DNA遗传标记简介

每个STR的等位基因数是根据能产生 的重复次数来定的，比如D3S1358， 四个碱基顺序的重复次数有8，9，10 ，11，12，13，14，15共8种，其等 位基因数就是8，这8个等位基因可以 产生36种不同的基因型。假设可能的 基因数出现的概率是一样的话，比如 对D3S1358来说，有36个基因型，那 么某个特定的人有某种基因型（9， 15）的概率就是1/36。这样这13个 STR的不同基因型的产生某个特定的 基因型组合就是随机概率是8.8x10(22)。事实上，某个STR的不同基因型 在人群中出现的概率是不同的；同样 的基因型，在不同的人群中出现的概 率也会不同。所以，要先从人群中做 样本调查，建立资料库，建立各种 STR基因不同基因型在不同人群中的 稳定概率，然后算出某个特定基因型 组合随机出现的可能概率。
• STR具有分布广泛，信息量大，有高度多态性并遵循孟德尔共显性遗 传等优点，目前已广泛应用于遗传制图、遗传连锁性分析、 亲子鉴定、 疾病基因定位和物种多态性研究、 组织移植评价等诸多领域。与 RFLP技术及PCR-VNTR技术相比，STR分型更适合微量、陈旧和降解 样本的检验。
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STR的特点
Alleles distinguishable by PCR product length
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STR应用领域及商业价值
ABI AmnFLSTR Identifier PCR • AmpFLSTR Identifiler PCR扩增试剂盒采用最新荧光技术（五色荧光，一个泳道），实现
了16个STR位点同时扩增同时检测。在这些位点中D18S51, D19S433, TPOX和vWA用NED 染料标记； Amelogenin, D5S818和FGA用PET染料标记； D2S1338, D3S1358, D13S317, D16S539和TH01用VIC染料标记；CSF1PO, D7S820, D8S1179和D21S11用6FAM染料标记。 • AmpFLSTR Identifiler试剂盒的主要特点： 1. 五色荧光技术:五色荧光技术实现了一色荧光标记分子量内标，其余四色荧光
这个结果和除非洲以外的世界其他地区的基因分型结果是一致的， 就是说M168在非洲之外的地区没有出现新的突变，也都是只出现了 这三种突变，只有有新的突变样本出现才能说明中国人不一定都是起 源于非洲。
所以，金力他们检测的这近1万名中国男性的样品全都携带有来 自非洲的“遗传痕迹”，这从另一个角度又支持了非洲起源学说。
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什么是SNP？
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SNP是指在基因组上单 个核苷酸的变异,包括置 换、颠换、缺失和插入 。从理论上来看每一个 SNP 位点都可以有4 种 不同的变异形式,但实际 上发生的只有两种,即转 换和颠换,二者之比为2 :1。SNP 在CG序列上出 现最为频繁,原因为CpG 二核苷酸上的胞嘧啶残 基C是人类基因组中最易 发生突变的位点，其中 大多数是甲基化的，可 自发地脱去氨基而形成 胸腺嘧啶T。
标记为待测样品，在维持扩增产物大小不变的条件下，有效提高了单个泳道 分辨的片段数。 2. 全部16位点的PCR扩增产物均小于350bp，扩增效率及重现性高，支持 DNA降解样品的扩增。 3. Identifiler试剂盒包括全部16位点STR扩增所需荧光引物，金牌Taq酶及PCR扩增 试剂，各位点等位基因梯度DNA标准品。
• PowerPlex 16 HS系统于2009年3月上市，该试剂盒经过优化，可有 效提升疑难法医样品检测的成功率，简化建立罪犯数据库的工作流程 。这一新系统带有更强劲的反应缓冲液，以及热启动的Taq DNA聚合 酶，这些特性很好地满足了上述技术需求。法医样品经常含有不利于 DNA分型的抑制剂，该系统中经优化的反应缓冲液提高了对常规PCR 抑制剂的耐受性，即使是棘手的案件样品，也能得到良好的结果。试 剂盒的性能亦得到了提高，能够对数据库样品进行直接分析，无需 DNA纯化，这既能简化建立罪犯数据库的工作流程，又能最终提高实 验室的工作效率。
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二、第二代DNA遗传标记-STR
13个CODIS基因座以及Amelogenin在染色体上位置示意图
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CODIS起源
在90年代初，包括复旦大学教授金力在内的科学家和 FBI合作，确定了13个STR，并论证说这13个STR在各种人 群中，即使亲属关系的情况下，还是能很好的区分两个人。 美国联邦调查局（FBI）公布了13个核心STR位点（简称 CODIS），经过群体调查，被证实在各类人群中具有高度 多态性，并经过FBI认证，目前已全面应用于各国法医学 实验室，进行亲子鉴定和各类刑事案件的犯罪嫌疑人排除 和认定，以及大的灾难性事故的个体认定（如：塌方、矿 井爆炸、飞机失事等）。
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STR应用领域及商业价值
中德美联 AGCU 17+1 STR荧光检测试剂盒
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三、第三代DNA遗传标记-SNP
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人类起源的பைடு நூலகம்题
