DOI: 10.1360/yc-007-1455

陕西省汉族人群11号染色体10个STR基因座的遗传多态性研究

任峰玲, 郭雄, 史晓薇, 平智广

西安交通大学医学院公共卫生系，环境与疾病相关基因教育部重点实验室，西安710061

摘要: 为了分析陕西汉族人群中11号染色体上10个短串联重复序列(short tandem repeat, STR)基因座的多态性，采用荧光标记基因扫描方法，对11号染色体上的D11S1760、D11S4102、D11S4116、D11S4207、D11S4162、D11S914、D11S4127、D11S917、D11S4146和D11S915基因座的遗传多态性进行分析。结果显示：D11S1760、D11S4102、D11S4116、D11S4207、D11S4162、D11S914、D11S4127、D11S917、D11S4146和D11S915基因座分别检出17、11、15、11、4、6、7、12、11和13个等位基因，41、18、36、30、8、10、16、30、29和32个基因型，等位基因型符合Hardy-Weinberg平衡（P>0.05）。其杂合度分别为86.72%、67.95%、83.90%、85.96%、58.18%、57.63%、72.60%、72.73%、77.87%和86.40%，表明11号染色体上的这10个STR基因座在汉族人群中有较好的多态性，是理想的遗传标记物。

关键词: 短串联重复序列; 遗传多态性; 11号染色体; Hardy-Weinberg平衡

Analysis of genetic polymorphisms of 10 STR loci on chromosome 11 in a Shaanxi Han population

REN Feng-Ling, GUO Xiong, SHI Xiao-Wei, PING Zhi-Guang

Department of Public Health，Xi’an Jiaotong University School of Medicine；Key Laboratory of Environment and Genes Related to Diseases, Xi’an 710061, China

Abstract: D11S1760, D11S4102, D11S4116, D11S4207, D11S4162, D11S914, D11S4127, D11S917, D11S4146 and D11S915 of 10 short tandem repeat (STR) loci on chromosome 11 were analyzed by fluorescence-based gene scan technique to understand the genetic polymorphisms of those STR loci on chromosome 11 in a Han population in Shaanxi pro- vince. The results showed that the number of alleles and genotypes observed at loci D11S1760, D11S4102, D11S4116, D11S4207, D11S4162, D11S914, D11S4127, D11S917, D11S4146 and D11S915 were 17, 11, 15, 11, 4, 6, 7, 12, 11 and 13 for alleles and 41, 18, 36, 30, 8, 10, 16, 30, 29 and 32 for genotypes, respectively. All the 10 loci were in Hardy-Weinberg equilibrium. The heterozygosities of each STR locus was 86.72%, 67.95%, 83.90%, 85.96%, 58.18%, 57.63%, 72.60%, 72.73%, 77.87% and 86.40%. It concluded the 10 loci on chromosome 11 were relatively highly genetic polymorphic in Han populations and could provide useful markers for genetic studies.

Keywords: short tandem repeat; genetic polymorphism; chromosome 11; Hardy-Weinberg equilibrium

短串联重复序列(short tandem repeat, STR)位点是人类基因组DNA中广泛存在的一类具有高度多态性和遗传稳定性的遗传标记。它是由2~6个碱基对组成的核心序列, 经过几次到几十次串联重复, 构成特定的DNA片段。STR位点等位基因数目多、杂合度高、个体识别力强, 同时其扩增片段短、检测灵敏度高, 是目前人类遗传学、法医学研究及应用领域十分理想的DNA遗传标记。随着人类基因组计划的实施, 越来越多的疾病基因被定位。11号染色体是人类最重要的染色体之一, 研究表明: 有171种疾病与11号染色体有关^[1]。由于各基因座的等位基因频率、杂合度等遗传参数因群体而异, 因此, 分析中国汉族人群11号染色体上基因座上的参数, 可为在中国人群中应用这些基因座进行疾病连锁分析和间接基因诊断奠定基础, 同时也为个体鉴别选择更多的多态性位点。

1  对象和方法

1.1  对象

血液样本采自居住在陕西省的汉族无血缘关系的健康个体120名, 其中男性57人, 平均年龄25.03±16.34, 女性63人, 平均年龄24.34±16.27。抽取静脉血2 mL, EDTA抗凝备用。

