異常ABO表型遺傳的分子背景研究

喻瓊，蘇宇清綜述，鄧志輝審校

(深圳市血液中心,廣東深圳518035)

異常ABO表型遺傳的分子背景研究

喻瓊，蘇宇清綜述，鄧志輝審校

(深圳市血液中心,廣東深圳518035)

ABO血型；ABO基因；CisAB；血型開(kāi)米拉；親權(quán)鑒定

ABO系統(tǒng)是人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)的血型系統(tǒng)，其血清學(xué)分型簡(jiǎn)便、穩(wěn)定。1925年Bernstein確定ABO血型遺傳學(xué)說(shuō)之后，開(kāi)始被應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)上真正科學(xué)意義的親權(quán)關(guān)系鑒定。

ABO血型的遺傳符合經(jīng)典的遺傳規(guī)律，直到1964年cis-AB血型的發(fā)現(xiàn)，人們才開(kāi)始進(jìn)一步研究血型的遺傳規(guī)律。到目前為止，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)報(bào)道了數(shù)個(gè)罕見(jiàn)家系，在DNA多態(tài)性分析結(jié)果顯示不能排除或肯定其親權(quán)關(guān)系的家族成員中，ABO血型表型遺傳不符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律，這引起了研究者對(duì)經(jīng)典遺傳規(guī)律的質(zhì)疑。經(jīng)過(guò)血型工作者對(duì)ABO血型的分子遺傳背景深入研究，已能從ABO基因水平解釋此異常現(xiàn)象。

1 ABO血型分子生物學(xué)結(jié)構(gòu)

人類(lèi)ABO基因定位于9q34.1-9q34.2，包含7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子。編碼ABO血型系統(tǒng)糖基轉(zhuǎn)移酶的3個(gè)主要的等位基因(A1、B1、O)首次被Yamamoto等于1990年克隆測(cè)序。A、B基因產(chǎn)物分別編碼控制A型或B型糖基轉(zhuǎn)移酶，負(fù)責(zé)將相應(yīng)的糖基連到H物質(zhì)上，表現(xiàn)出不同抗原特異性。而O基因編碼一種無(wú)轉(zhuǎn)移酶活性功能的蛋白，不能將糖基連接到H物質(zhì)上，抗原表現(xiàn)為O型。ABO基因的核苷酸序列高度保守，與一致序列A101等位基因的序列相比：O1基因的差異只是在第261核苷酸G缺失，這引起閱讀框移動(dòng)，肽鏈合成在117位氨基酸終止；B基因僅在297A＞G、526C＞G、657C＞T、703G＞A、796C＞A、803G＞C、903G＞A和1096G＞A等8個(gè)堿基位置有改變，導(dǎo)致糖基轉(zhuǎn)移酶多肽鏈上有4個(gè)氨基酸發(fā)生了替代[1]。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)百余種ABO亞型基因的序列[2]，這些序列多態(tài)性的等位基因構(gòu)成了ABO血型分子生物學(xué)分型的基礎(chǔ)。

ABO血型遺傳有常染色體顯性和隱性?xún)煞N方式：A、B是顯性基因，O是隱性基因，基因型為AB的血型表型為AB型，基因型為AA或AO的血型表型均為A型，只有基因型為OO的人的血型表型為O。

2 親權(quán)鑒定中異常ABO表型的ABO分子機(jī)制

在日常司法親權(quán)鑒定和臨床血型鑒定過(guò)程中，已出現(xiàn)STR遺傳多態(tài)性分析結(jié)果顯示不能排除或肯定其親權(quán)關(guān)系的家族成員中，ABO血型遺傳與經(jīng)典孟德?tīng)栠z傳法則出現(xiàn)矛盾。結(jié)合我們實(shí)驗(yàn)室多年的工作，匯總文獻(xiàn)資料，目前親權(quán)鑒定中造成異常ABO表型遺傳原因分為5大類(lèi)。

