KIR3DL1分子遗传多态性及其与疾病关联的研究进展

陈达香，邓志辉综述，喻琼审校

(1、大连医科大学，辽宁大连116044；2、深圳血液中心，广东深圳518035)

·综述·

KIR3DL1分子遗传多态性及其与疾病关联的研究进展

陈达香1，邓志辉2综述，喻琼2审校

(1、大连医科大学，辽宁大连116044；2、深圳血液中心，广东深圳518035)

杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIRs)是表达于人类NK细胞和部分T细胞表面的一类重要受体，KIR分子配体主要为HLA-I类分子，二者共同调节NK细胞的活性。KIR基因家族包含了14个功能性框架基因和2个假基因。功能性KIR3DL1框架基因编码抑制型受体，该受体与靶细胞表面的HLA-Bw4-80I结合，传导抑制信号；其分子遗传多态性主要体现在等位基因、单倍型组成、群体差异等不同水平层次。当前KIR3DL1常规检测方法包括序列特异性引物-PCR(PCR-SSP)、流式磁珠序列特异性寡核苷酸探针(Flow-rSSO)分析及测序分型技术(PCR-SBT)。迄今已发现KIR3DL1框架基因与乙型肝炎、HIV-1感染等病毒感染性疾病相关联。

KIR3DL1；框架基因；多态性；病毒感染性疾病

天然杀伤细胞(natural killer cell，NK)是机体固有免疫系统的重要组成部分，近年来NK细胞的免疫调节作用受到人们的广泛关注。杀伤细胞免疫球蛋白样受体(killer cell immunoglobulin-like receptors，KIRs)是表达于人类NK细胞表面和部分T细胞表面的一类重要受体，通过与靶细胞表面相应的HLA-I类分子结合，传导激活或抑制信号，调节NK细胞活性。KIR3DL1是其中的一员，与特异配体结合后传递抑制信号，抑制NK细胞的杀伤作用。KIR3DL1基因具有高度多态性，本文就KIR3DL1基因结构、配体、等位基因命名方式、分子遗传多态性、分型方法及其与疾病的关联等方面的研究进展作一综述。

1 KIR3DL1的分子结构

KIR3DL1分子为I型跨膜糖蛋白，包括胞内区、跨膜区及胞外区。KIR3DL1胞质区的胞浆结构域较长，有2个免疫受体酪氨酸抑制性基序(ITIM)，当ITIM发生磷酸化时，可募集磷酸酶SHP-1和SHP-2，导致细胞活化底物的去磷酸化，从而下调NK细胞的活性。胞外区含有3个免疫球蛋白样结构域，分别为D0、D1和D2。D0在细胞膜的远端，D2在细胞膜近端，D1介于D0与D2之间；D0、D1、D2分子分别由95、102、98个氨基酸残基组成[1，2]。人类KIR3D L1的D1和D2结构域选择性表达，形成9个与HLA分子作用的结合基序(motif)[3]。

2 KIR3DL1的基因结构

KIR3DL1框架基因位于人类19号染色体(19ql3.4)的LRC区(Human Leukocyte Receptor Complex，LRC)，从5’-启动子到3’-UTR区全长序列约为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长度为1335 bp。KIR3DL1基因含有9个外显子、8个内含子；其中外显子1和2编码引导肽，外显子3、4、5分别编码胞外D0、D1、D2免疫球蛋白样结构域，外显子6和7分别编码胞外结构域与膜之间的连接区和跨膜区段,外显子8和9则编码胞内段。

3 KIR3DL1分子的配体

KIR3DL1的配体为含有Bw4表型的HLA-B分子。Bw4表型取决于HLA-B分子α1螺旋体77～83位氨基酸残基的组成。目前一致认为HLA～Bw4-80I(I为异亮氨酸)为KIR3DL1的配体；有学者认为HLA-Bw4-80T(T为苏亮氨酸)也是KIR3DL1的配体，但存在争议。二者之间的作用模式：KIR3DL1的D1和D2结构域的氨基酸残基与HLA-I类分子相互作用，D0域加强二者间的结合[3]，受体、配体间相互作用，传导抑制信号，下调NK细胞的活性。

4 KIR等位基因的命名

KIR基因的命名方式，以KIR前缀开始，紧接着是KIR框架基因的名称，其后接“*”号，“*”之后的前3位数表示等位基因，即编码区的非同义突变；第4、5位数表示编码区的同义突变；第6、7位数表示非编码区的碱基取代。

