Gypa-KO 基因敲除小鼠

GYPA，也称为GPA，是编码人类MN血型抗原的基因。MN血型抗原是GPA的异构体，是人类红细胞中最丰富的唾液酸糖蛋白。GYPA的主要功能尚未完全发现，但它作为疟疾寄生虫Plasmodium falciparum的175-kD红细胞结合抗原（EB-175）的主要结合位点，在人类历史上是一个重要的选择性压力。特别是GYPA的第二外显子编码了P. falciparum结合的受体结合配体。因此，人们对自然选择是否对GYPA和第二外显子的变异分布产生了影响产生了浓厚的兴趣。研究发现，GYPA在疟疾流行地区的群体和欧洲人中经历了平衡选择，但在东亚、大洋洲和美洲的样本中没有发现这种证据。这些结果表明，疟疾对GYPA产生了选择性压力，但同时也表明另一种选择性压力导致了欧洲人中类似的变化模式。因此，GYPA可能具有更复杂的进化历史，其中在全球范围内，空间变化的选择压力控制了其自然历史[1]。

GYPA和GYPB或GYPA和GYPE之间的基因转换事件是由它们在染色体上的紧密位置和高序列同源性促进的，这可能导致GP杂合基因的形成。在对22名随机血捐献者的血型基因分型和血凝试验结果不一致的情况下，通过分子特征分析发现了一种GYPA-B-A杂合基因。这种杂合基因可能是由单一的不等价同源重组事件产生的。基因组DNA分析表明，杂合核苷酸序列与每个GYPA(Ser20, Gly24)相关联，并导致M和GYPA(Leu20, Glu24)的表达，编码N表型。血清学数据表明，这些变化不会影响正常M和N抗原的表达。cDNA序列证实了基因组DNA的结果，并进一步发现所有受试者中存在GYPB第二外显子的杂合缺失。结果表明，通过单一的不等价同源重组事件产生了GYPA-B-A杂合基因。GYPB片段的片段转移最有可能导致等位基因丢失[2]。

为了了解MNS血型基因的多态性，对MNS血型相关基因GYPA、GYPB和GYPE的全长mRNA序列的特征进行了分析。研究发现，MNS血型相关基因具有明显的多态性，全长mRNA序列的检测为GYPA、GYPB和GYPE基因结构的分析与MNS血型抗原表达的深入研究奠定了基础[3]。

GYPA和GYPB是由两个相似的基因编码的，而GYPC编码GYPC和GYPD。这些蛋白在红细胞膜上高度糖基化，形成负电荷的复杂糖蛋白“外衣”。GYPA和GYPB由两个复制事件产生，涉及10至15百万年前之间120-kb基因组的基因片段。非等位基因同源重组在这些120-kb重复之间产生各种复制等位基因和缺失等位基因。其中一种等位基因称为DUP4，编码Dantu NE血型，对疟疾有很强的保护作用，因为它改变了红细胞膜的表面张力。GYPA和GYPB与其他传染性病原体相互作用，包括病毒和疟疾寄生虫Plasmodium falciparum，但GYPA变异在介导这些病原体影响方面的作用仍在探索中[4]。

在对193个日本人进行的研究中，发现了一种表达蛋白酶抗性M抗原的异常糖蛋白，由一种新型的GYPE-B杂合基因编码。这种新型杂合基因预测编码一种59个氨基酸的成熟糖蛋白，不表达S或s抗原。这种蛋白酶抗性M活性糖蛋白在日本人群中的流行率为0.0534%。这种糖蛋白预测为一种由新型GYPB-E(2-4)-B杂合基因编码的59个氨基酸多肽[5]。

