人补体C4短基因分布频率在我国南北人群中存在的差异
作者：吴雄文 姜晓丹 杨志章 季安全 刘敏 赵修竹
单位：同济医科大学基础医学院免疫学教研室，武汉 430030
关键词：补体4；汉族人群；基因长度
同济医科大学学报000103 摘要 采用限制性片段长度多态性(RFLP)方法对北京(60例)和湖北(58例)地区随机人群的补体C4基因的长度进行检测。结果：湖北人群C4短基因的分布频率较北京人群高，其表型频率分别为79.31%、61.44%，基因频率分别为51.72%、37.50%，差异均有显著意义(均为P<0.05)，而且C4短基因在上述二个人群中的分布均符合Hardy-Wenberg平衡。结果表明，湖北人群C4短基因的频率高于北京人群。这种由于逆转录病毒序列的插入所致的C4基因长度的变化为研究某些疾病的遗传易感性提供了线索。
中图法分类号 R392.11， Q347
, 百拇医药
The C4 Short Gene is More Frequent in S outhern Chinese
thanThat in Northern Chinese
Wu Xiongwen Jiang Xiaodan Yang Zhizhang et al
(Department of Immunology, School of Basic Medical Scie nces,Tongji MedicalUniversity, Wuhan 430030)
Abstract To study the difference inthe distribution of C4 short gene between Hubei and B eijing population, the samples from Hubei and Beijing population weretested fo r the RFLP typing of C4 gene. The results showed that the phenotype frequencie s of C4 short gene were 79.31%(Hubei) and 61.44%(Beijing), the gene frequencies of the C4 short gene 51.72% (Hubei) and 37.50%(Beijing) respectivelywith the differences being significant (P<0.05). It was concluded that the C4 short gene is more frequent in SouthernChinese than that in Northern Chinese. As the length difference of C4 gene is due to the insertion of a retrovirus sequence, thefinding supplies a clue to study the susceptibity to some diseases.
, 百拇医药
Key words complement4; gene length; Chinese population
人补体第4成分(C4)基因位于第6染色体短臂上，与HLA-Ⅰ和Ⅱ类基因紧密连锁成单倍型从亲代遗传给子代。基因组中编码C4蛋白质的基因在长度上也存在多态现象，即C4基因有C4长基因(C4 long)和C4短基因(C4 short)二种形式，其中C4长基因的长度约22.5kb，而C4短基因的长度约16 kb。这种多态性可借助限制性片段长度多态性(restriction length fragmentpolymorphism, RFLP)来检测[1]。
人类HLA复合体是目前已知最复杂的基因多态系统，其复杂性不仅表现为众多的复等位基因，而且表现在不同人群的等位基因频率有明显差异[2]。例如以黄河为界，我 国南北人群HLA基因的分布有明显不同。对这种差异进行研究，有助于探讨人类的源流、疾病的遗传易感性，也有利于移植配型策略的制定和法医学鉴定。C4基因作为HLA基因复合体的一部分，在我国南北人群中的分布存在差异。在已有的工作基础上[3，4]，我们对我国北京和湖北人群C4基因的长度进行了分析，报告如下。
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1 材料与方法
1.1 样本
北京地区汉族随机健康献血员60名；湖北地区汉族随机健康献血员58名，每份样本为外 周静脉血5～10ml，肝素或EDTA抗凝。
1.2 C4基因的RFLP检测
采用我室已建立的方法，本研究采用限制性内切酶Taq Ⅰ和Hind Ⅲ对基因组DNA进行酶切；详见参考文献[3，4]。
1.3 C4长短基因的判断
根据参考文献[1，5]，图1为通过Taq Ⅰ和Hind Ⅲ检出的RFLP带型判断C4基因 长度的示意图。
, 百拇医药
图1 C4长基因和短基因用Taq Ⅰ和Hind Ⅲ所检出的RFLP片段
图中数字为限制性内切酶酶切的片段长度； 阴影部分为C4长基因5′端的约6.5 kb的内含子，有
此内含子的为C4长基因，无此内含子的为C4短基因； (A)单倍型上2个C4基因座位均为C4长基因； (B)单倍型上C4基因座位Ⅰ为C4长基因，座位Ⅱ为C4短基因； (C)单倍型上仅1个C4基因座位，且为C4短基因。P为C4基因探针杂交的区域。注意人为二倍体，所显示的RFLP带型可能为上述2种结构的杂合子
