DNA指纹片段长度的计算方法

中华预防医学杂志 2000年第2期第34卷 方法学介绍

作者：黎黎　方积乾　伍新尧

单位：黎黎(510089 广州市 中山医科大学卫生统计教研室)；方积乾(510089 广州市 中山医科大学卫生统计教研室)；伍新尧(法医学系)

　　DNA指纹实验得到的原始数据是各DNA片段在凝胶上的迁移距离，而我们通常感兴趣的则是各DNA片段的长度，因此需要通过迁移距离来计算其片段长度。由于DNA片段越长，在凝胶上的迁移距离越短，将一组已知长度的标记(marker)在一块凝胶上电泳就为这块凝胶提供了校正的手段。

如果将长度标记简单地用于鉴别与之迁移同样距离的其他片段，则几乎不存在什么问题。但如要估计与之迁移距离不同的其他片段的长度，则需要采用一些其他的计算方法。

　　一、材料与方法

　　本实验采用片段长度已知的标记λ-DNA/ECoRⅠ+ HindⅢ作为实验材料。选取长度为125 bp～5 148 bp范围内的12条片段进行研究。

取1 μg DNA长度标记λ-DNA/ECoRⅠ+ HindⅢ，与1 μl上样缓冲液混匀后进行聚丙烯酰胺凝胶电泳(电泳时间16 h，每厘米电压8～10 V,电泳缓冲液0.5×TBE)、银染色后采用凝胶专用分析软件Phoretix 1D standard 3.0分析，得到各标准DNA片段的迁移距离，共100例样本。

　　二、结果与分析

　　迁移距离与片段长度间的关系不是线性的，除非在非常小的范围内(图1)。因此仅简单地给标准片段画一个标准曲线不能令人满意。长度标记对迁移距离的非线性拟合可用于计算片段长度［1］ 。

　　由于许多因素的影响，如凝胶不均匀、温度及电压的波动、电极缓冲液中的离子强度、溶液pH值的波动等均导致DNA片段长度的迁移距离与通过简单的理论模型得到的估计值不同［2］ 。将凝胶迁移距离转换成相应的片段长度的方法对于凝胶电泳中DNA片段长度测量的精确程度有重要的影响。

　　我们曾采用指数曲线、对数曲线和双曲线等6种目前较为常用的模型［3］ ，分别对实验数据进行拟合，效果均不理想。其中，常用的指数曲线模型拟合的误差分布有明显的趋势；对数曲线模型的误差在个别点处过大，双曲线模型的误差在分子量较小处较大，而在分子量较大处较小，与理论背景不符。因此均不能用于计算片段长度。

　　为改善拟合效果并考虑到DNA指纹数据中迁移距离与片段长度之间的关系，采用以下模型拟合，即：Ln(L)=a0 +a1 m。

　　三、讨论

　　DNA指纹技术的出现使法医生物学的发展进入了一个全新的阶段，而片段长度的计算是对DNA指纹实验结果进行分析的前提和基础，其计算方法的优劣直接影响结果的准确性，如果选用的方法不当，则会人为地造成错误。

因此必须谨慎地选用拟合模型。本文采用目前较为常用的6种拟合模型对实验数据进行分析，发现结果并不能令人满意。因此采用改进模型，其拟合效果较其他方法有明显的提高。

　　基金项目：国家自然科学基金资助（39770676）

　　参考文献

　　［1］Elder JK, Amos A, Southern EM，et al. Measurement of DNA length by gel electrophoresisⅠ. Improved accuracy of mobility measurements using a digital microdensitometer and computer processing. Anal Biochem,1983,128: 223-226.

　　［2］杨庆恩. DNA在法庭科学中的应用. 北京：中国人民公安大学出版社，1994. 85-86.

　　［3］Elder JK，Southern EM. Measurement of DNA length by gel electrophoresis Ⅱ. Comparison of methods for relating mobility to fragment length. Anal Biochem, 1983, 128:227-231.

(责任编辑：大汉昆仑王)