前期发表KANNO血型与阮病毒疾病文章血型系统

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人类红细胞膜蛋白的遗传变异可以通过“自然”产生的同种抗体来检测，或通过妊娠、输血等免疫途径产生的免疫抗体来检测，也可通过其他的方法如DNA序列分析来检测红细胞膜蛋白的多态性，但只有DNA分析才能检测到却没有发现相应抗体的多态性不能称为血型系统抗原。2013年以来，共有10个新血型系统被确认，即分子基础为跨膜蛋白SMIM1(基因名SMIM1)的Vel血型系统(VEL前期发表KANNO血型与阮病毒疾病文章血型系统，034)，以补体调节蛋白CD59(基因名CD59)为基础的CD59血型系统(CD59，035)，以核苷转运蛋白1(基因名)为基因产物的血型系统(AUG，036)，朊蛋白(prion ，PrP)PRNP基因错义突变所确认的KANNO血型系统(KANNO，037)，基于癌症相关的基因变异而确认的Sid血型系统(SID人类的血型，038)，以及2021年正式确认的作为胆碱转运体蛋白(编码基因)的CTL2系统、ATP结合盒转运蛋白(编码基因ABCC4)的PEL系统、上皮膜蛋白3(编码基因EMP3)的MAM系统、糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(编码基因PIGG)的EMM系统、ATP结合盒转运蛋白(编码基因ABCC1)的ABCC1系统。目前，ISBT已确认由345个红细胞抗原构成的43个人类红细胞血型系统。其中037号KANNO血型系统抗原编码基因产物是KANNO糖蛋白，基因名PRNP，表达红细胞KANNO抗原的糖蛋白为PrP，也称细胞型朊蛋白( prion ,PrPC)，与引起人克雅氏症(-Jakob ,CJD)的朊病毒( prion ,PrPSC)氨基酸序列完全一致，KANNO糖蛋白肽链上氨基酸发生谷氨酸(Glu)到赖氨酸(Lys)的基因突变(E219K)，是KANNO阴性表型的分子基础。

01

KANNO血型的分子基础及多态性

KANNO血型系统包含1个抗原KANNO，抗原的编码基因位于20号染色体，基因名PRNP。PRNP(.11)是一个16Kb的基因，包含两个外显子，外显子1属于一个非编码外显子，可以作为转录起始位点，对调控PrP在细胞中的表达水平有重要作用；编码朊蛋白PrP基因的开放阅读框(open frame，ORF)位于外显子2，该蛋白由253个氨基酸组成。编码KANNO血型抗原的PRNP基因具有丰富的多态性，红细胞膜蛋白上这些变异中的一个(E219K)已经被同种抗-KANNO抗体所定义，并构成了KANNO抗原表位表达的基础。可以设想，人红细胞PrP的PRNP基因的其他多态性如果针对某种氨基酸也产生相应的同种抗体并被鉴定人类的血型前期发表KANNO血型与阮病毒疾病文章血型系统，那么KANNO血型系统将可能会有新的抗原加入进来。

PRNP的氨基酸序列(E219K)

KANNO抗原的表达是由PRNP肽链的第219位氨基酸所决定，由PRNP编码区655-657bp处密码子GAG转录翻译，产物是219位Glu，当基因发生c.655G>A突变，翻译产物的氨基酸发生G219L(E219K)突变，219位氨基酸残基变为Lys，成为KANNO阴性表型(纯合基因型，K/K)形成的分子基础。E219K突变主要存在于日本及其他东亚人群，一项对中国626例健康人群E219K多态性研究显示，中国不同民族人群E/K基因型频率不同，汉族(10.2%)、回族(4.5%)、维吾尔族(2.2%)。另一方面，维吾尔族(98%)和回族(96%)219位残基E/E频率高于汉族(90%)，中国汉族的219位K等位基因频率(5.1%)、回族(2.3%)和维吾尔族(1.1%)，但目前没有在219密码子发现K/K纯合基因。在世界范围，已知PRNP基因219位E/K多态性基因频率亚洲为2.6%，中东/北非为0.6%，大洋洲为5.6%。另外，KANNO阴性表型在亚洲巴基斯坦和美洲古吉拉特()印第安人中均有发现，频率分别约为1.04%和1.94%。

02

KANNO糖蛋白的生理生化

PRNP基因编码翻译产物是KANNO糖蛋白，已证实为PrP。KANNO糖蛋白亦属于膜分化抗原CD230，是人类细胞表面重要的肿瘤标志物，PrP在不同类型的肿瘤中过度表达，与不良预后和治疗抵抗有关。PrP不仅表达在红细胞膜上，还主要存在于人脑、心脏、骨骼肌、肾脏、二级淋巴器官等多种组织细胞中。PrP含有以下特征性区域：N端片段信号肽，一个八肽重复区，蛋白质中央高度保守的疏水区、c端片段疏水区。KANNO糖蛋白的第219位氨基酸位于HuPrP折叠域结构的C端第3个α螺旋区域内，接近PrP在红细胞膜的GPI锚定部位，第1个α螺旋的侧面是1个双链反向平行的β折叠，其中第2个β折叠和第3个α螺旋间有1个大的环状结构人类的血型，KANNO阴性呈现219位Glu到Lys的突变，见下图(自制)。

HuPrP(E219K，KANNO阴性)的折叠域结构3D图示(PDB代码2LFT)包含三个螺旋(α1，α2，α3)和两个短的反向平行的折叠(β1，β2)，并显示了219位的Lys (KANNO阴性)突变的位置

