【6.5】HLA基因

MHC(主要组织相容性复合体,major histocompatibility complex)是与移植物排斥反应有关的基因复合体,由于人类的MHC分子首先使用血清学方法在白细胞中发现的,因此称为HLA(人类白细胞抗原,Human Leukocyte Antigen),也即HLA分子化学本质为一类糖蛋白,与MHC有一定的区别。但因为所有物种中经典的MHC I类和II类基因及其产物的结构和功能都是相同的,所以MHC和HLA两个词有时可以交叉使用。

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HLA命名规则

对应的序列

一、HLA 简介

主要组织相容性复合物( MHC )是决定一个器官移植入遗传基础不同的个体中时,是否被排斥的一组基因。在人类主要组织相容性复合物的产物称为 HLA ( Human leukocyte Antigens )。在进行骨髓移植或肾等器官移植时,要进行精密的 HLA 配型,受者供者之间 HLA 相合程度越高,造成排斥反应( HVG )和移植物抗宿主病 (GVHD) 的机率越低,反之则高,极易造成移植失败。

HLA 系统是至今所知人类最高度多态性的遗传系统,构成人体生物学 “ 身份证 ” 。每个体的免疫活性细胞都以 HLA 抗原为识别 “ 自己 ” 和 “ 非己 ” 的标志,从而通过免疫反应排除 “ 非己 ” ,保持个体的完整性。

这组基因位于第 6 号染色体短臂上 6p21.31 , 3.6Mb ,根据基因位点的产物和他们的功能 HLA 可分为 :

一类抗原 HLA - A, - B, - C 位点的产物; 二类抗原 HLA - DR , - DQ , —DP 位点的产物; 三类抗原 C4A, C4B, C2, Bf (备解素因子)等补体成分组成。

*** 其中一类和二类抗原和移植关系密切。

命名的规则:

1.用血清学及细胞学技术检测的抗原特异性  HLA抗原的检出最初采用诺贝尔奖获得者法国人Dausset倡导的白细胞凝集反应,随后由荷兰人VaT/Rood、美国人Terasaki等建立了血清学分型技术,即补体依赖的微量淋巴细胞毒试验。其通用的标准方法称为NIH二步法。HLA-A抗原、HLA-B抗原、HLA-C抗原及HLA-DR抗原、HLA-DQ抗原可用血清学方法分别检出,其检出的抗原特异性覆盖面较广,称为宽特异性。

2.用分子生物学方法检测的等位基因 20世纪80年代后期,分子生物学引入HLA领域,并进一步在PCR基础上发展了各种DNA分型技术,称为基于PCR的HLA基因分型(PCR-based HLAgenotyping)。常用有PCR-RFLP(PCR扩增产物的限制性片段长度多态性分析)、PCR-SSO(PCR产物的序列特异寡核苷酸探针杂交)、PCR-SSP(序列特异性引物的PCR扩增)和PCR-SBT(序列直接分型)等。进行等位基因分型后,发现原先属于同一个血清学特异性的抗原往往可被数个甚至数十个不同的等位基因所编码,表明同一个特异性的HLA抗原实际上由多个亚型组成。如编码HLA-A2抗原的等位基因数已经超过100个;编码HLA-DR4的等位基因也至少有36个。为此,HLA命名委员会制定了如下的HLA命名原则。

(1)对某一个等位基因,先写出座位名,下接*号,再用4个数字代表这个等位基因的名字。例如B*2707、DRBl*0405、DQBl*0301等。例子中的B、DRBl和DQDl均指HLA基因座位,*号后面的四位数中前两位是指这个等位基因相应的血清学特异性,如B*2707的血清学特异性是B27,DRBl*0405中血清学特异性是DR4;后两位数则代表该等位基因序号。如果两个等位基因的4个数字不同,则这两个等位基因编码的蛋白不同。

(2)如果一个等位基因在不同个体间仅在非编码区不同表明出现无义突变,所编码的蛋白分子不变,则在等位基因后再加一位或二位数字以示区别,如HLA-DRBl*130102。

(3)如果等位基因序列差异发生在内含子或在5’、3’的非翻译区则用第7和第8位数字表示,如HLA-DRBl*13010102。

(4)如果由于技术所限不能对等位基因作精细分型时,则可用其宽特异性或低/中度分辨特异性(10w。rmiddleresolution)来表示。如不能区别B*27051及B*27052可写成B*2705;又如不能鉴别编码A2抗原家族的100多种等位基因,则可写作A*02。

