ACE基因多态性与运动耐力的相关性分析

内容摘要：作者：叶新钢李泽龙刘家玉

作者：叶新钢李泽龙刘家玉

【摘要】目的探讨血管紧张素转化酶(ace)基因多态性与运动耐力的相关性。方法以多聚酶链反应(pcr)方法检测68例长跑运动员以及60例年龄、性别相匹配的健康对照者的ace基因型，紫外线吸收法测定ace活性，放射免疫法检测血浆血管紧张素ⅱ(angⅱ)浓度。结果运动员组ii基因型频率为0.529，i等位基因频率为0.721，显著高于对照组(分别为0.333和0.575)，差异有显著性(χ2=4.732、7.316，p<0.05)。运动员组dd型ace活性和血浆ang ⅱ浓度较ii型显著升高，差异有显著性(f=3.93、5.15，q=2.557、5.501，p<0.05)。结论优秀运动员运动耐力可能与ace基因i等位基因相关，ace基因ii型运动员可能有更好的训练敏感性。

【关键词】血管紧张素转化酶;基因;多态现象,遗传;身体耐力

现今社会，科学的运动选材已成为影响竞技运动水平提高的三大要素之一。作为科学选材的基础——人体运动能力遗传学研究已成为体育科学的研究热点。肾素-血管紧张素系统在血压调节和细胞生长等方面发挥重要作用，而血管紧张素转化酶(ace)是此系统的关键酶，影响着人体的心血管功能，很可能与有氧耐力和肌力有关[1-2]。本研究以此为立足点，应用pcr技术测定68例长跑运动员以及60例年龄、性别相匹配的健康对照者的ace基因型，旨在探讨中国汉族人群ace基因多态性与运动耐力的关系，以期为运动员的选拔提供有效的选材手段和理论依据。

1对象与方法

1.1研究对象

长跑(3 000 m以上)运动员共68例，来自山东省内部分高校及体校，其中男39例，女29例，年龄17～31岁，平均22岁。选择青岛市部分高校年龄、性别与之匹配的健康对照者60例作为对照组，男女各30例。

1.2研究方法

1.2.1dna提取取受检者肘静脉血2 ml，注入肝素(10 ku/l)抗凝试管，立即离心(1 500 r/min，10 min)，溶解全血中的红细胞以后，转至1.5 ml的eppendorf管中，制备成白细胞沉淀,-80 ℃保存备用。使用经典法dna提取试剂盒从白细胞沉淀中提取基因组dna。

1.2.2引物设计参照文献[3]的方法设计引物，序列如下：a 5′-ctggagaccactcccatcctt-tct-3′，b 5′-gatgtggccatcacattcgtca-gat-3′。

1.2.3pcr扩增采用25 μl反应体系，内含：模板dna(50～80 μg/l)1 μl，10×buffer

2.5 μl，10 mmol/l的引物a和b分别为1 μl，10 mmol/l的dntps为1 μl，25 mmol/l mgcl2 1.5 μl，taqdna聚合酶0.5 u，去离子水16 μl。反应条件：94 ℃预变性120 s，94 ℃变性60 s，58 ℃退火120 s，72 ℃延伸90 s，共扩增30个循环;72 ℃延伸300 s。

1.2.4pcr反应产物检测将pcr反应产物10 μl加入6×loading buffer 2 μl，置于20 g/l的agaro凝胶上电泳成像，在紫外线灯下显影，通过凝胶照相及图像分析系统确定基因型。

1.2.5ace活性及血管紧张素ⅱ(angⅱ)浓度检测ace活性测定采用紫外线吸收法，试剂盒购自中国人民解放军总医院;血浆angⅱ浓度检测采用放射免疫测定法，试剂盒购自北京原子能研究所。操作均严格按说明书进行。

1.3统计学方法

应用ppms 1.5[4]统计学软件进行数据处理，结果以±s表示。计量资料结果组间比较采

用方差分析，计数资料比较采用χ2检验，相关性分析采用pearson相关分析方法。

2结果

2.1ace基因型的判断和鉴定

pcr扩增结果显示，位于ace基因内含子16的插入或缺失多态性可扩增出两种长度的片段，即490 bp插入扩增片段(i)和190 bp的缺失片段(d)，紫外线灯下可呈现3种带型：仅有490 bp条带的为纯合子插入型(ii型)，仅有190 bp条带的为纯合子缺失型(dd型)，有490 bp和190 bp两个条带的为杂合子插入或缺失型(i/d型)(图1)。m：相对分子质量标准;

①ii型;②i/d型;③dd型。图1ace基因16内含子i/d多态性pcr扩增结果

2.2ace基因型及i、d等位基因分布频率

2.3ace基因多态性与ace活性和血浆angⅱ水平之间的关系

ace基因ii型ace活性最小，angⅱ水平最低，dd型ace活性和angⅱ水平最高，id型介于两者之间,ii型与id、dd型间ace活性和angⅱ水平比较，差异均有显著意义(f=3.93、5.15，q=2.557~5.501，p<0.05);id型与dd型比较ace活性差异有显著性(q=3.598，p<0.05)，但angⅱ水平差异无显著性(q=0.921，p&0.05)。见表1。ace活性和angⅱ水平呈显著的正相关关系(r=0.918,p<0.01)。表1不同ace基因型组ace活性和血浆angⅱ的比较

