猪13号染色体上拷贝数变异区内基因信息发掘及遗传规律分析

拷贝数变异(Copy number variation, CNV)是染色体上发生的一种微结构变异, 已引起越来越多研究者的关注。本课题组前期已获得猪13号染色体上的32个CNV区域(CNV region, CNVR), 为了发掘CNVR内的基因信息, 文章在线检索了上述CNVR内的基因并进行基因本体(Gene Ontology)分析。结果共发现236个基因, 其中有注释基因169个, 主要参与蛋白质水解、细胞粘附、大分子降解等生物过程。为了探索这些基因拷贝数变异的遗传规律, 文章选择RCAN1(Regulators of calcineurin 1)基因为候选基因, 利用QPCR方法在莱芜猪群中检测了该基因的拷贝数, 并分析了CNV在莱芜猪3个家系中的遗传规律。结果表明, RCAN1基因在莱芜猪群体中存在拷贝数的缺失、重复现象, 其拷贝数变异的遗传规律符合孟德尔遗传方式。     

Atp11c基因诱捕小鼠遗传背景分析

目的利用PCR(polymerase chain reaction,PCR)和荧光竞争性PCR技术对构建的Atp11c基因诱捕小鼠的遗传背景进行分析。方法通过PCR技术鉴定基因诱捕载体的插入位点和宿主染色体的缺失状态;利用荧光竞争性PCR技术检测宿主染色体内的诱捕载体拷贝数。结果 54对引物的PCR结果确定了诱捕载体在Atp11c第一个内含子中的插入位点,测序结果显示伴随着基因诱捕载体两端大于200 bp的碱基缺失,宿主染色体片段出现了418 bp的碱基删除;荧光竞争性PCR证实诱捕载体为单拷贝整合。结论成功解析了Atp11c基因诱捕小鼠的遗传背景,建立了快速、准确检测诱捕小鼠遗传背景的方案。     

应用多重竞争性PCR联合毛细管电泳技术进行脊髓性肌萎缩症携带者筛查

脊髓性肌萎缩症(spinalmuscularatrophy,SMA)是一种常染色体隐性遗传、儿童致死性神经系统疾病。SMA致病基因为运动神经元存活基因(survival motor neuron1, SMN1)。虽然检测SMN1基因拷贝数的方法众多,但目前适于大规模人群筛查的技术较少。为寻求一种快速准确的实验技术可以用于人群中SMA携带者的大规模筛查,了解区域人群携带情况及常见变异的分布,本研究应用多重竞争性PCR联合毛细管电泳技术检测12例SMA患者及其父母SMN1基因拷贝数,同时对江苏地区151例健康孕妇人群SMN1基因进行拷贝数检测,并通过多重连接依赖探针扩增(multiplex ligation-dependent probe amplification, MLPA)技术验证检测结果。多重竞争性PCR联合毛细管电泳技术结果与MLPA结果一致,显示12例SMA患者均为SMN1基因零拷贝,其父母的SMN1基因拷贝数均为单拷贝,151例健康人群中检测出SMN1基因单拷贝3例(即SMA携带者),占2.0%;SMN1基因双拷贝134例,占88.7%;SMN1基因大于双拷贝14例,占9.3...     

一种基于二代测序拷贝数变异检测的新方法

区域捕获测序是针对基因组特定区段如对MHC(Major histocompatibility complex)区域、外显子区域等测序的有效手段,但是由于捕获测序中探针设计不均匀而造成区域内测序深度变异很大,因此,与基于全基因组的测序数据相比,其拷贝数变异的检测难度更大.目前已经出现了捕获测序下拷贝数变异(copy number variations,CNV)的检测方法,但对CNV的检测准确性仍然很低,特别是对于低频率CNV来说效果极差.因此,本研究开发了一个新的拷贝数变异检测方法,其特点是:(1)以区域内划分的区间为单位检测区间内的CNV,而不是直接对每个个体检测CNV;(2)全面利用群体内所有个体信息,通过区间内read深度在群体的分布规律来检测CNV的分离规律,假设区间内只有1个CNV,那么区间内的read深度将服从三峰的混合正态分布.将该方法应用于21 327个银屑病个体区域捕获测序的CNV检测中,结果表明,XHMM,ExomeDepth和本方法跟金标准重叠的窗口总数与金标准总窗口数的百分比(即重叠率)分别是7％、18％和62％.与XHMM和ExomeDepth相比,新方法在区间内CNV检测覆盖度可以分别提高55个百分点和44个百分点.本研究完善拷贝数变异检测方法,为疾病的诊断治疗提供一定的理论依据.     