中国科学院昆明动物研究所研究员宿兵等人发展了一套Y染色体的单核苷 酸多态性标记(简称SNP)研究理论，来研究中国人的起源问题。
为什么选用Y染色体？是因为Y染色体从遗传角度来说相对更单纯。我们 知道，每个人都有两套染色体，一套来自父亲，一套来自母亲。在这些染色 体中，Y染色体是男性染色体，只由父亲一方遗传而来，这就减少了基因突变 率，所以通过Y染色体可以更清晰地反映基因遗传的“历史轨迹”。
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什么是STR？
• 短串联重复序列(short tandem repeats, STR)或称微卫星DNA重复 序列(microsatellite)是由长度为3-7个碱基对的短串连重复序列组成 的。这些重复序列广泛存在于人类基因组的，平均6-10kb就出现一个， 长度一般小于400bp，且绝大多数位于非编码区。这些序列可以通过 PCR来检测，扩增区域内重复序列的重复次数不同导致STR位点的等 位基因分型差异，在电泳分离后，通过放射性同位素，银染和荧光检 测可区别不同的基因型。
DNA遗传标记简介
TIANGEN BIOTECH (BEIJING) CO.,LTD
研发部 韩典霖
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Contents
1 第一代DNA遗传标记 2 第二代DNA遗传标记 3 第三代DNA遗传标记
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一、第一代DNA遗传标记-DNA指纹
克林顿与DNA指纹
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什么是DNA指纹？
１９８５年，Jeffreys用“限制性片段长度多态性”的方法分析 人基因组ＤＮＡ，检测到多条谱带，在X光胶片中呈一系列条纹，具 有高度的个体特异性，犹如人的指纹，故称之为“ＤＮＡ指纹”技术 。DNA指纹图谱，开创了检测DNA多态性（生物的不同个体或不同 种群在DNA结构上存在着差异）的多种多样的手段，如RFLP（限制 性内切酶酶切片段长度多态性）分析、串联重复序列分析、RAPD（ 随机扩增多态性DNA）分析等等。各种分析方法均以DNA的多态性 为基础，产生具有高度个体特异性的DNA指纹图谱，由于DNA指纹 图谱具有高度的变异性和稳定的遗传性，且仍按简单的孟德尔方式遗 传，成为第一代遗传标记。但该方法的不足之处是技术复杂，周期长 ，费用高；检测中需放射性物质，限制了广泛应用；检测多态性水平 过分依赖限制性内切酶，使多态性降低；DNA量大，分析速度慢。
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STR商业应用
全球范围内的司法机构在办案过程中使用大量DNA个 体识别技术，我们通常称作“亲子鉴定”就是一项具体应 用。其中，经过美国FBI和欧洲认证，并广泛被接受的 DNA个体识别检测试剂供应商有两家：分别为美国普洛麦 格（PROMEGA CORP） 和美国应用生物系统公司（ ABI）。目前在中国亲子鉴定市场额为8亿，全球市场近 100亿美金。由于近10年来，中国大量进口这两家公司的 试剂盒和仪器设备（ABI是世界上最著名的DNA测序仪和 PCR生产商），为了打破这两家公司的技术垄断，国内公 司和研究单位也瞄准了这一特别市场。
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STR新技术
MiniSTR技术是目前解决高度降解DNA样本的 一个新的方向。通过重新设计引物，减少扩增产物 片段长度，使其结合在更靠近核心重复序列的侧翼 序列。理论上，MiniSTR技术设计的引物越靠近核 心重复序列，产生的STR等位基因片段长度就越短， 对于降解DNA的STR分型成功率就越高。
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人类起源的问题
金力他们从中国各地找了近1万例男性随机样本做实验，通过研 究发现，所有样本都只具有M168仅有的三种突变。也就是说，这 9988例样本中，M89、M130和YAP这3个最古老的遗传分子只发生 了三种突变：一种突变成了M89T、M130C和YAP-，发生这种突变类 型的个体最多，有9329例，占93.4%；一种突变为M89C、M130T和 YAP-，这种类型的比例占3.7%，有370例；最后一种突变为M89C、 M130C和YAP+，有290例，占2.9%。除了这三种突变外，没有其他 新的突变种类出现。
SNP的特点
SNP 的特点 ①密度高：在人类基因组中大概每1000 个碱基就有一个SNP，总量 大概是300万个，密度比微卫星标记更高，可以在任何一个待研究 基因的内部或附近提供一系列标记。 ②富有代表性：根据SNP在基因中的位置，可分为基因编码区SNPs（ Coding-region SNPs，cSNPs）、基因周边SNPs（Perigenic SNPs ，pSNPs）以及基因间SNPs（Intergenic SNPs，iSNPs）等三类。 某些位于基因内部的SNP 有可能直接影响蛋白质结构或表达水平。 因此，它们可能代表疾病遗传机理中的某些作用因素。 ③遗传稳定性：与微卫星等重复序列多态性标记相比，SNP 具有更高 的遗传稳定性。 ④易实现分析的自动化：SNP 标记在人群中只有两种等位型(allele) ，故也称为双等位标记(biallelic marker)。这样在检测时只需一个 “ +/- ” 或“ 全/无” 的方式，而无须象检测限制性片段长度多态 性，微卫星那样对片段的长度作出测量，这使得基于SNP 的检测分 析方法易实现自动化。