2.1 ABO基因的重組和轉(zhuǎn)換ABO等位基因通過(guò)交換或顛換重組等方式形成各個(gè)亞型基因[3]。A、B型的特異性抗原是由ABO基因第7外顯子編碼的相應(yīng)糖基轉(zhuǎn)移酶決定的。在減數(shù)分裂時(shí)期，B和O等位基因會(huì)融合雜交，這一基因的雜交重組多發(fā)生于第6內(nèi)含子中，重組后的雜交基因表現(xiàn)為A基因活性。這是因?yàn)榈?外顯子之前的核苷酸為B基因來(lái)源，而第7外顯子為O基因來(lái)源，這部分的基因序列與第6外顯子nt261位G未有缺失的A等位基因很相似，故表現(xiàn)為A型。我國(guó)中山大學(xué)法醫(yī)學(xué)系曾在2000年報(bào)道[4]：母親的血型為O型，父親的血型為B型，小孩為A型，17個(gè)STR的DNA多態(tài)性系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果可以肯定他們之間的親生關(guān)系。從現(xiàn)在掌握的ABO分子背景可以解釋這個(gè)現(xiàn)象：母親的B和O1等位基因發(fā)生了整段重組(de novo recombination),即B等位基因的外顯子和O1基因的外顯子7所組成一個(gè)雜合基因，因糖基轉(zhuǎn)移酶的特異性主要由第7外顯子的堿基序列組成，故表達(dá)成A型，見(jiàn)示意圖1。這種雜合體在日本人群中產(chǎn)生的發(fā)生率為0.009，在日本也有一例類(lèi)似報(bào)道[5]。

圖1 B基因的外顯子6與O基因的外顯子7序列重組成A101等位基因的序列

2.2 ABO等位基因的順?lè)词接绊懣乖谋磉_(dá)一些亞型的表達(dá)程度主要與該等位基因表達(dá)增強(qiáng)或連鎖遺傳有關(guān)，或者可以說(shuō)ABO基因在表達(dá)過(guò)程中會(huì)相互影響。日本Ogasawara K等報(bào)道一個(gè)AB型的父親與O型的母親生育出AB型的小孩[5]，遺傳圖譜見(jiàn)圖2。

圖2 AB型父親與O型母親生育AB型小孩的遺傳圖譜

在此案例中發(fā)現(xiàn)一個(gè)雜合基因R102，它是A和O1v等位基因的重組，交換點(diǎn)在第6內(nèi)含子。當(dāng)R102/O雜交時(shí)因有261核苷酸位G的缺失，而表現(xiàn)為O型，而與B等位基因共同出現(xiàn)時(shí)基因加強(qiáng)作用(allelic enhancement)表現(xiàn)為AB型，說(shuō)明等位基因的順?lè)词侥軌蛴绊慉或B抗原的表達(dá)。重組基因因?yàn)榛蚣訌?qiáng)作用而使得在家系調(diào)查中ABO表現(xiàn)型異常的案例還有另外的報(bào)道：在一個(gè)瑞典家系中Ax04位基因遇到O01時(shí)表現(xiàn)為O型，而Ax04等位基因遇到O03時(shí)表現(xiàn)為A型[6]；在一個(gè)韓國(guó)家系中Av與O01雜合時(shí)表現(xiàn)為O型，而Av與B雜合時(shí)表現(xiàn)為AwB型[7]。

2.3 孟買(mǎi)型或類(lèi)孟買(mǎi)型由于H前體物質(zhì)的全部或部分缺失，導(dǎo)致A或B抗原合成減少，血清學(xué)檢測(cè)中不出現(xiàn)凝集或弱凝集，造成ABO血型不能正確定型。決定H抗原的H基因與ABO基因是兩個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，分子遺傳機(jī)制不同，此類(lèi)案件中ABO基因是正常的。這樣往往會(huì)有ABO基因?yàn)锳和/或B的但血型為O表型的父母親可能生育出正常的A或B血型的子代的報(bào)道[8，9]。

2.4 血型開(kāi)米拉現(xiàn)象開(kāi)米拉(Chimeras)是指一個(gè)個(gè)體中同時(shí)存在兩個(gè)或以上不同來(lái)源的細(xì)胞的現(xiàn)象。血型開(kāi)米拉也常常會(huì)導(dǎo)致ABO血型遺傳學(xué)上的不相符[10,11]。人類(lèi)血型開(kāi)米拉較為罕見(jiàn)，常常是在ABO血型鑒定中檢測(cè)到同時(shí)存在兩種紅細(xì)胞而被發(fā)現(xiàn)的。我們實(shí)驗(yàn)室在一個(gè)4歲中國(guó)漢族男孩，在外科手術(shù)前輸血的常規(guī)血型鑒定中，檢出為A3B3型，但其父母血型分別為O型、AB型。家屬對(duì)其親子關(guān)系產(chǎn)生懷疑，通過(guò)對(duì)其家系的調(diào)查得知4年前，他的母親自然分娩了一男一女，而女?huà)朐诔錾蟮牡诙煲蛉毖醢Y窒息而死。在其血液標(biāo)本研究中發(fā)現(xiàn)，ABO血型基因、HLA-A、DR基因、和D8S1179，D13S317，和vWA位點(diǎn)均有三條單倍體存在[12]。這是一例的典型的血型開(kāi)米拉嵌合體現(xiàn)象，可以很好解釋其遺傳方式。

