中国朝鲜族H19基因上游差异甲基化区SNP分布

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中国朝鲜族H19基因上游差异甲基化区SNP分布
2023年11月1日发(作者:汉江)

360・

Journal of Forensic Medicine,October 20 3,Vo1.29,No.5

_

国朝鲜族H19基因上游差异甲基化区SNP分布

韦文滔12,王鑫 ,王冬梅 ,田璐源 ,王保捷 ,庞灏’,丁梅’

(1.中国医科大学法医学院,辽宁沈阳l10001;2.苏州市吴江区公安局,江苏吴江215200:3.苏州市公

安局.江苏苏州2150001

摘 要:目的调查中国朝鲜族群体中H19基因上游差异甲基化区(dierenta1v methylated region,DMR)

SNP及单倍型分布,为法医学应用及群体遗传学研究提供基础数据 方法收集中国朝鲜族101份无关个

体血样和l4份来自5个亲缘关系已知的两代家系血样,用PCR一循环测序、McrBC消化DNA后PCR方法

检测HI9基因上游DMR的SNP,并用亲源印记等位基因(parentaly imprinted alele,PIA)分型法进行单

倍型检测,再计算相关遗传学参数。 结果在H19基因上游DMR 1 174bp的目的基因扩增产物中,共检

13个SNP(rs10840167、rs2525883、rsl2417375、rs4930101、s2525882、rs2735970、rs2735971、rsl1042170、

rs2735972、rs10732516、s2071094、rs2107425、rs4930098)和5种单倍型.有9个SNP属于高鉴别能力的遗

传标记,其单倍型具有较高的个人识别率.单倍型平均基因多样性(GD)为0.7l4 应用McrBC酶消化基因

组DNA的PIA分型法确定了家系子代样本的母源单倍型 结论日J9基因上游DMR在中国朝鲜族群体

中具有很高的遗传多态性,母源单倍型的确定进一步提高了印记基因的法医学鉴定效能

关键词:法医遗传学;多态性,单核苷酸;DNA甲基化;H19基因:朝鲜族

中图分类号:DF795.文献标志码:A doi:10.3969/j.sn.1004—5619.2013.05.Ol

文章编号:1004—5619(2013)05—0360—05

SNP in Diferentialy Methylated Region Upstream of H19 Gene in Chinese Kore—

an Nationality

WE1 Wen—tooi WANG Xini一,WANG Dong-meii,T|AN Lu一 ̄uanI WANG BOO— iel,PANG Hof,DING Meit

.SchoofJ‘Forensi Medicine,China Medi Universiy,Shewang,10001,China,"2.Suzhou Wu iang

Publ Secury Bureau,W“ iang 215200,China;3.Suzhou Publ Seeuriy Bureau。Suzhou 215000,China)

Abstract:Objectve To investgate SNP and distbuton of haplotypesn diferentaly methylated region

(DMR)upstream of 9 gene i Chinese Korean nationality in order to provide basic data for forensic

application and population genetics research.Methods OBe hundred and one blood samples from unrelat.

ed Chinese Korean individuals and 1 4 blood samples from 5 Chinese Korean intergenerational families

which known genetic relationship were collected.The SNP in DMR upstream OfⅣ19 gene were investi—

gated by PCR—cycle sequencing and McrBC digestion followed by PCR.The haplotypes detected by

parentally imprinted allele(PIA)method and relevant genetic parameters were calculated.Results Thirteen

SNPs(rs10840167,rs2525883,rs12417375,rs4930101,rs2525882,rs2735970 rs2735971,rs11042170,

rs2735972 r 07325 6,rs207 094,rs2 07425 and rs4930098)and fve haplotypes were detected in 1 74 bp

target product in DMR upsteam of H1 9 gene.with 9 SNPs having high discrimination power as good

genetic markers.The average gene diversit(GD)of haplotypes was 0. 4.The maternal haplotype was

confrmed correctly by PIA method from McrBC.digested products of genomic DNA.Conclusion Hi

polymorphisms exist in DMR upstream of H1 9 gene in Chinese Korean nationality.And deternation of

the matema1 haplotype could furtherore enhance the forensic identifcation ef五ciency of imprinted gene.

