人类线粒体 DNA( Mitochondrial DNA,mtD-NA) 属母系遗传,具有进化速率快、群体内变异大、分子结构简单、拷贝数多等特性,已成为群体遗传学、考古学以及法医学等领域非常有用的遗传标记[1].mtDNA 由编码区和非编码区构成。
相对于非编码区的高突变率,mtDNA 编码区的序列比较稳定,碱基突变较少。目前,对 mtDNA 编码区和高变区进行了较为系统的研究,构建了更高分辨率的系统树,为追溯东亚人群的母系历史提供很好的遗传学框架[2 -3].通过 mtDNA 多态性,分析不同种族和民族之间的遗传结构,可为了解各民族之间的遗传关系和变迁的历史提供有力的遗传学信息。回族是我国少数民族中分布最广泛的民族,其人口在 56 个民族中居第四位[5].本研究分析了在亚洲人群中具有较高多态性的 6 个 mtDNA 编码区 SNP,旨在获得宁夏回族人群的 mtDNA 单倍群频率,结合其他人群数据进行多态性比较,探讨宁夏回族人群与其他人群的遗传关系,为我国人类群体遗传学研究提供基础数据。
1 材料与方法
1. 1 研究对象 按照“知情同意”原则,对 153名在校大学生健康回族个体进行线粒体 DNA 分析,其中男性 68 例,女性 85 例,平均( 19. 56 ±1. 32) 岁。所有入选者均无血缘关系,父母均为回族,并且至少三代居住在宁夏。
1. 2 方法
1. 2. 1 基因组 DNA 的制备 肘静脉采血 2 ~ 5mL,EDTA 抗凝,并于 - 20℃ 贮存,采用北京天根生化科技有限公司的 DNA 试剂盒提取外周血中的 DNA,用紫外分光光度法测定浓度。
1. 2. 2 引物设计与合成 根据文波[6]、姚永刚等人[7]的报道,选用 6 对均由北京赛百胜基因技术有限公司合成的引物,- 20℃ 保存,引物序列见表 1.
1. 2. 3 PCR 扩增及酶切 PCR 扩增位点、引物序列、退火温度及多态性判别参见表 1.PCR 反应体系包括 10 × PCRBuffer 5μL、MgCl22μL、dNTP2μL、模板 DNA 5μL、引物 3μL、Taq 聚合酶 5μL,ddH2O 补足到 50μL.1. 0% 琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物,紫外灯下观察,用 CCD 凝胶成像系统分析。限制性内切酶、酶切片段长度及单倍群分型见表 1.扩增产物用 5% 琼脂糖凝胶电泳检测酶切产物,紫外灯下观察,用 CCD 凝胶成像系统分析。
1. 2. 4 统计学方法 采用 SPSS 17. 0 统计软件,计数资料之间比较使用 χ2检验,P≤0. 05 为差异有统计学意义; 群体间亲缘关系分析用聚类分析方法。
2 结果
2. 1 宁夏回族群体各单倍群的频率酶切结果完全相同视为同一单倍群。单倍群定义方法参考高路[8]报道。本研究共发现 11 种单倍群,见表 2.大多数的个体通过是否有 10394Dde I 突变位点,都可以归属于 M 和 N 两大聚类群。在 M 类群中包括 C、D、E、G、M* 共 4 种单倍群,在 N 类群中包括 A、N* 共 2 种单倍群。发现了 4 种还未能被确认的单倍群( Undefined Haplo-group,UN) ,其中,UN1 有 + 10394 DdeI 突变、+5176 Alu I 突变、+ 7598 Hha I 突变; UN2 只有 +5176 Alu I 突变; UN3 有 + 10394 DdeI 突变、+13259 HincII 突变、+ 5176 Alu I 突变; UN4 有 +7598 Hha I 突变[8].
2. 2 宁夏回族人群与国内 19 个人群之间单倍型频率的比较 综合文献中报道的数据[6 -8],与宁夏回族人群单倍群数据进行比较,见表 3.
2. 4 聚类分析 应用 20 个人群共有的 A、C、D、G 四个位点的单倍群频率,进行聚类分析,见图 1.
3 讨论
以往对藏族、西伯利亚人、东南亚和东亚群体的 mtDNA 进行的高分辨率 RFLP 研究表明,在亚洲人群中,通过是否有 10394 DdeI 突变位点,所有的单倍型都可分在 M 和 N 两个大的聚类群中,其中 M 聚类群包含有 C、D、G 和 E 等单倍型类群; 另一个聚类群 N 包含 A、B 和 F 等类群。单倍型组 F 广泛存在于南亚人中,而在藏族、汉族、朝鲜人以及西伯利亚人中频率较高的 A、C、D、E 和G 在越南、马来西亚等东南亚人种中是缺失的,这可能印证了亚洲人迁移分别通过南、北两条路线[9 -13].Yao 对 mtDNA 编码区的单倍群频率分布研究显示,B、F 等单倍群在我国南方人群中有较高比例的分布; A、D 等单倍群在北方人群中有较高比例的分布。南北方人群的 mtDNA 单倍群分布有明显差异,A、D、G 在北方的频率高于南方,且 B、F 等单倍群在东亚呈现从南至北递减的趋势[2 -3].本研究结果表明,宁夏回族人群线粒体 DNA 编码区具有北方民族特有的 A、D、E 单倍群类型频率较高,宁夏回族 A 单倍群频率与大部分北方汉族群体相近,明显高于大部分南方汉族及南方少数民族,D 单倍群频率也表现出相同的趋势,G 单倍群频率在南北方群体间未见显着性差异; 聚类分析表明,宁夏回族与青海蒙古族、甘肃汉族、西宁汉族和新疆汉族这些北方人群的遗传关系较近,与属南方群体的香港汉族、广州汉族、浙江汉族的遗传关系较远。表明宁夏回族人群具有中国北方群体遗传特征,这与体质人类学及分子人类学的研究结果一致[5].
参考文献:
[1] Poetsch M,Wiegand A,Harder M,et al. Determina-tion of population origin: a comparison of autosomalSNPs,Y - chromosomal and mtDNA haplogroups usinga malagasy population as example[J]. Eur J HumGenet,2013,21: 1423 - 1428.
[2] Yao YG,Nie L,Harpending H,et al. Genetic rela-tionship of Chinese ethnic populations revealed bymtDNA sequence diversity[J]. Am J Phys Anthropol,2002,118 ( 1) : 63 - 76.
可从线粒体酶活性方面研究mt DNA甲基化的作用, 如mt DNMT1和TETs酶活性的变化, 在调节哺乳动物mt DNA甲基化和羟甲基化发挥关键作用;以及mt DNA表观遗传调控可能参与的信号通路机制...