异常ABO表型遗传的分子背景研究

喻琼，苏宇清综述，邓志辉审校

(深圳市血液中心,广东深圳518035)

异常ABO表型遗传的分子背景研究

喻琼，苏宇清综述，邓志辉审校

(深圳市血液中心,广东深圳518035)

ABO血型；ABO基因；CisAB；血型开米拉；亲权鉴定

ABO系统是人类最早发现的血型系统，其血清学分型简便、稳定。1925年Bernstein确定ABO血型遗传学说之后，开始被应用于法医学上真正科学意义的亲权关系鉴定。

ABO血型的遗传符合经典的遗传规律，直到1964年cis-AB血型的发现，人们才开始进一步研究血型的遗传规律。到目前为止，国内外陆续报道了数个罕见家系，在DNA多态性分析结果显示不能排除或肯定其亲权关系的家族成员中，ABO血型表型遗传不符合孟德尔遗传规律，这引起了研究者对经典遗传规律的质疑。经过血型工作者对ABO血型的分子遗传背景深入研究，已能从ABO基因水平解释此异常现象。

1 ABO血型分子生物学结构

人类ABO基因定位于9q34.1-9q34.2，包含7个外显子和6个内含子。编码ABO血型系统糖基转移酶的3个主要的等位基因(A1、B1、O)首次被Yamamoto等于1990年克隆测序。A、B基因产物分别编码控制A型或B型糖基转移酶，负责将相应的糖基连到H物质上，表现出不同抗原特异性。而O基因编码一种无转移酶活性功能的蛋白，不能将糖基连接到H物质上，抗原表现为O型。ABO基因的核苷酸序列高度保守，与一致序列A101等位基因的序列相比：O1基因的差异只是在第261核苷酸G缺失，这引起阅读框移动，肽链合成在117位氨基酸终止；B基因仅在297A＞G、526C＞G、657C＞T、703G＞A、796C＞A、803G＞C、903G＞A和1096G＞A等8个碱基位置有改变，导致糖基转移酶多肽链上有4个氨基酸发生了替代[1]。到目前为止，已发现百余种ABO亚型基因的序列[2]，这些序列多态性的等位基因构成了ABO血型分子生物学分型的基础。

ABO血型遗传有常染色体显性和隐性两种方式：A、B是显性基因，O是隐性基因，基因型为AB的血型表型为AB型，基因型为AA或AO的血型表型均为A型，只有基因型为OO的人的血型表型为O。

2 亲权鉴定中异常ABO表型的ABO分子机制

在日常司法亲权鉴定和临床血型鉴定过程中，已出现STR遗传多态性分析结果显示不能排除或肯定其亲权关系的家族成员中，ABO血型遗传与经典孟德尔遗传法则出现矛盾。结合我们实验室多年的工作，汇总文献资料，目前亲权鉴定中造成异常ABO表型遗传原因分为5大类。

2.1 ABO基因的重组和转换ABO等位基因通过交换或颠换重组等方式形成各个亚型基因[3]。A、B型的特异性抗原是由ABO基因第7外显子编码的相应糖基转移酶决定的。在减数分裂时期，B和O等位基因会融合杂交，这一基因的杂交重组多发生于第6内含子中，重组后的杂交基因表现为A基因活性。这是因为第7外显子之前的核苷酸为B基因来源，而第7外显子为O基因来源，这部分的基因序列与第6外显子nt261位G未有缺失的A等位基因很相似，故表现为A型。我国中山大学法医学系曾在2000年报道[4]：母亲的血型为O型，父亲的血型为B型，小孩为A型，17个STR的DNA多态性系统的检测结果可以肯定他们之间的亲生关系。从现在掌握的ABO分子背景可以解释这个现象：母亲的B和O1等位基因发生了整段重组(de novo recombination),即B等位基因的外显子和O1基因的外显子7所组成一个杂合基因，因糖基转移酶的特异性主要由第7外显子的碱基序列组成，故表达成A型，见示意图1。这种杂合体在日本人群中产生的发生率为0.009，在日本也有一例类似报道[5]。

图1 B基因的外显子6与O基因的外显子7序列重组成A101等位基因的序列

2.2 ABO等位基因的顺反式影响抗原的表达一些亚型的表达程度主要与该等位基因表达增强或连锁遗传有关，或者可以说ABO基因在表达过程中会相互影响。日本Ogasawara K等报道一个AB型的父亲与O型的母亲生育出AB型的小孩[5]，遗传图谱见图2。