3讨论

众所周知，运动能力具有遗传倾向，遗传因素的作用约占2/3，后天训练作用约占1/3。在运动能力的遗传中，基因发挥了重要作用，近几年研究显示，ace基因与耐力型运动员的左心室体积指数和体质量指数相关[4-5]，gdf8基因和cntf基因与肌肉力量相关等[6-7]。

ace的主要作用是催化血管紧张素ⅰ转变为ang ⅱ，同时还能够使缓激肽灭活，共同引起血管收缩。ace基因位于17q23染色体区域，其长度为21 kb，含26个外显子和25个内含子，第16个内含子中由于插入或缺失一个长度为287 bp的alu重复序列，而使ace基因呈现插入-缺失(i/d)多态性，有dd、ii、id等3种基因型，此多态性可能调控血浆和组织的ace水平。有研究认为，i等位基因携带者组织和血清中的ace活性水平较低，并在耐力型运动员中出现的频率较高，同时对训练敏感度较好[8-9]。国内甄文娟等[2]研究也显示，耐力运动员组ace基因ii基因型和i等位基因频率显著高于健康对照组，ace基因可能在运动员的有氧耐力中起重要作用。本研究中，运动员组ace基因的ii基因型分布频率显著高于对照组，与甄文娟等[2]研究结果一致。montgomerry等[10]研究显示，ace ii基因型运动员表现出相对较高的能量节省。这些研究结果均支持ace i等位基因与运动员的运动耐力相关。目前认为，ace活性和angⅱ水平与心血管的形态、功能密切相关，ace基因多态性通过影响ace 的表达，进而影响angⅱ水平，影响人体的心肺功能，从而影响人体的有氧耐力素质和最大摄氧量。最大摄氧量是杰出耐力的重要限制性因素，因此ace基因多态性影响到运动员的耐力素质，它被认为是运动员耐力素质优劣的决定性因素之一。本文结果显示，ace基因3种基因型之间ace水平和angⅱ水平差异有显著性，并且二者呈显著相关，推测ace基因多态性影响着运动员的耐力素质。amir 等[11]研究显示，ace基因i/d多态性片段位于内含子，为非信息部分，该多态性不能影响此mrna所编码的ace基因的表达，但有可能影响mrna的转录和修饰，或通过连锁不平衡来影响基因的变异。另外，由于ace基因位于17q23，邻近生长激素基因17q22-24，ace基因与生长激素基因连锁不平衡，可刺激胰岛素样生长因子-ⅰ(igf-ⅰ)基因在血管平滑肌细胞和肾上腺皮质细胞内的表达，而igf-ⅰ有增加心肌细胞蛋白合成及心肌质量的功能。

基因表达的分析技术

第二篇细胞的遗传物质 第三章基因表达的分析技术 生物性状的表现均是通过基因表达调控实现的。对基因结构与基因表达调控进行研究，是揭示生命本质的必经之路。在基因组研究的过程中，逐步建立起一系列行之有效的技术。针对不同的研究内容，可建立不同的研究路线。 第一节PCR技术 聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）技术是一种体外核酸扩增技术，具有特异、敏感、产率高、快速、简便等突出优点。。PCR技术日斟完善，成为分子生物学和分子遗传学研究的最重要的技术。应用PCR技术可以使特定的基因或DNA片段在很短的时间内体外扩增数十万至百万倍。扩增的片段可以直接通过电泳观察，并作进一步的分析。 一、实验原理 PCR是根据DNA变性复性的原理，通过特异性引物，完成特异片段扩增。第一，按照欲检测的DNA的5＇和3＇端的碱基顺序各合成一段长约18～24个碱基的寡核苷酸序列作为引物（primer）。引物设计需要根据以下原则：①引物的长度保持在18～24bp之间，引物过短将影响产物的特异性，而引物过长将影响产物的合成效率；②GC含量应保持在45～60%之间；③5＇和3＇端的引物间不能形成互补。第二，将待检测的DNA变性后，加入四种单核苷酸（dNTP）、引物和耐热DNA聚合酶以及缓冲液。通过95℃变性，在进入较低的温度使引物与待扩增的DNA链复性结合，然后在聚合酶的作用下，体系中的脱氧核苷酸与模板DNA链互补配对，不断延伸合成新互补链，最终使一条DNA双链合成为两条双链。通过变性（92～95℃）→复性（40～60℃）→引物延伸（65～72℃）的顺序循环20至40个周期，就可以得到大量的DNA片段。理论上循环20周期可使DNA扩增100余万倍。

