同一染色体中三个短串联重复序列基因座突变研究

短串联重复序列(shorttandemrepeat，STR)又称微卫星DNA，是一种可遗传的不稳定的并且具有高度多态性的短的核苷酸重复序列，在法医学亲子鉴定、个体识别及遗传病连锁分析等有广泛应用。STR核心序列的变异，可能导致对结果分析的偏差甚至误判，因此引起法医分子生物学和遗传学工作者的重视。我们在亲子鉴定工作中发现STR基因座D2S1338、TPOX和D2S441同时发生遗传突变的案例，且在D2S1338基因座发生了两步突变，这在亲子鉴定案例中极为罕见，现报告如下。

1　对象与方法

1.1　对象

涉及标准三联体1个案例，由被检父、生母及其孩子自行委托进行亲子鉴定。每位受检者采集静脉血1mL，用EDTA抗凝，置于4℃冰箱保存。

1.2　方法

1.2.1　DNA提取　Chelex-100法提取血样本基因组DNA。

1.2.2　PCR扩增和电泳分型

用PowerPlex®21系统荧光标记试剂盒复合扩增Amelogenin基因座和20个STR基因座(D3S1358，D1S1656，D6S1043，D13S317，PentaE，D16S539，D18S51，D2S1338，CSFlPO，PentaD，TH01，vWA，D21S11，D7S820，D5S818，TPOX，D8S1179，D12S391，D19S433，FGA)。此外用PowerPlex®FusionSystem荧光标记试剂盒复合扩增Amelogenin基因座和22个STR基因座(D3S1358，D1S1656，D2S441，D10S1248，D13S317，PentaE，D16S539，D18S51，D2S1338，CSFlPO，PentaD，TH01，vWA，D21S11，D7S820，D5S818，TPOX，D8S1179，D12S391，D19S433，FGA，D22S1045)以及1个Y-STR基因座(DYS391)。PowerPlex®21系统检测结果显示D2S1338和TPOX基因座不符合孟德尔遗传规律，PowerPlex®FusionSystem荧光标记试剂盒证实了PowerPlex®21系统检测结果，但同时又发现了D2S441位点也存在突变，因此加测PowerPlex®Y23System，Y染色体上的23个短串联重复序列基因座(DYS5762，DYS389I，DYS4482，DYS389II，DYS19，DYS391，DYS481，DYS549，DYS533，DYS438，DYS437，DYS570，DYS635，DYS390，DYS439，DYS392，DYS643，DYS393，DYS458，DYS385a/b，DYS456和Y-GATA-H4)。用ABI3500Dx遗传分析仪进行毛细管电泳，通过GeneMapperID-X软件进行结果分析。

1.2.3　统计分析

计算亲权指数(paternityindex，PI)、累积亲权指数(cumulativepaternityindex，CPI)及相对父权机会(relativechanceofpaternity，RCP)的计算参见文献。按照司法部《亲权鉴定技术规范》判断是否存在亲缘关系。

2　结果

2.1　PowerPlex®21系统和PowerPlex®FusionSystem检测系统在该认定亲子关系的案例中，均发现STR基因座D2S1338发生两步突变，TPOX发生一步突变，PowerPlex®FusionSystem检测系统检测D2S441发生一步突变。其余基因座分型结果符合遗传规律。检测系统分型结果及PI计算。

2.2　PowerPlex®Y23System基因座23个Y-STR基因座检测的分型结果显示争议父亲与小孩的单倍型分型结果相同。

2.3　数据分析根据人类遗传规律，孩子的遗传基因必然来自亲生父母双方。突变位点D2S1338基因座PI值计算：PI=0.00029，TPOX基因座PI值为0.00007，D2S441基因座PI值为0.0020。通过检测所用PowerPlex®21系统、PowerPlex®FusionSystem荧光标记试剂盒的24个STR基因座。常染色体STR基因座计算累积父权指数CPI为1222749807565.23，父权相对机会为0.99999(大于99.99%)。同时检测23个Y-STR基因座，分型结果符合父系遗传规律。

3　讨论

一般认为STR的突变是由于在DNA复制过程中，DNA聚合酶发生滑脱，导致重复序列中核心序列重复次数的改变而出现突变。法医物证学中常用的STR基因座突变率较低，一般在0.1%～0.5%，在《亲权鉴定技术规范》要求有3个或3个以上STR基因座的等位基因遗传违反孟德尔遗传规律，才能排除亲权关系。根据孟德尔遗传定律，孩子的全部遗传基因必须分别来源于其生物学父母双方，本实验所检测D3S1358等24个STR基因座，除D2S1338、TPOX和D2S441外，均符合遗传规律，并且上述三个基因座均定位于2号染色体，考虑孩子的2号染色体有可能存在单亲二倍体且来源于母亲的可能。若只有1个或2个通讯作者：曾昭书STR基因座违反孟德尔遗传规律时，如果为单亲鉴定则建议检测孩子生母STR基因座分型，为避免因STR基因突变导致错误地排除亲子关系，应增加遗传标记进行检测，根据所测结果进行综合分析，以排除或认定亲子关系。被检父与孩子Y-STR分型一致表明二者可能来源于同一父系。本研究中通过PowerPlex®21系统、PowerPlex®FusionSystem荧光标记试剂盒检测24个STR基因座显示D2S1338、TPOX和D2S441基因座不符合遗传规律。同时PowerPlex®Y23System检测23个Y-STR基因座，分型结果符合父系遗传规律。D2S1338、TPOX和D2S441三个基因座均定位于2号染色体，考虑孩子的2号染色体有可能存在单亲二倍体且来源于母亲的可能，故该三个位点的亲权指数不用来计算累积亲权指数。

据报道突变存在明显的性别差异。男女发生突变的比例为8：1，认为突变与父亲年龄相关，突变率随父亲年龄的增加而增加，男女突变率比值为5：1～6：1。本例中突变发生在父亲的基因。虽本案例中该争议父亲的年龄仅27岁，除D2S1338、TPOX和D2S441外，均符合遗传规律，并且上述三个基因座均定位于2号染色体，考虑孩子的2号染色体有可能存在单亲二倍体且来源于母亲的可能。