单核苷酸多态性研究进展

1、单核苷酸多态性研究进展,主讲：张道军,概述,1.背景简介 2.端粒酶逆转录酶基因单核苷酸部分位点多态性 3.肺癌相关单核苷酸多态性的研究 4.宿主基因单核苷酸多态性与幽门螺杆菌相关胃癌 5.人类基因组单体型图计划,1.背景简介,什么是多态性？ 通俗的说，多态性就是多种表现形式，具体来说，可以用“一个对外接口，多个内在实现方法”表示。 在生命科学的领域中，可定义为：有两种或两种以上的存在形式。如：生物体在其生命周期中的不同形式；遗传多态性发生于基因组群体，表现出由于等位基因受影响而产生不同的基因型，由此形成个体之间的多态性,单核苷酸多态性,单核苷酸多态性： 定义一:就是指个体间基因组DNA序列同

2、一位置单个核苷酸变异(替代、插入或缺失)所引起的多态性。 定义二 ：同一物种不同个体基因组DNA的等位序列上单个核苷酸存在差别的现象,单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP),主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。它是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90%以上,SNP所表现的多态性只涉及到单个碱基的变异，这种变异可由单个碱基的转换(transition)或颠换(transversion)所引起，也可由碱基的插入或缺失所致。但通常所说的SNP并不包括后两种情况,从对生物的遗传性状的影响上来看，cSNP又可

3、分为2种：一种是同义cSNP (synonymous cSNP),即SNP所致的编码序列的改变并不影响其所翻译的蛋白质的氨基酸序列，突变碱基与未突变碱基的含义相同； 另一种是 非同义 cSNP(non-synonymous cSNP),指碱基序列的改变可使以其为蓝本翻译的蛋白质序列发生改变，从而影响了蛋白质的功能。这种改变常是导致生物性状改变的直接原因。cSNP中约有一半为非同义cSNP,SNP数量多 分布广泛,据估计，人类基因组中每1000个核苷酸就有一个SNP，人类30亿碱基中共有300万以上的SNPs。SNP 遍布于整个人类基因组中，根据SNP在基因中的位置，可分为基因编码区SNPs（C

4、oding-region SNPs，cSNPs）、基因周边SNPs（Perigenic SNPs，pSNPs）以及基因间SNPs（Intergenic SNPs，iSNPs）等三类,SNP适于快速、规模化筛查,组成DNA的碱基虽然有4种，但SNP一般只有两种碱基组成，所以它是一种二态的标记，即二等位基因（biallelic）。 由于SNP的二态性，非此即彼，在基因组筛选中SNPs往往只需+/-的分析，而不用分析片段的长度，这就利于发展自动化技术的筛选或检测SNPs,2.端粒酶逆转录酶基因单核苷酸部分位点多态性可能增加罹患肝癌和肝癌转移的风险,端粒酶逆转录酶（hTERT）基因是端粒酶的核心组成，

5、已经证实其在癌症的发生发展过程中具有重要作用。许多研究认为SNP与疾病发病风险相关。hTERT 基因单核苷酸多态性（SNP）与多种疾病有关，如膀胱癌，肺腺癌,乳腺癌等等，甚至增加了肺癌的易感性. hTERT启动子区域的SNP可能与非小细胞肺癌的形成有关。Park 等发现肝癌形成过程中有端粒酶激活表达。但hTERTSNP在肝癌转移中是否具有作用尚不明确。通过对原发性肝癌及肝癌转移患者hTERT单核苷酸多态性的分布进行调查，探索其在肝癌转移中的潜在作用,方法: 选取全血样本和血清样本，290例男性样本诊断明确，分组如下，原发性肝癌组162例，原发性肝癌合并转移组22例，对照组106例。采用美国Be

6、ckman公司的超高通量液相芯片SNP基因分型系统SNPStream 进行测定对基因进行分型。 结果: rs2853690 和rs10069690 两个位点具有统计学差异。等位基因频率分析中，rs10069690 和rs6554743 C和T等位基因间存在统计学差异。rs10069690在等位基因频率和携带率分析中具有统计学差异，在肝癌和肝癌转移中比例较高。 结论: 本研究发现hTERT部分位点多态性可能增加罹患肝癌和肝癌转移的风险,3.肺癌相关单核苷酸多态性的研究,肺癌同多数肿瘤一样，不表现为典型的孟德尔式遗传，而是表现为微效基因的累加效应，即多基因遗传模式。 单核苷酸多态性（single

7、neucleotide polymorphism, SNP）是第三代遗传标志，已经被广泛地应用于肺癌的数量性状位点（quantitative trait loci, QTL）定位，并发现了大量相关多态性位点,肺癌是一种典型的环境相关疾病，吸烟、环境污染等是导致肺癌发生的主要原因，但是研究也发现在同样的致癌因素作用下，只有少部分个体罹患肺癌，这现象表明了基于个体差异的遗传易感性的存在对于肺癌的发生具有重要作用,烟草及环境化学致癌物要在体内经过复杂的生物学代谢，因此肺癌易感性的不同在一定程度上可能取决于外来化学致癌物在体内的代谢差异,体外实验发现谷胱甘肽-S-转移酶P1( GSTP1）、 髓过氧化

