546例親子鑒定案件中基因突變的觀察和分析

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546例親子鑒定案件中基因突變的觀察和分析

張曉嘉，張更謙，劉晉玎

(山西醫科大學法醫學院，山西太原030001)

【摘要】目的:在親權鑒定案件中經常可以觀察到突變，突變會直接影響到親權指數(PI)的計算。這里我們觀察分析15個STR基因座在山西漢族人群親子鑒定案件中的突變特點和規律。方法: 546例確認親子關系案件來自于山西漢族人群，包括父-母-子三聯體案件383例，二聯體案件163例。用含15個STR基因座的PowerPlex?16 System kit試劑盒對上述案例進行分析。結果:在546例親子鑒定案件中共有22例出現突變，Penta E，D5S818，D7S820，vWA，D21S11 5個位點均出現3例突變，突變率最高為0.32％; FGA，D8S1179 2個位點突變均為2例，突變率為0.22％; CSF1PO，D3S1358，D18S51 3個位點突變均為1例，突變率為0.11％;未觀察到其余基因座的基因突變。22例突變全部為一步突變，其中來自父親的突變10例，來自母親7例，5例無法確定突變來源。22例突變中增加1個基序的10例，減少1個基序的10例，增加減少不明確的2例。結論:山西漢族人群常染色體STR的突變率在0％～0.32％之間，該數據為計算突變情況下的親權指數提供了數據支持。

【關鍵詞】STR基因座;親子鑒定;突變

STR基因座是人類的一種重要遺傳標記，在法醫學親權鑒定中具有重要意義。法醫學實踐中經常遇到STR的突變直接影響對親權鑒定結果的判斷［1］。因此我們應該不斷積累數據，并在給予鑒定意見時引起足夠的重視，才能保證鑒定結果的準確性和可靠性。我們對檢測的546例親子鑒定案中STR基因座不符合遺傳規律的案例進行分析，探討STR基因座的突變類型和突變率并總結其特點和規律。

1　材料與方法

1.1樣本

546例確定親子關系的樣本，均為本實驗室日常辦案積累，來自于山西漢族人群;檢材包括:血樣、頭發、口腔拭子等。二聯體163例，其中父子145例，母子18例;父母子3人參與的三聯體383例。

1.2方法

用5％ Chelex方法快速提取上述檢材的DNA。用PowerPlex16 System kit (Promega，美國)PCR復合擴增15個STR基因座，ABI-310DNA序列分析儀分離擴增產物和激光掃描分析，Gene Mapper ID 3.2自動軟件分型。所有納入本文分析的案例均已肯定父權關系，其親權概率達99.99％以上［2］。

2　結果

在15個基因座檢測546例認定親子鑒定案例中發現22例突變，均表現為1個基因座突變，其中三聯體有21例，二聯體有1例。其中PentaE，D5S818，D7S820，D21S11，vWA 5個位點突變率最高，均發生3例，為0.32％; FGA，D8S1179 2個位點突變均為2例，突變率為0.22％; CSF1PO，D3S1358，D18S51 3個位點突變均為1例，突變率為0.11％，未觀察到TH01、D13S317、D16S539、PentaD、TPOX基因座的基因突變，見表1。22例突變全部為一步突變。突變來自父親10例，來自母親7例，5例無法確定突變來源。其中增加1個基序的10例，減少1個基序的10例，增加減少不明確的2例。

表1　546例親子鑒定案件中10個突變基因座的特點及頻率

圖1　突變案例中兩例CSF1PO和D7S820基因座的分型

3　討論

本文檢測的15個STR基因座包含美國“DNA聯合索引系統”，即CODIS系統(CombinedDNA Index System)和PentaD、PentaE 2個位點。D3S1358、TH01、D21S11、D18S51、D5S818、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、vWA、D8S1179、TPOX、FGA等13 個STR基因座構成CODIS系統是DNA檢驗領域中廣泛應用的遺傳標記系統［2］。統計報道其突變率一般在0～7×10-3之間［3］。本文檢測到的突變率在0～3.2×10-3之間，在此范圍內。目前突變時PI值的計算方法有平均突變父權指數法，傳遞概率計算法和突變模型法等。其中傳遞概率法利用了特異等位基因的突變率，與突變的等位基因的特異性相關。另兩種方法主要考慮了某一位點的突變率的情況［4］。我們的結果顯示不同的STR位點在山西漢族人群中的突變率不同，突變的特異等位基因也存在差異，為本地區人群在突變情況下的PI值的計算提供了數據支持。

目前認為基因座發生突變的主要機制是在DNA復制合成的過程中，DNA聚合酶發生滑脫從而導致重復序列的重復次數發生改變或重復區域形成環狀結構。表現為重復單位增加1個(多個)或減少1個(多個)［4-5］。本文546例親子鑒定中的基因突變分析結果表明，增加1個基序和減少1個基序各占45.5％。增加和減少的幾率基本相同，且均為一步突變。我們沒有觀察到兩步或兩步以上的突變。Brenner等的突變模型中曾假設增加和減少的突變數目相等，步數更多的突變遠少于一步突變的概率［1，4，6］，與本次觀察的結果基本相符。

