14강 / 20강

DLA — 개의 MHC

제10장 「DLA라는 문제」 · 마틴의 첫째 질문

마틴의 첫째 질문입니다. 그리고 폴이 그 자리에서 대답하지 못한 질문입니다.

10장에서 라첼 알라베나가 그것을 다시 꺼냅니다.

라첼이 화면의 한 줄을 가리켰다. NetMHCpan이 뱉은 결합 예측값이었다.
"이 숫자를 얼마나 믿고 있어요?"
폴은 대답하지 못했다.

MHC 가 하는 일 — 한 문단

세포는 자기가 만든 단백질을 잘라 표면에 내겁니다. 그 조각을 들고 있는 접시가 MHC 클래스 I 입니다. 지나가는 CD8 T세포가 그 조각을 봅니다.

사람의 것을 HLA, 개의 것을 DLA(Dog Leukocyte Antigen) 라고 부릅니다. 소설의 설명 그대로입니다 — "같은 일을 하는 분자지만 홈의 모양이 다르고, 그러니 들어가는 조각도 다르다."

이 분자에 대해서는 /tcrhla — TCR-HLA 와 CD4·CD8 첫걸음 이 훨씬 자세히 다룹니다. 여기서는 개에서 무엇이 다른가 만 봅니다.

숫자의 뜻은 '개가 덜 다양하다' 가 아닙니다. 덜 조사됐다 는 뜻입니다.

Python 브라우저에서 실행

# 개의 MHC 유전자와, 알려진 대립유전자 수
loci = [
    # (유전자, 클래스, 염색체, 알려진 대립유전자 수, 메모)
    ("DLA-88",  "I",  "CFA12", 139, "가장 다형적. 신생항원 예측이 노리는 것"),
    ("DLA-12",  "I",  "CFA12",  17, "덜 다형적"),
    ("DLA-64",  "I",  "CFA12",   9, "덜 다형적"),
    ("DLA-79",  "I",  "CFA18",   8, "비고전적"),
    ("DLA-DRB1","II", "CFA12", None, "클래스 II — CD4 T세포 쪽"),
    ("DLA-DQA1","II", "CFA12", None, ""),
    ("DLA-DQB1","II", "CFA12", None, ""),
]
print(f"{'유전자':<11}{'클래스':>7}{'염색체':>8}{'대립유전자':>11}   메모")
for g, c, chrom, n, memo in loci:
    print(f"{g:<11}{c:>7}{chrom:>8}{(str(n) if n else '—'):>11}   {memo}")

total = sum(n for *_, n, _ in [(a,b,c,d,e) for a,b,c,d,e in loci] if n)
print()
print(f"클래스 I 네 유전자에서 알려진 대립유전자 합계: {total} 개")
print("  (500 마리 넘는 개를 조사한 여러 연구를 모은 수)")
print()
print("견주어 보면 — 사람 HLA 대립유전자는 IPD-IMGT/HLA 에 <수만 개> 가 등록돼 있습니다.")
print(f"자릿수가 {len(str(24518)) - len(str(total))} 자리 다릅니다.")

사람과 개를 나란히 놓으면

	사람 (HLA)	개 (DLA)
고전적 클래스 I 유전자	HLA-A · B · C	DLA-88 · 12 · 64
염색체	6p21	CFA12 (DLA-79 는 CFA18)
등록 대립유전자	수만 개	클래스 I 합계 173 개
결합 측정 자료	수십만 건	훨씬 적다. 몇몇 대립유전자만
구조가 풀린 것	수백 개	DLA-88508:01 등 몇 개*
형별 검사	임상 표준	연구용. 시약을 구하기 어렵다

가운데 두 줄이 이 권에서 중요합니다. 결합 측정 자료가 예측기를 먹여 키우는 것이기 때문입니다 — 15강.

로지의 DLA 형은 무엇이었나

소설은 적지 않습니다. 8장에 "로지의 DLA 유형을 넣고 실행했다" 라고만 나옵니다.

이것을 지어내지 않는 것이 이 강의의 규칙입니다. 대신 어떻게 알아내는가를 봅니다.

🧬

WGS 에서 뽑기

이미 읽은 정상 유전체에서 CFA12 의 DLA 구간을 따로 조립한다

🧪

앰플리콘 시퀀싱

DLA-88 exon 2·3 을 PCR 로 늘려 읽는다. 연구실 표준

⚠️

둘 다 어렵다

MHC 구간은 참조와 가장 많이 다른 자리. 정렬이 특히 안 된다

세 번째가 핵심입니다. MHC 는 유전체에서 가장 다형적인 구간입니다. 그러니 I 권 14강의 문제가 여기서 가장 심하게 나타납니다 — 참조와 다르면 정렬 점수가 낮아지고 MAPQ 가 떨어집니다.

사람에서는 이것을 알기 때문에 HLA 전용 형별 도구(OptiType·HLA-LA 등)를 따로 씁니다. 개에는 그런 도구가 없습니다.

그래서 사람은 HLA 전용 형별 도구를 씁니다 — 참조에 붙이는 대신 대립유전자 사전과 직접 견줍니다.

Python 브라우저에서 실행

# MHC 구간이 왜 정렬에서 특히 아픈가 — 서열 차이의 크기
regions = [
    ("평범한 상염색체 구간", 0.0015, "1,000 bp 에 1~2 자리 다르다"),
    ("유전자 코딩 구간",     0.0008, "더 보존적"),
    ("DLA 클래스 I 홈 코딩부", 0.05,  "<b>1,000 bp 에 50 자리</b> — 다형성이 몰려 있다"),
]
read_len = 150
print(f"{'구간':<24}{'자리당 차이':>12}{'150bp 리드 하나에':>20}")
for name, d, memo in regions:
    per_read = d * read_len
    print(f"{name:<24}{d:>12.4f}{per_read:>17.1f} 곳")
print()
print("BWA-MEM 의 기본 씨앗은 19 bp 입니다 (I 권 11강).")
print("리드에 차이가 7~8 곳 있으면 온전한 19-mer 창이 거의 남지 않습니다.")
print()
for name, d, memo in regions:
    n_diff = d * read_len
    windows = read_len - 19 + 1
    clean = max(0, windows - 19 * n_diff)
    print(f"  {name:<24} 온전한 창 {clean:>6.0f} / {windows}")
print()
print("맨 아래 줄이 DLA 입니다. 리드가 아예 안 붙거나, MAPQ 0 으로 붙습니다.")

🤔 확인 문제

개의 고전적 MHC 클래스 I 유전자와 그 위치는?

🤔 확인 문제

DLA 구간에서 정렬이 특히 어려운 이유는?

🤔 확인 문제

소설이 로지의 DLA 형을 적지 않았습니다. 이 강의는 어떻게 다룹니까?