短串聯(lián)重復(fù)序列在河南漢族人群的遺傳多態(tài)性研究.pdf

1、背景與目的：
　　人類的基因組DNA約有3×109bp，其中約10％為串聯(lián)重復(fù)序列，稱之為衛(wèi)星DNA，一般情況下，按照其重復(fù)單位長(zhǎng)短的不同分為大衛(wèi)星、中衛(wèi)星、小衛(wèi)星和微衛(wèi)星。其中微衛(wèi)星（microsatellite analysis）由2～6bp的重復(fù)單位組成，又被稱為短串聯(lián)重復(fù)序列（Short Tandem Repeat,STR）。然而由于在DNA復(fù)制過(guò)程中的滑動(dòng)、復(fù)制和修復(fù)時(shí)滑動(dòng)鏈與互補(bǔ)鏈堿基的錯(cuò)配，會(huì)導(dǎo)致一個(gè)或幾個(gè)重復(fù)單位的

2、缺失或插入，從而產(chǎn)生短串聯(lián)重復(fù)序列。短串聯(lián)重復(fù)序列是具有長(zhǎng)度多態(tài)性且存在于人類基因組DNA中的一類DNA序列，核心序列根據(jù)數(shù)目不同而呈串聯(lián)重復(fù)排列，并且呈現(xiàn)出100-300bp片段長(zhǎng)度的多態(tài)性。人類基因組DNA中平均每6～10kb為一個(gè)STR位點(diǎn)間隔，一般認(rèn)為，不同個(gè)體的基因組衛(wèi)星DNA也會(huì)有不同的重復(fù)單位數(shù)目，從而形成了復(fù)雜的等位基因片段長(zhǎng)度多態(tài)性；因短串聯(lián)重復(fù)序列遺傳符合孟德?tīng)栠z傳定律，鑒于此特點(diǎn)，其多態(tài)性被廣泛應(yīng)用于法醫(yī)物證檢驗(yàn)個(gè)

3、體識(shí)別和親子鑒定中。比較容易擴(kuò)增的基因座片段一般在400bp以下，且PCR擴(kuò)增成功率高，檢測(cè)靈敏度好，對(duì)DNA的質(zhì)量要求不高，且重復(fù)性好，非常適用于陳舊、微量甚至腐敗檢材的DNA分型鑒定，STR基因座分型程序明確、方法規(guī)范簡(jiǎn)便，分型判型準(zhǔn)確，所得分型結(jié)果圖形簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)DNA的分型標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化，廣泛的應(yīng)用在人類的遺傳學(xué)研究中。河南地區(qū)是擁有一億多人口的大省，其漢族群體的遺傳學(xué)特征對(duì)北方漢族人群有很好的代表性，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)24個(gè)STR

4、基因座進(jìn)行PCR復(fù)合擴(kuò)增對(duì)河南漢族人群進(jìn)行分析，以獲得河南漢族人群這些基因座的群體遺傳學(xué)數(shù)據(jù)。通過(guò)收集中國(guó)其他省份、其他民族12個(gè)群體的STR基因座頻率數(shù)據(jù)，從而計(jì)算分析不同民族群體間的遺傳距離，構(gòu)建了多個(gè)民族間的系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)，以探討他們的遺傳關(guān)系。并選取巨細(xì)胞病毒及人乳頭瘤病毒進(jìn)行擴(kuò)增，分析驗(yàn)證PowerPlex?Fusion System擴(kuò)增系統(tǒng)能否對(duì)自然界中常見(jiàn)的病原微生物產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)，從而證明PowerPlex?Fusion Sy

5、stem擴(kuò)增系統(tǒng)是否有特異性。
　　材料和方法：
　　采集1503名無(wú)親緣關(guān)系的河南漢族個(gè)體血樣樣本，2%EDTA抗凝，全自動(dòng)核酸提取儀、Chelex-100法提取基因組DNA；用PowerPlex? Fusion System熒光標(biāo)記試劑盒復(fù)合擴(kuò)增24個(gè)基因座，包含22個(gè)STR基因座(D3S1358，D1S1656，D2S441，D10S1248，D13S317，PentaE，D16S539，D18S51，D2S1338，

6、CSFlPO,PentaD,TH01，vWA，D21S11，D7S820，D5S818，TPOX，D8S1179，D12S391，D19S433，F(xiàn)GA，D22S1045)，1個(gè)Amelogenin基因座以及1個(gè)Y-STR基因座（DYS391）；利用毛細(xì)管電泳熒光自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)復(fù)合擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)和分型，以Genemapper ID-X軟件判讀各檢測(cè)個(gè)體的基因型。χ2檢驗(yàn)判斷各STR位點(diǎn)的基因型分布是否符合Hardy-Weinberg平

7、衡定律，PowerStatsV12軟件計(jì)算各基因座頻率，觀察雜合度（Observed heterozygosity,Hob），期望雜合度（Expected heterozygosity,Hex），個(gè)體識(shí)別率（power of discrimination,PD），多態(tài)性信息含量（Polymorphism information content,PIC），非父排除率（Power of exclusion,PE）及匹配概率（Matching

