mtDNA异质性及其法医学应用

mtDNA异质性及其法医学应用 【关键词】mtdna；异质性 【】d9192 【】b 【】10079297(20xx)02014004 线粒体dna(mitochondrial dna，mtdna)是惟一 的细胞核外dna。人类mtdna为一裸露的环状双链 结构，长16569 bp，由富含嘌呤的重链(h链)和富含 嘧啶的轻链(l链)组成。mtdna编码区的序列相对保 守，其非编码区长1 122 bp，又称为控制区。控制区的 碱基变异相对集中分布在1599616401nt和29408 nt两个区段，分别称为hv i和hvli。后来，lutz等【l】 发现在438574nt间也存在较多的碱基变异，称为 hv。mtdna呈母系遗传特征，加之其拷贝数多、突 变率高、抗腐败能力强，具有极高的法医学应用价值。 个体发育源于一个受精卵，理论上同一个体所有 的mtdna序列应是一致的。但实际却发现有少数同 一个体的mtdna碱基序列并不完全相同。这种同一 个体mtdna出现两种或两种以上的碱基序列的现象 称为异质性(heteroplasmy)。121其在人体的存在表现为 同一个体不同组织、同一组织不同细胞或同一细胞不 同线粒体之间存在不同的mtdna序列。 一 、mtdna异质性形成的可能机理 mtdna异质性发生机制至今还不是很清楚 hauswih和laipis(1982)在研究牛线粒体dna多态 性时发现异质性线粒体dna在卵母细胞和胚胎早期 发育阶段发生快速分离的现象，从而提出线粒体dna 遗传的瓶颈理论。31后来人们多用该理论来解释 mtdna异质性的形成原理。 mtdna异质性的本质是突变即突变型和野生型 mtdna以不同比例共存，其发生与mtdna拷贝数多、 不对称复制及缺乏校正修复机制等密切相关。瓶颈理 论认为：卵母细胞在分化成卵细胞及形成受精卵的过 程中，卵母细胞和受精卵中数千个mtdna子集合群 体(不同序列mtdna混合)，似通过瓶颈一样的阻塞 作用而使各个mtdna子集合群体数量明显减少，只 有少数mtdna进行选择性复制，故一种突变基因型 可以占优势并固定出现在下一代中。ashley等41发现 该“瓶颈理论”结果与人类mtdna相似，即在单个个 体中异质性的大小可以改变，子代可以有不同的基因 型，仅仅两三代异质性就可以转为同质性。 共存的突变型和野生型mtdna通过减数分裂或 有丝分裂随机分布到子代细胞中，由此细胞中突变型 和野生型mtdna比例随之发生随机增减，也称遗传 渐变，最终，再分裂的子代细胞有向全部为突变型或 野生型mtdna。即同质体的方向发展的趋势，该过程 称为“复制分离”。随着复制分离和遗传渐变的发生， 一些mtdna中选择作用不明显的突变建立起同质 体并以一定的频率保留于人群中形成mtdna某些 区段的多态性。然而，一些重度突变因复制分离造成 的同质体个体极易因自然选择而淘汰。因而，多数重 度突变无法建立起同质体，表现为异质体，异质体在 人群中往往只能建立较低频度的多态性。 遗传瓶颈出现在卵细胞形成过程中的推测后来 得到了证实。bendall等【5i研究了180对双胞胎，其中 发现4例有异质性。采用遗传渐变理论模式推算，估 计减数分裂的代间瓶颈大约有2至，100个分子对于 特定的母子间传递的mtdna估计有32o个分子 作者计算人mtdnahvi的突变和固定的率在12x 1o 2710-5每代、每位点之间，相当于1个转位 突变2500年至1转位突变55000年的范围。调查结 果与其他文献报告基本相符，说明遗传瓶颈相对比较 狭窄，形成了一种制约因素。调查结果也证实，不同的 母系间的瓶颈大小确有差异。 一个成年人体内mtdna估计有一兆，mtdna复 制聚合酶缺乏忠实性，受精后的细胞发育过程中出现 变异，形成组织间mtdna型别差异的可能性的确存 在。有研究发现原胚层组织异质性是一致的，胎儿各 组织型别一致，但到了成人，不同组织的异质性分布 【作者简介】翟仙敦(1977一)，