Key words:forensic genetics;polymorphism.single nucleotidc;DNA methylation;H1 9 gene;the Korean

nationality

人类体细胞的两条染色体,一条来自父亲,一条

来自母亲,绝大多数基凶座的父源和母源等位基因等 达活性低 这种亲源依赖的差异表达现象称为基因组

量表达,但在某些基冈座_二,只有亲代一方的等位基因 印记(genomimprintng)。在基因印记彤成过程中差

作者简介:韦文滔(1986一),男,壮族,广西来宾人,硕士研究

有表达活性,而另一方的等位基因无表达活性或者表

异甲基化被认为起着关键作用.即某特定亲本等位基

生,主要从事DNA多态性研究:E—mail:weiwentao0311@163.toni

通信作者:丁梅,女,教授,博士研究生导师,主要从事法医物

证学鉴定和研究:E-mail:dingmei1209@gmail.com

因在含有CpG岛的序列 现了甲基化,而另一亲本等

位基因在该序列未出现甲基化,该序列称为差异甲基

化 (dierentaly methylated region,DMR) 印记基冈

医学杂2013年10月 第29卷 第5期

的研究在法医个人识别及亲权鉴定方面具有特殊的 来自5个亲缘关系已知的两代家系血样的H19基因上

意义。Naio等[ 以特定限制性内切酶处理后的基因组

DNA为模板,应用亲源印记等位基因(parentaly im.

printed alele,PIA)分型法选择性扩增父源或母源DNA

目的片段.确定了一个可变数目串联重复序列(variabl

number of tandem repeats,VNTR)位点的亲代来源。

Zhao等[通过甲基化特异性PCR(methylaton—speci

PCR.MS—PCR)方法来检测印记基因小核核糖核苷酸 分别以H19SF3和H19CF2为测序引物,以H19基

蛋白N(smal nuclear bonueleotde proteiN,SNRPN)

上SNP的母源等位基因。此外有研究 发现,H19基 方法参照BigDye Terminator v1.1试剂盒(美国AB公

因上游DMR的SNP在不同的国家和地区群体中的

分布情况存在着一定的差异,并且非洲、德国、日本等

群体中存在着特有的SNP。人类H19基因是印记基

因簇中的一个父源印记基因,即父源等位基因高度甲

基化而不表达,母源等位基因非甲基化而表达。

本研究应用DNA测序技术调查中国朝鲜族群体

中H19基因上游DMR的SNP分布,并用PIA分型法

进行单倍型检测和家系分析。

材料与方法

1.1样本及DNA提取

收集中国朝鲜族101份健康无关个体血样和

l4份来自5个亲缘关系已知的两代家系血样,南中

国医科大学法医学院法医血清教研室提供。

1.2引物合成

根据文献『31合成扩增H19基因上游DMR的

4条引物(表1,图1)。H19R4和H19SF3扩增产物长

548bp.H19SF3和H19R7扩增产物长1 174bp H19R7

和H19CF2扩增产物长664 bp。引物对H19SF3和

H19R7用于目的基因扩增;引物对H19R4和H19SF3、

H19R7和H19CF2用于单倍型分析。

表1 H19基因上游DMR扩增引物序列

引物 序列(5 — 3 )

H19R4 GGCTTGGATGACCTGGGA

H19SF3

T邢ACCACCCGGATGGTG

H19R7 GAGCTGTGCTCTGGGATAG

H19CF2 AAAGTTCGCCCGTGGAAACA

7097 8270

(GenBank Accession AF125183)

图1 4条引物在H19基因上游DMR的相对位置

1.3 SNP检测

1.3.1目的基因扩增

对中国朝鲜族101份健康无关个体血样和14份 等位基因构成的3种基因型。其中分别有两组2个

361・

游DMR进行PCR扩增。扩增总体积为12.5 L,包括

模板DNA 2 L(10-40ng/p ̄L)、引物对各1 L、Hotstar

Taq ̄Plus Master mixture 5 xL、去离子水3.5 L。扩

增条件:95℃5min;95 C 30 S,55 c 45 S,72 C 90 S,

共35个循环:72℃5min。

1-3.2扩增产物分析

因上游DMR扩增产物为模板进行PCR测序反应,具体

司)的PCR产物测序标准流程,并用3130型DNA自动

测序仪(美国AB公司)测定其扩增产物的DNA序列。

1.4 PIA分型

1.4.1模板制备

DNA测序分析为杂合子的朝鲜族个体及家系分

析中子代个体的基因组DNA均用限制性内切酶

McrBC消化处理。酶切体系为McrBC 5U,BSA 1 L,

GTP 1 L,10x缓冲液1 L,基因组DNA(10~40n L)

