人类线粒体DNA非编码区的序列分析与法医学应用

一、人类线粒体DNA(mtDNA)序列分析和应用的历史沿革 1981年Anderson完成了人类线粒体基因组的全部核苷酸序列的测定,并提出人类mtDNA呈闭合环状,总长度为16 569bp[1].在此基础上,许多学者致力于分析这一环状小分子DNA,以揭示mtDNA的序列多态性程度.早期主要采用RFLP技术,如Greenberg等[2]、Horai等[3]用RFLP技术对人类mtDNA进行了序列分析,结果显示:人类mtDNA的序列多态性仅局限于长度约为1.1kb的非编码区,称之为D-Loop区,其中包含两个长度各为400bp的高度可变区-HV1和HV2;不同个体的mtDNA存在长度变异和序列变异,结果也提示人类线粒体DNA比核DNA有更高的突变率,为核DNA的5～10倍.甚至某些区域是核DNA的6～17倍.到了90年代,DNA自动测序技术在mtDNA研究上的普及应用,大大促进了研究的发展,不少学者提出人类mtDNA的序列分析可用于法医学个人识别.如Stonking等[4]用SSO杂交技术,Sulivan等[5]和Holland等[6]用直接测序法分别对时间久远(最长达24a)的尸体残骸的mtDNA进行序列分析,并与其可疑母系亲属进行比对,为尸源追踪提供了证据. 国内法医学者也于90年代中期开始了对我国汉族人群的mtDNA D-Loop区的序列进行分析[7,8],并陆续有将mtDNA的序列分析用于法医个人识别的报道,如公安部二所的刘冰等[9]将对脱落毛发的mtDNA嵌套式扩增的方法用于模板量很少的案例的个人识别,获得成功. 二、人类mtDNA序列分析的现状目前对mtDNA序列的分析方法多采用对其PCR产物的自动测序,所用检材包括血液、毛发、皮肤、指甲、骨骼、胎盘等多种组织,仍以Aderson所报道的序列为参考序列.     

中国汉族人群的线粒体DNA控制区多态性研究

探讨mtDNA多态性在法庭科学中个体识别的理论基础。应用PCR扩增产物直接测序方法 ,对 111名中国北方地区汉族人群无血缘关系个体的mtDNA控制区 (HVⅠ和HVⅡ )进行测序分析。在高变区Ⅰ 15 998～ 16 40 0之间发现 10 2处碱基变异 ,10 3个mtDNA单倍型 ;在高变区Ⅱ 0 0 0 35～ 0 0 36 9之间的发现 36处碱基变异 ,6 9个mtDNA单倍型。其可变碱基的变异形式主要为碱基替代 (转换和颠换 )、插入和缺失 ;碱基转换 (78 9% )明显高于颠换(14 3% )、插入 (3 4% ) ,缺失 (3 4% )。分析表明 ,人群个体mtDNA控制区碱基序列 ,基因多样性为 99 9% ,两个无关个体的偶合概率为 0 92 % ,具有高度序列的多态性     

mtDNA异质性及其法医学应用

线粒体DNA（mitochondrial DNA,mtDNA）是惟一的细胞核外DNA.人类mtDNA为一裸露的环状双链结构,长16569 bp,由富含嘌呤的重链（H链）和富含嘧啶的轻链（L链）组成.mtDNA编码区的序列相对保守,其非编码区长1122bp,又称为控制区.控制区的碱基变异相对集中分布在15996～16401nt和29～408nt两个区段,分别称为HV Ⅰ和HVⅡ.后来,Lutz等发现在438～574nt间也存在较多的碱基变异,称为HVⅢ.mtDNA呈母系遗传特征,加之其拷贝数多、突变率高、抗腐败能力强,具有极高的法医学应用价值.     

用ESI-TOF-MS分型技术检测线粒体DNA高变区碱基组成的多态性

目的 用ESI-TOF-MS分型技术检测线粒体DNA的D环高变区,通过碱基组成分析其多态性.方法 在PLEX-ID技术平台上,分别对mtDNA高变区1(HVⅠ,15924-16428nt)和mtDNA高变区Ⅱ(HVⅡ,31-576 nt)进行碱基组成分析,考察mtDNA在华东汉族人群的多态性,并将该技术应用于一例特殊的亲子鉴定案件.结果 用ESI-TOF-MS分型技术检测线粒体DNA,在高变区Ⅰ的8个区段检见碱基组成的多态性,在mtDNA高变区Ⅱ的10个区段检见多态性.在所应用的亲子鉴定案例中,线粒体DNA标记成了常染色体STR基因座的重要补充,经高变区Ⅰ和高变区Ⅱ的碱基组成检测,最后排除了非母.结论 ESI-TOF-MS检测mtDNA的技术具有良好的应用前景,在一些特殊的案件中,该法可为最终获得可靠鉴定结论提供技术支撑.     