早泄基因多态性研究进展

早泄（Premature ejaculation , PE ）是最常见的男性性功能障碍疾病，对患者及其伴侣的生活质量有着严重影响。近年流行病学研究显示，PE 的患病率约为20%~30%[1]。Revicki 等[2]就PE 对患者及其伴侣的生活影响进行了一项多国参与的、大样本定量分析研究，显示PE 对各国患者及其伴侣的心理、性满意度及其他多方面的生活都有着严重的负面影响。目前研究认为早泄的发生发展与患者的心理性、行为性和生物性等多方面因素有关，并提出了PE 的心理学、神经内分泌学和神经生物学发病机制，但这些机制并不能揭示所有PE 患者的病因，因此进一步阐明PE 病因进而为更好治疗PE 提供思路具有重要意义。鉴于部分研究发现PE 还受到遗传因素的影响，最近一些研究开始关注PE 发病与基因多态性之间的相关性。本文旨在综述PE 基因多态性方面的发病机制的研究进展。 1943年Schapiro 首次提出PE 发病具有一定的遗传性，他发现PE 患者家庭的其他男性成员更易出现PE 。Waldinger 等[3]研究支持了上述观点，他发现PE 患者的一级男性亲属中PE 发病率可高达91%。最近研究表明在早泄发病的多种因素中，遗传因素占其中30%左右[4]。在PE 的最新分类中，PE 被分为4大类：原发性PE 、继发性PE 、自然变异性PE 和早泄样射精功能障碍。4种类型PE 的病因不尽相同，其中与遗传学关联最大的是原发性PE 。当前，对PE 发病的基因多态性研究主要集中在5-羟色胺（5-hydroxytryptamine ，5-HT ）相关基因和多巴胺相关基因上，在其他基因如催产素和后叶加压素相关基因方面也有一定报道。 一、PE 与5-HT 相关基因多态性 大量动物研究和人类研究表明5-HT 是射精活动中重要的神经递质，在射精过程中发挥着重要作用，其调控异常会导致射精加快或延迟。5-HT 相关基因也是PE 基因学发病机制研究中被研究得最多的基因。迄今发现至少有3个亚型的5-HT 受体即5-HT1A 受体、5-HT1B 受体和5-HT2C 受体参与射精活动的调控。5-HT1A 受体的激活可以加速射精，而5-HT2C 受体的激活则会延迟射精[3]。研究表明PE 与5 -HT 神早泄基因多态性研究进展 王俊龙 综述 李 铮 审校 上海交通大学医学院附属仁济医院泌尿外科 （上海 200127） 经传递降低有关，即5-HT1A 受体功能亢进和（或）5-HT2C 受体功能低下可导致PE 的发生[5]。 5-HTT （5-HT transporter ）是位于突触间隙的跨膜转运蛋白，为了防止突触后膜5-HT 受体的过度刺激，其能迅速地将5-HT 从突触间隙再摄取到突触前神经元，5-HT 在此进行代谢、失活，从而调控5-HT 作用的时间与强度。人类5-HTT 基因是由位于染色体17q12上的单基因SLC6A4所编码，其转录区域的多态性是由一44bp 长度的插入（‘ long allele ’ [L]）和缺失（‘ short allele ’ [S]）所致，表现出基因型为S/S 、L/S 、L/L 的多态性。5-HTT 不同的基因型转录活性亦不同，L 等位基因的转录活性明显高于S 等位基因，两者通过影响5-HTT 蛋白的合成与作用进一步调控5-HT 作用的时间及强度，相对于S 等位基因，L 等位基因可增加5-HTT 的表达和5-HT 的再摄取。 罗顺文等[6]对119例原发性PE 、60例继发性PE 和90例健康成年男性的5-羟色胺转运体基因连锁多态性区域（5-HT transporter gene-linked polymorphism, 5-HTTLPR ）基因进行分析、比较发现，原发性PE 组中S/S 基因型的频率明显高于健康对照组，L/S 基因型的频率明显低于健康对照组，S 等位基因出现的频率比健康对照组显著提高。进一步研究将PE 组按阴道内射精潜伏期（intravaginal ejaculation latency times ，IELT ）长短分成3组，发现各组间基因型和等位基因频率的差异并无统计学意义，提示5-HTTLPR 基因多态性可能并不影响PE 的严重程度。Ozbek 等[7]对70例PE 患者和70例正常成年男性的5-HTTLPR 基因型进行分析，得出了同样的结论。5-HTT 基因的L 、S 等位基因可以改变5-HTT 蛋白的表达从而导致其功能上的差异，L 等位基因的表达水平比S 等位基因高3倍，即5-HTT 基因启动子区的多态性可以影响5-HTT 的表达。由于S 纯合子与S 杂合子在功能上表现出的差异并不明显，从而推测出S 等位基因可能在转录中占主导作用[8]。Janssen 等[9]研究了89例原发性PE 患者和92例正常男性的5-HTTLPR 基因型，结果发现两组的L 、S 等位基因和基因型均无统计学差异，但在PE 患者组中Ｌ/Ｌ基因型者的IELT 明显短于S/S 、L/S 基因型者，因此认为5-HTTLPR 多态性与原发性PE 患者的

基因表达谱芯片的数据分析

基因表达谱芯片的数据分析(2012-03-13 15:25:58)转载▼ 标签：杂谈分类：生物信息 摘要 基因芯片数据分析的目的就是从看似杂乱无序的数据中找出它固有的规律, 本文根据数据分析的目的, 从差异基因表达分析、聚类分析、判别分析以及其它分析等角度对芯片数据分析进行综述, 并对每一种方法的优缺点进行评述, 为正确选用基因芯片数据分析方法提供参考. 关键词: 基因芯片; 数据分析; 差异基因表达; 聚类分析; 判别分析 吴斌, 沈自尹. 基因表达谱芯片的数据分析. 世界华人消化杂志2006;14(1):68-74 https://www.wendangku.net/doc/7f17823713.html,/1009-3079/14/68.asp 0 引言 基因芯片数据分析就是对从基因芯片高密度杂交点阵图中提取的杂交点荧光强度信号进行的定量分析, 通过有效数据的筛选和相关基因表达谱的聚类, 最终整合杂交点的生物学信息, 发现基因的表达谱与功能可能存在的联系. 然而每次实验都产生海量数据, 如何解读芯片上成千上万个基因点的杂交信息, 将无机的信息数据与有机的生命活动联系起来, 阐释生命特征和规律以及基因的功能, 是生物信息学研究的重要课题[1]. 基因芯片的数据分析方法从机器学习的角度可分为监督分析和非监督分析, 假如分类还没有形成, 非监督分析和聚类方法是恰当的分析方法; 假如分类已经存在, 则监督分析和判别方法就比非监督分析和聚类方法更有效率。根据研究目的的不同[2,3], 我们对基因芯片数据分析方法分类如下: (1)差异基因表达分析: 基因芯片可用于监测基因在不同组织样品中的表达差异, 例如在正常细胞和肿瘤细胞中; (2)聚类分析: 分析基因或样本之间的相互关系, 使用的统计方法主要是聚类分析; (3)判别分析: 以某些在不同样品中表达差异显著的基因作为模版, 通过判别分析就可建立有效的疾病诊断方法. 1 差异基因表达分析(difference expression, DE) 对于使用参照实验设计进行的重复实验, 可以对2样本的基因表达数据进行差异基因表达分