2.5 包括Cis-AB型和B(A)型在內(nèi)的雙重復(fù)合ABO糖基轉(zhuǎn)移酶型Cis-AB或B(A)血型基因當(dāng)與A或B基因雜合由于A或B抗原的遮避，往往不會(huì)造成遺傳異常現(xiàn)象，而這兩個(gè)特殊的基因與O型基因雜合時(shí)會(huì)引起經(jīng)典的遺傳規(guī)律的質(zhì)疑：AB型的雙親能夠生育出O型的孩子或O型的母親或父親能夠生育出AB型的孩子。這種酶型是造成文獻(xiàn)報(bào)道最多的ABO表型遺傳異常的原因。

在ABO血型系統(tǒng)里有一類(lèi)特殊的血型，經(jīng)典血清學(xué)反應(yīng)格局和相關(guān)的家系調(diào)查結(jié)果都會(huì)出現(xiàn)異常，這類(lèi)血型同時(shí)具有A和B表達(dá)的ABO血型抗原，但又與正常的AB型不同，表達(dá)出來(lái)的A抗原和B抗原不會(huì)分離，能夠在子代中穩(wěn)定遺傳下去，定義為Cis-AB型。還有一類(lèi)在ABO血型正反定型中不符的血型——B(A)型，與不同的抗血清試劑反應(yīng)有不同的結(jié)果，由于當(dāng)時(shí)此類(lèi)標(biāo)本罕見(jiàn)報(bào)道，B(A)血型在文獻(xiàn)中籠統(tǒng)定義為：紅細(xì)胞與一些單克隆抗體試劑反應(yīng)時(shí)，單克隆抗體在高能力識(shí)別B型細(xì)胞的同時(shí)，與某些A細(xì)胞也發(fā)生很弱凝集，而此類(lèi)細(xì)胞與人源抗血清不反應(yīng)。隨著當(dāng)前高效價(jià)單克隆抗血清的廣泛使用，B(A)血清學(xué)表型常常易定為AB型。

隨著對(duì)人類(lèi)ABO血型基因研究的深入，發(fā)現(xiàn)Cis-AB和B(A)表型的分子基因的基礎(chǔ)極其相似，以往認(rèn)為血清學(xué)反應(yīng)有所不同、異常表達(dá)原因不同的血型,可以歸為一類(lèi)分析。

人們把普遍的A等位基因編碼的酶定為AAAA型，普遍的B等位基因編碼的酶定為BBBB型，這里的A和B代表A型糖基轉(zhuǎn)移酶特異性或B型糖基轉(zhuǎn)移酶特異性的氨基酸，AAAA型依次為176位精氨酸、235位甘氨酸、266位亮氨酸、268位甘氨酸和BBBB型為176位甘氨酸、235位絲氨酸、266位甲硫氨酸、268位丙氨酸。Cis-AB和B(A)型基因就是在常見(jiàn)的A等位基因或B等位基因

中，發(fā)生一個(gè)或二個(gè)堿基突變，使得編碼的糖基轉(zhuǎn)移酶具有雙重功能活性，能同時(shí)發(fā)生這兩種特異性糖連接的酶促反應(yīng)：既可以催化A抗原合成，又能催化B抗原的形成[13-14]。從理論上說(shuō)，對(duì)A酶或B酶催化活力起決定性作用的235位、266位、268位這3個(gè)氨基酸位點(diǎn)的隨機(jī)配合，應(yīng)有8種酶型，目前國(guó)際上已報(bào)道了7種，只有BAA型目前還未見(jiàn)有報(bào)道。

AB型的父或母生出O型的子代，按照上述ABO雙重復(fù)合型酶的理論，已在分子基礎(chǔ)上闡明其原理，避免了對(duì)經(jīng)典遺傳原則的懷疑，在法醫(yī)學(xué)物證鑒定上有特殊意義。

在1999年Yu LC報(bào)道的一個(gè)家系[15]，見(jiàn)圖3。對(duì)此家系研究后發(fā)現(xiàn)，家庭成員帶有一個(gè)B(A)型基因，此基因位點(diǎn)是一個(gè)同時(shí)具有A和B糖基因轉(zhuǎn)移酶活性的基因，而不是兩個(gè)單獨(dú)的等位基因。而另外一條單倍體為O等位基因，故在基因水平可以解釋O型的雙親可以生育出AB型的子代。