8、物酶（MPO）、细胞色素P450（CYP450）酶系等基因的 多态性影响了烟草致癌物的代谢,目前开展的肿瘤代谢酶基因的研究主要集中在 CYP450、谷胱甘肽转硫（ GST）酶系,充分研究并认为与肺癌易感性相关的CYP450酶系有CYP1A1、CYP2A6、CYP2D6、CYP2A13、CYP2E1等。其中CYP2A13被认为是人呼吸系统中最常见的CYP450酶,GST是参与机体解毒的一组具有多种生理功能的蛋白质，催化机体内有害极性化合物与谷胱甘肽结合，也可由非酶结合方式将体内各种潜在毒性化学药物、致癌剂及亲脂性化合物从体内排出，达到解毒目的,当前得到广泛研究的GST代谢酶是GSTT1、GSTM

9、1、GSTP1,正常p53的一个重要生物功能是监视基因组的完整性。如有损伤，p53蛋白阻止DNA复制，以提供足够的时间使损伤DNA修复。如果修复失败，p53蛋白则引发细胞凋亡，现在已知p53在很多细胞凋亡信号通路中都扮演着十分重要的作用,Zhang等研究了p53常见多态性位点rs1042522、Arg72Pro与肺癌易感性的关系，发现在高加索人群中携带Pro72Pro基因型的个体的肺癌的易感性增加。 Mechanic从单体型水平上研究了高加索人群和非洲人群中p53基因多态性与肺癌易感性的关系，他在对p53基因整体分析的基础上选择了16个常见SNP，包括标签SNP（tagger SNP）和功能性

10、SNP，结果发现rs1042522、rs9895829、rs2909430、rs1625895、rs12951053在非洲人群中与肺癌易感性以及预后有关联，而rs1042522、rs9895829、rs2909430、rs1625895组成的一个单体型OR值达到2倍以上,4.宿主基因单核苷酸多态性与幽门螺杆菌相关胃癌,东亚人群绝大多数胃癌与幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, Hp)感染有关, 其流行病学和生物学行为与非Hp 相关胃癌是截然不同的。目前普遍认为Hp 相关胃癌的发生发展过程主要包括炎症、萎缩和癌变3 个重要阶段,Hp 感染可诱导多种炎症相关细胞因子产生, 包括促炎

11、和抗炎两类, 前者包括IL-1、IL-6、IL-8、TNF-、IFN- 等, 后者包括IL-4、IL-13、IL-1ra、IL-10 等,IL-8 基因的启动子区常见-251A/T 多态, 较多研究显示携带该位点A 等位基因个体IL-8 表达水平及胃粘膜中性粒细胞浸润评分更高, 罹患Hp 相关疾病(包括胃炎、胃萎缩及胃癌)发病风险显著增加。 但在白种人的研究中未发现其直接与胃癌发病风险有关。文献报道该SNP 位点的AA 基因型在欧洲人、非洲人、西班牙人及高加索人所占比例分别为13.6%、58.3%、21.7%和29.0%, A 等位基因在以上种族人群出现的频率分别为34.1%、77.1%、47

12、.8%和43.5,与Hp 相关胃癌的发生发展过程中的萎缩和癌变2个重要阶段也同样受SNP多态性的影响。他们有的有促进萎缩和癌变的，同样也有抑制这两个方向发生的,例：Ye 等研究显示Hp感染的IL-8-251A 型个体经年龄和性别调整后, 胃萎缩风险OR 值1.40(0.86-为2.34), 而胃癌发病风险OR值为2.06(1.16-3.68), 提示该基因多态可能与癌变有关,5.人类基因组单体型图计划,什么是国际人类基因组单体型图计划？ 国际人类基因组单体型图计划的目标是构建人类DNA序列中多态位点的常见模式，即单体型图，简称HapMap。 HapMap将成为研究人员确定对人来健康和疾病以及对动物和环境的反应有影响的相关的基因的关键信息。此项目产生的数据将供免费使用,这个计划有美、英、日、加、中、尼日利亚6个国家参与，其中，美国完成31%，日本完成25%，英国完成24%，加拿大完成10%，中国大陆、香港和台湾合作完成10,人类基因组拥有大约30亿对碱基，不同人的基因组中碱基对排列顺序的99.9%都是一模一样的，只有不到千分之一左右的排序有所不同。这些不同处，就叫SNP，全称是“单核苷酸多态性,大多数常见的疾病，如糖尿病，癌症，中风，心脏病，抑郁症，哮喘等受多基因以及环境因子共同作用，而剩下的千分之一包含了遗传上非常重要的差异，这些差