如果父親或母親的兩個等位基因都可能為子代提供新等位基因來源時，根據新等位基因與這兩個等位基因之間的差異大小來確定，差異小的就認為是新等位基因來源;如果差異相同，則無法確定其來源。按照這一原則，對新等位基因的來源進行推測。STR突變的來源可分為“母源性突變”、“父源性突變”和“無法確定”［6］，見圖1，基因座CSF1PO父親、母親基因型均為11，孩子基因型為10/11，那么等位基因10可能來自父親，也可能來自母親，無法確定其來源;基因座D7S820父親基因型為11/13，母親為8/10，孩子為10/12，等位基因10來自母親，新等位基因12與父親的等位基因11/13差異最小，因此判斷突變來源于父親。在這22例突變案例中，突變來自父親的10例，來自母親的7例，無法確定5例。來自父方的突變略多于母方的［2］。與林敏等［6］報道的突變來自父親與母親的比例4∶1;李海霞等［7］的(3.55∶1)、虞蕾等［8］的(4∶1)、趙珍敏等［9］的(5∶1)有差異。

22例突變中PentaE，D5S818，D7S820，vWA，D21S11 5個位點突變率最高，FGA，D8S1179 2個位點突變率稍高，CSF1PO，D3S1358，D18S51 3個位點突變率居中，未觀察到TH01、D13S317、D16S539、PentaD、TPOX基因座的基因突變，說明不同基因座的遺傳穩定性有差異。本文D21S11，vWA，FGA，D8S1179，D18S51這5個基因座突變率與林敏等［6］和鄧志輝等［2］報道的突變率基本一致。呂德堅等［4］也報道TH01，D13S317，D16S539，PentaD，TPOX突變率＜0.000 5，說明這些基因座的遺傳穩定［2］。可能與TH01等位點在漢族人群中的等位基因數目較少，多態性較低有關。

觀察突變的基因座，STR突變率與序列結構存在某種關系，大于10個的串聯重復結構容易發生突變［4-5］。一方面是由于這些STR基因座的等位基因相對較多，另一方面重復序列可能在重復較多的位置能夠發生復制滑動。

最近幾年隨著親子鑒定的案例不斷增加，STR突變影響親子鑒定結果的判定，本文總結了山西漢族人群中常見STR基因座的突變，該數據為突變時親權指數的計算提供了依據。隨著更多突變數據的積累，可以對親權鑒定結果有更準確、更科學的判斷。

參考文獻

［1］蔡金洪，湯美云，黃健.親子鑒定中常用10個STR基因座突變的觀察和分析［J］.湖南中醫藥大學學報，2013，33(4):8-9.

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［3］Lu D，Liu Q，Wu W，et al.Mutation analysis of 24 short tandem repeats in Chinese Han population［J］.Int J Legal Med，2012，126 (2):331-305.

［4］呂德堅，陸惠玲.親子鑒定STR突變的考慮［J］.中國司法鑒定，2009，45(4):43-45.

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［7］李海霞，馬曉燕，張晉湘，等.24個常用STR基因座的突變觀察與分析［J］.中山大學學報(醫學科學版)，2010，31(1): 13-16.

［8］虞蕾，李建金，伍新堯，等.三個短串聯重復序列位點的等位基因遺傳變異研究［J］.中華遺傳醫學雜志，2002，19(4): 308-312.

［9］趙珍敏，柳燕，林源.IdentifiterTM系統在親子鑒定中的突變觀察和分析［J］.法醫學雜志，2007，23(4):290-294.

網絡出版時間: 2015-3-5 12∶47網絡出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20150305.1247.003.html

Observation and analysis of mutation on 546 parentage testing cases

ZHANG Xiao-jia，ZHANG Geng-qian，LIU Jin-ding

(School of Forensic Medicine，Shanxi Medicine University，Taiyuan 030001，Shanxi，China)

【Abstract】Objective: Mutation is often observed and the mutation rate is important for the paternity index (PI)calculation.Here we summarized the mutations of 15 STR loci in Chinese Han population from Shanxi Province，China.Methods: A total of 546 parentage confirmed paternity cases from Shanxi Han population，including 383 triplets and 163 duos，were typed with PowerPlex?16 System kit.The mutation data were collected and analyzed.Results: Twenty two mutation events were observed.Among 15 STR loci，PentaE，D5S818，D7S820，vWA，D21S11 had the highest mutation rate of 0.32％.The second place went to FGA，D8S1179 loci，in which 0.22％ mutation were found.One mutation event occurred in CSF1PO，D3S1358 and D18S51，respectively with the rate of 0.11％.No mutation was observed in the rest of STRs.All the observed mutation events were single-step mutation.Ten of them came from the father，7 from the mother and 5 mutations could not be identified of the origin.10 mutation alleles showed repeats gaining while 10 alleles showed one repeat loss.Conclusion: The mutation rates of autosome STR loci of Chinese Han population in Shanxi are between 0 and 0.32％.Our data may be helpful for evaluating the PI when mutation occurred.

【Key words】STR loci; Parentage testing cases; Mutation

通訊作者:張更謙，E-mail: zgengqian@163.com

作者簡介:張曉嘉(1989-)，女，內蒙古人，碩士研究生，主要從事法醫學研究。

基金項目:山西醫科大學博士啟動基金(03200717)

收稿日期:2014-11-12

doi:10.3969/j.issn.1005-3697.2015.01.03

【文章編號】1005-3697(2015)01-0011-04

【中圖分類號】R394.3

【文獻標志碼】A