7강 / 20강

HLA 다형성 — 사람마다 다른 게시판

사람 유전체에서 가장 다양한 자리 · 왜 그렇게까지 다양한가

지금까지 'MHC-I' 을 하나의 물건처럼 말했습니다. 실제로는 그렇지 않아요.

HLA 는 사람 유전체에서 가장 다양한 유전자입니다

얼마나 다양한지 직접 세어 봅니다.

고등학생사람마다 다른 게시판

HLA 는 사람 유전체에서 가장 다양한 자리입니다.

알려진 대립유전자가 수만 개 — 다른 유전자와 비교가 안 된다

얼마나 다른가

유전자	대립유전자 수
보통 유전자	몇 개~수십 개
HLA-B	수천 개 ⭐

두 사람이 같은 HLA 조합일 확률이 아주 낮다

그래서 생기는 일

결과	—
장기 이식이 어렵다	남의 게시판을 낯설게 본다 ⚠
같은 병에 다르게 반응	볼 수 있는 조각이 다르다 ⭐
약물 과민반응	18강

"사람마다 다르다" 가 이 유전자에서는 극단적이다

한 사람이 가진 게시판

—	—
HLA-A · B · C	각각 부모에게 하나씩
합치면	최대 여섯 종류 ⭐

여섯 개의 게시판으로 모든 위협을 봐야 한다 — 좁다

비유 — 여섯 개의 창

—	—
집에 창이 여섯 개	—
보이는 방향이 정해진다	—
사람마다 창 위치가 다르면	보는 게 다르다 ⭐

비교하자면 사람 유전자 대부분은 대립유전자가 수십 가지입니다. HLA-B 는 만 가지가 넘어요.

Python 브라우저에서 실행

# IMGT/HLA 에 등록된 대립유전자 서열 수 - 파일에서 직접 센 값
import ag

F = ag.facts()
print("IMGT/HLA hla_prot.fasta 에 든 단백질 서열")
for g, n in F["imgt"].items():
    print(f"  HLA-{g:<6}{n:>8,}  {'#' * int(n/200)}")
print()
tot = sum(F["imgt"].values())
print(f"위 유전자만 합해도 {tot:,} 가지")
print()
print("사람은 각 자리에 두 개씩 - A 둘, B 둘, C 둘 - 여섯 개를 가집니다.")
print("어떤 조합을 받았느냐로 **보이는 항원의 목록이 통째로 달라집니다.**")

왜 이렇게까지 다양한가 — 두 가지 압력

① 병원체가 계속 도망갑니다. 어떤 HLA 가 흔해지면, 그 HLA 에 잘 얹히는 항원을 피하도록 진화한 병원체가 퍼집니다. 그러면 드문 HLA 를 가진 사람이 유리해져요 — 드문 것이 이득인 순환입니다.

② 이형접합이 유리합니다. A·B·C 를 서로 다른 것으로 두 벌 가지면 게시판이 여섯 종류가 됩니다. 같은 것 두 벌인 사람보다 볼 수 있는 항원이 많아요. 실제로 HIV 감염자 중 HLA 이형접합인 사람이 진행이 느립니다.

두 힘 모두 다양성을 유지하는 쪽으로 작동합니다. 그래서 HLA 다형성은 수백만 년 된 것이고, 사람과 침팬지가 대립유전자를 공유하기도 합니다 — 종이 갈라지기 전부터 있던 다형성이에요.

고등학생왜 이렇게까지 다양한가 — 두 가지 압력

note 의 두 설명을 왜 와 함께 봅시다.

① 병원체 압력

—	—
흔한 HLA 를 피하는 병원체가 유리	—
그러면	드문 HLA 가 유리해진다 ⭐

드물어서 유리하다 — 음성 빈도 의존 선택

그래서 무슨 일이

—	—
어떤 것이 흔해지면	병원체가 적응한다 ⚠
그러면	덜 유리해진다
결과	아무것도 독차지 못 한다 ⭐

이기는 것이 이겨서 지는 구조 — 다양성이 유지된다

② 이형접합 이점

—	—
부모에게서 다른 것을 받으면	—
게시판이	더 많다 ✔
볼 수 있는 조각도	더 많다 ⭐

다르면 유리하니 — 다양성이 늘어난다

실제 증거

관찰	—
HLA 이형접합인 사람이	HIV 진행이 느리다 ⭐
면역치료 반응도	더 낫다는 보고

15강의 HLA 소실이 왜 큰 손해인지가 여기서 설명된다

비유 — 열쇠 꾸러미

—	—
같은 열쇠 두 개	여는 문이 하나
다른 열쇠 두 개	여는 문이 둘 ✔

다양성이 개인에게도 집단에게도 이득이다

곱셈이 아니라 <b>여집합의 곱</b>으로 계산해야 합니다 — 하나만 보여도 되니까요.