基因拷贝数异常的研究进展

基因拷贝数异常(copy number variations,CNVs)是广泛存在于人体基因组的一种结构变异现象,主要包括拷贝数的缺失、插入、重组以及多位点的复杂变异等。最初是在病人的基因组中发现,后来的研究表明在正常人体中也普遍存在。有关CNVs的研究将随机个体之间的基因组差异估计值大大提高,极大的改变了人们的认识。目前,关于CNVs的研究多处在初步探索阶段,CNVs如何导致疾病,以及如何引起基因等的改变而诱发疾病的机理也需更进一步的研究加以验证和证实。该文主要就近年来关于CNVs的研究进展作一综述。     

拷贝数变异与疾病的关系及其在动物抗病育种中的应用前景

摘要: 拷贝数变异(Copy number variations, CNVs)主要指大于1 kb以上的DNA片段的缺失、插入、重复等。CNVs广泛存在于人类和其他哺乳动物的基因组中。文章主要介绍了CNVs对人类疾病的影响及其检测技术, 并对CNVs在动物抗病育种中的应用前景进行了展望。由于拷贝数变异对抗病性和易感性的影响至关重要, 因此采用生物技术手段有望将其运用于家畜标记辅助选择、QTL精细定位以及动物优良抗病品种培育当中。     

拷贝数变异的全基因组关联分析

基因组拷贝数变异(copy number variations,CNVs)是指与基因组参考序列相比,基因组中≥1 kb的DNA片段插入、缺失和/或扩增,及其互相组合衍生出的复杂变异．由于其具有分布范围广、可遗传、相对稳定和高度异质性等特点,目前认为,CNVs是一种新的可以作为疾病易感标志的基因组DNA多态性,其变异引起的基因剂量改变可以导致表型改变．最近,一种基于CNVs的新的疾病易感基因鉴定策略——CNV全基因组关联分析开始出现,这一策略和传统的基于单核苷酸多态性的关联分析具有互补性,通过认识基因组结构变异可以认识复杂疾病的分子机制和遗传基础．     

外源性人TIMP-1基因在转基因小鼠染色体上的整合及定位

为探讨外源基因人基质金属蛋白酶组织抑制物-1（human tissue inhibitor of metalloproteinase-1, hTIMP-1）基因在转基因小鼠家系染色体上的整合和精确定位,应用Southrn印迹检测外源基因在染色体上整合的位点及拷贝数.结果表明,外源基因是以单拷贝、单位点形式整合;应用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）技术检测F4～F20代转基因小鼠中外源基因的整合.结果证明,该家系转基因小鼠自F4代起是纯合子,外源基因整合在17号染色体E区;反向PCR法（Inverse PCR, IPCR）克隆出约3.8 kb外源基因整合位点处的侧翼序列.分析表明,外源基因整合在17号染色体E1.3区,ALK（anaplastic lymphoma kinase, ALK）基因第23个内含子区域.结果提示,获得的转基因小鼠为纯系,外源基因hTIMP-1已稳定整合在转基因小鼠染色体上,并能遗传给后代.     

