KIR3DL1分子遺傳多態(tài)性及其與疾病關聯(lián)的研究進展

陳達香，鄧志輝綜述，喻瓊審校

(1、大連醫(yī)科大學，遼寧大連116044；2、深圳血液中心，廣東深圳518035)

·綜述·

KIR3DL1分子遺傳多態(tài)性及其與疾病關聯(lián)的研究進展

陳達香1，鄧志輝2綜述，喻瓊2審校

(1、大連醫(yī)科大學，遼寧大連116044；2、深圳血液中心，廣東深圳518035)

殺傷細胞免疫球蛋白樣受體(KIRs)是表達于人類NK細胞和部分T細胞表面的一類重要受體，KIR分子配體主要為HLA-I類分子，二者共同調(diào)節(jié)NK細胞的活性。KIR基因家族包含了14個功能性框架基因和2個假基因。功能性KIR3DL1框架基因編碼抑制型受體，該受體與靶細胞表面的HLA-Bw4-80I結(jié)合，傳導抑制信號；其分子遺傳多態(tài)性主要體現(xiàn)在等位基因、單倍型組成、群體差異等不同水平層次。當前KIR3DL1常規(guī)檢測方法包括序列特異性引物-PCR(PCR-SSP)、流式磁珠序列特異性寡核苷酸探針(Flow-rSSO)分析及測序分型技術(PCR-SBT)。迄今已發(fā)現(xiàn)KIR3DL1框架基因與乙型肝炎、HIV-1感染等病毒感染性疾病相關聯(lián)。

KIR3DL1；框架基因；多態(tài)性；病毒感染性疾病

天然殺傷細胞(natural killer cell，NK)是機體固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分，近年來NK細胞的免疫調(diào)節(jié)作用受到人們的廣泛關注。殺傷細胞免疫球蛋白樣受體(killer cell immunoglobulin-like receptors，KIRs)是表達于人類NK細胞表面和部分T細胞表面的一類重要受體，通過與靶細胞表面相應的HLA-I類分子結(jié)合，傳導激活或抑制信號，調(diào)節(jié)NK細胞活性。KIR3DL1是其中的一員，與特異配體結(jié)合后傳遞抑制信號，抑制NK細胞的殺傷作用。KIR3DL1基因具有高度多態(tài)性，本文就KIR3DL1基因結(jié)構、配體、等位基因命名方式、分子遺傳多態(tài)性、分型方法及其與疾病的關聯(lián)等方面的研究進展作一綜述。

1 KIR3DL1的分子結(jié)構

KIR3DL1分子為I型跨膜糖蛋白，包括胞內(nèi)區(qū)、跨膜區(qū)及胞外區(qū)。KIR3DL1胞質(zhì)區(qū)的胞漿結(jié)構域較長，有2個免疫受體酪氨酸抑制性基序(ITIM)，當ITIM發(fā)生磷酸化時，可募集磷酸酶SHP-1和SHP-2，導致細胞活化底物的去磷酸化，從而下調(diào)NK細胞的活性。胞外區(qū)含有3個免疫球蛋白樣結(jié)構域，分別為D0、D1和D2。D0在細胞膜的遠端，D2在細胞膜近端，D1介于D0與D2之間；D0、D1、D2分子分別由95、102、98個氨基酸殘基組成[1，2]。人類KIR3D L1的D1和D2結(jié)構域選擇性表達，形成9個與HLA分子作用的結(jié)合基序(motif)[3]。

2 KIR3DL1的基因結(jié)構

KIR3DL1框架基因位于人類19號染色體(19ql3.4)的LRC區(qū)(Human Leukocyte Receptor Complex，LRC)，從5’-啟動子到3’-UTR區(qū)全長序列約為14 kb，已知的KIR3DL1中除了KIR3DL1 *059、*060、*061和*065外，其余的KIR3DL1等位基因的cDNA長度為1335 bp。KIR3DL1基因含有9個外顯子、8個內(nèi)含子；其中外顯子1和2編碼引導肽，外顯子3、4、5分別編碼胞外D0、D1、D2免疫球蛋白樣結(jié)構域，外顯子6和7分別編碼胞外結(jié)構域與膜之間的連接區(qū)和跨膜區(qū)段,外顯子8和9則編碼胞內(nèi)段。

