DQ分子α、β链。③HLA-DP亚区:DP亚区含有2个DPA、2个DPB基因,其中DPA1、DPB1为功能性基因,均具有多态性,分别编码DP分子α、β链。④HLA-DM亚区:包括DMA和DMB两个基因座位。⑤TAP与PSMB区:抗原处理相关转运蛋白(transporter associated with antigen processing,TAP)基因由TAP1和TAP2两个基因座位组成,编码产物参与内源性抗原肽向内质网转运。β型蛋白酶体亚单位(proteasome subunit,beta type,PSMB)基因由PSMB9和PSMB8两个基因座位组成,编码产物参与对内源性抗原肽的酶解处理。⑥DO基因区:包括DOA和DOB两个基因座位,编码α和β链,能够与DM分子结合,负向调节DM的活性。

3.HLAⅢ类基因区 HLAⅢ类基因区中的主要功能性基因分为以下几点。①补体基因:编码补体的C2、C4A、C4B、Bf成分。②21-羟化酶基因:CYP羟化酶基因(CYP21A、CYP21B)编码肾上腺素21-羟化酶。③热休克蛋白(heat shock protein,HSP)基因:包括HSPA1L、HSPA1A、HSPA1B,分别编码相应的热休克蛋白分子。④TNF、LTA、LTB基因:编码TNFα、LT-α(TNF-β)、LT-β。

图示(https://www.daowen.com)

图3-8 HLA基因复合体

(二)遗传特征

1.单体型遗传 在遗传学上,将减数分裂过程中染色体上不发生交换的紧密连锁基因群称为单体型(haplotype)。HLA复合体是染色体上紧密连锁的基因群,因此呈单体型遗传。HLA复合体的这种遗传规律,使得子代可以固定地获得来自亲代的一个HLA单体型,即子女的HLA基因型中,一个单体型来自父亲,另一个来自母亲。同胞间,两个HLA单体型完全相同与完全不相同的概率均为25%,一个单体型完全相同的概率为50%。亲代与子代间必然有且仅有一个单体型是相同的。这一遗传特点也有助于法医学的亲子鉴定。

2.高度多态性 多态性(polymorphism)是一个基因座位上存在多个等位基因(allele)。HLA多态性是一个群体概念,指群体中不同个体各等位基因的变化。多态性形成的原因是:①复等位基因(multiple alleles)的存在:遗传学上将某一个体同源染色体上对应位置的一对基因称为等位基因(alleles);当群体中位于同一位点的等位基因多于两种时,称为复等位基因。HLA复合体多数基因座位均存在大量复等位基因,它的来源主要是人类在进化过程中长期自然选择的结果,与应对多变的环境条件及各种病原体的侵袭有关。②共显性(codominance)现象:一对等位基因同时编码并表达,称为共显性。HLA复合体中每一等位基因均为共显性,都可能将其编码产物表达在细胞表面,从而大大增加了人群中不同HLA单体型的组合方式,导致了HLA表型广泛的群体多态性。HLA复合体极端复杂的多态性与HLA的多基因性共同决定了HLA复合体遗传背景的高度多样化,在生物学上具有重要意义。

3.连锁不平衡(linkage disequilibrium) 指分属于两个或两个以上的基因座位上的基因同时出现在同一染色体上的概率高于或低于随机出现频率的现象。HLA复合体是一组紧密连锁的基因群。HLA复合体各等位基因在人群中以一定的频率出现,如我国北方汉族人中HLA-DRB1*0901(表示:Ⅱ类基因DRB1座位第0901号等位基因)和HLA-DQB1*0701频率分别是15.6%和21.9%。按随机分配的规律,这两个等位基因同时出现在一条染色体上的预期概率为两个频率的乘积(0.156×0.219=0.034),即3.4%,然而实际测得两者同时出现的频率是11.3%,为理论值的3.3倍。HLA复合体连锁不平衡现象的存在,是HLA单体型适应环境选择的结果。