2 结果
从表1可以看出，每个个体均有C4长基因(7.0kb或6.0 kb的Taq Ⅰ片段，或者15 kb 或32 kb的HindⅢ片段)，但C4短基因的个体差异较大，因此对C4短基因在二个群体中的分 布进行分析。
, 百拇医药
表1 北京和湖北人群C4基因RFLP带型的分布 C4RFLP带型
携带C4
短基因
数目
北京
(n＝60)
湖北
(n＝58)
TaqⅠ
Hind Ⅲ
7.0-5.4 kb
15-25 kb
, http://www.100md.com
2
7
14
7.0-6.0kb
15-32 kb
0
23
12
7.0-6.0-5.4 kb
15-32-25kb
1
26
32
, http://www.100md.com
7.0-6.4-6.0 kb
15-8.5-32 kb
1
3
0
7.0-6.4-5.4 kb
15-8.5-25 kb
2
1
0
该带型个体2条染色体携带的C4短基因的个数
北京(60例)、湖北(58例)二个人群的C4短基因表型数分别为37、46，C4短基因表型频率分别为0.6144、0.7931，差异有显著意义(χ2=4.400，P<0.05)。由于C4基因的结构较为复杂，根据常见的C4基因结构形式，C4短基因通常为一个基因座位，因此按一个基因座位二种复等位基因的遗传模式推算出北京(120例)、湖北(116例)二个人群中的C4短基因数分别为45、60，C4短基因的基因频率分别为0.3750、0.5172，而且在这种遗传模式下，C4短基因在二个人群中均符合Hardy-Wenberg平衡(表2)。
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表2 二个群体中C4短基因的分布及其符合
Hardy-Wenberg平衡的情 况 人群
SS
SL
LL
χ2
P值
北京
观察数
预期数
8
8.2375
, 百拇医药
29
28.1250
23
23.4375
0.0264
>0.75
湖北
观察数
预期数
14
15.5172
32
28.9655
, 百拇医药
12
13.5172
0.31633
>0.50
SS：二条染色体上均存在C4短基因；SL：一条染色体上存在C4短基因 ，另一条染色体上无C4短基因；LL：二条染色体上均无C4短基因 3 讨论
C4基因长度变异的原因是由于基因组C4基因的第9内含子是否有约6.5 kb的插入序列，C4长基因的第9内含子中有该插入序列，而C4短基因则无，在其它区域C4长基因(约22.5 kb)与C4短基因(约16 kb)是高度同源的[6]。值得注意的是，C4长基因第9内含子 中6372bp的插入序列是一种全长的人类内源性逆转录病毒(HERV-KC4)基因序列，但其转录方向与C4基因编码链的转录方向相反，而且存在多个终止密码子，提示这个逆转录病毒序列为非功能性[7]。
, 百拇医药
但是通过对灵长类C4基因的研究[7～9]，提示C4短基因是C4基因的祖先形式，在进化过程中，C4祖先基因(短基因)经过重复(duplication)形成了目前常见的C4基因座位Ⅰ和C4基因座位Ⅱ，但二个座位均为C4短基因，黑猩猩和极个别人存在着这种结构的C4基因；继而发生逆转录病毒序列的插入和整合，使部分基因形成C4长基因，造成了目前人群中C4基因在长度上的多态性。逆转录病毒HERV-KC4序列的插入可能引起遗传不稳定性，例如基因的不等交换和基因转换(conversion)，使C4基因表现出复杂的多态性。有文章认为[8]逆转录病毒序列的整合可能通过反义(antisense)机制保护机体基因组免受逆转录病毒的攻击。例如在白人中，HIV感染AIDS症状出现的潜伏期长短与C4静息基因关联，没有C4静息基因的个体潜伏期较长[10]，而白人C4静息基因通常出现在仅有C4短基因的HIA-A1-B8-C4AQO-CAB1-DR3单倍型上。
我国南北人群中某些病因未明的疾病发生率不同，C4短基因分布频率的差异为研究其遗传易感性提供了线索。
, 百拇医药
国家自然科学基金资助项目(No.39200065)，湖北省自然科学基金资助项目(No.98 J107)
吴雄文，男，1963年生，博士，副教授
参 考 文 献
1，吴雄文，刘敏，姜晓丹等. 人补体第4成分基因在各种HLA单倍型上的结构特点和规律性.中华医学遗传学杂志，1995，12(1)：10
2，周光炎.主要组织相容性复合体.见：龚非力主编. 基础免疫学. 武汉：湖北科 学技术出版社，1998.343～371
3，季安全，吴雄文，汪策等.北京地区汉族人补体C4基因的限制性片段长度多态现象.中华医学遗传学杂志，1993，10(3)：138
4，姜晓丹，吴雄文，杨颖等.湖北汉族人群C4限制性片段长度多态性的研究.免疫学杂志，1995，11(2)：84
, 百拇医药
5 ，Olsen M L, Goldgstein R, Arnett F C et al. C4A genedeletion and HLA associations in black Americans with systemic lupus erythematosus. Immunoge netics,1991,30:27