3 KIR3DL1分子的配體

KIR3DL1的配體為含有Bw4表型的HLA-B分子。Bw4表型取決于HLA-B分子α1螺旋體77～83位氨基酸殘基的組成。目前一致認為HLA～Bw4-80I(I為異亮氨酸)為KIR3DL1的配體；有學者認為HLA-Bw4-80T(T為蘇亮氨酸)也是KIR3DL1的配體，但存在爭議。二者之間的作用模式：KIR3DL1的D1和D2結(jié)構域的氨基酸殘基與HLA-I類分子相互作用，D0域加強二者間的結(jié)合[3]，受體、配體間相互作用，傳導抑制信號，下調(diào)NK細胞的活性。

4 KIR等位基因的命名

KIR基因的命名方式，以KIR前綴開始，緊接著是KIR框架基因的名稱，其后接“*”號，“*”之后的前3位數(shù)表示等位基因，即編碼區(qū)的非同義突變；第4、5位數(shù)表示編碼區(qū)的同義突變；第6、7位數(shù)表示非編碼區(qū)的堿基取代。

5 KIR3DL1分子遺傳多態(tài)性及其表達水平的差異

5.1 KIR3DL1的遺傳多態(tài)性KIR3DL1的遺傳多態(tài)性主要體現(xiàn)在等位基因、群體遺傳、單倍體組成等不同水平層次，本文主要對前兩方面進行闡述。

5.1.1 等位基因水平的多態(tài)性KIR3DL1等位基因的多態(tài)性體現(xiàn)在序列組成的差異。截止2013年10月，IPD-KIR Database公布了78個KIR3DL1等位基因(http://www.ebi.ac.uk/ipd/kir/stats.html，Realse 2.5.0)，其中KIR3DL1*024N為無效不表達等位基因。Gardiner等[4]在對19名個體(包括13個高加索人、2個印度人、2個非裔美國人、1個中國人和1個日本人)的研究中檢測到10種KIR3DL1等位基因。Jiang等[5]對100個非裔美國人的研究中檢測到30種KIR3DL1等位基因。隨著研究的不斷深入和檢測樣本量的增加，發(fā)現(xiàn)的KIR3DL1新等位基因的數(shù)量也將不斷增多。

5.1.2 群體水平的差異KIR3DL1等位基因的分布及其頻率具有地域性的特點，不同遺傳背景、不同種族之間差異也較大[6，7]。Norman等[3]對28個人群中的448個個體的KIR3DL1進行等位基因檢測，共檢出50種等位基因。并發(fā)現(xiàn)等位基因高表達組在細胞表面表達頻率由高到低的人群分布依次是：非洲人群＞東亞/東南亞人群＞南亞人群＞南美人群≈歐洲/中東人群；中表達組的表達頻率由高到低的人群分布依次是：東亞/東南亞人群＞歐洲/中東人群＞非洲人群＞南美人群≈南亞人群；不表達組的頻率由高到低的人群分布依次是：歐洲/中東人群＞南亞人群＞非洲人群＞南美人群≈東亞/東南亞人群。

不同的遺傳背景、不同種族之間KIR3DL1的檢出頻率也存在一定的差異。研究顯示中國漢族人群的3DL1檢出頻率為94.2%[8]，日本人的為97%[9]，越南人的為88%[10]，希臘人的為90%[11]，澳大利亞土著人的為55%[4]，巴勒斯坦人的為88%[12]，泰國人的為93%[10]，高加索人的為94～95.8%[13-15]，非裔美國人的為99%[5]?？梢姲拇罄麃喭林说念l率偏低，其他研究人群的KIR3DL1檢出頻率比較接近。

