2019-06-28 13:36:51

上一次的【源基因小課堂】給大家介紹了單倍群的正確打開(kāi)方式

在第二堂課里

我們來(lái)講講人類基因組的兩種遺傳標(biāo)記

STR與SNP

STR和SNP各表示什么意思,？

兩者又有什么區(qū)別,？

為什么說(shuō)男性Y染色體STR與SNP是研究群體起源和遷移的理想工具？

正式開(kāi)講之前

先來(lái)復(fù)習(xí)一點(diǎn)你應(yīng)該已經(jīng)知道的

人類是XY型性別決定的生物

其中Y染色體為男性所特有

95%為非重組區(qū)域（減數(shù)分裂過(guò)程中不與X染色體發(fā)生重組）

這一性質(zhì)保證了其Y染色體能夠嚴(yán)格的父子傳遞

Y染色體上的變異是由世代父系遺傳中積累的突變?cè)斐傻?/span>

這些突變形成了Y染色體非重組區(qū)DNA多態(tài)性

重組會(huì)使追蹤特定的DNA片段變得困難

因此，Y染色體非重組區(qū)保留有前輩發(fā)生的突變記錄

是人們從分子遺傳角度研究人類起源和遷徙問(wèn)題的最重要手段之一

在Y染色體的非重組區(qū)，發(fā)現(xiàn)了許多特殊的多態(tài)位點(diǎn)

主要包括短串聯(lián)重復(fù)序列（STR）和單核苷酸多態(tài)性（SNP）兩種

作為能夠反應(yīng)不同群體及個(gè)體多態(tài)性的遺傳標(biāo)記

STR和SNP可為研究群體的傳承,、遷移和融合的歷史提供線索

首先是短串聯(lián)重復(fù)序列（STR）

顧名思義

STR是人類基因組中廣泛存在的一種重復(fù)結(jié)構(gòu)

核心序列（由2-6個(gè)堿基組成）重復(fù)次數(shù)的不同構(gòu)成長(zhǎng)度多態(tài)性

STR標(biāo)記主要位于非編碼區(qū)

變異一般不影響人體的結(jié)構(gòu)與功能

Y-STR突變頻率相對(duì)較高

更多的用于分析近期歷史事件的發(fā)生情況

多態(tài)性的差異分布能在一定程度上反映各民族,、群體之間和內(nèi)部的分化關(guān)系

有助于闡明不同人群的起源,、進(jìn)化遷移和融合歷史

舉個(gè)例子

愛(ài)新覺(jué)羅氏為中國(guó)最后一個(gè)朝代——清朝的皇族

復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代人類學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究者們通過(guò)對(duì)7個(gè)自稱屬于愛(ài)新覺(jué)羅的現(xiàn)代家族男性的Y染色體STR分析

發(fā)現(xiàn)其中3家的Y染色體17STR相互間只差1-2步突變,，且極為罕見(jiàn)

因此確定為愛(ài)新覺(jué)羅家族的單倍群

另一個(gè)常用的遺傳標(biāo)記SNP是單核苷酸多態(tài)性的簡(jiǎn)稱

指的是人類基因組中某個(gè)位點(diǎn)上的堿基A,、G,、C、T種類之間的改變

多數(shù)情況下極少發(fā)生重復(fù)突變或回復(fù)突變

因此Y染色體上具有同一突變的男性通常具有一個(gè)共同祖先

SNP是進(jìn)化事件的忠實(shí)記錄者

Y染色體上的SNP組成的單倍型可以認(rèn)為是一種“單位點(diǎn)多等位基因”遺傳標(biāo)記

大部分突變是按照一定的時(shí)間順序“一次性發(fā)生”

因此Y-SNP具有很強(qiáng)的群體特異性,，能清晰記錄群體歷史

是研究父系祖先遷徙史最理想的工具

且各單倍型在不同人群中的分布存在明顯差異

不同于STR

在人群里比例較高的SNP突變可用來(lái)追蹤時(shí)間較久遠(yuǎn)（通常是幾千年級(jí)別以上）的支系

通過(guò)對(duì)全Y染色體進(jìn)行高通量測(cè)序也可以找到近期發(fā)生的罕見(jiàn)突變

并通過(guò)SNP的個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算支系的分開(kāi)時(shí)間

最高精度可達(dá)100年左右（即三四代）

上文提到的關(guān)于愛(ài)新覺(jué)羅皇族Y染色體

研究者們對(duì)通過(guò)Y-STR認(rèn)定的愛(ài)新覺(jué)羅家族樣本進(jìn)行了Y染色體SNP分型

并將測(cè)得的SNP結(jié)果定位于全世界的Y染色體樹(shù)上

最終確定此類型屬于C3b2b1*-M401單倍群

民族的遷移和演化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程

各民族的歷史文化淵源以及后來(lái)的遷移和融合事件在其遺傳結(jié)構(gòu)上會(huì)有所體現(xiàn)

Y-SNP可反映人類歷史上的單一突變事件且可鑒別Y染色體較久遠(yuǎn)的譜系關(guān)系

而Y-STR則表現(xiàn)為更快的突變率，產(chǎn)生高信息量標(biāo)記以研究較近的進(jìn)化事件

在分子人類學(xué)的研究中

可將Y染色體的兩種遺傳標(biāo)記相結(jié)合

研究不同地域和事件范圍內(nèi)的遺傳關(guān)系和人類群體的進(jìn)化