30個(gè)InDel位點(diǎn)在維吾爾族人群中的等位基因頻率和遺傳多態(tài)性,醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)論文插入/缺失多態(tài)性(insertion/deletionpolymorphisms,InDel)是指基因組中插入或缺失不同大小的DNA片段所構(gòu)成的多態(tài)性遺傳標(biāo)記[1].2002年,Weber等[2]最早報(bào)道了2000個(gè)二等位基因InDel標(biāo)記的遺傳特征、定位以及在四大種群中的等位基因頻率.在這里基礎(chǔ)上,Mills等[3]2006年在GenomeResearch雜志上發(fā)表了一個(gè)包含了人類(lèi)基因組中415000余個(gè)InDel標(biāo)記的圖譜,這一工作大大地促進(jìn)了InDel在各領(lǐng)域的應(yīng)用研究[4-7].從法醫(yī)學(xué)應(yīng)用角度來(lái)看,InDel遺傳標(biāo)記具備更低的突變率(代間突變率STR10-3;SNP2.310-8;InDel2.310-9[8-9])、擴(kuò)增片段長(zhǎng)度能夠極大縮短應(yīng)用于DNA高度降解檢材,由于其兼具了STR和SNP兩種遺傳標(biāo)記的雙重優(yōu)點(diǎn)且能夠與普遍使用的STR分型技術(shù)平臺(tái)相兼容,遭到了國(guó)內(nèi)外法醫(yī)學(xué)者的關(guān)注[10-13].當(dāng)前成熟的InDel商品化試劑盒為InvestigatorDIP,本研究擬對(duì)該體系中的30個(gè)InDel位點(diǎn)在新疆維吾爾族人群中的等位基因頻率和遺傳多態(tài)性進(jìn)行分析,以建立新疆維吾爾族群體30個(gè)InDel位點(diǎn)的群體遺傳學(xué)資料,為法醫(yī)學(xué)個(gè)體辨別和親權(quán)鑒定、疾病相關(guān)基因分析及人類(lèi)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域研究提供參考數(shù)據(jù).1材料與方式方法1.1實(shí)驗(yàn)樣本及儀器本研究在當(dāng)?shù)匦l(wèi)生行政部門(mén)的支持配合下采取知情同意的原則,隨機(jī)選取采集223名新疆維吾爾族無(wú)關(guān)男性個(gè)體外周血樣,置于FTA采血卡上,-20℃保存.InvestigatorDIP試劑盒(Qiagen公司,德國(guó));9700型擴(kuò)增儀(PE公司,美國(guó));3130XL型遺傳分析儀(LifeTechnologies公司,美國(guó));微量移液器、高速離心機(jī)(Eppendorf公司,德國(guó)).1.2實(shí)驗(yàn)方式方法采用5%Chelex-100快速提取法提取樣本DNA.采用5l復(fù)合擴(kuò)增體系,含反響混合物A1.0l,引物1.0l,多重Taq2DNA聚合酶0.2l,模板DNA0.5~1.0ng,補(bǔ)滅菌去離子水至5l.PCR擴(kuò)增條件為:94℃預(yù)變性4min;94℃變性30s,61℃復(fù)性120s,72℃延伸75s,30個(gè)循環(huán);最后68℃延伸60min,10℃保溫.PCR產(chǎn)物變性后在3130XL型遺傳分析儀上進(jìn)行毛細(xì)管電泳,用GeneMapperIDv3.2軟件對(duì)30個(gè)InDel位點(diǎn)和性別基因座Amelogenin進(jìn)行分型,每批樣本檢測(cè)均采用XX28和超純水分別作為陽(yáng)性對(duì)照和陰性對(duì)照.1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理運(yùn)用PowerStatsv12.xls軟件統(tǒng)計(jì)分析30個(gè)InDel位點(diǎn)的等位基因頻率、個(gè)體辨別率(probabilityofdiscriminationpower,DP)、多態(tài)信息含量(polymorphisminformationcontent,PIC)和非父排除率(probabilityofexclusion,PE)等法醫(yī)學(xué)相關(guān)參數(shù);采用Cervus3.0(/pages/home.jsp)軟件計(jì)算三聯(lián)體非父排除率(PEtrio)和二聯(lián)體非父排除率(PEduo).