2 L,去离子水补至10 L。酶切条件为37℃水浴消

化3 h,65℃水浴灭活10min。

1.4.2母源等位基因检测

以McrBC酶切产物为模板,分别用H19R4和

H19SF3、H19R7和H19CF2两对引物进行PCR扩增。

扩增体系组成、扩增条件及扩增产物分析方法同1_3项。

1.5数据分析

直接计数法统计各SNP碱基突变类型例数后.

计算各SNP的基因型频率和等位基因频率。用)

验进行Hardy—Weinberg平衡检验。通过PIA分型法

确定单倍型、单倍型组合并计算单倍型频率。用

Haploview 4.1软件分析各SNP的连锁不平衡,用

PowerStat v12软件包计算相关群体遗传学参数。

结 果

2. H19基因上游DMR的SNP分布

朝鲜族101份健康无关个体血样H19基因上

游DMR 1 174 bp的目的片段中,共检出13个SNP

(rs10840167、rs2525883、rsl2417375、rs4930101、

rs2525882、rs2735970、rs2735971、rsl 1042170

rs2735972、rs10732516、rs2071094、rs2107425

rs4930098),各SNP频率分布及群体遗传学参数见

表2。经吻合度检验,检出的H19基因上游DMR的

13个SNP的P值均大于0.05,均符合Hardy—Weinberg

平衡定律,证明本研究的数据可信。

13个SNP中,除rs12417375位点外均检出2种

362・ Journal of Forensic Medicine,October 2013,Vo1.29

No.

SNP位点(rs2735970与s2107425,rs2735971与

rs2735972)和一组6个SNP位点(rs10840167、

rs4930101 rs1 1042170 rs10732516 rs2071094

经计算,中国朝鲜族单倍型的平均基因差异度(GD)

为0.714,杂合度(H)为0.673,多态信息含量(PIC)为

0.660,非父排除率(PE)为0.388

H19基因上游DMR扩增产物DNA测序确定的

rs4930098)的基因型频率相同,通过Haploview 4.1软

件分析结果显示,13个SNP处于连锁不平衡(表3)

