The strong genetic contribution of the major histocompatibility complex (MHC) to rheumatoid arthritis (RA) susceptibility has been generally attributed to HLA-DRB1. However, due to the high linkage disequilibrium in the MHC region, it is difficult to define the real or additional independent genetic risks using the conventional HLA genotyping or chip-based microarray technology. By the capture sequencing of entire MHC region for discovery and HLA-typing for validation in 2,773 subjects of Han ancestry, we identified HLA-DQα1:160D as the strongest independent genetic risk for anti-citrullinated protein antibodies (ACPA)-positive RA in Han population (P = 6.16 x 10-36, OR=2.29). Further stepwise conditional analysis revealed that DRβ1:37N has an independent protective effect on ACPA-positive RA (P=5.81 x 10-16, OR=0.49). The DQα1:160 coding allele DQA1*0303 displayed high impact on joint radiographic severity, especially in patients with early disease and smoking (P = 3.02 x 10-5). Interaction analysis by comparative molecular modeling revealed that the negative charge of DQα1:160D stabilizes the dimer of dimers, leading to an increased T cell activation. The electrostatic potential surface analysis indicated that the negative charged DRβ1:37N encoding alleles could bind with epitope P9 arginine, thus may result in a decreased RA susceptibility. In this study, we provide the first evidence that HLA-DQA1, instead of HLA-DRB1, is the strongest and independent genetic risk for ACPA-positive RA in Chinese Han population. Our study also illustrates the value of MHC deep sequencing for fine mapping disease risk variants in the MHC region.

T cells recognize antigens as peptides bound to major histocompatibility complex (MHC) proteins through T cell receptors (TCRs) on their surface. To recognize a wide range of pathogens, each individual possesses a substantial number of TCRs with an extremely high degree of variability. It remains controversial whether germline-encoded TCR repertoire is shaped by MHC polymorphism and, if so, what is the preference between MHC genetic variants and TCR V gene compatibility. To investigate the "net" genetic association between MHC variations and TRBV genes, we applied quantitative trait locus (QTL) mapping to test the associations between MHC polymorphism and TCR beta chain V (TRBV) genes usage using umbilical cord blood (UCB) samples of 201 Chinese newborns. We found TRBV gene and MHC loci that are predisposed to interact with one another differ from previous conclusions. The majority of MHC amino acid residues associated with the TRBV gene usage show spatial proximities in known structures of TCR-pMHC complexes. These results show for the first time that MHC variants bias TRBV gene usage in UCB of Chinese ancestry and indicate that germline-encoded contacts influence TCR-MHC interactions in intact T cell repertoires.