基因多态性与铁代谢

E DITORIALS&P ERSPECTIVES I ron homeostasis, like other physiological processes, relies on precise and timely interactions between key proteins involved in either its uptake or release. At the core of this is hepcidin, a small acute phase antimi-crobial peptide that now also appears to synchronously orchestrate the response of iron transporter and regula-tory genes to ensure proper balance between how much dietary iron is absorbed by the small intestine or released into the circulation by macrophages.1Several studies suggest that there are strong genetic compo-nents that underlie hepcidin regulation beyond the usual suspects(i.e. infection, inflammation, erythropoiesis, hypoxia and iron), in a manner that could impinge on phenotypic differences in susceptibility to iron-over-load or anemia. Based on variation in hepcidin expres-sion phenotypes, new emerging data suggest that there are heritable regulatory polymorphisms within the pro-moter that are linked to diseases of iron metabolism. Here we provide a perspective of what factors could determine such variability, giving some insight into how gene-gene, gene-environment, gene-nutrient inter-actions and even circadian rhythms may contribute to hepcidin ex pression variation and diseases associated with such variation. Role of human genetics in hepcidin expression variation Susceptibility to diseases of iron metabolism is often due to inappropriate levels of hepcidin expression or fer-roportin resistance to its effects.2Evidence suggests that these diseases cannot be fully explained by mutations in susceptibility genes alone i.e. those intimately linked to iron metabolism since most of these genes may have no mutations at all. This is particularly true for hepcidin because only a few mutations have been identified in the human hepcidin gene yet there are large variations in iron and hepcidin levels between individuals.3-5In other words, there are heritable differences in hepcidin expression that may determine phenotypic variation in iron metabolism between individuals. This is because like most other genes, hepcidin does not express at the same levels or in the same temporal order in every indi-vidual, a phenomenon known as the genomics of gene expression or expression level polymorphisms.6 Hepcidin regulation: the story so far For a whole host of reasons, gene expression is invari-ably stochastic. Thus, a random population-sampling would reveal wide variations in gene expression profiles and in hepcidin levels. Variation in hepcidin expression may be sex ually dimorphic or it may depend on age, iron levels, and infection/inflammation or simply on time of day.For example, estradiol has been shown to repress hepcidin transcription in fish7suggesting that dif-ferences in the complement of sex hormones could induce some variation in hepcidin expression within and between the sexes; this may underlie variation in hep-cidin ex pression and liver iron loading between males and females.3-5, 7-9 Regulatory variation in hepcidin ex pression may be determined by polymorphic cis-acting, non-coding regions of the gene. Thus these regions are just as crucial to quantitative differences in its ex pression as point mutations within its open-reading frame (ORF) because some of these regions contain transcription factor-bind-ing sites. Trans-acting factors also determine hepcidin expression variation; these include transcription factors and iron regulatory or modifier proteins.2Structural vari-ation in the hepcidin gene i.e. gene dosage or copy num-ber polymorphism, inversions and insertions,10may also determine variability in its ex pression. We conjecture that where certain individuals inherit different copy numbers or structural variants of the hepcidin gene, there may be consequential variation in hepcidin expres-sion and iron absorption. Although conceptually possi-ble, this type of variation has not yet been identified. Cis-acting regulatory polymorphisms in hepcidin expression level variation A CCAAT-enhancer-binding protein (C/EBP) recogni-tion site within the hepcidin promoter provided the first evidence for cis-acting regulation of its ex pression by C/EBPα.11Subsequently, we showed that hepcidin expression was also regulated by Upstream Stimulatory Factor (USF) and c-Myc/Max through several E-box es with the consensus sequence CAnnTG (n is any other nucleotide); these are binding sites for the basic helix-loophelix leucine zipper family of transcription factors.12 Genes that are regulated through E-boxes including the Clock genes period,timeless and clock tend to be under cir-cadian rhythmic transcriptional control,13suggesting that hepcidin may also be transcribed in pulses. This may account for the wide diurnal variations in hepcidin expression5which may cause cyclical changes in iron levels. We also showed that single nucleotide polymor-phisms (SNPs) within the cognate promoters of the genes in different mouse strains could contribute to vari-ability in mouse hepcidin gene ex pression as some of these SNPs constituted USF binding sites.14Similarly hepcidin ex pression by STAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3) is thought to be mediated by the STAT response element (also referred to as inter-feron-γactivation sequence, GAS), TTCTTGGAA.15In support of the contribution of regulatory SNPs in hep-cidin expression variation and iron metabolism, Island et al.found a C>T polymorphism (underlined) in one of Genetic variation in hepcidin expression and its implications for phenotypic differences in iron metabolism Henry K. Bayele, and Surjit Kaila S. Srai Department of Structural and Molecular Biology, Division of Biosciences, University College London, London, UK. E-mail: kaila@https://www.wendangku.net/doc/7f17823713.html,. doi:10.3324/haematol.2009.010793