5 KIR3DL1分子遗传多态性及其表达水平的差异

5.1 KIR3DL1的遗传多态性KIR3DL1的遗传多态性主要体现在等位基因、群体遗传、单倍体组成等不同水平层次，本文主要对前两方面进行阐述。

5.1.1 等位基因水平的多态性KIR3DL1等位基因的多态性体现在序列组成的差异。截止2013年10月，IPD-KIR Database公布了78个KIR3DL1等位基因(http://www.ebi.ac.uk/ipd/kir/stats.html，Realse 2.5.0)，其中KIR3DL1*024N为无效不表达等位基因。Gardiner等[4]在对19名个体(包括13个高加索人、2个印度人、2个非裔美国人、1个中国人和1个日本人)的研究中检测到10种KIR3DL1等位基因。Jiang等[5]对100个非裔美国人的研究中检测到30种KIR3DL1等位基因。随着研究的不断深入和检测样本量的增加，发现的KIR3DL1新等位基因的数量也将不断增多。

5.1.2 群体水平的差异KIR3DL1等位基因的分布及其频率具有地域性的特点，不同遗传背景、不同种族之间差异也较大[6，7]。Norman等[3]对28个人群中的448个个体的KIR3DL1进行等位基因检测，共检出50种等位基因。并发现等位基因高表达组在细胞表面表达频率由高到低的人群分布依次是：非洲人群＞东亚/东南亚人群＞南亚人群＞南美人群≈欧洲/中东人群；中表达组的表达频率由高到低的人群分布依次是：东亚/东南亚人群＞欧洲/中东人群＞非洲人群＞南美人群≈南亚人群；不表达组的频率由高到低的人群分布依次是：欧洲/中东人群＞南亚人群＞非洲人群＞南美人群≈东亚/东南亚人群。

不同的遗传背景、不同种族之间KIR3DL1的检出频率也存在一定的差异。研究显示中国汉族人群的3DL1检出频率为94.2%[8]，日本人的为97%[9]，越南人的为88%[10]，希腊人的为90%[11]，澳大利亚土著人的为55%[4]，巴勒斯坦人的为88%[12]，泰国人的为93%[10]，高加索人的为94～95.8%[13-15]，非裔美国人的为99%[5]。可见澳大利亚土著人的频率偏低，其他研究人群的KIR3DL1检出频率比较接近。

Jiang等[5]对100个非裔美国人的研究中检测到30种3DL1等位基因(包括7个新等位基因)，其中3DL1*01501和3DL1*01502最常见，

3DL1*00101、*00401、*00501、*007、*01701、*020、*022和*031较为常见，KIR3DL1*002、*00402、*008、*019和*029较少见。然而Norman等[16]对非洲人群的研究中未检出上述较少见型的等位基因，该结果可能是由于非洲人群与欧裔美国人或土著美国人的通婚所造成的。在高加索人群中3DL1*001、*002、*004和*005是最常见的四种等位基因[16,17]，在日本人群中3DL1*01502最常见[18]，3DL1*01501仅在非洲人群中发现[19]。不同人群中KIR3DL1等位基因的种类及其频率分布存在差异，同一等位基因在不同的人群中分布也存在差异。

5.2 表达水平的差异

5.2.1 转录水平的差异并非所有的KIR3DL1等位基因都具有相同的转录能力，McErlean等[20]对KIR3DL1转录能力进行研究分析，发现其mRNA表达水平由高到低依次为：KIR3DL1*007＞*004＞*00101＞*002＞*005＞*01502＞*008。KIR3DL1基因与KIR基因家族其它成员的5′侧翼区序列同源性高达91.11%～99.16%[21]，但它们的功能却有显著的差异。Li等[22]首次证明启动子的多态性影响KIR3DL1分子在NK细胞表面的表达频率。启动子核苷酸序列的多态性影响其与RNA聚合酶的亲和力，从而影响转录起始的频率。但是KIR3DL1/S1等位基因中的E2F、YY1和Sp1转录因子结合位点的单核苷酸多态性影响着这些等位基因的启动子活性。E2F位点的改变(A→G)，可减弱该结合位点的结合作用，从而抑制正向启动子的活性[23]。YY1能抑制正反向启动子的活性，当其发生改变(T→C)时，则增强正反向启动子的活性[24，25]。因此启动子的多态性及转录因子结合位点的多态性决定转录水平。

5.2.2 在细胞膜上表达水平的差异Yawata等[26]研究发现KIR3DL1各等位基因在细胞膜上表达水平由高到低依次为：KIR3DL1*01502＞*020＞*001＞*007＞*005。Gardiner等[11，22-28]通过DX9和Z27 mAbs与NK细胞受体作用，根据检测到的NK细胞表面的平均荧光强度将其受体分为四类：①低表达组：包括KIR3DL1*028和*053。②中表达组：KIR3DL1*005、*006、*007。③高表达组：KIR3DL1*001、*002、*003、*008、*015、*020。④不表达组：KIR3DL1*004(由于编码D0结构域的第86位碱基和编码D1结构域的第182位碱基的取代，导致了其在NK细胞表面几乎不表达[27])。