用PCR和ESI-TOF-MS技术检测线粒体DNA的异质性

目的用PCR和ESI-TOF-MS分型技术检测线粒体DNA（mtDNA）D环高变区,通过碱基组成分析mtDNA的异质性。方法从华东汉族群体选取12名无关个体,用PLEX-ID平台进行mtDNA分型。该平台使用12对引物,对mtDNA高变区1（HVⅠ,引物所跨区域为15893~16451）进行碱基组成分析;使用另外12对引物,对mtDNA高变区2（HVⅡ,引物所跨区域为5~603）进行碱基组成分析,考察mtDNA异质性频率。结果 mtDNA多态性区域的碱基组成信息反映出区段内有无异质性。在高变区Ⅰ的12个区段中,有3个区段表现出多聚C长度异质性：在mtDNA高变区Ⅱ（31~576）的12个区段中,有3个区段检见点异质性,另外5个区域检见Poly C长度异质性。结论群体调查表明,mtDNA的序列异质性多见于高变区Ⅱ的103~267区段,多聚C长度异质性多见于高变区Ⅰ的16124~16201、16157~16201、16182~16250区段和高变区Ⅱ的234~367、431~576区段。将mtDNA标记用于母系关系检验和（或）个体识别时,需要格外留意这些异质性信息,以免结论错误。     

mtDNA异质性及其法医学应用

线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)是惟一的细胞核外DNA。人类mtDNA为一裸露的环状双链结构,长16569bp,由富含嘌呤的重链(H链)和富含嘧啶的轻链(L链)组成。mtDNA编码区的序列相对保守,其非编码区长1122bp,又称为控制区。控制区的碱基变异相对集中分布在15996～16401nt和29～4     

mtDNA—HVⅠ和细胞色素b片段的复合扩增及其法医学应用

目的探讨复合扩增mtDNA D环HV I和细胞色素b片段进行种属鉴定和个体识别的方法及mtDNA-HV I多态性。方法用两对引物同步扩增HV I片段与细胞色素b片段,银染显带检测扩增产物,ABI377测序仪及荧光测序技术分析扩增产物序列多态性。结果人类有279bp,358bp两条带,动物只有358bp一条带。通过对131例随机广东汉族人群个体进行mtDNA控制区(15997～16236))序列测定统计,得出此区域的序列多态性。共发现69个位点变异,平均每个个体存在2.679个碱基突变,检出67个单倍型,基因多样性为97.92％。结论mtDNA控制区(15997—16236)具有较高的序列多态性。为良好的个体识别标记。复合扩增mtDNA D环HV I与细胞色素b片段进行测序分析可以同步进行种属鉴定和个体识别。     

mtDNA异质性在法医检验中的应用价值

<正> 在一个个体内,各种组织器官及其同一组织的各个线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)序列一致。如果一个个体表现为2种以上的mtDNA序列,则称为该个体mtDNA存在异质性(heteroplas—my)[1,2]。Gill在对疑为俄国沙皇尼古拉二世的遗骸进行mtDNA序列分析时,检测了740个碱基,在16169处发现mtDNA异质性;对其兄弟遗骸测序,     

mtDNA测序结果与Anderson标准序列的比对－ClustalX等共享软件在法医物证学上的应用

目的 对多个样本的线粒体DNA(mtDNA)高变区测序结果与Anderson标准序列进行比对分析。方法 利用ABI测序仪测定生物学样本的mtDNA高变区序列,得到测序结果文件,通过Chromas、 SeqVerter软件将之转换为aln文件,用ClustalX软件与Anderson标准序列(txt文件)进行比对,确定突变点的碱基排列次序和位置。结果Chromas、SeqVerter和ClustalX软件界面友好,操作简便,可以方便地用于多个样本DNA序列的比较,结果直观,易于判读。结论　运用Chromas、SeqVerter和ClustalX等共享软件,可成功地对多个样本的mtDNA高变区序列进行比对分析。     