图2 AB型父亲与O型母亲生育AB型小孩的遗传图谱

在此案例中发现一个杂合基因R102，它是A和O1v等位基因的重组，交换点在第6内含子。当R102/O杂交时因有261核苷酸位G的缺失，而表现为O型，而与B等位基因共同出现时基因加强作用(allelic enhancement)表现为AB型，说明等位基因的顺反式能够影响A或B抗原的表达。重组基因因为基因加强作用而使得在家系调查中ABO表现型异常的案例还有另外的报道：在一个瑞典家系中Ax04位基因遇到O01时表现为O型，而Ax04等位基因遇到O03时表现为A型[6]；在一个韩国家系中Av与O01杂合时表现为O型，而Av与B杂合时表现为AwB型[7]。

2.3 孟买型或类孟买型由于H前体物质的全部或部分缺失，导致A或B抗原合成减少，血清学检测中不出现凝集或弱凝集，造成ABO血型不能正确定型。决定H抗原的H基因与ABO基因是两个单独的系统，分子遗传机制不同，此类案件中ABO基因是正常的。这样往往会有ABO基因为A和/或B的但血型为O表型的父母亲可能生育出正常的A或B血型的子代的报道[8，9]。

2.4 血型开米拉现象开米拉(Chimeras)是指一个个体中同时存在两个或以上不同来源的细胞的现象。血型开米拉也常常会导致ABO血型遗传学上的不相符[10,11]。人类血型开米拉较为罕见，常常是在ABO血型鉴定中检测到同时存在两种红细胞而被发现的。我们实验室在一个4岁中国汉族男孩，在外科手术前输血的常规血型鉴定中，检出为A3B3型，但其父母血型分别为O型、AB型。家属对其亲子关系产生怀疑，通过对其家系的调查得知4年前，他的母亲自然分娩了一男一女，而女婴在出生后的第二天因缺氧症窒息而死。在其血液标本研究中发现，ABO血型基因、HLA-A、DR基因、和D8S1179，D13S317，和vWA位点均有三条单倍体存在[12]。这是一例的典型的血型开米拉嵌合体现象，可以很好解释其遗传方式。

2.5 包括Cis-AB型和B(A)型在内的双重复合ABO糖基转移酶型Cis-AB或B(A)血型基因当与A或B基因杂合由于A或B抗原的遮避，往往不会造成遗传异常现象，而这两个特殊的基因与O型基因杂合时会引起经典的遗传规律的质疑：AB型的双亲能够生育出O型的孩子或O型的母亲或父亲能够生育出AB型的孩子。这种酶型是造成文献报道最多的ABO表型遗传异常的原因。

在ABO血型系统里有一类特殊的血型，经典血清学反应格局和相关的家系调查结果都会出现异常，这类血型同时具有A和B表达的ABO血型抗原，但又与正常的AB型不同，表达出来的A抗原和B抗原不会分离，能够在子代中稳定遗传下去，定义为Cis-AB型。还有一类在ABO血型正反定型中不符的血型——B(A)型，与不同的抗血清试剂反应有不同的结果，由于当时此类标本罕见报道，B(A)血型在文献中笼统定义为：红细胞与一些单克隆抗体试剂反应时，单克隆抗体在高能力识别B型细胞的同时，与某些A细胞也发生很弱凝集，而此类细胞与人源抗血清不反应。随着当前高效价单克隆抗血清的广泛使用，B(A)血清学表型常常易定为AB型。

随着对人类ABO血型基因研究的深入，发现Cis-AB和B(A)表型的分子基因的基础极其相似，以往认为血清学反应有所不同、异常表达原因不同的血型,可以归为一类分析。

人们把普遍的A等位基因编码的酶定为AAAA型，普遍的B等位基因编码的酶定为BBBB型，这里的A和B代表A型糖基转移酶特异性或B型糖基转移酶特异性的氨基酸，AAAA型依次为176位精氨酸、235位甘氨酸、266位亮氨酸、268位甘氨酸和BBBB型为176位甘氨酸、235位丝氨酸、266位甲硫氨酸、268位丙氨酸。Cis-AB和B(A)型基因就是在常见的A等位基因或B等位基因