1.2  方法

1.2.1  DNA提取

采用美国Promega公司生产的外周血基因组DNA提取试剂盒提取基因组DNA, 并定量稀释为50 ng/μL备用, 操作步骤按试剂盒说明书进行。

1.2.2  引物

所选用的10个STR基因座位于11号染色体,均为2核苷酸重复序列。扩增所用的引物混合液、预混液等试剂均购自美国ABI公司。

1.2.3  基因扩增

采用PE9700热循环仪进行基因扩增。PCR反应体系为15 μL, 其中预混液9 μL, 双蒸水3.8 μL, PCR扩增引物混合液1 μL, 样品DNA 1.2 μL。PCR反应条件为: 95℃预变性12 min; 94℃ 15 s、55℃ 15 s、72℃ 30 s, 进行10个循环; 89℃ 15 s、55℃ 15 s、72℃ 30 s, 进行20个循环; 最后72℃延伸10 min, 扩增产物4℃避光保存。

1.2.4  扩增产物的检测

电泳样品的制备: 取9 μL去离子甲酰胺、0.5 μL GS-500Liz分子量标准(ABI公司), 每个DNA样本的10个扩增产物按说明书所示比例充分混匀后取0.5 μL扩增产物, 轻轻摇匀, 于95℃变性3 min, 冰浴后迅速在ABI 3730遗传分析仪上进行毛细管电泳。

1.2.5  统计学分析

用Data Collection 2.0和Genemapper 3.5软件进行基因分型, 相关统计学参数用Excel、SPSS软件分析计算。

2  结  果

2.1  基因与基因型频率

120名研究对象11号染色体上的D11S1760、D11S4102、 D11S4116、D11S4207、D11S4162、D11S914、 D11S4127、D11S917、D11S4146和D11S915基因座分别检出17、11、15、11、4、6、7、12、11和13个等位基因, 41、18、36、30、8、10、16、30、29和32个基因型。各等位基因片段的大小见表1。各基因座不同基因型个体数的观察值和期望值差异无显著性(P＞0.05), 表明符合Hardy-Weinberg平衡。

2.2  10个STR基因座在陕西汉族人群中的群体遗传学指标

10个STR基因座在陕西汉族人群中的群体遗传学指标见表2。结果显示：11号染色体10个STR基因座在汉族人群中的群体遗传学指标的杂合度H、多态信息量PIC、个体识别力DP和非父排除率PE都较高。

3  讨  论

由于富含遗传及疾病相关基因信息, 11号染色体是人类最重要的染色体之一。11号染色体表达的遗传信息约占人类基因组的4.4%^[2,3], 有171种疾病与该染色体有关, 其中尚有86种疾病相关基因分子机制未明, 这些疾病包括: 骨关节炎^[4]、高脂血症^[5],糖尿病^[6], 乳腺癌^[7]、肺癌^[8]、结肠癌^[9]、卵巢癌^[10]、白血病^[11]等多种肿瘤及行为精神^[12]等疾患, 这些疾患都是严重危害人类健康的重大疾病。因此, 研究这些基因座在中国人群的多态性分布, 对进一步研究这些基因座与有关疾病的关系有重要意义。

实验中所选的10个STR位点均匀分布于11号染色体上, 各基因座基因型分布均符合Hardy- Weinberg平衡定律。杂合度和多态信息含量是衡量一个遗传标记是否具有高度信息度的主要指标, 一般而言, 当PIC＞0.50时, 标记具有高度的可提供信息性^[13]。11号染色体10个STR基因座的杂合度在0.5763～0.8672间, 多态信息量在0.5731～0.8623间, 说明这10个基因座具有高度信息度。个体识别率和非父排除率是法医学在个人识别和亲权鉴定中常用的参数。11号染色体10个STR基因座的个体识别力在0.8815～0.9563间, 非父排除率在0.5367～0.7516间, 属于人类高识别能力遗传标记系统。此研究结果不仅丰富我国多民族的STR基因数据库, 而且将为疾病诊断、相关疾病基因定位和个体识别及亲权鉴定等领域的理论和应用研究提供数据。

表1  陕西汉族11号染色体10个STR基因座等位基因频率

Table 1 Allele frequencies of 10 STR loci in a Han population in Shaanxi (n = 120)

表2  11号染色体上10个基因座在陕西汉族人群中的多态性指标

Table 2  Polymorphism parameters of 10 STR loci on chromosome 11 in a Han population in Shaanxi (n = 120)

 

参考文献(References):