基于PCR-LDR平台的近交系小鼠遗传质量快速检测方法

目的建立基于PCR-LDR平台的近交系小鼠SNP快速分型方法,用于检测实验小鼠的遗传质量与品系纯度。方法利用可移植性极高的PCR-LDR技术,以常见近交系小鼠为研究对象,选取了21条染色体上的45个SNP位点,分别设计引物和探针,经过筛选和验证,建立了多重PCR-LDR(polymerase chain reaction and ligase detection reaction,PCR-LDR)分型方案。结果四组多重PCR-LDR可实现45个SNP位点的基因分型,其中43个、44个与45个SNP在样本中的检出率分别为100%、90.9%与36.4%。所有样本经分型确定为纯合体,并得到了常见近交系小鼠SNP位点信息。结论实现了常见近交系小鼠快速、高通量的基因分型,可用于遗传质量检测和品系鉴定。     

转cry1C基因抗虫水稻吉生粳3号外源基因整合分析与品系特异性检测

利用染色体步移方法分离获得转cry1C基因抗虫水稻吉生粳3号外源基因旁侧序列及其水稻基因组中的插入位点,并建立了吉生粳3号品系特异性PCR检测方法。通过对吉生粳3号外源基因左、右边界旁侧序列分别与水稻基因组序列和T-DNA序列的比对分析确定其插入位点,发现T-DNA在水稻基因组(日本晴)2号染色体上的基因间区2790685-2790589位点(GenBank登记号:NC_029257.1)。根据T-DNA插入位点,在插入位点两侧基因组区域和T-DNA左边界设计特异性引物,建立了吉生粳3号事件特异性PCR检测方法,为吉生粳3号的身份识别提供了准确、快速的检测技术手段。     

红系特异的GFP基因在转基因小鼠中的整合和表达

应用荧光定量PCR技术对由位点控制区LCR的HS2元件和 β 珠蛋白基因启动子指导的红系特异表达绿色荧光蛋白 (GFP)基因的转基因小鼠中外源基因拷贝数进行测定 ,使用荧光显微镜和流式细胞仪检测小鼠外周血中GFP的表达水平 ,并运用荧光原位杂交技术 (FISH)确定了其中两只转基因小鼠中外源基因的整合位点 ,结果表明 :在转基因小鼠中外源基因的拷贝数各不相同且相差较大 ,而且拷贝数与GFP基因的表达量之间未呈现出相关性 ;FISH分析确定出两只转基因小鼠的外源基因整合于不同的染色体上 ;杂交信号的强弱与拷贝数的多少相一致     

基因组拷贝数变异研究进展

基因组结构变异分为两个层次:显微水平(microscopic)和亚显微水平(submicroscopic)。显微水平的基因组结构变异主要是指显微镜下可见的染色体畸变,包括整倍体或非整倍体、缺失、插入、倒位、易位、脆性位点等结构变异。亚显微水平的基因组结构变异是指DNA片段长度在1Kb-3Mb的基因组结构变异,包括缺失、插入、重复、重排、倒位、DNA拷贝数目变化(copy numbervariation,CNV),这些统称为CNV或者CNP(copy number polymorphisms,CNP)。对CNV的研究能够帮助研究者建立遗传检测假说,进而发现疾病易感基因,同时加深对表型变异的理解,为今后研究人类生物功能、进化、疾病奠定基础。本文主要从CNV的研究历史、分子机制、研究方法、研究意义等四个方面进行综述.。     

多重连接依赖性探针扩增技术及其应用进展

多重连接依赖性探针扩增(MLPA)是一种高通量、针对待测核酸中靶序列进行定性和相对定量分析的新技术。该技术具有分辨率高、操作简便、设备要求低等诸多优势而广泛用于检测人类基因组内拷贝数变异(CNV)。近年来,MLPA在技术与应用上又有许多新的发展,如运用化学合成法制备3'、5'探针,MLPA在基因甲基化检测、基因表达水平分析、基因部分片段重复区域拷贝数分析及转基因基因分型中的应用,并且MLPA与基因芯片微阵列技术的结合,使得多重连接探针扩增真正具备了高通量检测能力。本文就MLPA技术及其应用进展作一综述。     