5.2.3 介导的抑制作用的差异Yawata等[26]研究发现KIR3DL1各等位基因编码的受体蛋白介导的抑制性作用强弱依次为：KIR3DL1*001>*005> *01502>*020>*007。

6 KIR的检测方法

目前，常用的KIR检测方法包括序列特异性引物-PCR(PCR-SSP)、流式磁珠序列特异性寡核苷酸探针(Flow-rSSO)杂交分析及测序分型技术(PCR-SBT)。KIR框架基因的测序分型，通常是采用二步法，首先用PCR-SSP或Flow-rSSO方法，鉴定受检者KIR框架基因的有无，然后针对检出了的KIR框架基因进行测序。因此，第一步KIR框架基因的有、无的鉴定，对KIR等位基因水平检测结果的准确性至关重要。美国国立卫生研究院癌症研究所建立的KIR PCR-SSP方法[29]与常规使用的商品化KIR PCR-SSP试剂盒的最大的不同之处在于：前者每个KIR模架基因采用2对KIR框架基因特异性的PCR引物进行扩增，以防止KIR框架基因的漏检，减少假阴性的结果。Flow-rSSO商品化检测试剂盒，简化了KIR3DL1的分型操作过程，具有快速、高通量的特点。但KIR PCR-SSP和Flow-rSSO方法的局限性在于仅能检测框架基因的有无，目前尚达不到等位基因水平的检测。

PCR-SBT法为基因分型的国际金标准，可以鉴定等位基因，还可以发现新等位基因。国际上已有文献报道[30]采用PCR-SBT法对KIR3DL1测序分型，但是扩增的目的序列较长(exon 1-3:3.4kb，exon 4:3.2 kb，exon 5-9:8.7 kb，exon 4-5:1.7kb)，对DNA的浓度和纯度的要求高，耗费的时间长，对酶的活性和高保真性要求高。至今尚无商品化KIR测序分型试剂盒及配套的分析软件应市，限制了KIR测序分型技术在骨髓和实体器官移植组织配型、恶性肿瘤、病毒感染性疾病等领域的广泛应用。

7 KIR3DL1与疾病的关联

KIR3DL1与艾滋病、乙肝、强直性脊柱炎、黑色素瘤等多种疾病相关，其中以KIR3DL1与HIV相关联的文献报道最多。

NK细胞是天然免疫系统重要的效应细胞，通过分泌细胞因子和细胞毒作用在机体抗HIV感染中发挥重要的防御作用[31]。近年来多项研究报道KIR3DL1与降低HIV-1病毒载量和延缓AIDS疾病进程有关。Martin等[32]通过对欧裔美国人及非裔美国人中的1500多例HIV携带者研究表明KIR3DL1的不同等位基因与其配体相互作用，在不同程度上明显地影响了AIDS的病程进程和血清中HIV病毒载量。其中，KIR3DL1*004+Bw4在延缓AIDS的进程中起着重要作用，KIR3DL1其它等位基因在AIDS中保护作用的强度由强到弱依次是：KIR3DL1*h/*y+Bw4-80I>KIR3D L1*l/x+ Bw4-80I>Bw6/Bw6；KIR3DL1*h/*y+Bw4-80I在减缓AIDS的进程中起到保护作用；研究还发现3DL1*h/*y+Bw4-80I、KIR3DL1*004+Bw4、3DL1*h/ *y+B57、3DL1*l/*y+B27基因组合型能有效控制血清病毒载量，其中3DL1*h/*y+Bw4-80I和3DL1*h/ *y+B57基因组合型的HIV携带者的病毒载量明显低于其它组，这两种基因型在AIDS进程中起到重要的保护性作用。Lopez等[33]对88名赞比亚HIV-1感染者的研究显示HLA-B*57可以延缓AIDs进展，抑制型KIR3DL1和HLA-B*57联合表达对AIDs有显著的保护作用。

Pelak等[34]通过对2102例欧裔HIV-1感染的患者进行研究，发现在KIR3DL1的配体存在时，KIR3DL1拷贝数的增加与病毒载量呈负相关；功能学研究发现具有多拷贝数KIR3DL1基因的NK细胞抑制HIV-1复制的能力更强。

以上学者从不同的方面对KIR3DL1与AIDS进行相关性研究，阐述了KIR3DL1在AIDS的疾病进程中起到的保护性作用，但是KIR3DL1基因与AIDS相关性的深层次分子机制，目前仍知之甚少。在全球范围内艾滋病患者的基数大并在逐年增长，目前尚未找到治愈的方法，其严重危害着人类健康。进一步深入研究KIR-HLA受/配体复合物的分子作用机制，调节NK细胞的活性，对AIDS的预防和治疗具有重要意义。

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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)

深圳市科技计划重点项目(201101023)

陈达香，女，1991年1月,毕业学校：大连医科大学，

医学学士，医学检验专业。

喻琼，主任技师。