线粒体DNA编码区的多态性

目的研究线粒体DNA(mtDNA)编码区单核苷酸多态性,建立mtDNA编码区多态性在法庭科学中应用的理论基础。方法针对mtDNA编码区nt8162-8483以及nt13070-13299两段序列设计引物,应用直接测序技术研究其多态性。结果两对引物扩增片段长分别为322bp和230bp,共检测到21种变异,24种单倍型,基因多样性为0.7511,两个无关个体的偶合概率为0.2564。结论线粒体DNA编码区多态性位点作为线粒体DNA控制区多态性位点的补充,联合应用可以提高线粒体DNA在法医学应用中的个体识别能力。     

人类线粒体DNA的异质型

研究中国人群中线粒体 D 环区不同组织间的差别,用 PCR-测序方法对53个无关个体的毛发与血液样本进行线粒体 DNA 高变区 HVⅠ进行测序分析,通过377测序仪检测,发现1例个体中血液与毛发样本线粒体 HV Ⅰ区15997～16401间存在序列差异。在16235碱基处,毛发样本表现为 T,血液样本为 C/T。结果显示中国人群同一个体不同组织存在线粒体序列差异。     

基于Ion Torrent PGM~(TM)测序系统的人mtDNA全测序分析

目的应用Ion Torrent PGM~(TM)测序系统对人线粒体DNA(mitochondria DNA,mtDNA)全序列进行分析检测,研究不同组织间mt DNA序列差异情况。方法通过法医尸体检验采集6名无关个体的组织样本,包括胸腔血液、头发、肋软骨、指甲、骨骼肌和口腔上皮。使用4对引物对线粒体全序列进行扩增,应用Ion Shear~(TM)Plus Reagents试剂盒和Ion Plus Fragment Library试剂盒等构建文库,并在Ion Torrent PGM~(TM)测序系统上进行线粒体基因组全序列测序,并针对异质性位点和在HVⅠ区域突变位点,进行Sanger测序验证。结果所有样本的全基因组mtDNA都扩增成功,6名无关个体分属于6种不同的单倍型,同一个体不同组织之间mtDNA存在异质性差异。异质性位点和HVⅠ区域突变位点采用Sanger测序结果均得到验证。通过Kappa统计方法进行一致性检验后发现,相同个体不同组织的mtDNA序列检验结果仍具有较好的一致性。结论本研究所采用的人线粒体基因组全序列的测序检验方法,可以检测出同一个体不同组织间mtDNA的异质性差异,该差异具有较高的一致性,该结果对mtDNA在法庭科学中的应用具有指导作用。     

DHPLC-mtDNA控制区多态性分析系统的建立

目的基于变性高效液相色谱技术,建立一种不需测序和杂交的新的mtDNA控制区多态性分析系统。方法mtDNA控制区序列(包括HVⅠ,HVⅡ和HVⅢ)被分为4个扩增片段,采用配对分析突变检测模式进行DHPLC分析。对DHPLC检测条件(包括柱温和洗脱梯度等)进行优化。对100个不同类型差异序列的组合配对以检验该方法的检测效力。结果10组序列相同的样本配对DHPLC图谱均只显示1个样品峰。对序列相差1个碱基～7个碱基、插入(/缺失)1个碱基、插入(/缺失)2个碱基等类型的90个扩增片段组合,用DHPLC进行分析,均得到≥2个样本峰的DHPLC图谱,序列差异检出率达100%。该技术可检测的异质性DNA成分的最小百分含量为10%。结论DHPLC-mtDNA控制区多态性分析系统快速、经济和实用,在检测mtDNA异质性方面较直接测序更灵敏。     

河南汉族人群mtDNA(CA)n重复子遗传多态性

人类细胞内存在两套基因组,一套是核DNA(nudear DNA nDNA),另一套是线粒体DNA(m it-chondrial DNA m tDNA).m tDNA具有高度多态性,其中高变区Ⅲ(hyper variabl region HVRⅢ)存在类似核DNA的短串联重复序列(short tandem repeats STR)的CA串联重复序列称为m tDNA(CA)n重复子。本文应用PCR引物扩增nt00514—00523位置的CA串联重复序列对河南汉族214例无关个体的m tDNA(CA)n重复子基因频率进行调查,现报道如下。1材料与方法1.1检材及DNA提取214例无关个体血样,来自我校河南籍汉族学生及我系检案积累的血样,用Chelex-100…     