基因组拷贝数变异及其突变机理与人类疾病

拷贝数变异(Copy number variation,CNV)是由基因组发生重排而导致的,一般指长度为1 kb以上的基因组大片段的拷贝数增加或者减少,主要表现为亚显微水平的缺失和重复。CNV是基因组结构变异(Structural variation,SV)的重要组成部分。CNV位点的突变率远高于SNP(Single nucleotide polymorphism),是人类疾病的重要致病因素之一。目前,用来进行全基因组范围的CNV研究的方法有:基于芯片的比较基因组杂交技术(array-based comparative genomic hybridization,aCGH)、SNP分型芯片技术和新一代测序技术。CNV的形成机制有多种,并可分为DNA重组和DNA错误复制两大类。CNV可以导致呈孟德尔遗传的单基因病与罕见疾病,同时与复杂疾病也相关。其致病的可能机制有基因剂量效应、基因断裂、基因融合和位置效应等。对CNV的深入研究,可以使我们对人类基因组的构成、个体间的遗传差异、以及遗传致病因素有新的认识。     

基因拷贝数变异与人类疾病

拷贝数变异(copy number variation,CNV)是人类遗传多样性的一类重要形式。在前期的研究中,人们通过寡核苷酸分型、比较基因组杂交以及测序等技术手段,在人类基因组中鉴定出了大量拷贝数变异位点。这些变异可能是由于基因组重组或复制过程中的差错而产生。CNV在人群中的覆盖率远远高于寡核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP),它们可以通过多种机制改变基因的表达水平,如基因剂量效应、基因断裂-融合效应,以及远距调控效应,进而引起多种人类复杂疾病。认识基因组中的拷贝数变异对于我们更好地认识基因与疾病的关系、遗传-环境因素的相互作用,以及基因组变异与物种进化的关系具有重要的意义。     

干旱胁迫下水稻叶片光合速率与叶绿素含量的相关性及其基因定位

以水稻重组自交系珍汕97B×IRAT109 F9代群体195个株系为材料,用213个简单重复系列（SSR）标记构建了基于该群体的连锁图谱,对水稻叶片叶绿素含量和光合速率在干旱和正常条件下的数量性状位点（QTL）和双基因互作进行了分析,同时分析了叶绿素含量与光合速率的相关关系. 结果表明：叶绿素含量与光合速率在正常供水下呈极显著正相关（r=0.185　7,表示在1%水平上显著）,但在干旱下则表现无关（r=0.076　6）.控制叶绿素含量的基因很复杂,主效QTL有13个,位于1、2、3、4、5、6、10号染色体上;其中,在干旱处理下检测到的主效QTL有6个,位于1、2、3、4、5号染色体上;在正常供水下检测到的主效QTL有7个,位于2、3、4、6、10号染色体上.在干旱和正常条件下它们分别解释了47.39%和56.19%的表型变异;在2种处理下均检出的主效QTL是2、3、4号染色体上的qCC2a、qCC2b、qCC3a、qCC3c、 qCC4a、 qCC4b; 它们位于同一染色体的相同区段.在干旱和正常条件下检测到4个QTL与光合速率有关;其中干旱下有3个(qPR2、 qPR10、 qPR11),正常条件下1个(qPR10).它们分别被定位于2、10、11号染色体,共解释13.94%的表型变异. 叶绿素含量互作效应位点有16对,涉及除10号染色体外的所有染色体;干旱下,有4对互作基因,共解释1857%的表型变异,分别位于1-7、2-4、5-8、6-12号染色体上;正常供水下,有12对互作基因,共解释38.49%的表型变异,分别位于1-3、1-4、1-8、2-4、2-5、3-5、4-11、4-12、5-9、7-12、8-11 号染色体上,其中3-5号染色体不同区段上有两对互作效应位点.     