圖3 B(A)型家系遺傳圖譜

我國(guó)臺(tái)灣在2004年[16]報(bào)道了一例O型的父親生育出AB型的兒子(先證者A)，16個(gè)短串聯(lián)重復(fù)位點(diǎn)計(jì)算父權(quán)概率達(dá)到了99.97%。經(jīng)對(duì)兒子的ABO血型與基因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其一條單倍體為O1，另一條為CisAB04即B(A)700等位基因，父親遺傳O1等位基因給先證者，母親傳遞B(A)700等位基因給先證者，先證者血清學(xué)上AB表現(xiàn)型遮蓋了O型，因而表現(xiàn)為AB型。國(guó)內(nèi)我實(shí)驗(yàn)室[17]也在2007年報(bào)道了一例祖孫三代家系中，O型母親與AB型父親已生出了一個(gè)7歲O型男孩和一個(gè)AB型發(fā)生嚴(yán)重溶血病的新生兒，祖父母分別為O型和AB型，15個(gè)常染色體STR的基因型完全符合遺傳學(xué)規(guī)律，計(jì)算RCP值超過(guò)了99.99%。

本案例ABO血清學(xué)家系調(diào)查的結(jié)果，出現(xiàn)三個(gè)“異常”：(1)妻子0型、丈夫?yàn)锳B型，卻生育了一個(gè)O型的孩子;(2)這對(duì)夫妻再次生育了AB型新生兒；(3)新生兒的祖父和祖母分別為AB型和A型，姑姑卻為O型。經(jīng)ABO基因分析，在祖父、父親、新生兒中出現(xiàn)了一個(gè)新的ABO等位基因(見(jiàn)圖4)，它與B101的差異，在于第7外顯子單個(gè)nt803C＞G點(diǎn)突變，導(dǎo)致第268位AA發(fā)生Ala＞Gly產(chǎn)生BBBA型糖基轉(zhuǎn)移酶，該酶具有A酶和B酶雙重復(fù)合催化功能。這個(gè)新等位基因在三代個(gè)體中能穩(wěn)定地遺傳，比較其它人種，Cis-AB或B(A)型表型在亞洲人種較為常見(jiàn)，系統(tǒng)性研究中國(guó)人群雙重復(fù)合型ABO糖基轉(zhuǎn)移酶的抗原表達(dá)和分子基礎(chǔ)在法醫(yī)學(xué)有重要意義。

圖4 CisAB型家系遺傳圖譜

3 ABO血型基因在親權(quán)鑒定中的前景

ABO血型研究歷史悠久，分型標(biāo)準(zhǔn)化，群體數(shù)據(jù)詳盡，在法醫(yī)學(xué)、輸血醫(yī)學(xué)、人類(lèi)學(xué)研究廣泛應(yīng)用。ABO正反定型不符的標(biāo)本時(shí)有發(fā)現(xiàn)[18],ABO血型基因的運(yùn)用可以很好地解決血型鑒定困難問(wèn)題。本文5類(lèi)ABO表型遺傳異常的家系都表明：雖ABO表型不符合遺傳規(guī)律，但從ABO基因水平證實(shí)了ABO血型的遺傳完全符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。在親權(quán)鑒定中發(fā)現(xiàn)ABO與其它多態(tài)性標(biāo)記發(fā)生矛盾時(shí)，就必須進(jìn)行ABO系統(tǒng)的DNA分型，才能確定其遺傳關(guān)系，不能單純以ABO血型的血清學(xué)分型結(jié)果違反孟德?tīng)栠z傳規(guī)律懷疑親生關(guān)系的結(jié)論。

系統(tǒng)地總結(jié)ABO表型遺傳異常的家系和案例，揭示和豐富ABO血型遺傳本質(zhì)，避免親權(quán)鑒定中錯(cuò)誤地排除親子關(guān)系，具有重要意義。

隨著多態(tài)性DNA的應(yīng)用以及對(duì)ABO血型基因分子生物學(xué)研究的進(jìn)一步深入，相信司法鑒定工作中可能會(huì)為更多ABO血型異常的案件釋疑。

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R457.1+2,Q331

A

1674-1129(2013)01-0049-03

10.3969/j.issn.1674-1129.2013.01.017

深圳市科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào)：201001021)

喻瓊，女，1971年11月生，中山大學(xué)，碩士，主任技師。輸血醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)。

鄧志輝,男，1967年10月生，中山大學(xué)，博士，主任技師，分子生物學(xué)專(zhuān)業(yè)，研究方向?yàn)槊庖哌z傳、輸血醫(yī)學(xué)。