PrP有两种构象异构体PrPC和PrPSc，通常PrPSc产生一个较小的耐受蛋白酶分子，约142个氨基酸，称作PrP27-30，等用抗PrP27-30抗体分别检测未经蛋白酶K处理的正常动物和羊瘙痒病感染动物的脑组织提取物，首次发现PrPC和PrPSc的存在。1986年等通过PrP的部分序列克隆其同源互补DNA(cDNA)基因，确定了PrPC和PrPSc由同一PrP基因编码。PrPC为正常PrP，生理状态下PrPC具有可溶性，对蛋白酶K敏感，在细胞代谢过程中，可被蛋白酶完全降解、清除。

PrPSc为异常蛋白，是PrP致病形式，不溶于水溶液，能抵抗蛋白酶K酶解作用，具有致病性和传染性。一般认为动物组织中出现PrPSc的原因是自身PrP基因突变、PrP基因翻译错误或感染了外源的PrPSc所致。PrP基因突变和翻译错误可诱发PrPC发生蛋白质错误折叠，导致三维构象发生变化而产生PrPSc，而作为病原体的PrPSc在感染动物后以自身为模板，与体内正常表达的PrPC相互作用，将后者转变成为具有感染能力的PrPSc，并逐步在体内聚集，引起动物和人朊病毒病。

PrPC的α螺旋占43%，β折叠占3%，以α螺旋为主；而PrPSc的α螺旋占30%，β折叠占43%，以β折叠为主。提示PrP理化性质和生物学性质的改变可能仅与其空间结构的改变有关。PrPC在其构象形成过程中具有内在的向PrPSc构象转变的倾向，因此朊病毒病的发生始于PrPC向PrPSc构象转变，PrPSc进而引起蛋白质的进一步聚集，最终在动物大脑组织中出现淀粉样蛋白沉积斑块，可见由PrPC向PrPSc转变是朊病毒病发生的关键。

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最新研究揭示朊病毒参与阿尔茨海默病的发生发展( ,et al. - drive of major human .PLoS ,2021 Jun 17;17(6):.)

03

KANNO血型基因与疾病

PrP是人红细胞KANNO血型抗原，可表达在红细胞膜表面，有独立染色体基因位点，编码PrP的PRNP基因存在于所有正常哺乳动物。人PrP基因(PRNP)具有多种天然多态性，迄今为止已报道了全部超过60种PRNP突变，突变类型包括错义突变、无义突变、八肽重复区的OPRI突变和OPRD突变等，目前能明确分类的突变类型超过40种。

PrP基因(PRNP)突变是引起gPrDs(遗传性克雅氏症)的唯一已知原因，gPrDs是一种常染色体显性突变。gPrDs是由PRNP突变产生的PrPSc在脑内沉积所致，PrPSc具有传染性和自我繁殖性，另外，PrPC转化为PrPSc的过程可能也会导致神经损伤和损失。多数gPrDs或表现为迅速发展的痴呆、共济失调、肌阵挛等几个月就死亡；或表现得缓慢，经过几年的过程有轻度认知障碍、共济失调、帕金森症和老年痴呆；然而一些非常罕见的突变，在几年甚至几十年内有神经精神障碍和全身症状。根据PRNP突变类型、临床特征及中枢神经系统组织病理改变将gPrDs分为3类：以皮层广泛分布的海绵状改变为特征的gCJD(遗传性克雅氏症)，以丘脑神经元局灶性丢失和胶质增生为特征的FFI(家族性致死性失眠症)，以PrP抗体染色阳性的淀粉样斑块大量沉积为特征的GSS(格斯特曼综合征)。当前，已报告有23种PrP基因突变与gCJD的发病有关。

早发型阿尔茨海默氏症患者(PRNP) p.突变

(左)患者的轴向FLAIR像显示双侧皮质中度萎缩；(右)海马中度萎缩。

PRNP疾病相关变异的示意图。突变是根据临床病理分类的颜色编码的遗传性克雅氏症(gJCD)，格斯特曼综合征(GSS)，家族性致死性失眠症(FFI)等。

04

展 望

当前，已明确定义人KANNO阴性表型是PrP基因一个多态性突变，这种突变在日本以外的亚洲人群中以约5%比例存在，且几百人中就有1人携带纯合子。另一有趣的发现是，当人一条染色体发生这种突变时，对gCJD具有很强的抵抗性，因此KANNO血型对朊病毒病的影响也备受关注，对亚洲人KANNO血型与朊病毒病关系的研究也更有意义。

朊病毒病一直备受关注，其病因主要是在人或动物脑组织内出现并沉积大量异常的PrPSc而导致神经细胞死亡。诊断朊病毒病的金标准是检测到PrPSc，但因正常人体内也存在的PrPC与致病性PrPSc相比，仅在空间构象上不同，所以检测PrPSc并不容易。鉴于KANNO阴性人产生的抗-KANNO是针对“Glu型”PrP的免疫性抗体，我们可以设想一种检测红细胞上PrPSc的方法。可以采集KANNO阴性表型人含抗-KANNO的血浆(抗-KANNO特异性针对HuPrP基因219密码子的Glu)，然后制备疑似患朊病毒病患者的红细胞，使用蛋白酶K处理消化破坏红细胞上PrPC(亦破坏KANNO抗原)，保留红细胞上的PrPSc(对蛋白酶K具有抗性)，则在试验中，IgG型抗-KANNO可与蛋白酶处理后的红细胞上PrPSc发生反应。理论上，这可以成为利用血凝试验检测人群中高频率KANNO阳性表型人PrPSc的一种简单易行的新方法。