Jiang等[5]對100個非裔美國人的研究中檢測到30種3DL1等位基因(包括7個新等位基因)，其中3DL1*01501和3DL1*01502最常見，

3DL1*00101、*00401、*00501、*007、*01701、*020、*022和*031較為常見，KIR3DL1*002、*00402、*008、*019和*029較少見。然而Norman等[16]對非洲人群的研究中未檢出上述較少見型的等位基因，該結(jié)果可能是由于非洲人群與歐裔美國人或土著美國人的通婚所造成的。在高加索人群中3DL1*001、*002、*004和*005是最常見的四種等位基因[16,17]，在日本人群中3DL1*01502最常見[18]，3DL1*01501僅在非洲人群中發(fā)現(xiàn)[19]。不同人群中KIR3DL1等位基因的種類及其頻率分布存在差異，同一等位基因在不同的人群中分布也存在差異。

5.2 表達水平的差異

5.2.1 轉(zhuǎn)錄水平的差異并非所有的KIR3DL1等位基因都具有相同的轉(zhuǎn)錄能力，McErlean等[20]對KIR3DL1轉(zhuǎn)錄能力進行研究分析，發(fā)現(xiàn)其mRNA表達水平由高到低依次為：KIR3DL1*007＞*004＞*00101＞*002＞*005＞*01502＞*008。KIR3DL1基因與KIR基因家族其它成員的5′側(cè)翼區(qū)序列同源性高達91.11%～99.16%[21]，但它們的功能卻有顯著的差異。Li等[22]首次證明啟動子的多態(tài)性影響KIR3DL1分子在NK細胞表面的表達頻率。啟動子核苷酸序列的多態(tài)性影響其與RNA聚合酶的親和力，從而影響轉(zhuǎn)錄起始的頻率。但是KIR3DL1/S1等位基因中的E2F、YY1和Sp1轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點的單核苷酸多態(tài)性影響著這些等位基因的啟動子活性。E2F位點的改變(A→G)，可減弱該結(jié)合位點的結(jié)合作用，從而抑制正向啟動子的活性[23]。YY1能抑制正反向啟動子的活性，當其發(fā)生改變(T→C)時，則增強正反向啟動子的活性[24，25]。因此啟動子的多態(tài)性及轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點的多態(tài)性決定轉(zhuǎn)錄水平。

5.2.2 在細胞膜上表達水平的差異Yawata等[26]研究發(fā)現(xiàn)KIR3DL1各等位基因在細胞膜上表達水平由高到低依次為：KIR3DL1*01502＞*020＞*001＞*007＞*005。Gardiner等[11，22-28]通過DX9和Z27 mAbs與NK細胞受體作用，根據(jù)檢測到的NK細胞表面的平均熒光強度將其受體分為四類：①低表達組：包括KIR3DL1*028和*053。②中表達組：KIR3DL1*005、*006、*007。③高表達組：KIR3DL1*001、*002、*003、*008、*015、*020。④不表達組：KIR3DL1*004(由于編碼D0結(jié)構域的第86位堿基和編碼D1結(jié)構域的第182位堿基的取代，導致了其在NK細胞表面幾乎不表達[27])。

5.2.3 介導的抑制作用的差異Yawata等[26]研究發(fā)現(xiàn)KIR3DL1各等位基因編碼的受體蛋白介導的抑制性作用強弱依次為：KIR3DL1*001>*005> *01502>*020>*007。

6 KIR的檢測方法

目前，常用的KIR檢測方法包括序列特異性引物-PCR(PCR-SSP)、流式磁珠序列特異性寡核苷酸探針(Flow-rSSO)雜交分析及測序分型技術(PCR-SBT)。KIR框架基因的測序分型，通常是采用二步法，首先用PCR-SSP或Flow-rSSO方法，鑒定受檢者KIR框架基因的有無，然后針對檢出了的KIR框架基因進行測序。因此，第一步KIR框架基因的有、無的鑒定，對KIR等位基因水平檢測結(jié)果的準確性至關重要。美國國立衛(wèi)生研究院癌癥研究所建立的KIR PCR-SSP方法[29]與常規(guī)使用的商品化KIR PCR-SSP試劑盒的最大的不同之處在于：前者每個KIR模架基因采用2對KIR框架基因特異性的PCR引物進行擴增，以防止KIR框架基因的漏檢，減少假陰性的結(jié)果。Flow-rSSO商品化檢測試劑盒，簡化了KIR3DL1的分型操作過程，具有快速、高通量的特點。但KIR PCR-SSP和Flow-rSSO方法的局限性在于僅能檢測框架基因的有無，目前尚達不到等位基因水平的檢測。

