亲子鉴定：基于微卫星DNA（STR）的科学原理与应用

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@小白创作中心

亲子鉴定：基于微卫星DNA（STR）的科学原理与应用

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http://www.360doc.com/content/24/1210/21/3843034_1141664616.shtml

亲子鉴定是通过分析DNA中的微卫星DNA（STR）序列来确定个体身份和亲缘关系的一种科学方法。本文将详细介绍微卫星DNA的定义、成因、检测方法以及在亲子鉴定中的具体应用。

微卫星DNA（STR）的基本概念

微卫星DNA（Microsatellite DNA），又称为短小串联重复（Short tandem repeats, STR）或简单重复序列（Simple repeat sequence, SRS或SSR），广泛存在于原核生物和真核生物基因组中。常见的有二、三、四核苷酸重复序列，约占真核生物基因组的5%。其基本构成单元（核心序列）为1-6bp，其中最为常见的是双核苷酸重复即(CA)n和(TG)n。人类基因组约有5×104～1×105个(CA)ｎ重复序列，占基因组的10%。

每个微卫星DNA的核心序列结构相同，重复单位数目约为10～60次，其长度一般不超过300bp，多位于基因非编码区、内含子或非翻译区，可存在于Alu序列中或卫星序列中，但在编码序列及外显子中也可找到微卫星DNA的存在。微卫星DNA的高度多态性主要来源于串联数目的不同。由于重复单位及重复次数不同，使微卫星DNA在不同种族，不同人群之间的分布具有很大差异性，构成了STR遗传多态性。并且不同个体之间在一个同源STR位点的重复次数也不同，因此类似于指纹识别，STR位点分析也可对个人进行身份识别。通过识别基因组在特定位点的特定序列重复，可能创建一个个人基因档案。目前已经有超过10000个STR位点被公开。STR分析法已经成为法医学领域个体识别和亲权鉴定的重要分析方法，可应用于司法案件调查，也就是遗传指纹分析。

STR的成因

有丝分裂过程中DNA链之间的错配引起的复制滑动被认为是导致STR产生的最常见原因，一般来说平均每经历一千世代会有千分之一的微卫星DNA会发生复制滑动。研究发现重复序列间的复制滑动要比基因组其它部位发生的点突变的概率高出多个数量级。大多的复制滑动仅会导致一个重复单元的改变，并且依据不同复制单元大小的不同，以及不同物种之间，复制滑动发生的概率也不相同。

STR的检测方法

STR的检测方法是针对基因组特定的多态性区域设置引物进行PCR扩增，然后对扩增产物通过凝胶电泳或毛细管电泳进行鉴别，该方法可以确定某个位点具体有多少个重复的微卫星序列，并可绘制STR图谱。通常情况下，每一个STR位点会被约5-20％的人们所共有，而STR分析的优势就体现在可以同时鉴别多个STR位点。通过最终生成的STR图谱可以非常精确地鉴别每个个体。理论上联合应用16个STR位点，其个体识别率可达0.999999999998。

典型的STR图谱

亲子鉴定原理：在没有基因突变，分型错误的前提下,孩子的一对等位基因必定是一个来自父亲，一个来自母亲；孩子不可能带有双亲均没有的等位基因。

目前运用STR作为遗传标记系统。 STR（short tandem repeat）：短串联重复序列（short tandemrepeat, STR）是广泛存在于人类染色体DNA中的一类多态性遗传标记系统，因其存在范围广（平均16kb中即有一个STR基因座），核心序列小（2-7bp）且扩增产物长度均小于500bp，等位基因位点的数字即代表序列重复的次数。STR基因座的等位基因片断长度集中，故可对多个STR基因座进行复合扩增。复合扩增多个STR基因座，累计鉴别能力可以接近或达到DNA指纹水平。