Python 브라우저에서 실행

# 이형접합이 무엇을 바꾸나 - 아주 단순한 셈
import ag

F = ag.facts()
# 대립유전자 하나가 사람 단백질체에서 대략 몇 %를 '볼 수 있나' 로 놓는다 (모형)
p_one = 0.005
for 이름, n in [("A·B·C 모두 동형접합", 3), ("한 자리만 이형접합", 4),
                 ("두 자리 이형접합", 5), ("A·B·C 모두 이형접합", 6)]:
    보이는비율 = 1 - (1 - p_one) ** n
    print(f"  {이름:<22} 게시판 {n}종  ->  볼 수 있는 항원 {100*보이는비율:.2f}%")
print()
print("차이가 작아 보이지만 - 항원 하나가 결과를 가르는 감염에서는 이 차이가 큽니다.")
print("(p=0.005 는 모형값입니다. 실제 값은 항원과 HLA 마다 다릅니다.)")

고등학생다형성이 만드는 실무 문제

다양성이 연구를 어렵게 만듭니다.

예측기를 대립유전자마다 따로 만들어야 한다

문제

—	—
대립유전자가 수천 개	—
자료가 있는 것은	수십~수백 개 ⚠

대부분의 대립유전자에 대해 — 자료가 없다

그래서 나온 방법

방법	—
범-대립유전자 모형	MHC 서열도 입력으로 ⭐
비슷한 것끼리 묶기	슈퍼타입

"이 대립유전자의 서열이 이렇다" 를 함께 배우면 — 새 것도 예측한다

슈퍼타입

—	—
결합 홈이 비슷한 것끼리 묶는다	—
예 — A2 슈퍼타입	A02:01, A02:06 등

8강에서 어느 자리가 다른지 를 재면 이 묶음의 근거가 보인다

그리고 17강의 문제

—	—
자료가 있는 대립유전자는	유럽계에 흔한 것들 ⚠
다른 집단은	예측이 덜 정확하다 ⚠

자료의 편중이 의료 형평성 문제가 된다 — 17강

그런데 다양성이 어디에 몰려 있나

HLA-A 단백질은 365 글자입니다. 그 365 자리가 골고루 다양할까요? 아니면 특정 자리에 몰려 있을까요?

다음 강에서 직접 셉니다. 그리고 그 답이 9강의 결합 모티프와 이어집니다.

고등학생다형성이 있는 자리는 어디인가

7강을 마치며 8강의 물음을 준비합시다.

전체가 다른 게 아니다 — 특정 자리만 다르다

예상해 보면

부위	다를까
막 관통 부위	덜 다르다 — 구조 유지
β2M 결합 부위	덜 다르다
펩타이드 홈	많이 다르다 ⭐

기능이 다양해야 하는 곳만 다양하다 — 당연하지만 확인해야 한다

8강에서 하는 일

—	—
341개 자리를 전부 재 본다	—
어느 자리가 사람마다 다른가	세어 본다 ⭐

답이 결합 홈과 겹치면 — 구조와 진화가 맞아떨어진 것이다

이런 접근의 힘

—	—
구조를 몰라도	—
다양성만 재면	기능 부위를 찾는다 ⭐

"변이가 몰린 곳" 이 선택이 작용한 곳이다

이건 비교유전체학의 기본 발상이기도 합니다. 보존된 곳도 변이가 몰린 곳도 둘 다 정보예요.

🤔 확인 문제

HLA 가 사람 유전체에서 가장 다양한 유전자인 이유로 제시된 것은?

🤔 확인 문제

HLA 이형접합이 유리한 이유는?

🤔 확인 문제

사람과 침팬지가 HLA 대립유전자를 공유하기도 한다는 사실이 뜻하는 것은?