基因多态性分析

. 人基因多态性分析 一、实验目的 1. 了解基因多态性在阐明人体对疾病、毒物的易感性与耐受性、疾病临床表现的多样性以及对药物治疗的反应性中的重要作用。 2. 了解分析基因多态性的基本原理和研究方法。 二、实验原理 基因多态性（gene polymorphism）是指在一个生物群体中，同时存在两种及以上的变异型或基因型或等位基因，也称为遗传多态性（genetic polymorphism）。人类基因多态性对于阐明人体对疾病的易感性、毒物的耐受性、药物代谢差异及遗传性疾病的分子机制有重大意义；与致病基因连锁的多态性位点可作为遗传病的诊断标记，并为分离克隆致病基因提供依据；病因未知的疾病与候选基因多态性的相关性分析，可用于辅助筛选致病易感基因。 聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction—Restriction Fragment Length Polymorphism，PCR-RFLP)分析是一种常用的DNA分子标记。原理是通过PCR扩增获得目的基因。若目的基因存在等位变异（多态性），且变异正好发生在某种限制性内切酶识别位点上，使酶切位点增加或者消失，则酶切结果就会产生大小不同的片段，即片段长度多态性，再利用琼脂糖凝胶电泳分离，可呈现出多态性电泳图谱。若将患者与正常的多态性图谱比较，可确定是否变异。应用PCR-RFLP，可检测某一致病基因已知的点突变，进行直接基因诊断，也可以此为遗传标记进行连锁分析进行间接基因诊断。 三、器材与试剂 1. 器材 ⑴离心机。 ⑵DNA扩增仪。 ⑶电泳仪。 ⑷水平电泳槽。 ⑸紫外检测仪。 ⑹移液器。 2. 试剂 . . ⑴口腔拭子DNA抽提试剂盒。 ⑵琼脂糖。 ⑶1×TAE电泳缓冲液：980ml蒸馏水中加入50×TAE母液20ml。 ⑷50×TAE母液：Tris 121g，0.5M EDTA（pH8.0）50ml，冰醋酸28.55ml，定容至500ml。

基因多态性

基因多态性 多态性（polymorphism）是指在一个生物群体中，同时和经常存在两种或多种不连续的变异型或基因型（genotype）或等位基因（allele），亦称遗传多态性（genetic polymorphism）或基因多态性。从本质上来讲，多态性的产生在于基因水平上的变异，一般发生在基因序列中不编码蛋白的区域和没有重要调节功能的区域。对于一个体而言，基因多态性碱基顺序终生不变，并按孟德尔规律世代相传。 基因多态性分类生物群体基因多态性现象十分普遍，其中，人类基因的结构、表达和功能，研究比较深入。人类基因多态性既来源于基因组中重复序列拷贝数的不同，也来源于单拷贝序列的变异，以及双等位基因的转换或替换。按引起关注和研究的先后，通常分为3大类：DNA片段长度多态性、DNA重复序列多态性、单核苷酸多态性。 DNA片段长度多态性DNA片段长度多态性（FLP），即由于单个碱基的缺失、重复和插入所引起限制性内切酶位点的变化，而导致DNA片段长度的变化。又称限制性片段长度多态性，这是一类比较普遍的多态性。 DNA重复序列多态性DNA重复序列的多态性（RSP），特别是短串联重复序列，如小卫星DNA和微卫星DNA，主要表现于重复序列拷贝数的变异。小卫星（minisatellite）DNA由15~65bp的基本单位串联而成，总长通常不超过20kb，重复次数在人群中是高度变异的。这种可变数目串联重复序列（VNTR）决定了小卫星DNA长度的多态性。微卫星（microsatellite）DNA 的基本序列只有1~8bp，而且通常只重复10~60次。 单核苷酸多态性单核苷酸多态性（SNP），即散在的单个碱基的不同，包括单个碱基的缺失和插入，但更多的是单个碱基的置换，在CG序列上频繁出现。这是目前倍受关注的一类多态性。 SNP通常是一种双等位基因的（biallelic），或二态的变异。SNP大多数为转换，作为一种碱基的替换，在基因组中数量巨大，分布频密，而且其检测易于自动化和批量化，因而被认为是新一代的遗传标记。 遗传背景知识遗传和变异各种生物都能通过生殖产生子代，子代和亲代之间，不论在形态构造或生理功能的特点上都很相似，这种现象称为遗传（heredity）。但是，亲代和子代之间，子代的各个体之间不会完全相同，总会有所差异，这种现象叫变异（variation）。遗传和变异是生命的特征。遗传和变异的现象是多样而复杂的，正因为如此，才导致生物界的多种多样性。

