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长度多态性分型

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长度多态性是个体遗传特征在群体中的反映,对个体遗传标记的表型或基因型分型的技术方法分为限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length polymorphism,RFLP)和扩增片段长度多态性(Amplification Fragment Length Polymorphism,Amp-FLP)。

1.限制片段长度多态性

限制片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphisms)是指DNA限制性酶识别序列核苷酸结构发生改变,导致酶切位点产生、消失或移位,酶切所产生的限制性片断数目及长度发生改变所生呈现的DNA多态现象。

上世纪70年代,Wyman和White首先报道人类14号染色体上限制性片段长度多态性RFLP,由于DNA序列的改变甚至一个核苷酸的变化,引起某个限制性内切酶切点的丢失或产生移位,导致酶切片段长度的变化而产生多态性。不同个体酶切片段长度在0.5-20kb之间。

RFLP标记具有很多优点:无表型效应,其检测不受环境和发育阶段的影响;RFLP标记在等位基因之间是共显性的,在配制杂交组合时不受杂交方式的影响;在非等位的RFLP标记之间不存在上位效应,因而互不干扰;RFLP标记源于基因组DNA的自身变异,在数量上几乎不受限制。

但RFLP也存在许多局限性:现有的限制性内切酶不可能检出所有的核苷酸改变;酶切所产生的不同长度的酶切片段所能提供的多态信息量有限;不适用降解和微量检材的DNA分析;早期重组探针需用对身体有害的放射性同位素(32P)标记和Southern杂交技术,后虽改用生物素、地高辛、以及碱性磷酸酶连接人工合成寡核苷酸探针,但灵敏度和重复性均不如同位素。

法医RFLP分析的是基因组小卫星DNA,根据探针特性有两种类型。一种是多基因座探针(muoti-locus probe,MLP),可以同时与多个小卫星的VNTR杂交,形成多基因座RFLP图谱,称为DNA指纹(DNA fingerprint)。另一种是单基因座探针(single-locus probe,SLP),仅与一个小卫星基因座的等位片段杂交,形成单基因座RFLP图谱,称为DNA纹印(DNA profile)。

2.扩增片段长度多态性

扩增片段长度多态性(amplification fragment length polymorphism,Amp-FLP)指通过PCR扩增对基因组中有长度多态的基因座分型。

根据PCR原理,针对具有长度多态的串联重复序列的侧翼序列设计一对引物,PCR扩增后,电泳分离PCR产物。杂合子扩增产物为两条长度不等的片段,纯合子为一条片段。

Amp-FLP分析技术充分发挥了PCR技术的高灵敏度和串联重复序列高多态性的优势,在检测灵敏度、准确性、技术程序上比RFLP优越,使法医DNA分析实现了高效、灵敏、准确的目标。在法医工作中应用最多的是短串联重复序列(short tandem repeats,STR)分型。

⑴ STR遗传标记

1994年,Holly A等人在人类基因组中发现二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸的多态性重复,它由2-6个碱基组成特异序列,重复排列称为短串联重复序列(Short Tandem Repeat,STR,人类基因组的STR单核苷酸重复以PolyA、PolyT多见,双核苷酸以(CA)n,(CT)n,(AA)n,(GG)n常见。

三核苷酸重复以(CXG)n常见,还有大量的四核苷酸重复。STR在染色体的分布情况,根据GenBank等数据库的资料统计,23对染色体上至少分布着7901个STR基因座,估计平均每15kb就分布着一个STR基因座。随着认识的进展,STR基因座的数目还会增加。目前对STR的认识内容主要包括所在染色体区段位置、碱基重复数目、理论上可能的等位基因数、最大杂合性等STR产生的机制。

小卫星DNA重复顺序的产生可能是由于有丝分裂、减数分裂期间同源染色体不对等交换或染色体内部不对等交换的结果。而微卫星DNA重复顺序的产生则普遍认为是DNA复制过程中滑动,或DNA复制和修复时滑动链与互补链碱基错配,导致一个或几个重复单位的插入或缺失,微卫星DNA自发突变率仅10-4-10-5。

STR的命名: STR的多态性一般指由于核心序列重复次数不同而构成的长度多态性。1993年,国际法医血液遗传学DNA鉴定委员会(the DNA commission of the international society of forensic haemogenetics,ISFH)建议用核心序列重复数命名STR的等位基因,用小数点后的数字表示不完整核心序列的bp数,这样命名会使作者在报道STR基因座时可使用两条互补链中的任意一条,由于阅读序列的起始点不同,使对同一重复序列的核心序列命名不同。

故1997年,ISFH再次召开国际会议讨论STR基因座的命名。会议通过DNA的命名从5' 到3' 方向阅读,编码蛋白质的基因内的STR以蛋白质编码链为准,与蛋白质编码基因无关的STR基因座以最初公开发表的资料使用的链为依据命名,并且建议以5' 端第一个包含在重复序列中的核苷酸开始定义命名STR基因座。

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