广州地区汉族群体mtDNA HV I区多态性

<正> 人类线粒体DNA(mtDNA)是一个闭合的、环状的双链DNA分子,大小为16569 bp,包含一个约1.1 kb长的非编码区(noncoding region)。由于其具较高的复制错误率和较低的修复能力,mtDNA分子,特别是在非编码区具有较高的多态性。mtDNA分子具有母系遗传、高拷贝数(1000～10000个拷贝/细胞)[1]等特点,非编码区的两个高度变异的区域HVRⅠ(hypervariable regionⅠ)和HVRⅡ(hypervari—able regionⅡ)已作为法医学个体识别非常有用的遗     

中国新疆喀什维吾尔族群体mtDNA D环区多态性

<正> 为更好地应用mtDNA序列多态性进行个体识别和亲缘关系鉴定,本文应用PCR产物直接测序法研究99名新疆喀什维族无关个体mtDNA D环区全序列特征,并对其进行统计分析,意在建立mtDNA多态性应用的理论根据。     

人类线粒体DNA异质性及其与法医学的关系

1　人类线粒体ＤＮＡ (ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌＤＮＡ ,ｍｔＤＮＡ)的结构及特点　　人类线粒体ＤＮＡ存在于人类几乎所有的组织、细胞中 ,为环状双链ＤＮＡ ,大小为 165 69ｂｐ。 1981年Ａｎｄｅｒｓｏｎ等[1] 采用测序技术测定了人完整的ｍｔＤＮＡ序列。ｍｔＤＮＡ由编码区和非编码区构成 ,编码区包括 3 7个基因 ,非编区也叫控制区(ｃｏｎｔｒｏｌｒｅｇｉｏｎ ,ＣＲ) ,由 1 12 2ｂｐ (160 2 4 165 69ｎｔ及 1 5 76ｎｔ)组成 ,包括一个复制起点、两个转录起点及置换环 (ｄｉｓｐｌａｃｅ ｍｅｎｔｌｏｏｐｒｅｇｉｏｎ Ｄ环区 ) ,其…     

线粒体DNA测序在法医物证检验中的应用现状及前景

人类线粒体DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）基因组由16，569个碱基组成，】981年人们就已完成了对其全长碱基序列的测定【’】，并研究了其基因组的组成、组织方式及所编码的基因．mtDNA是独立于细胞核基因组而存在于细胞浆中的一组双链环状DNA序列，它按自己的方式与标准进行遗传和复制：呈母系遗传，其拷贝数高于目前所知的任何核基因，约500至1，000拷贝l细胞，wtDNA在维持细胞正常功能中起着十分重要的作用．近年来发现，mtDNA不仅编码参与氧化磷酸化中的13种多肽，还编码线粒体蛋白质合成中绝大多数RNA121早在1987年就有人发…     

中国广东汉族群体mtDNA控制区的多态性

目的 探讨线粒体DNA控制区(包括HVⅠ区、HVⅡ区和HVⅢ区)的多态性。方法 采用PCR扩增和末端标记荧光循环测序的方法，对100名广东汉族无关个体进行了序列分析。结果 共观察到147个变异位点，序列变异包括了碱基转换、颠换、插入、缺失等各种类型。其中在HV Ⅰ区(nt16，024～nt16，365)内观察到88个变异位点，91种单倍型，基因多样度为0.9964；在HVⅡ区(nt73～nt340)观察到42个变异位点，67种单倍型，基因多样度为0.9861；在HVⅢ区(nt438～nt574)观察到9个变异位点，15种单倍型，基因多样度为0.8760。联合3个高变区域的序列，可观察到98种单倍型，基因多样度为0.9996。结论 本研究为线粒体DNA在法庭科学中的应用提供了较系统的实验依据。结果还表明，对于mtDNA等单倍型遗传标记，增加其检测范围，可提高该系统的个体识别能力，使其在法庭科学领域充分发挥作用。     

人类Y-染色体STR研究进展

人类Y-染色体STR(short tandem repeat)是指存在于Y-染色体上特异碱基短串联重复片段, 又称微卫星DNA(microsatellite DNA).人类Y-染色体约有50 Mb个核苷酸,其中包括STR在内的重复序列约占40%,不同个体的重复次数不同,具有个体差异性.1976年Cooke H等[ 1]首先报道了存在于人类Y-染色体上的串联重复序列,为人类遗传学和法医学的研究开辟了一条新途径.继而,学者们[2～7]对其重复序列进行了进一步的研究,并应用于实际工作中.Wolf U等[8]还对其分子生物学特征进行了研究.研究表明Y-染色体的串联重复序列,尤其是STR,是人类重要的遗传标记,对人类遗传学和法医学的研究具有重要的理论意义及实用价值.