8、 probability,MP），并計(jì)算23個(gè)基因位點(diǎn)累積PD、PIC、MP等統(tǒng)計(jì)量。通過(guò)收集不同地區(qū)或不同民族的12個(gè)參考人群的STR基因座頻率數(shù)據(jù)并對(duì)這些群體計(jì)算遺傳距離矩陣；增加至14個(gè)參考人群來(lái)計(jì)算Nei's的距離和建立系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)。通過(guò)對(duì)12個(gè)地區(qū)人群的原始基因型計(jì)算，從而對(duì)每?jī)蓚€(gè)民族在每個(gè)位點(diǎn)上的差異值進(jìn)行分析（Fst值分析）。采集巨細(xì)胞病毒及人乳頭瘤病毒陽(yáng)性標(biāo)本各30例，用PowerPlex? Fusion System熒光

9、標(biāo)記試劑盒復(fù)合擴(kuò)增24個(gè)基因座，計(jì)算成功率。
　　結(jié)果：
　　1.22個(gè)常染色體STR基因座具有高度多態(tài)性：對(duì)1503例河南地區(qū)漢族人群無(wú)親緣關(guān)系的無(wú)關(guān)個(gè)體的22個(gè)常染色體STR位點(diǎn)及1個(gè)Y-STR位點(diǎn)基因座進(jìn)行檢測(cè)，分別檢出了10、17、13、10、11、29、9、21、13、10、12、6、10、20、12、8、9、13、17、21、21、9、6個(gè)等位基因。其基因頻率分別分布在：0.0003-0.3600、0.0003-

10、0.3070、0.0003-0.3270、0.0010-0.3960、0.0003-0.2740、0.0003-0.1230、0.0003-0.2890、0.0003-0.2290、0.0003-0.2100、0.0003-0.3860、0.0003-0.3060、0.0180-0.5270、0.0003-0.2500、0.0003-0.2880、0.0003-0.3440、0.0020-0.3430、0.0003-0.4970、0.0

11、003-0.2450、0.0003-0.2310、0.0003-0.2860、0.0003-0.2320、0.0030-0.2490、0.0010-0.7200之間。
　　2.遺傳距離和進(jìn)化樹(shù)分析得出了以下結(jié)論：山東、吉林、甘肅漢族人群與北方漢族聚為一類。系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)的結(jié)果顯示：傣族、廣東漢族、江蘇漢族3個(gè)族群緊密的聚在一起，究其原因，從西晉永嘉之亂時(shí)期到五代時(shí)期中原大亂，中原漢族大批遷往廣東、福建、廣西、云南等地，從而可以看出他們

12、在起源、遷移上關(guān)系甚為密切。
　　3.從MDS或系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)可以看出：廣東漢族與傣族有著緊密的關(guān)系，甚至從發(fā)生樹(shù)中看出廣東漢族與傣族是最為接近的族群，出現(xiàn)這種結(jié)果可能是由于缺乏其它中國(guó)南方人群數(shù)據(jù)的比較。而同是河南漢族，但在MDS圖及系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)上也存在小的差異。
　　4.Fst值比較顯示，吉林漢族、山東漢族、甘肅漢族、北方漢族、西北地區(qū)漢族、河南漢族聚為一大類。然而，盡管不同的地區(qū)漢族人群的遺傳距離接近，但由于存在地域的差異，

13、青海漢族、蒙古族、維吾爾族、傣族、廣東漢族等與河南地區(qū)漢族人群的遺傳距離要明顯大于山東、吉林、甘肅、西北地區(qū)漢族與河南地區(qū)漢族人群的遺傳距離。由此可以看出，中國(guó)漢族人群STR基因頻率分布與地理距離呈平行關(guān)系。中國(guó)南北方漢族人群之間存在遺傳差異。
　　5.通過(guò)對(duì)巨細(xì)胞病毒及人乳頭瘤病毒陽(yáng)性樣本檢測(cè)分析顯示，巨細(xì)胞病毒及人乳頭瘤病毒均未產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。
　　結(jié)論：
　　該P(yáng)owerPlex? Fusion System試劑盒

14、所含22個(gè)常染色體STR聯(lián)合使用時(shí)，在河南漢族中具有極高的多態(tài)性、個(gè)體識(shí)別力和父權(quán)排除率，完全可以用于河南漢族的親子鑒定和個(gè)體識(shí)別工作，并可用于DNA數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的候選或補(bǔ)充位點(diǎn)；對(duì)23個(gè)STR基因座的檢測(cè)靈敏度及實(shí)際案件中的應(yīng)用效率等問(wèn)題進(jìn)行研究，結(jié)果表明23個(gè)STR基因座具有較高的檢測(cè)靈敏度，應(yīng)用多位點(diǎn)復(fù)合PCR擴(kuò)增技術(shù)及毛細(xì)管電泳分型技術(shù)在實(shí)際檢案中具有良好效果。該P(yáng)owerPlex? Fusion System擴(kuò)增系統(tǒng)所包含的24