5个家系14份样本的单倍型组合见表5.其中家系l

的被控父不能提供作为孩子亲生父亲必须提供的单

倍型而被排除父权。家系2~5的被控父中可检见与孩

2.2 H19基因上游DMR单倍型分布

101份中国朝鲜族健康无关个体血样H19基因

上游DMR检出的l3个SNP位点,构成了12种单倍

子相同的单倍型,不能排除其父权.但其中家系2孩

子的单倍型Ⅱ,经PIA分型确定为母源等位基因构成

的单倍型,据此排除父权

型组合,经PIA分型进一步检测共确认了5种单倍型,

根据其频率从高到低依次命名为单倍型I~V(表4)。

医学杂2013年 10月 第29卷 第5期

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364・

3. H19基因上游DMR的SNP群体分布

基【j组印记是指由于表观遗传学水平的修饰特

意地沉默某一亲代来源的等位基因的现象.这种在生

物进化中形成、有规律而又受控的基因失活是机体中

基因表达调节的一种重要方式 H19基冈是研究较早

的一个印记基【J,它位下人类染色体1lpl5.5区域,表

达为一种功能尚不清楚的RNA。H19基因上游2.5~

7.6kb的DMR是SNP位点较多的 域。迄今为止,存

序列号AF125183碱基位置7 149~8 217,已报道的有

23个SNP位点,但有关中国人H19基因上游DMR的

SNP分布的群体调查研究尚不充分。本研究中围朝鲜

族群体HJ9上游DMR目的基因片段内检出的13个

SNP位点中,未发现新的变异点和人群特有的SNP位

点。Nakayashiki等l 报道的日本群体的Jp—spl,加纳群

体的Af—sp l、Af—sp2、Af—sp3、Af—sp4、Af—sp5、Af—sp6

及德同群体的Ge—spl、Ge—sp2等SNP位点也未在中

国朝鲜族群体中检Ⅲ 。

本群体 查数据和中国汉族(武汉)群体调查

数据14l比较.H19印记基因DMR在中国朝鲜族群

体中具有更高的遗传多态性。H19印记基因DMR的

342~8 008 bp范围内,中国朝鲜族群体检 的8个

SNP(rs2525882、rs2735970、rs1l042170、rs2107425、

s2735971、rs2735972、rs107325 16、rs2071094)位点

中.仪有4个位点(rs2525882、rs2735970、rsl1042170、

s2107425)存中国汉族群体检出多态性,两个群体间

除rsl 1042170外,其余3个SNP等位基冈频率分布存

存显著性差 :而中国汉族群体检 的序列AF125183

中7 351 bp碱基突变却未能在中国朝鲜族群体中检

… 南此可 .H19印 基因DMR的SNP分布存不

同人种、不同地区、不同民族问均存在差异,是人类遗

传学研究的良好遗传标记。

3.2法医学意义

SNP作为第■代遗传标记,含量丰富,有较高的

遗传稳定性, 法医物证检验领域有重要的应用价值。

但SNP多为■等位基凶.信息量有限,提供更多的SNP

检测 ‘能达到较高的个人识别能力。本研究在中国朝

鲜族群体共检}I了H19基因上游DMR的13个SNP,

其中9个SNP位点的DP>0.5,属于高鉴别能力遗传标

记.是个人识别及亲子鉴定较为理想的候选SNP位

点..根据遗传学理论,分布在H19基因上游DMR仅

174ID片段内检出的13个SNP位点是连锁遗传标

通过计算其单倍型频率求得其平均GD、H、PIC及

PE分别为0.714、0.673、0.660、0.388,说明该遗传标记

系统在法医学鉴定中具有较好的实用价值 本研究实

Journal of Forensic Medicine,October 20 3,Vo1.29,No.

际检出的单倍型数目远低于理论推测的8 192种可

能单倍型数目,其原因在于部分位点呈紧密连锁关系

因此如果通过重新设计能够选择性扩增6个相邻非

连锁位点的引物,可以明显缩短目的基因扩增片段.

以适应降解检材DNA分型的需要,同时又可保证与

174bp扩增片段SNP分型相同的法医学鉴定效能

人类H19基因上游DMR富含CpG岛.CpG位

点父源等位基因呈甲基化状态,母源等位基因呈非甲

基化,即H19基因在正常组织内为母源等位基因表

达、父源等位基因印记,为单倍型分析及等位基I犬I

的亲源鉴定提供了一种新的思路。根据 79基因上

游DMR的分子生物学特征,Yamada等l 利用Hpa H、

McrBC对5一甲基化胞嘧啶和非甲基化胞嘧啶的不同

敏感程度,建立了广泛用于DNA甲基化检测的/pa

Ⅱ一McrBC PCR方法。McrBC是一种作用于含有甲基

胞嘧啶DNA的特异性核酸内切酶.能够特异性地识

别和切割包含两个(G/A)mC间距在40~2 000 bp的

DNA序列 本研究以限制性内切酶McrBC消化后的

基因组DNA为模板进行PCR扩增及DNA测序分

析,南于 』9基因上游DMR甲基化的父源DNA链

被消化,其检测结果只反映母源等位基因及其构成的

母源单倍型。这种PIA分型方法,可以鉴别两个个体

具有的相同等位基冈(或单倍型)是否同源,在亲缘关

系鉴定,特别是单亲、同胞(或半同胞)等的亲缘关系

鉴定中,以及个人识别中均具有特殊的意义。

参考文献:

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testing by distinguishing parental alleles at a VNTR

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3]Nakayashiki N,Shimamoto K,Takamiya M,et .In—

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ed alele f PIA)typing in the dierentaly methylated

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Scint Genet,2008,2(4):286—291.

5]Yamada Y,Watanabe H,Miura F,et .A compre—

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slands on human chromosome q[J].Genome Res,

2004,14(2):247—266.

(收稿日期:2012-05—09)

(本文编辑:柳燕)

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中国朝鲜族H19基因上游差异甲基化区SNP分布

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