中，发生一个或二个碱基突变，使得编码的糖基转移酶具有双重功能活性，能同时发生这两种特异性糖连接的酶促反应：既可以催化A抗原合成，又能催化B抗原的形成[13-14]。从理论上说，对A酶或B酶催化活力起决定性作用的235位、266位、268位这3个氨基酸位点的随机配合，应有8种酶型，目前国际上已报道了7种，只有BAA型目前还未见有报道。

AB型的父或母生出O型的子代，按照上述ABO双重复合型酶的理论，已在分子基础上阐明其原理，避免了对经典遗传原则的怀疑，在法医学物证鉴定上有特殊意义。

在1999年Yu LC报道的一个家系[15]，见图3。对此家系研究后发现，家庭成员带有一个B(A)型基因，此基因位点是一个同时具有A和B糖基因转移酶活性的基因，而不是两个单独的等位基因。而另外一条单倍体为O等位基因，故在基因水平可以解释O型的双亲可以生育出AB型的子代。

图3 B(A)型家系遗传图谱

我国台湾在2004年[16]报道了一例O型的父亲生育出AB型的儿子(先证者A)，16个短串联重复位点计算父权概率达到了99.97%。经对儿子的ABO血型与基因进行分析，发现其一条单倍体为O1，另一条为CisAB04即B(A)700等位基因，父亲遗传O1等位基因给先证者，母亲传递B(A)700等位基因给先证者，先证者血清学上AB表现型遮盖了O型，因而表现为AB型。国内我实验室[17]也在2007年报道了一例祖孙三代家系中，O型母亲与AB型父亲已生出了一个7岁O型男孩和一个AB型发生严重溶血病的新生儿，祖父母分别为O型和AB型，15个常染色体STR的基因型完全符合遗传学规律，计算RCP值超过了99.99%。

本案例ABO血清学家系调查的结果，出现三个“异常”：(1)妻子0型、丈夫为AB型，却生育了一个O型的孩子;(2)这对夫妻再次生育了AB型新生儿；(3)新生儿的祖父和祖母分别为AB型和A型，姑姑却为O型。经ABO基因分析，在祖父、父亲、新生儿中出现了一个新的ABO等位基因(见图4)，它与B101的差异，在于第7外显子单个nt803C＞G点突变，导致第268位AA发生Ala＞Gly产生BBBA型糖基转移酶，该酶具有A酶和B酶双重复合催化功能。这个新等位基因在三代个体中能稳定地遗传，比较其它人种，Cis-AB或B(A)型表型在亚洲人种较为常见，系统性研究中国人群双重复合型ABO糖基转移酶的抗原表达和分子基础在法医学有重要意义。

图4 CisAB型家系遗传图谱

3 ABO血型基因在亲权鉴定中的前景

ABO血型研究历史悠久，分型标准化，群体数据详尽，在法医学、输血医学、人类学研究广泛应用。ABO正反定型不符的标本时有发现[18],ABO血型基因的运用可以很好地解决血型鉴定困难问题。本文5类ABO表型遗传异常的家系都表明：虽ABO表型不符合遗传规律，但从ABO基因水平证实了ABO血型的遗传完全符合孟德尔遗传规律。在亲权鉴定中发现ABO与其它多态性标记发生矛盾时，就必须进行ABO系统的DNA分型，才能确定其遗传关系，不能单纯以ABO血型的血清学分型结果违反孟德尔遗传规律怀疑亲生关系的结论。

系统地总结ABO表型遗传异常的家系和案例，揭示和丰富ABO血型遗传本质，避免亲权鉴定中错误地排除亲子关系，具有重要意义。

随着多态性DNA的应用以及对ABO血型基因分子生物学研究的进一步深入，相信司法鉴定工作中可能会为更多ABO血型异常的案件释疑。

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R457.1+2,Q331

A

1674-1129(2013)01-0049-03

10.3969/j.issn.1674-1129.2013.01.017

深圳市科技计划重点项目(编号：201001021)

喻琼，女，1971年11月生，中山大学，硕士，主任技师。输血医学专业。

邓志辉,男，1967年10月生，中山大学，博士，主任技师，分子生物学专业，研究方向为免疫遗传、输血医学。