家貓mtDNA多態性研究及法醫學意義

寧雪

摘 要：自從anderson[1]等人首次測定人類線粒體基因組（mtDNA）以來，以及高通量測序技術的發展，已經有越來越多的物種的線粒體基因組序列被測得。線粒體基因組的發現為細胞信息結構的研究開啟了新的篇章。隨著人們生活水平的提高，越來越多的家庭開始飼養寵物貓，家貓已經與我們的生活密切相關。家貓的線粒體DNA是細胞核外的遺傳物質，蘊含了大量的生物信息。本文將對家貓的線粒體DNA進行初步的概述。

關鍵詞：寵物貓；線粒體DNA；法醫物證學

1 家貓的線粒體基因組

1.1 家貓線粒體基因

家貓線粒體全基因組序列長17009bp，GeneBank的序列號是NC-001700。其線粒體基因組包含13個蛋白質編碼基因、22個tRNA基因、2個rRNA基因以及一個輕鏈復制起始點和一個非編碼的控制區構成。并且各個基因的排列順序以被證實與已經報道的其他哺乳類動物的基因排列順序是一樣的。編碼蛋白質的基因開放閱讀框沒有基因重排的現象，也與報道的相一致。

家貓線粒體基因組的全序列堿基組成中，A、C、T、G分別占了32.5%、26.2%、27.1%以及14.2%。并且A+T約占59.6%，C+G約占40.4%。

1.2 蛋白質及密碼子

家貓mtDNA有13個蛋白質編碼基因，總共長11408個堿基對，占總數的66.9%，編碼氨基酸3783個。在這些基因中，只有ND6是由輕鏈編碼的，剩下的都是由重鏈編碼的。但是存在少許重疊現象。

在起始密碼子中，只有ND3是由ATA作為起始密碼子的，剩下的都是由ATG作為起始密碼子。終止密碼子有AGA、TA、單個堿基T，他們分別作用于Cyt b基因、ND1和ND3基因、ND2、COIII、ND4，剩下的都是以TAA作為終止密碼子的。

1.3 tRNA

家貓線粒體中共有22個tRNA基因，與其他的典型無脊椎動物一樣，基因長度大約為59-73。其二級結構除缺失DHU以外的二葉草結構以外，剩下的都是典型的三葉草結構。

1.4 控制區

家貓mtDNA控制區長度為1560bp，堿基組成中A、C、T、G分別占32.1%、26.8% 、26.3% 、14.7 %。位置位于tRNAPro和tRNAPhe基因之間。家貓mtDNA的控制區共有294bp的（CA）重復單元，短片段的重復序列重復37次，如5'-ACACACGT-3'；重復序列5-TTGCTAGTCCCCATGAATATTAAGCATGTACAG-3重復三次；重復序列5-CACACGTACACACGTACACACGTACACACG -3重復六次。

2 線粒體基因組特點

線粒體基因組是真核細胞中較小而又較易純化的復制單位，基因排列緊密，多種動物進行廣泛的比較方便可行，是研究DNA結構、復制、轉錄的非常好的模型，而且線粒體基因組的分離、重組、復制和轉錄都可應用分子生物學的許多手段和方法進行分析。

線粒體基因的表達與核基因的表達之間有著密不可分的關系。線粒體本身具有獨特的DNA、tRNA、rRNA以及核糖體，但是參與線粒體基因表達的許多酶卻離不開核基因的參與，其數量可能遠遠超過線粒體的數量，這就意味著線粒體基因的表達具有其自身獨特的意義。此外，線粒體基因編碼的產物能與核基因編碼的產物相互作用，這也為互作因子的研究提供了方向[2]。線粒體基因也可以用于多個層次如法醫物證學，種群結構以及系統發生等多方面的研究。線粒體基因組與核基因組的對比也應用于核基因與核外基因的對比研究中。[3]

