什么是DNA串聯(lián)重復序列多態(tài)性?

串聯(lián)重復序列多態(tài)性(tandem repeat polymorphism)是指不同個體同一多態(tài)性位點所含某種重復單位的拷貝數(shù)具有多態(tài)性。

?
人類基因組序列中有10%~15%是串聯(lián)重復序列,重復單位長2~171bp。這些串聯(lián)重復序列可根據(jù)密度梯度離心特點分為兩類。
(1)衛(wèi)星DNA(satellite DNA),其組成不同于主體DNA,因而浮力密度也不同于主體DNA,進行密度梯度離心時會形成與主體DNA(主帶,main band)分離的“衛(wèi)星”帶(圖1-15)。

?
(2)隱蔽衛(wèi)星DNA(cryptic satellite DNA),其組成及浮力密度與主體DNA沒有明顯差別,進行密度梯度離心時不會形成“衛(wèi)星”帶。
不過,通常所說的衛(wèi)星DNA包括隱蔽衛(wèi)星DNA,因而串聯(lián)重復序列即指衛(wèi)星DNA。
α衛(wèi)星DNA是存在于靈長類染色體DNA著絲粒區(qū)的一種串聯(lián)重復序列,重復單位長171bp,具有特異性、同源性、多態(tài)性,可能參與染色體配對。
可變數(shù)目串聯(lián)重復序列(variable number of tandem repeat,VNTR)包括小衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA,屬于衛(wèi)星DNA。

?
(1)小衛(wèi)星DNA(minisatellite DNA)重復單位長10~100bp,串聯(lián)重復20~50次,是一種信息量很大的遺傳標記,可用印跡雜交或聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)檢測。目前在人類基因組中已經(jīng)鑒定了1000多種小衛(wèi)星DNA。
(2)微衛(wèi)星DNA(microsatellite DNA)又稱短串聯(lián)重復序列(short tandem repeat,STR)、簡單重復序列(simple sequence repeat,SSR),重復單位長度小于10bp(多數(shù)2~6bp),串聯(lián)重復4~50次。
微衛(wèi)星DNA在染色體DNA中分布廣(一般位于結(jié)構(gòu)基因側(cè)翼序列或非編碼序列中)、密度高(占人類基因組序列的3%)、功能未知,被選為人類基因組計劃的第二代遺傳標記,可用PCR檢測。目前在人類基因組中已經(jīng)鑒定了10000多種微衛(wèi)星DNA,以CA重復序列最多(分布在人類基因組0.5×10^5~1.0×10^5個位點),此外還有CG、AT、CT、CAG、TCC、GACA、GATA等。

?
源于微衛(wèi)星DNA的多態(tài)性稱為微衛(wèi)星多態(tài)性(microsatellite polymorphism)、短串聯(lián)重復序列多態(tài)性(short tandem repeat polymorphism,STRP)、簡單序列長度多態(tài)性(simple sequence length polymorphism,SSLP)、簡單重復序列多態(tài)性(simple sequence repeat polymorphism,SSRP)。
小衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA統(tǒng)稱為可變數(shù)目串聯(lián)重復序列(VNTR),是串聯(lián)重復序列多態(tài)性的基礎(chǔ)。VNTR的重復單位種類繁多,在基因組中分布廣泛,大多數(shù)位于非編碼序列中,其多態(tài)性信息量也極為理想,并且可用PCR進行檢測。VNTR的主要缺點是需通過凝膠電泳才能對位點進行分型,這使其檢測較難達到完全自動化。

?
串聯(lián)重復序列兩側(cè)的序列高度保守,因而就同一物種不同個體而言,同一串聯(lián)重復序列多態(tài)性位點兩側(cè)的序列相同且為單一序列,據(jù)此可以設(shè)計相應(yīng)的引物,通過PCR擴增,然后通過平板電泳、毛細管電泳或基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜分析擴增產(chǎn)物的長度,鑒定其多態(tài)性。