基因多态性及其生物学作用和医学意义

基因多态性及其生物学作用和医学意义一、基因多态性： 多态性（polymorphism）是指处于随机婚配的群体中，同一基因位点可存在2种以上的基因型。在人群中，个体间基因的核苷酸序列存在着差异性称为基因（DNA）的多态性(gene polymorphism)。这种多态性可以分为两类，即DNA位点多态性(site polymorphism)和长度多态性 (longth polymorphism)。 1.位点多态性：是由于等位基因之间在特定的位点上DNA序列存在差异，也就是基因组中散在的碱基的不同，包括点突变（转换和颠换），单个碱基的置换、缺失和插入。突变是基因多态性的一种特殊形式，单个碱基的置换又称为单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP), SNP通常是一种二等位基因（biallelic）或二态的变异。据估计，单碱基变异的频率在1/1000-2/1000。SNP在基因组中数量巨大，分布频密，检测易于自动化和批量化，被认为是新一代的遗传标记。 2. 长度多态性：一类为可变数目***重复序列（variable number of tandem repeats, VNTRS），它是由于相同的重复顺序重复次数不同所致，它决定了小卫星DNA （minisatellite）长度的多态性。小卫星是由15-65 bp的基本单位***而成，总长通常不超过20bp，重复次数在人群中是高度变异的。另一类长度多态性是由于基因的某一片段的缺失或插入所致，如微卫星DNA（microsatellite），它们是由重复序列***构成，基本序列只有1-8bp,如(TA)n及(CGG)n等，通常重复10-60次。长度多态性是按照孟德尔方式遗传的，它们在基因定位、DNA指纹分析，遗传病的分析和诊断中广泛地应用。 造成基因多态性的原因：1复等位基因（multiple allele）位于一对同源染色体上对应位置的一对基因称为等位基因（allele）。由于群体中的突变，同一座位的基因

全基因组关联分析的原理和方法

全基因组关联分析(Genome-wide association study;GWAS)是应用基因组中数以百万计的单核苷酸多态性(single nucleotide ploymorphism，SNP)为分子遗传标记，进行全基因组水平上的对照分析或相关性分析，通过比较发现影响复杂性状的基因变异的一种新策略。 随着基因组学研究以及基因芯片技术的发展，人们已通过GWAS方法发现并鉴定了大量与复杂性状相关联的遗传变异。近年来，这种方法在农业动物重要经济性状主效基因的筛查和鉴定中得到了应用。 全基因组关联方法首先在人类医学领域的研究中得到了极大的重视和应用，尤其是其在复杂疾病研究领域中的应用，使许多重要的复杂疾病的研究取得了突破性进展，因而，全基因组关联分析研究方法的设计原理得到重视。 人类的疾病分为单基因疾病和复杂性疾病。单基因疾病是指由于单个基因的突变导致的疾病，通过家系连锁分析的定位克隆方法，人们已发现了囊性纤维化、亨廷顿病等大量单基因疾病的致病基因，这些单基因的突变改变了相应的编码蛋白氨基酸序列或者产量，从而产生了符合孟德尔遗传方式的疾病表型。复杂性疾病是指由于遗传和环境因素的共同作用引起的疾病。目前已经鉴定出的与人类复杂性疾病相关联的SNP位点有439个。全基因组关联分析技术的重大革新及其应用，极大地推动了基因组医学的发展。（2005年, Science杂志首次报道了年龄相关性视网膜黄斑变性 GWAS结果,在医学界和遗传学界引起了极大的轰动,此后一系列GWAS陆续展开。2006年, 波士顿大学医学院联合哈佛大学等多个研究机构报道了基于佛明翰心脏研究样本关于肥胖的 GWAS结果 (Herbert等. 2006);2007年, Saxena等多个研究组联合报道了与 2型糖尿病( T2D )关联的多个位点, Samani等则发表了冠心病 GWAS结果( Samani 等. 2007); 2008年, Barrett等通过 GWAS发现了 30个与克罗恩病( Crohns ' disrease)相关的易感位点; 2009年, W e is s等通过 GWAS发现了与具有高度遗传性的神经发育疾病——自闭症关联的染色体区域。我国学者则通过对 12 000多名汉族系统性红斑狼疮患者以及健康对照者的GWAS发现了 5个红斑狼疮易感基因, 并确定了 4个新的易感位点( Han 等. 2009)。截至 2009年 10月,已经陆续报道了关于人类身高、体重、血压等主要性状, 以及视网膜黄斑、乳腺癌、前列腺癌、白血病、冠心病、肥胖症、糖尿病、精神分裂症、风湿性关节炎等几十种威胁人类健康的常见疾病的 GWAS结果, 累计发表了近万篇论文, 确定了一系列疾病发病的致病基因、相关基因、易感区域和 SNP变异。）标记基因的选择：