3 貓科動物mtDNA研究現狀

現存貓科動物多起源于晚新生代，廣泛分布于各個大洲。早期對于貓科動物的研究僅限于形態學等方面的研究，如比較形態學、比較細胞學、性染色體基因等。近期的研究主要集中于線粒體基因的研究。線粒體基因是細胞核外的遺傳物質，具有無重組、穩定性高、母系遺傳等優點。1996年，Lopez等人首次測出了家貓的線粒體基因組全序列。家貓線粒體基因組是一個長約17009bp的環狀雙鏈DNA分子，包含37個基因。他們對線粒體基因的基因組結構、蛋白質和密碼子、蛋白質編碼基因的堿基組成偏向性、蛋白質編碼基因的氨基酸組成分析、tRNA和rRNA進行了詳細的描述。家貓線粒體基因組圖譜的構建為研究貓科動物的物種進化和遺傳等開辟了新的研究放向。線粒體DNA的研究方法序列特異寡核苷酸、限制片段長度多態性、直接測序等方法。[4]

4 家貓與法庭科學

任何一個養寵物的人都會告訴你，幾乎可以在每一個日常生活用品表面找到寵物毛發，它們可以在自己每日活動中，如梳洗打扮自己、主人愛撫的觸摸或者在簡單的和衣服或者家具摩擦中都可以掉毛并且毛發很容易被帶走。一項模擬獸毛轉移的犯罪現場調查得出結論，進入一個養家畜的家庭幾乎不可能不被他們的毛發污染[5]。另一項研究表明織物類型的衣服可以持續的黏吸大量的毛發[6]。一般而言，毛發在粗糙面料的衣物上存留更久，也可以在一個給定的衣著類商品保持幾小時或者幾天。這也就意味著，對于有家貓存在的犯罪現場，脫落的貓毛是有極大可能轉移到被害人或者犯罪嫌疑人身上的，這就為我們利用動物脫落的毛發進行偵查提供了可能。

盡管毛發是犯罪現場最常見的生物物證之一[7]， 寵物毛發證據，特別是寵物貓的毛發，在法醫調查中很少使用。由于在法律上和法醫學上缺少足夠的關于寵物貓毛發的資料，所以在現場的執法人員以此為由無視這一證據[8]。傳統上的關于動物毛發的法醫檢驗還局限在形態學研究，包括在顯微鏡下肉眼檢驗。然而，關于動物個體的陽性鑒定從來不會通過形態學檢驗來獲得，僅僅極少數寵物貓或者狗可以通過此種方法達到絕對的排除[9]。與定量測定一樣，由于有效的差異化，來自同一個體的不同毛發存在太多的變化，更不必說不同的個體間?；贒NA測試的進步，收集到的與犯罪現場有關系的動物毛發的證據價值越來越重要。利用線粒體基因的分析對其進行種屬鑒定甚至是個體識別也成為可能，這也將為以后案件的偵查提供新的思路和方向。

參考文獻

[1] Anderson S， Ba.nkier A T，Barrell B G，de Bruijn M H L， Coulson AR，Drouin J，Eperon I C，Nierlich D P，Roe B A，Sanger F，Schreier P H，Smith A J H，Staden RYou，ng I G. Sequence and organization of the human mitochondrial genome.Nature，1981，290：457-465.

[2]Wu W，Schmidt T R，Goodman M，Grossman L I. Molecularevolution of cytochrome c oxidase subunit I in primates：is there coevolution between mitochondrial and nuclear genomes Molecular Phylogenetics and Evolution 2004，17（2）：294一304.

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[4]鄭秀芬，法醫DNA分析[M].北京：中國人民公安大學出版社，2002：322-323

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[6] Dachs J， McNaught IJ， Robertson J. The persistence of human scalp hair on clothing fabrics. Forensic Sci Int 2003；138（1–3）：27–36.

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[9]Moore JE. A key to the identification of animal hairs. J Forensic Sci Soc 1988；28：335–9.