HLA：新发现的马主要组织相容性复合体I类和II类基因抗原结合位点编码序列的变异性

主要组织相容性复合物（MHC）是一个复杂的基因组区域，包含脊椎动物基因组中最多态的基因，MHC在脊椎动物的适应性免疫系统中发挥着至关重要的作用。

高度多态性具有重要的功能，反映了不同的选择压力。病原体施加的选择压力通常是最突出的，因此病原体被认为是进化的主要驱动力之一。在种群层面，MHC基因的多态性通过平衡选择来维持。

MHC分子向效应免疫细胞（T细胞）呈现抗原肽，从而允许抗原识别并启动随后的免疫反应。MHC I类分子识别、结合并向CD8⁺ T细胞内肽呈现，而MHC II类分子则向CD4⁺ T细胞呈现细胞外来源的抗原肽，编码这两种分子的基因位于主要组织相容性复合物各自的I类和II类次区域。

MHC I类区域包含编码多肽的基因，形成功能性异二聚体，在MHC区域外编码的β-2-微球蛋白分子。与MHC I类编码链不同，这种轻链对异二聚体的抗原结合没有贡献。

MHC I类基因座主要可以分为两个类别。“经典”MHC I类位点包含编码蛋白质的基因，在细胞表面呈现细胞内起源的抗原。这些基因中核苷酸变异的热点位于编码抗原结合位点的外显子2和3中。“非经典”MHC I类分子的主要作用之一是介导与自然杀伤剂（NK）细胞的相互作用。MHC I类区域通常被认为是整个基因组中最可变的基因簇之一。

MHC II类次区域包含负责呈现由专业抗原呈现细胞（APC）内化和处理的外源抗原的基因，如巨噬细胞和树突状细胞。MHC II类抗原呈递分子是由两个主要的MHC II类基因家族之——DR和DQ编码的多肽形成的异二聚二聚二聚体。这些家族的基因含量在物种之间差异很大。编码抗原呈递分子的MHC II类基因的多态性程度通常很高。大多数SNP都集中在编码抗原结合槽的外显子2中。

然而，一些物种在DRA位点或其他MHC II类位点上有有限的多态性或没有多态性的报道。第三个子区域，MHC III类，包含编码抗原呈递分子以外产物的基因。它位于MHC I类和II类亚区之间。MHC III类基因往往比MHC I类和MHC II类基因多态性更少。它们较高的保守程度可以用一个事实来解释，即它们不是祖先MHC的一部分，通常与进化上较老的免疫功能有关。因此，它们受到不同的选择压力。

由于其在宿主和病原体相互作用中的作用，越来越多科学家关注人类和模型动物物种（包括家畜）的MHC基因多态性、种群多样性以及与正常表型和疾病的关联。但是，由于与MHC基因基因分型相关的限制，例如存在多个具有高度相似序列的重复位点，并且通常对MHC基因组区域的注释不佳，此类研究主要侧重于MHC II类基因，特别是在包括马在内的非模型哺乳动物物种中。

位于20号染色体上的家马（Equus caballus）的MHC区域的基因组结构，根据当前的全基因组组合EquCab3.0.21进行了表征，与其他哺乳动物物种类似，它由三个次区域组成，按MHC II类-MHC III类-MHC I。III类次区域在基因含量和单个基因序列方面与其他哺乳动物物种非常相似。

尽管已经进行了初步尝试，但马MHC I类基因的最终组织以及经典和非经典群之间的区别尚未完全解决。一般来说，MHC I类基因的研究程度要小得多，因为使用NGS方法更难区分不同的位点并获得双外显子等位基因，目前可以通过使用长读（LR）测序方法可以克服这一障碍。

尽管可以通过MHC内的基因分型微卫星（MSAT）位点来评估该地区的总体变异性和多样性，但表达的MHC位点将始终是此类研究的主要候选者。到目前为止，大多数MHC II类基因都在此背景下进行了分析。在马科动物中，观察到DRA位点和其他MHC II类位点中的高水平多态性，对MHC II类基因进行基因分型是可行的。然而，对于马MHC I类基因，只有关于现有物理外显子2-外显子3等位基因的有限信息。

2023年4月27日发表在HLA上的研究揭示了选定的MHC基因的新变异性，特别关注MHC I类物理单倍型。

MHC I类位点所选等位基因的系统发育树，只使用在至少两个个体中检测到的等位基因，采用1000个bootstrap的neighbor-joining方法构造树，所有通向单个集群的分支都有100个bootstrap支持

远程NGS用于在三个基因不同的马品种中识别外显子2-外显子3等位基因。在MHC I类基因Eqca-1、Eqca-2、Eqca-7和Eqca-Ψ中共发现了116个等位基因变体，其中112个是新的。根据检索到的序列，研究者们试图区分个体I类位点，并评估它们在来自不同地理区域的三个品种组中的多态性程度。

对跨越整个MHC区域的选定的MHC II类基因座和微卫星标记进行了基因分型，以估计所分析的队列中MHC区域迄今为止未识别的多样性的总体范围。MHC II类DRA位点被确认包括五个外显子2等位基因，并且没有观察到新的序列。在DQA1位点中发现了15个新型外显子2等位基因的额外变异性。

对MHC连接的微卫星基因座的分析证实了整个MHC区域的广泛总体变异性。在分析的MHC I类和II类位点中检测到多样化和净纯化选择。

家马代表了同一物种的一个非常多变的种群，但也有许多不同的品种，它们生活在不同的环境中，受到自然和人工选择的不同压力。这两个品种在中性上有明显的差异，特别是在微卫星位点上，这反映了它们的起源和选择性育种的历史。在人类中，非洲人群HLA基因的遗传多样性(等位基因丰富度)有所增加，这可能反映了其环境中病原体的丰富度。

目前对马匹抗原生成位点（ABS）结构的了解，到目前为止只有一份报告，因此无法评估其潜在的功能重要性。由于为此目的分析的马匹数量有限，因此无法确定其品种特异性方面的信息模式。总而言之，这些数据表明，很难在种群层面研究选择对MHC基因的影响。

参考文献

Plasil, M, Oppelt, J, Klumplerova, M, et al. Newly identified variability of the antigen binding site coding sequences of the equine major histocompatibility complex class I and class II genes. HLA. 2023; 1- 12. doi:10.1111/tan.15078