如何用PCR法检测基因的多态性

如何用PCR法检测基因的多态性 多态性（polymorphism）是指处于随机婚配的群体中，同一基因位点可存在2种以上的基因型。在人群中，个体间基因的核苷酸序列存在着差异性称为基因（DNA）的多态性(gene polymorphism)。这种多态性可以分为两类，即DNA 位点多态性(site polymorphism)和长度多态性(longth polymorphism)。 基因多态性的主要检测方法简述如下： 1．限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）：由DNA 的多态性，致使DNA 分子的限制酶切位点及数目发生改变， 用限制酶切割基因组时， 钠 问 亢兔扛銎 蔚某ざ染筒煌 此 降南拗菩云 纬ざ榷嗵 裕 贾孪拗破 纬ざ确⑸ 谋涞拿盖形坏悖 殖莆 嗵 晕坏恪W钤缡怯肧outhern Blot/RFLP方法检测，后来采用聚合酶链反应（PCR）与限制酶酶切相结合的方法。现在多采用PCR-RFLP法进行研究基因的限制性片段长度多态性。 2．单链构象多态性（SSCP）：是一种基于单链DNA构象差别的点突变检测方法。相同长度的单链DNA如果顺序不同，甚至单个碱基不同，就会形成不同的构象。在电泳时泳动的速度不同。将PCR产物经变性后，进行单链DNA凝胶电泳时，靶DNA中若发生单个碱基替换等改变时，就会出现泳动变位（mobility shift），多用于鉴定是否存在突变及诊断未知突变。 3．PCR-ASO探针法（PCR-allele specific oligonucleotide, ASO）：即等位基因特异性寡核苷酸探针法。在PCR扩增DNA片段后，直接与相应的寡核苷酸探杂交，即可明确诊断是否有突变及突变是纯合子还是杂合子。其原理是：用PCR扩增后，产物进行斑点杂交或狭缝杂交，针对每种突变分别合成一对寡核苷酸片段作为探针，其中一个具有正常序列，另一个则具有突变碱基。突变碱基及对应的正常碱基匀位于寡核苷酸片段的中央，严格控制杂交及洗脱条件，使只有与探针序列完全互补的等位基因片段才显示杂交信号，而与探针中央碱基不同的等位基因片段不显示杂交信号，如果正常和突变探针都可杂交，说明突变基因是杂合子，如只有突变探针可以杂交，说明突变基因为纯合子，若不能与含有突变序列的寡核苷探针杂交，但能与相应的正常的寡核苷探针杂交，则表示受检者不存在这种突变基因。若与已知的突变基因的寡核苷探针匀不能杂交，提示可能为一种新的突变类型。 4. PCR-SSO法：SSO技术即是顺序特异寡核苷酸法（Sequence Specific Oligonucleotide, SSO）。原理是PCR基因片段扩增后利用序列特异性寡核苷酸探针，通过杂交的方法进行扩增片段的分析鉴定。探针与PCR产物在一定条件下杂交具有高度的特异性，严格遵循碱基互补的原则。探针可用放射性同位素

基因多态性分析

人基因多态性分析 一、实验目的 1. 了解基因多态性在阐明人体对疾病、毒物的易感性与耐受性、疾病临床表现的多样性以及对药物治疗的反应性中的重要作用。 2. 了解分析基因多态性的基本原理和研究方法。 二、实验原理 基因多态性（gene polymorphism）是指在一个生物群体中，同时存在两种及以上的变异型或基因型或等位基因，也称为遗传多态性（genetic polymorphism）。人类基因多态性对于阐明人体对疾病的易感性、毒物的耐受性、药物代谢差异及遗传性疾病的分子机制有重大意义；与致病基因连锁的多态性位点可作为遗传病的诊断标记，并为分离克隆致病基因提供依据；病因未知的疾病与候选基因多态性的相关性分析，可用于辅助筛选致病易感基因。 聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction—Restriction Fragment Length Polymorphism，PCR-RFLP)分析是一种常用的DNA分子标记。原理是通过PCR扩增获得目的基因。若目的基因存在等位变异（多态性），且变异正好发生在某种限制性内切酶识别位点上，使酶切位点增加或者消失，则酶切结果就会产生大小不同的片段，即片段长度多态性，再利用琼脂糖凝胶电泳分离，可呈现出多态性电泳图谱。若将患者与正常的多态性图谱比较，可确定是否变异。应用PCR-RFLP，可检测某一致病基因已知的点突变，进行直接基因诊断，也可以此为遗传标记进行连锁分析进行间接基因诊断。 三、器材与试剂 1. 器材 ⑴离心机。 ⑵DNA扩增仪。 ⑶电泳仪。 ⑷水平电泳槽。 ⑸紫外检测仪。 ⑹移液器。 2. 试剂

相似性度量在基因表达聚类分析中的应用研究

相似性度量在基因表达聚类分析中的应用研究 摘要：聚类分析是基因表达数据分析研究的主要技术之一，其算法的基本出发点在于根据对象间相似度将对象划分为不同的类，选择适当的相似性度量准则是获得有效聚类结果的关键。采用预处理过的基因数据集在不同相似性度量准则下进行的不同聚类算法的 聚类分析，并得到聚类结果评价。其中算法本身的缺陷及距离相似性度量的局限性都是影响结果评价的因素，为了获得更有效的聚类结果，改进相关聚类算法并提出了一种比例相似性度量准则。 关键词：dna微阵列；聚类分析；相似性度量；基因表达 dna 微阵列(dna microarray) 技术的日益成熟导致了基因表达数据不断扩大,尤其在近十几年内更以指数形式增长。如何分析和处理大量的基因表达数据，从中提取有用的生物学或医学信息，已成为后基因组时代研究的瓶颈［12］。由于基因芯片产生巨量的表达谱数据，数据挖掘技术已经被广泛的应用到基因表达谱的许多方面，并取得成功。聚类分析是基因表达数据分析研究的主要技术之一［23］，并且作为一种有效的数据分析工具, 已广泛地应用于图像处理、信息检索、数据挖掘等领域。 目前，作为研究基因表达数据的主要技术之一的聚类分析算法有很多种，如分层聚类(hierarchical clustering)，k (k_means clustering)，自组织映射(self organizing maps，soms)，主成分分析(principal component analysis，pca)等等。但由于