此外,对基因的表达状态则分别用字母L、S、C、A、Q表示。L(10w)为细胞表面低表达;S(soluble)为可溶性分子;C(cytosal)表示基因产物存在于胞质;A(aberrant)指异常表达;Q(question)表示有疑问而不能断定。

二、HLA 抗原的分布

HLA - I 类抗原分布相当广泛,见于所有有核细胞,在淋巴细胞上密度最高,心肌或肝细胞在正常情况下极少或没有。血浆中有可溶性 HLA - I 类抗原,可能是细胞膜新陈代谢所致。成熟的红细胞上无 HLA 抗原,血小板上带有 HLA - I 类抗原。 HLA -Ⅱ类抗原分布较窄,密度最高的是树状突细胞、单核细胞、一些吞噬细胞亚群及 B 淋巴细胞。

三、HLA 的抗原结构与基因结构

HLA- Ⅰ类抗原由重链(α链)和轻链(β链)经非共价键连成异二聚体。 α链由 HLA 基因编码, β链则定位于 15 号染色体。α链由三个胞外区( α 1 、 α 2 和 α 3 )、穿膜区和胞质区组成。α 1 和α 2 组成抗原结合部位,α 3 则是与 T 细胞表面的 CD8 分子结合的部位。

HLA- Ⅱ类抗原同样由α链和β链以非共价键组成的异二聚体。不同的是:两条链均由 HLA 基因编码,各有两个胞外结构区(α 1 、α 2 和β 1 、β 2 )、穿膜区和胞质区。α 1 与β 1 组成抗原结合槽,α 2 和β 2 则与 T 细胞表面的 CD4 受体结合。

四、HLA 的遗传特点

MHC 基因是以单倍型( Haplotype )遗传方式共显性表达。子女与父母有一半 HLA 相同;子妹间 14 机率完全相同,完全不同; 12 机率一半 HLA 相同。

五、HLA 抗原的主要功能

• 引起移植排斥反应: HLA 抗原本身就是激发机体对移植物产生强烈和快速排斥反应的主要相容性抗原系统。

• 抗原呈递作用:外来抗原被抗原呈递细胞摄取和处理后,必须与 MHC- Ⅰ 、Ⅱ类分子的肽结合区结合形成抗原肽- MHC 分子复合体,该复合体经转运表达于抗原呈递细胞的表面,才能被相应的淋巴细胞识别,从而启动免疫应答反应。 MHC I 类抗原结合抗原多肽( 8-10 个氨基酸)、 TCR 、 CD8 ; MHC II 类抗原结合抗原多肽( 13-18 个氨基酸)、 TCR 、 CD4 。

六、HLA 在医学中的应用

• HLA 与同种器官移植的关系: 供受体间 HLA 的相似性越强,器官移植的成活率越高。通常最佳的移植物配对关系顺序为同卵双生 > 同胞兄妹 > 近亲 > 远亲 > 无亲缘者。

• HLA 与输血反应的关系: 多次接收输血者会发生非溶血性输血反应,与受者血液中存在的抗白细胞和抗血小板 HLA 抗原的抗体有关,因此需多次接收输血者应选择成分输血。

• HLA 与疾病的相关性: 群体分子流行病学调查显示,某些疾病的发生与一种或几种 HLA 抗原的表达相关,因此 HLA 作为一种疾病发生的遗传标志可用于疾病的辅助诊断、预测、分类及预后判断。

带有某种 HLA 型别不代表一定会患病。

• HLA 异常表达与疾病的关系: HLA- Ⅰ类分子的表达降低与肿瘤的发生有关; HLA- Ⅱ类分子表达异常与自身免疫病的发生有关。

总结:

  1. MHC分子与HLA分子所代表的概念基本一致,但是MHC应称为HLA基因复合体,以区别MHC与HLA的化学本质上的不同。

  2. HLA各种基因跟免疫有很强的关系

  3. 对应的引物不好设计,哈哈。。

参考资料:

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4d2fda500102vsv8.html

http://www.biomart.cn/experiment/430/502/503/504/29685.htm

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