人类DNA分析：第六章线粒体DNA分析

1、第六章 线粒体DNA分析,线粒体DNA 线粒体的遗传特征 线粒体测序分析 DNA分析中的应用,第六章 线粒体DNA分析,一、线粒体DNA 1、mtDNA（mitochondrial DNA） 1981年 Anderson等测序 16 569bp 37个基因 双螺旋结构 一条为重链（H），一条为轻链（L）,第六章 线粒体DNA分析,第六章 线粒体DNA分析,线粒体基因组特征 tRNA基因：22个 rRNA基因：1个拷贝16S和12SrRNA Cyt氧化酶基因：3/7亚基 ATP酶基因：4/10亚基 Cyt还原酶基因：1/7亚基 存在D-loop，无间隔区，基因内无内含子，少有重叠现象 半保留复制

2、（型、滚环）,第六章 线粒体DNA分析,mtDNA的遗传密码 UAG不是终止密码子，编码Trp（UGG、UGA） N-Met（AUG、AUA、AUU、AUC），中间Met（AUG、AUA） AGA、AGG不编码Arg，而是终止密码子（UAA、UAG、AGA、AGG）,第六章 线粒体DNA分析,mtDNA的tRNA反密码子的独特之处 密码子简并性（degeneracy）：若前两位碱基一样，则后一位碱基无论是什么都编码相同的氨基酸 tRNA的结构与细胞质tRNA存在区别 有自己的蛋白质合成系统，与细菌相似 参与呼吸链的一些酶成分是受双重遗传控制的,第六章 线粒体DNA分析,人核DNA和mtDNA的

3、比较,第六章 线粒体DNA分析,二、线粒体的遗传特征 1、D-loop复制 两条链不同时开始复制，而是一条链在前，一条在后 合成速度相当缓慢，10nt/sec，整个复制过程大约1h 刚刚合成的mtDNA是松弛型的，约40min后变成超螺旋型,第六章 线粒体DNA分析,2、母系遗传（maternal inheritance）现象 卵细胞含有线粒体基因 精子完全缺乏或极少含有 用于分析相距遥远的几代人的亲属关系 异质型（heteroplasmy）除外,第六章 线粒体DNA分析,3、mtDNA的异质型（heteroplasmy） 定义 指同一个体不同mtDNA在同一位点上碱基不同的现象。 如：三根毛

4、发的某一段碱基组成为 CCC A/G GG 或 CCC A GG 或 CCC G GG 对照样：血液提供了异质型的mtDNA完全混合的机会,第六章 线粒体DNA分析,？异质型和多态性的区别？ 多态性 指一个生物群体中，决定某一性状的基因座上同时和经常存在的两种或两种以上变异型或基因型，这些变异型或基因型的比例高 对象： 多态性同一物种不同个体 异质型同一个体,第六章 线粒体DNA分析,异质型的几种情况 同一个体在所有组织中具有一种以上的mtDNA类型 同一个体不同组织出现不同的mtDNA类型 同一个体在一种组织中具有异质型，在另一种组织中没有 同一组织具有不同的mtDNA类型 同一细胞中亦有可

5、能含有一种以上的mtDNA类型,第六章 线粒体DNA分析,4、拷贝数多，处于“已扩增”状态 一个人有35100万亿个细胞 每个细胞平均有1001 000个线粒体 mtDNA为多倍体 多数线粒体内有多个拷贝mtDNA mtDNA检验是DNA检验的最后一道防线,第六章 线粒体DNA分析,5、进化速度快，突变率高 核基因组的510倍 不同母系个体识别率很高,第六章 线粒体DNA分析,三、线粒体测序分析 HVR（D环区内） nt16 02416 365 HVR（复制起始点附近） nt73340 HVR CA重复区 nt438574,第六章 线粒体DNA分析,第六章 线粒体DNA分析,分析方法,第六章

6、线粒体DNA分析,遗传统计分析 基因差异度（gene diversity，GD） 表示mtDNA的个体识别能力 GD = n（1 - x2） / （n - 1） n群体样品数 xmtDNA单倍型在群体中的频率,第六章 线粒体DNA分析,序列测定,第六章 线粒体DNA分析,第六章 线粒体DNA分析,第六章 线粒体DNA分析,四、DNA分析中的应用及注意事项 1、意义 序列分析两个高变区，排除率可达95.698.1% 可进行母子（女）鉴定、身源鉴定 可进行陈旧、腐败检材的分析 可用于角化细胞检材的遗传分析和亲子鉴定,第六章 线粒体DNA分析,2、防止mtDNA测序污染方法 DNA提取、PCR扩增及

7、测序分区进行 各种试剂及设备专用 每次检验时均应有阴阳性样品对照 如果因污染而测序失败，重新实验时，试剂应重新配制 实验台等常用7mM次氯酸钠擦洗 紫外线照射消毒 应时常更换手套，勤换洗工作服,第六章 线粒体DNA分析,3、应用的注意事项 灵敏度高，但同时也增加了污染的危险性 母系遗传，不能区分开来自同一母系的个体，也不能进行父权鉴定 连锁遗传，表现为单倍型，达不到个体同一认定水平 存在异质性 3bp 很难进行个体同一认定和亲子鉴定的概率计算 分析方法复杂、繁琐，工作量大，费用昂贵，出错率高12%,第六章 线粒体DNA分析,4、分性结果的解释 如果比对样品有2个以上的碱基序列不同，可以排除他们的相关性 如果比对样品序列只有一个碱基差异 其中一个观察到异质体，则