基因组多态性

基因组多态性 基本定义：一个特定的生物群体，其基因组载体分子所有稳定状态的总和就是该生物群体的基因组多态性。 地球上98％以上的生物是以DNA分子为基因组载体的。因此，对绝大部分生物来讲，其基因组的多态性也就是其DNA分子的多态性。 通常，基因组DNA序列中某位点的变异率低于1％被视为突变，而高于1％则被视为DNA分子多态（ Molecular Polymorphism，MP），也即DNA分子的多样性（DNA Molecular Diversity，DMD）。

人类基因组多态性研究的意义 人类个体间表型的千差万别引导着人们执着开展人类基因组多态性研究。这可以在分子水平上深层次地影响和变革人们对人类遗传学的认识，而这种影响和变革又总是和相关实验技术的革新密不可分。

人类基因组多态性研究简史 早在1955年，Smithies建立起来了淀粉凝胶电泳技术。应用该技术可检测蛋白酶的多态性（Diversity or Polymorphism）。对红细胞中某些酶的多态性分析提示，基因多态在不同人群中的分布频率（distributing frequency）是有较大差异的。 1970年以来，限制性内切酶切割和Southern杂交技术的联合使用，使得排查人类基因组DNA限制性片段长度多态（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）变成了现实。 较大规模的人类基因组多态性研究始于上世纪70年代。

人类基因组多态性研究简史 1990年以前，对人类基因组多态性的研究已达到相当程度。人们普遍认识到弄清人类基因组多态性的重要性，但基本格局尚处于小区域分散式单兵独立研究状态。 1991年，一些人类遗传学家和分子生物学家率先提出建议，拟以大联合大协作方式对全球或一定地理区域内的人类基因组多样性进行研究。 1993年9月国际人类基因组多样性工作会议举行，正式筹备人类基因组多样性计划（Human Genome Diversity Project，HGDP）。

人类基因组多态性研究简史 在美国、欧洲、日本和中国等国家或地区相继成立了由分子生物学、遗传学、医学、人类学、语言学、历史学、进化学和考古学等学科的学者们组成的专门委员会负责实施HGDP，而且获得了许多重要进展。 真正意义上，第一个被深刻揭示多态性的人类编码基因是人类A、B、O三种血型决定基因。1994年，Motulsky V等人的研究证明，人类A、B、O三种血型是由一个基因座的多重等位基因控制的。1998年，Schafer AT等人进一步研究证明， A、B、O三种血型，实际上，是由血型基因座中几个核苷酸替换产生的不同基因形式决定的。 ……。

Prediction of the RLFP about a candidate gene 1 2 3 4 5 6 kb results Sample-1 6kb Sample-2 Sample-4 Sample-5 Sample-6 Sample-7 2kb + 4kb 1kb 5kb 3kb Sample-3 Sample-8 Sample-9 Sample-11 Sample-12 Sample-13 Sample-14 Sample-10 Prediction of the RLFP about a candidate gene

人类基因组的AluⅠ序列 一种高度重复的散在分布序列（ highly repeat interspersed sequences） 每一AluⅠ序列中均有一个AluⅠ酶切位点，AGCT，因此也被称为AluⅠ家族（ AluⅠ family）。 AluⅠ家族有一个282bp的一致序列，分左右两个亚组分，AluⅠ左组分与AluⅠ右组分序列相似，中间由富含CpG的核苷酸串连接。所有AluⅠ序列的3’端有7~9bp的多聚脱氧腺苷酸尾。 整个基因组中，大约有300 000-500 000个拷贝，占5％，累计总长度1.5108 bp。 属于卫星序列（Satellite Sequences）。

小卫星（minisatellites）DNA多态 首先由Jefferys等人，1985年，用Southern杂交等技术检测发现。 是一类特殊的RFLP，酶切片段长度的差异起因于一类串连重复核苷酸单元（6-70 bp）的拷贝数(6-100次)发生改变，因此也被称之为数目可变的串连重复多态（Variable Number of Tandem Repeats Polymorphism，VNTR）。

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 bp Sample-1 1 2 3 4 5 6 7 8 Sample-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

微卫星DNA（microsatellites） 首先由Weber等人，1989年，用PCR扩增结合测序发现。 广泛存在于原核与真核基因组中。 多位于基因的非编码区和染色体的近端粒区。 核心序列为1-6bp，呈同向串连重复排列，也被称为一类特殊的VNTR。 Sample-1 aaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaan aaan8 Sample-2 aaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaan aaan12

单核苷酸多态（single nucleotide polymorphism，SNP） 由单个核苷酸的替换、插入或缺失产生的。 人类基因组约有300万个SNP。 平均每1000个碱基就有一个SNP。 DNA测序法是研究SNP的主要技术手段。 限制性内切酶法也常用于研究SNP。

1 2 3 4 Replacement of single base EcoRⅠ 1 ccacgtacgttttacgtaGAATTCgtacgtagggcgtacgt 2 ccacgtacgttttacgtaGACTTCgtacgtagggcgtacgt 3 ccacgtacgttttacgtaGAGTTCgtacgtagggcgtacgt 4 ccacgtacgttttacgtaGATTTCgtacgtagggcgtacgt

1 5 Deletion of single base EcoRⅠ 1 ccacgtacgttttacgtaGAATTCgtacgtagggcgtacgt 5 ccacgtacgttttacgtaGA TTCgtacgtagggcgtacgt

1 6 7 8 9 10 11 12 Insertion of single base EcoRⅠ 1 ccacgtacgttttacgtaGAATTCgtacgtagggcgtacgt 6 ccacgtacgttttacgtaGAAATTCgtacgtagggcgtacgt 7 ccacgtacgttttacgtaGAACTTCgtacgtagggcgtacgt 8 ccacgtacgttttacgtaGAAGTTCgtacgtagggcgtacgt 9 ccacgtacgttttacgtaGAATTTCgtacgtagggcgtacgt 10 ccacgtacgttttacgtaGACATTCgtacgtagggcgtacgt 11 ccacgtacgttttacgtaGAGATTCgtacgtagggcgtacgt 12 ccacgtacgttttacgtaGATATTCgtacgtagggcgtacgt