不同聚类算法，甚至同一聚类算法使用不同参数，一般都会产生不同的聚类结果。因此，在对数据处理过的基因表达矩阵聚类分析时，选择合适的聚类相似性准则至关重要，同时也是获得合理、精确的聚类结果的关键。 1dna微阵列 dna微阵列（dna microarray）,也叫基因芯片。它将几十个到上百万个不等的称之为探针的核苷酸序列固定在微小的（约1 cm2）玻璃或硅片等固体基片或膜上，该固定有探针的基片就称之为dna 微阵列。 1.1基因表达数据的获得和表示 在不同的实验环境条件或是不同的时间点，通过对基因芯片的扫描，可以得到不同的实验数据，所以这些数据是基因在一定实验条件下或一段时间内的表达情况。经过对这些数据表达进行预处理和标准化后，产生得到的微阵列数据也就是基因表达数据。 微阵列基因表达数据主要为数值型，并以矩阵的方式存储，“行”为各个基因在不同环境条件下或不同时间点的表达情况，“列”是同一环境或时间下一个样本所有基因的表达谱。每一个元素代表第i个基因在第j个样本中的表达水平。 1.2基因数据的研究现状 与已经发展了几十年的结构基因组学相比,基因表达谱的生物信息学仅处于起步阶段。现阶段基因芯片所遇到的挑战并不在于表达

基因表达分析

基因表达分析 1、EST（Expressed Sequence Tag）表达序列标签（EST）分析 1、EST基本介绍 1、定义： EST是从已建好的cDNA库中随机取出一个克隆，进行5’端或3’端进行一轮单向自动测序，获得短的cDNA部分序列，代表一个完整基因的一小部分，在数据库中其长度一般从20到7000bp不等，平均长度为400bp。 EST来源于一定环境下一个组织总mRNA所构建的cDNA文库，因此，EST也能说明该组织中各基因的表达水平。 2、技术路线： 首先从样品组织中提取mRNA，在逆转录酶的作用下用oligo（dT）作为引物进行RT-PCR 合成cDNA，再选择合适的载体构建cDNA文库，对各菌株加以整理，将每一个菌株的插入片段根据载体多克隆位点设计引物进行两端一次性自动化测序，这就是EST序列的产生过程。

3、EST数据的优点和缺点： （1）相对于大规模基因组测序而言，EST测序更加快速和廉价。 （2）EST数据单向测序，质量比较低，经常出现相位的偏差。 （3）EST只是基因的一部分，而且序列里有载体序列。 （4）EST数据具有冗余性。 （5）EST数据具有组织和不同时期特异性。 4、EST数据的应用 EST作为表达基因所在区域的分子标签因编码DNA序列高度保守而具有自身的特殊性质，与来自非表达序列的标记（如AFLP、RAPD、SSR等）相比，更可能穿越家系与种的限制。因此，EST标记在亲缘关系较远的物种间比较基因组连锁图和比较质量性状信息是特别有用的。同样，对于一个DNA序列缺乏的目标物种，来源于其他物种的EST也能用于该物种有益基因的遗传作图，加速物种间相关信息的迅速转化。具体说，EST的作用表现在：

基因多态性的检测方法

基因多态性的检测方法 多态性（polymorphism）是指处于随机婚配的群体中，同一基因位点可存在2种以上的基因型。在人群中，个体间基因的核苷酸序列存在着差异性称为基因（DNA）的多态性(gene polymorphism)。这种多态性可以分为两类，即DNA位点多态性(site polymorphism)和长度多态性(longth polymorphism)。 基因多态性的主要检测方法简述如下： 1．限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）：由DNA 的多态性，致使DNA 分子的限制酶切位点及数目发生改变，用限制酶切割基因组时，所产生的片段数目和每个片段的长度就不同，即所谓的限制性片段长度多态性，导致限制片段长度发生改变的酶切位点，又称为多态性位点。最早是用Southern Blot/RFLP方法检测，后来采用聚合酶链反应（PCR）与限制酶酶切相结合的方法。现在多采用PCR-RFLP法进行研究基因的限制性片段长度多态性。 2．单链构象多态性（SSCP）：是一种基于单链DNA构象差别的点突变检测方法。相同长度的单链DNA如果顺序不同，甚至单个碱基不同，就会形成不同的构象。在电泳时泳动的速度不同。将PCR产物经变性后，进行单链DNA凝胶电泳时，靶DNA中若发生单个碱基替换等改变时，就会出现泳动变位（mobility shift），多用于鉴定是否存在突变及诊断未知突变。 3．PCR-ASO探针法（PCR-allele specific oligonucleotide, ASO）：即等位基因特异性寡核苷酸探针法。在PCR扩增DNA片段后，直接与相应的寡核苷酸探杂交，即可明确诊断是否有突变及突变是纯合子还是杂合子。其原理是：用PCR扩增后，产物进行斑点杂交或狭缝杂交，针对每种突变分别合成一对寡核苷酸片段作为探针，其中一个具有正常序列，另一个则具有突变碱基。突变碱基及对应的正常碱基匀位于寡核苷酸片段的中央，严格控制杂交及洗脱条件，使只有与探针序列完全互补的等位基因片段才显示杂交信号，而与探针中央碱基不同的等位基因片段不显示杂交信号，如果正常和突变探针都可杂交，说明突变基因是杂合子，如只有突变探针可以杂交，说明突变基因为纯合子，若不能与含有突变序列的寡核苷探针杂交，但能与相应的正常的寡核苷探针杂交，则表示受检者不存在这种突变基因。若与已知的突变基因的寡核苷探针匀不能杂交，提示可能为一种新的突变类型。 4. PCR-SSO法：SSO技术即是顺序特异寡核苷酸法（Sequence Specific Oligonucleotide, SSO）。原理是PCR基因片段扩增后利用序列特异性寡核苷酸探针，通过杂交的方法进行