应用荧光原位杂交检测EB病毒BNLF-1基因在转基因小鼠子代染色体上的整合及其定位

应用荧光原位杂交技术研究了EB病毒潜伏膜蛋白基因(BNLF-1)在转基因小鼠子二代染色体上的整合及其定位。结果在两只子二代转基因小鼠中,分别观察80个和60个分裂相,出现杂交信号的核型分别为27和18个,检出率为33.8％和30％。转基因分别整合在14号染色体和10号染色体上。提示转基因BNLF-1已稳定整合到转基因小鼠的染色体上,并通过生殖细胞遗传给子代;推测转基因原代鼠的转基因整合可能是随机的多位点整合。     

一个新的小鼠被毛突变位点（Uncv）的高分辨遗传图谱和物理图谱的构建

迄今为止 ,人们已经发现了 10 0多个影响小鼠和人的毛发发育的基因 ,在以前的研究中 ,Uncv被证实是一个新的影响小鼠被毛的位点 ,具体表现为纯合突变体为无毛 ,杂合突变体表现为稀毛。除此之外 ,纯合的突变体还表现为生长和发育的迟缓。克隆这一突变基因将有助于更好地了解人类毛发发育异常相关的疾病。尽管这一位点已经被定位在小鼠 11号染色体上 ,但是没有该区域的精细遗传图谱和物理图谱直接克隆该基因有一定的难度。利用了两组杂交方式 ,[BALB/c(Uncv/Uncv)×C3H ( / ) ]×BALB/c (Uncv/Uncv)和 [BALB/c (Uncv/Uncv)×C5 7BL/6 ( / ) ]×BALB/c(Uncv/Uncv) ,共 2 0 74个F2代个体 ,通过对 11号染色体上的 16个微卫星标记的基因分型连锁分析 ,最终把该基因定位于11号染色体上位于D11Mit337和D11Mit338之间的约 1.4cM之间的区域。随后 ,利用BAC文库杂交和BAC末端序列PCR锚定的方法 ,构建了由 35个BAC构成的高分辨的BAC重叠群 ,这一高分辨的遗传图谱和物理图谱的构建 ,为进一步克隆这一突变基因打下了基础。     

利用人类全基因组亚硫酸氢盐测序数据检测CNVs的研究

DNA甲基化异常可能导致拷贝数变异(copy number variants,CNVs)的发生,而CNVs的发生又可能改变DNA甲基化水平。全基因组亚硫酸氢盐测序(whole genome bisulfite sequencing,WGBS)技术能够获得DNA水平的测序数据,具有挖掘CNVs的潜力和优势,但利用WGBS数据挖掘CNVs的效果尚不清楚。本研究选取了5款检测CNVs不同策略的软件(BreakDancer、cn.mops、CNVnator、DELLY、Pindel),基于人类的真实(2.62 billion reads)和模拟(12.35 billion reads)测序数据,进行150次CNVs检测,评估CNVs检出数量、精确率、召回率、相对检出能力、内存占用和运行时间等指标,旨在讨论利用WGBS数据检测CNVs的最佳方案。基于真实WGBS数据,Pindel检出缺失型和重复型CNVs的数量最多,CNVnator对缺失型CNVs的检测精确率最高,cn.mops对重复型CNVs的检测精确率最高,Pindel对缺失型CNVs的召回率最高,cn.mops对重复型CNVs的召回率最高...     

亨廷顿病的基因诊断

为了简单高效检测HD基因开放阅读框5’端(CAG)ｎ三核苷酸重复序列,建立快速准确的亨廷顿病(Huntington disease, HD)基因诊断方法,应用TaKaRa LA Taq DNA聚合酶配合GC buffer扩增HD基因包含(CAG)ｎ重复序列的目的片段,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测后回收(CAG)ｎ拷贝数异常增多的目的片段,再次PCR扩增后将产物连接至T载体,进行DNA测序确定CAG的拷贝数。应用该方法对一个HD家系的3名成员以及20名正常人进行基因诊断,结果显示该HD家系3名成员的一条染色体上的(CAG)ｎ拷贝数在正常范围内,而另一条染色体上的(CAG)ｎ拷贝数异常增多,分别为39、40、41,而20例正常人(CAG)ｎ拷贝数均在正常范围内,正常和HD等位基因之间的(CAG)ｎ拷贝数不相重叠。因此,应用该方法可以对HD进行准确的基因诊断,结果同时也证明HD基因的动态突变是导致中国人亨廷顿病的遗传基础。