6 ，Chu X, Rittner C, Schneieer P M. Length polymorphism of the compleme ntcomponent C4 gene is due to an ancient retroviral integration. Exp Clin Immun ogenet, 1995,12:74
7，Tassabehji M, Strachan T, Anderson M et al. Identification of a nove l family of human endogenousretroviruses and characterization of one family mem ber, HERV-K (C4), located in the complement C4 gene cluster.Nucleic Acids Res, 1994,22:5511
, http://www.100md.com
8 ，Dangel A W, Mendoza A R, Baker B J et al. Thedichotomous s ize variation of human complement C4 gene is mediated by a novel family of endogenou s retroviruses.Immuogenetics, 1994, 40:425
9 ，Zhang W J, Chirstiasen F T, Wu X et al. Organization andevo luti on of C4 and CYP21 genes in primates: importance of genomic segments. Immunogene tics, 1993, 37:170
10，Hentgs F, Hoffmann A, Oliveira de Araujo F et al. Prolonged clin ically asymptomaticevolution after HIV-1 infection is marked by the absence of complement C4 null alleles at the MHC. Clin Exp Immunol,1992, 88: 237
(1999-01-08 收稿), 百拇医药
单位：同济医科大学基础医学院免疫学教研室，武汉 430030
关键词：补体4；汉族人群；基因长度
同济医科大学学报000103 摘要 采用限制性片段长度多态性(RFLP)方法对北京(60例)和湖北(58例)地区随机人群的补体C4基因的长度进行检测。结果：湖北人群C4短基因的分布频率较北京人群高，其表型频率分别为79.31%、61.44%，基因频率分别为51.72%、37.50%，差异均有显著意义(均为P<0.05)，而且C4短基因在上述二个人群中的分布均符合Hardy-Wenberg平衡。结果表明，湖北人群C4短基因的频率高于北京人群。这种由于逆转录病毒序列的插入所致的C4基因长度的变化为研究某些疾病的遗传易感性提供了线索。
中图法分类号 R392.11， Q347
, 百拇医药
The C4 Short Gene is More Frequent in S outhern Chinese
thanThat in Northern Chinese
Wu Xiongwen Jiang Xiaodan Yang Zhizhang et al
(Department of Immunology, School of Basic Medical Scie nces,Tongji MedicalUniversity, Wuhan 430030)
Abstract To study the difference inthe distribution of C4 short gene between Hubei and B eijing population, the samples from Hubei and Beijing population weretested fo r the RFLP typing of C4 gene. The results showed that the phenotype frequencie s of C4 short gene were 79.31%(Hubei) and 61.44%(Beijing), the gene frequencies of the C4 short gene 51.72% (Hubei) and 37.50%(Beijing) respectivelywith the differences being significant (P<0.05). It was concluded that the C4 short gene is more frequent in SouthernChinese than that in Northern Chinese. As the length difference of C4 gene is due to the insertion of a retrovirus sequence, thefinding supplies a clue to study the susceptibity to some diseases.