PCR-SBT法為基因分型的國際金標準，可以鑒定等位基因，還可以發(fā)現(xiàn)新等位基因。國際上已有文獻報道[30]采用PCR-SBT法對KIR3DL1測序分型，但是擴增的目的序列較長(exon 1-3:3.4kb，exon 4:3.2 kb，exon 5-9:8.7 kb，exon 4-5:1.7kb)，對DNA的濃度和純度的要求高，耗費的時間長，對酶的活性和高保真性要求高。至今尚無商品化KIR測序分型試劑盒及配套的分析軟件應市，限制了KIR測序分型技術在骨髓和實體器官移植組織配型、惡性腫瘤、病毒感染性疾病等領域的廣泛應用。

7 KIR3DL1與疾病的關聯(lián)

KIR3DL1與艾滋病、乙肝、強直性脊柱炎、黑色素瘤等多種疾病相關，其中以KIR3DL1與HIV相關聯(lián)的文獻報道最多。

NK細胞是天然免疫系統(tǒng)重要的效應細胞，通過分泌細胞因子和細胞毒作用在機體抗HIV感染中發(fā)揮重要的防御作用[31]。近年來多項研究報道KIR3DL1與降低HIV-1病毒載量和延緩AIDS疾病進程有關。Martin等[32]通過對歐裔美國人及非裔美國人中的1500多例HIV攜帶者研究表明KIR3DL1的不同等位基因與其配體相互作用，在不同程度上明顯地影響了AIDS的病程進程和血清中HIV病毒載量。其中，KIR3DL1*004+Bw4在延緩AIDS的進程中起著重要作用，KIR3DL1其它等位基因在AIDS中保護作用的強度由強到弱依次是：KIR3DL1*h/*y+Bw4-80I>KIR3D L1*l/x+ Bw4-80I>Bw6/Bw6；KIR3DL1*h/*y+Bw4-80I在減緩AIDS的進程中起到保護作用；研究還發(fā)現(xiàn)3DL1*h/*y+Bw4-80I、KIR3DL1*004+Bw4、3DL1*h/ *y+B57、3DL1*l/*y+B27基因組合型能有效控制血清病毒載量，其中3DL1*h/*y+Bw4-80I和3DL1*h/ *y+B57基因組合型的HIV攜帶者的病毒載量明顯低于其它組，這兩種基因型在AIDS進程中起到重要的保護性作用。Lopez等[33]對88名贊比亞HIV-1感染者的研究顯示HLA-B*57可以延緩AIDs進展，抑制型KIR3DL1和HLA-B*57聯(lián)合表達對AIDs有顯著的保護作用。

Pelak等[34]通過對2102例歐裔HIV-1感染的患者進行研究，發(fā)現(xiàn)在KIR3DL1的配體存在時，KIR3DL1拷貝數(shù)的增加與病毒載量呈負相關；功能學研究發(fā)現(xiàn)具有多拷貝數(shù)KIR3DL1基因的NK細胞抑制HIV-1復制的能力更強。

以上學者從不同的方面對KIR3DL1與AIDS進行相關性研究，闡述了KIR3DL1在AIDS的疾病進程中起到的保護性作用，但是KIR3DL1基因與AIDS相關性的深層次分子機制，目前仍知之甚少。在全球范圍內(nèi)艾滋病患者的基數(shù)大并在逐年增長，目前尚未找到治愈的方法，其嚴重危害著人類健康。進一步深入研究KIR-HLA受/配體復合物的分子作用機制，調(diào)節(jié)NK細胞的活性，對AIDS的預防和治療具有重要意義。

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R392.13

A

1674-1129(2014)04-0405-04

10.3969/j.issn.1674-1129.2014.04.014

2014-02-11；

2014-04-23)

深圳市科技計劃重點項目(201101023)

陳達香，女，1991年1月,畢業(yè)學校：大連醫(yī)科大學，

醫(yī)學學士，醫(yī)學檢驗專業(yè)。

喻瓊，主任技師。