在中国汉族人群中，研究发现GYPA基因的分子多态性与MN血型相关。所有样本在GYPA第二外显子的第1和第56个核苷酸位置都有2个碱基替换。其中，MN表型杂合子主要以1A>C、22T/C、34A/G、35T/G、56T>C的形式存在；MM表型纯合子主要以1A>C、22C、34G、35T、56T>C的形式存在；NN表型纯合子主要以1A>C、22T、34A、35G、56T>C的形式存在。得出结论，GYPA基因在与中国汉族人群MN血型相关的多态性由GYPA第二外显子的5个核苷酸位点决定。第1和第56个碱基是GYPA非功能性单核苷酸多态性[6]。

MNS是一个高度多态性的血型系统，由GYPA、GYPB和GYPE基因之间的基因组重组以及单核苷酸变化产生许多抗原。研究发现，一种新的低频抗原SUMI由GYPA*M等位基因编码，具有c.91A>C（p.Thr31Pro）突变。SUMI抗原对木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶和神经氨酸酶敏感，但对α-糜蛋白酶和硫醇还原剂有抵抗力。SUMI抗原携带在GPA上。根据Sanger测序和克隆，SUMI+个体具有GYPA*M等位基因，c.91A>C（p.Thr31Pro），这可能会消除O-糖基连接位点。新的低频抗原SUMI由GYPA*M等位基因编码，c.91A>C（p.Thr31Pro）。神经氨酸酶敏感性表明，Pro31周围的糖蛋白参与了SUMI决定簇的形成[7]。

人类基因组中大约5%的区域表现出常见的结构变异，这些变异富集于免疫反应和细胞-细胞相互作用的基因。一个广泛研究的结构变异区域是糖蛋白基因簇，包括三个串联重复区域，长度约为120 kb，携带高度同源的基因GYPA、GYPB和GYPE。GPA和GYPB是红细胞表面高水平存在的糖蛋白，它们被提议作为病毒病原体的诱饵受体。它们是原虫寄生虫Plasmodium falciparum的受体，Plasmodium falciparum是疟疾的致病因素。一个特定的复杂结构变异，称为DUP4，产生了一个GYPB-GYPA融合基因，已知可以抵抗疟疾。在糖蛋白基因簇中存在许多其他结构变异，它们仍然没有得到很好的描述。研究发现，在来自世界各地的3234个二倍体基因组中，在糖蛋白位点发现了15种结构变异，发现了9种新的变异，并使用纤维FISH和序列水平的断裂点作图对这些变异进行了表征。确定了预测产生新型融合基因的变异，并在西非人中发现了常见的倒置复制变异。结果表明，几乎所有变异都可以通过非等位基因同源重组来解释，并且通过将结构变异的断裂点与重组热点图进行比较，证实了特定减数分裂重组热点在结构变异形成中的重要性。在人类糖蛋白A-B-E基因簇中确定了并验证了可能影响疟疾不同临床方面的大的结构变异[8]。

综上所述，GYPA是一个重要的基因，编码人类MN血型抗原，并作为疟疾寄生虫Plasmodium falciparum的175-kD红细胞结合抗原（EB-175）的主要结合位点。GYPA的变异分布受到自然选择的影响，在疟疾流行地区的群体和欧洲人中经历了平衡选择。GYPA和GYPB或GYPA和GYPE之间的基因转换事件可能导致GP杂合基因的形成。MNS血型相关基因具有明显的多态性，全长mRNA序列的检测为GYPA、GYPB和GYPE基因结构的分析与MNS血型抗原表达的深入研究奠定了基础。GYPA和GYPB由两个复制事件产生，涉及10至15百万年前之间120-kb基因组的基因片段。研究发现了一种表达蛋白酶抗性M抗原的异常糖蛋白，由一种新型的GYPE-B杂合基因编码。在中国汉族人群中，研究发现GYPA基因的分子多态性与MN血型相关。研究发现了一种新的低频抗原SUMI，由GYPA*M等位基因编码，具有c.91A>C（p.Thr31Pro）突变。在人类糖蛋白A-B-E基因簇中确定了并验证了可能影响疟疾不同临床方面的大的结构变异。这些研究结果有助于深入理解GYPA基因的结构和功能，以及其与疟疾等疾病的关联。