, 百拇医药
Key words complement4; gene length; Chinese population
人补体第4成分(C4)基因位于第6染色体短臂上，与HLA-Ⅰ和Ⅱ类基因紧密连锁成单倍型从亲代遗传给子代。基因组中编码C4蛋白质的基因在长度上也存在多态现象，即C4基因有C4长基因(C4 long)和C4短基因(C4 short)二种形式，其中C4长基因的长度约22.5kb，而C4短基因的长度约16 kb。这种多态性可借助限制性片段长度多态性(restriction length fragmentpolymorphism, RFLP)来检测[1]。
人类HLA复合体是目前已知最复杂的基因多态系统，其复杂性不仅表现为众多的复等位基因，而且表现在不同人群的等位基因频率有明显差异[2]。例如以黄河为界，我 国南北人群HLA基因的分布有明显不同。对这种差异进行研究，有助于探讨人类的源流、疾病的遗传易感性，也有利于移植配型策略的制定和法医学鉴定。C4基因作为HLA基因复合体的一部分，在我国南北人群中的分布存在差异。在已有的工作基础上[3，4]，我们对我国北京和湖北人群C4基因的长度进行了分析，报告如下。
, http://www.100md.com
1 材料与方法
1.1 样本
北京地区汉族随机健康献血员60名；湖北地区汉族随机健康献血员58名，每份样本为外 周静脉血5～10ml，肝素或EDTA抗凝。
1.2 C4基因的RFLP检测
采用我室已建立的方法，本研究采用限制性内切酶Taq Ⅰ和Hind Ⅲ对基因组DNA进行酶切；详见参考文献[3，4]。
1.3 C4长短基因的判断
根据参考文献[1，5]，图1为通过Taq Ⅰ和Hind Ⅲ检出的RFLP带型判断C4基因 长度的示意图。
, 百拇医药
图1 C4长基因和短基因用Taq Ⅰ和Hind Ⅲ所检出的RFLP片段
图中数字为限制性内切酶酶切的片段长度； 阴影部分为C4长基因5′端的约6.5 kb的内含子，有
此内含子的为C4长基因，无此内含子的为C4短基因； (A)单倍型上2个C4基因座位均为C4长基因； (B)单倍型上C4基因座位Ⅰ为C4长基因，座位Ⅱ为C4短基因； (C)单倍型上仅1个C4基因座位，且为C4短基因。P为C4基因探针杂交的区域。注意人为二倍体，所显示的RFLP带型可能为上述2种结构的杂合子
2 结果
从表1可以看出，每个个体均有C4长基因(7.0kb或6.0 kb的Taq Ⅰ片段，或者15 kb 或32 kb的HindⅢ片段)，但C4短基因的个体差异较大，因此对C4短基因在二个群体中的分 布进行分析。
, 百拇医药
表1 北京和湖北人群C4基因RFLP带型的分布 C4RFLP带型
携带C4
短基因
数目
北京
(n＝60)
湖北
(n＝58)
TaqⅠ
Hind Ⅲ
7.0-5.4 kb
15-25 kb
, http://www.100md.com
2
7
14
7.0-6.0kb
15-32 kb
0
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7.0-6.0-5.4 kb
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32
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7.0-6.4-6.0 kb
15-8.5-32 kb
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15-8.5-25 kb
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该带型个体2条染色体携带的C4短基因的个数
北京(60例)、湖北(58例)二个人群的C4短基因表型数分别为37、46，C4短基因表型频率分别为0.6144、0.7931，差异有显著意义(χ2=4.400，P<0.05)。由于C4基因的结构较为复杂，根据常见的C4基因结构形式，C4短基因通常为一个基因座位，因此按一个基因座位二种复等位基因的遗传模式推算出北京(120例)、湖北(116例)二个人群中的C4短基因数分别为45、60，C4短基因的基因频率分别为0.3750、0.5172，而且在这种遗传模式下，C4短基因在二个人群中均符合Hardy-Wenberg平衡(表2)。
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表2 二个群体中C4短基因的分布及其符合
Hardy-Wenberg平衡的情 况 人群
SS
SL
LL
χ2
P值
北京
观察数
预期数
8
8.2375
, 百拇医药
29
28.1250
23
23.4375
0.0264
>0.75
湖北
观察数
预期数
14
15.5172
32
28.9655
, 百拇医药
12
13.5172
0.31633
>0.50
SS：二条染色体上均存在C4短基因；SL：一条染色体上存在C4短基因 ，另一条染色体上无C4短基因；LL：二条染色体上均无C4短基因 3 讨论