 [1]    Taylor TD, Noguchi H, Totoki Y, Toyoda A, Kuroki Y, Dewar K, Lloyd C, Itoh T, Takeda T, Kim DW, She X, Barlow KF, Bloom T, Bruford E, Chang JL, Cuomo CA, Eichler E, FitzGerald MG, Jaffe DB, LaButti K, Nicol R, Park HS, Seaman C, Sougnez C, Yang X, Zimmer AR, Zody MC, Birren BW, Nusbaum C, Fujiyama A, Hattori M, Rogers J, Lander ES, Sakaki Y. Human chromosome 11 DNA sequence and analysis including novel gene identification. Nature, 2006, 440 (23): 497-500. [DOI]

 [2]    International Human Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature, 2001, 409(6822): 860–921. [DOI]

 [3]    International Human Genome Sequencing Consortium. Finishing the euchromatic sequence of the human genome. Nature, 2004, 431(7011): 931-945. [DOI]

 [4]    Chapman K, Mustafa Z, Dowling B, Southam L, Carr A, Loughlin J. Finer linkage mapping of primary hip osteoarthritis susceptibility on chromosome 11q in a cohort of affected female sibling pairs. Arthritis Rheum, 2002, 46 (7): 1780-1783. [DOI]

 [5]    Naoumova RP, Bonney SA, Eichenbaum-Voline S, Patel HN, Jones B, Jones EL, Amey J, Colilla S, Neuwirth CK, Allotey R, Seed M, Betteridge DJ, Galton DJ, Cox NJ, Bell GI, Scott J, Shoulders CC. Confirmed locus on chromosome 11p and candidate loci on 6q and 8p for the triglyceride and cholesterol traits of combined hyperlipidemia. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2003, 23 (11): 2070-2077. [DOI]

 [6]    Malhotra A, Wolford JK; American Diabetes Association GENNID Study GroupAnalysis of quantitative lipid traits in the genetics of NIDDM (GENNID) study. Diabetes, 2005, 54 (10): 3007-3014. [DOI]

 [7]    Sherif ZA, Danielsen M. Balanced t(11; 15)(q23; q15) in a TP53+/+ breast cancer patient from a Li-Fraumeni syndrome family. Cancer Genet Cytogenet, 2006, 168 (1): 50-58. [DOI]

 [8]    Tai AL, Sham JS, Xie D, Fang Y, Wu YL, Hu L, Deng W, Tsao GS, Qiao GB, Cheung AL, Guan XY. Co-overexpression of fibroblast growth factor 3 and epidermal growth factor receptor is correlated with the development of nonsmall cell lung carcinoma. Cancer, 2006, 106 (1): 146-155. [DOI]

 [9]    Luo L, Shen GQ, Stiffler KA, Wang QK, Pretlow TG, Pretlow TPLoss of heterozygosity in human aberrant crypt foci (ACF), a putative precursor of colon cancer. Carcinogenesis, 2006, 27 (6): 1153-1159. [DOI]

[10]    Brown LA, Irving J, Parker R, Kim H, Press JZ, Longacre TA, Chia S, Magliocco A, Makretsov N, Gilks B, Pollack J, Huntsman D. Amplification of EMSY, a novel oncogene on 11q13, in high grade ovarian surface epithelial carcinomas. Gynecol Oncol, 2006, 100 (2): 264-270. [DOI]

[11]    McConnell MJ, Licht JD. The PLZF gene of t (11;17)-associated APL. Curr Top Microbiol Immunol, 2007, 313: 31-48.

[12]    Bellivier F. Schizophrenia, antipsychotics and diabetes: Genetic aspects. Eur Psychiatry, 2005, 20(Suppl.) 4: S335-339. [DOI]

[13]   ZENG Zhao-Yang, XIONG Wei, XIONG Fang, SHEN Shou-Rong, LI Xiao-Ling, LI Wei Fang, WANG Rong, XIAO Bing-Yi, FAN Song-Qing, HUANG He, ZHOU Ming, LI Gui-Yuan. Information behavior of 7 STR loci on chromosome 9p in gene scanning. Hereditas (Beijing), 2003, 25 (5): 543-548.

曾朝阳, 熊炜, 熊芳, 沈守荣, 李小玲, 李伟芳, 王蓉,肖炳燚, 范松青, 黄河, 周鸣, 李桂源. 9号染色体短臂上7个STR基因座在基因扫描中的信息表现. 遗传, 2003, 25 (5): 543-548.