C4基因长度变异的原因是由于基因组C4基因的第9内含子是否有约6.5 kb的插入序列，C4长基因的第9内含子中有该插入序列，而C4短基因则无，在其它区域C4长基因(约22.5 kb)与C4短基因(约16 kb)是高度同源的[6]。值得注意的是，C4长基因第9内含子 中6372bp的插入序列是一种全长的人类内源性逆转录病毒(HERV-KC4)基因序列，但其转录方向与C4基因编码链的转录方向相反，而且存在多个终止密码子，提示这个逆转录病毒序列为非功能性[7]。
, 百拇医药
但是通过对灵长类C4基因的研究[7～9]，提示C4短基因是C4基因的祖先形式，在进化过程中，C4祖先基因(短基因)经过重复(duplication)形成了目前常见的C4基因座位Ⅰ和C4基因座位Ⅱ，但二个座位均为C4短基因，黑猩猩和极个别人存在着这种结构的C4基因；继而发生逆转录病毒序列的插入和整合，使部分基因形成C4长基因，造成了目前人群中C4基因在长度上的多态性。逆转录病毒HERV-KC4序列的插入可能引起遗传不稳定性，例如基因的不等交换和基因转换(conversion)，使C4基因表现出复杂的多态性。有文章认为[8]逆转录病毒序列的整合可能通过反义(antisense)机制保护机体基因组免受逆转录病毒的攻击。例如在白人中，HIV感染AIDS症状出现的潜伏期长短与C4静息基因关联，没有C4静息基因的个体潜伏期较长[10]，而白人C4静息基因通常出现在仅有C4短基因的HIA-A1-B8-C4AQO-CAB1-DR3单倍型上。
我国南北人群中某些病因未明的疾病发生率不同，C4短基因分布频率的差异为研究其遗传易感性提供了线索。
, 百拇医药
国家自然科学基金资助项目(No.39200065)，湖北省自然科学基金资助项目(No.98 J107)
吴雄文，男，1963年生，博士，副教授
参 考 文 献
1，吴雄文，刘敏，姜晓丹等. 人补体第4成分基因在各种HLA单倍型上的结构特点和规律性.中华医学遗传学杂志，1995，12(1)：10
2，周光炎.主要组织相容性复合体.见：龚非力主编. 基础免疫学. 武汉：湖北科 学技术出版社，1998.343～371
3，季安全，吴雄文，汪策等.北京地区汉族人补体C4基因的限制性片段长度多态现象.中华医学遗传学杂志，1993，10(3)：138
4，姜晓丹，吴雄文，杨颖等.湖北汉族人群C4限制性片段长度多态性的研究.免疫学杂志，1995，11(2)：84
, 百拇医药
5 ，Olsen M L, Goldgstein R, Arnett F C et al. C4A genedeletion and HLA associations in black Americans with systemic lupus erythematosus. Immunoge netics,1991,30:27
6 ，Chu X, Rittner C, Schneieer P M. Length polymorphism of the compleme ntcomponent C4 gene is due to an ancient retroviral integration. Exp Clin Immun ogenet, 1995,12:74
7，Tassabehji M, Strachan T, Anderson M et al. Identification of a nove l family of human endogenousretroviruses and characterization of one family mem ber, HERV-K (C4), located in the complement C4 gene cluster.Nucleic Acids Res, 1994,22:5511
, http://www.100md.com
8 ，Dangel A W, Mendoza A R, Baker B J et al. Thedichotomous s ize variation of human complement C4 gene is mediated by a novel family of endogenou s retroviruses.Immuogenetics, 1994, 40:425
9 ，Zhang W J, Chirstiasen F T, Wu X et al. Organization andevo luti on of C4 and CYP21 genes in primates: importance of genomic segments. Immunogene tics, 1993, 37:170
10，Hentgs F, Hoffmann A, Oliveira de Araujo F et al. Prolonged clin ically asymptomaticevolution after HIV-1 infection is marked by the absence of complement C4 null alleles at the MHC. Clin Exp Immunol,1992, 88: 237
(1999-01-08 收稿), 百拇医药