采用Arlequin3.5軟件(arlequin3.5)計(jì)算30個(gè)InDel位點(diǎn)的觀察值雜合度(heterozygosityofobservation,Ho)和期望值雜合度(heterozygosityofexpect,He),并進(jìn)行各位點(diǎn)Hardy-Weinberg平衡、位點(diǎn)間連鎖不平衡檢驗(yàn).采用Wrigh公式[14]計(jì)算各群體間遺傳分化系數(shù)Fst.采用XLSTAT(version2018.4.07;AddinsoftSARL/company/)進(jìn)行多維尺度(multi-dimensionalscaling,MDS)分析.2結(jié)果2.130個(gè)InDel位點(diǎn)的等位基因分型結(jié)果在223份新疆維吾爾族無(wú)關(guān)男性個(gè)體血樣中,Investigator?DIP試劑盒中的30個(gè)InDel位點(diǎn)都得到了有效擴(kuò)增,無(wú)Stutter峰,擴(kuò)增片段長(zhǎng)度均在76~158bp之間,純合子只顯現(xiàn)1個(gè)等位基因峰,雜合子則有2個(gè)等位基因峰且峰高比例70%(圖1).2.2新疆維吾爾族族群體30個(gè)Indel位點(diǎn)的群體遺傳學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表1,各位點(diǎn)觀察值雜合度(Ho)為0.3857~0.5381,平均觀察值雜合度為0.4686;期望值雜合度(He)為0.3770~0.5011,平均期望值雜合度為0.4738.采用Bonferroni法校正,將P值設(shè)為0.0017(0.05/30),30個(gè)InDel位點(diǎn)的基因型頻率分布在新疆維吾爾族群體中均到達(dá)Hardy-Weinberg平衡(P0.0017).30個(gè)InDel位點(diǎn)的缺失等位基因頻率在0.2510~0.6860之間,除HLD64、HLD81位點(diǎn)外,其余28個(gè)位點(diǎn)的缺失等位基因頻率在0.3000~0.7000之間,顯示30個(gè)InDel位點(diǎn)在新疆維吾爾族群體的等位基因頻率分布相對(duì)較平衡;個(gè)體辨別率(DP)為0.5430~0.6470,平均為0.6095;多態(tài)信息含量(PIC)為0.31~0.37,平均為0.36;三聯(lián)體非父排除率(PEtrio)為0.1050~0.2190;二聯(lián)體非父排除率(PEduo)為0.0707~0.1250.〔表1略〕2.3新疆維吾爾族群體30個(gè)InDel位點(diǎn)的連鎖不平衡檢驗(yàn)30個(gè)InDel位點(diǎn)兩兩之間共進(jìn)行435次連鎖不平衡檢驗(yàn),華而不實(shí)有23次比擬結(jié)果的P值低于檢驗(yàn)水準(zhǔn)0.05,界于0.00428~0.04867之間,且該23對(duì)兩兩比擬的位點(diǎn)均位于不同的染色體上,經(jīng)過(guò)Bonferroni法校正,將P值設(shè)為0.000115(0.05/435)后各位點(diǎn)間均不存在連鎖不平衡現(xiàn)象(P0.000115).2.4新疆維吾爾族群體與其他群體的遺傳分化系數(shù)Fst及多維尺度分析(MDS)從已報(bào)道的文獻(xiàn)中找到與本研究一樣的30個(gè)InDel位點(diǎn)的群體:北京漢族[14]、廣東漢族[15]、漢族[16]、維吾爾族[16]、哈薩克族[16]、藏族[16]、朝鮮[17]、葡萄牙[18]、丹麥[19]、捷克[20]、德國(guó)[20]、西班牙[21]、巴斯克[21]、高加索裔美國(guó)人[22]、拉美裔美國(guó)人[22]、非裔美國(guó)人[22]及亞裔美國(guó)人[22],計(jì)算的遺傳分化系數(shù)Fst值見(jiàn)表2,遺傳距離見(jiàn)表3,多維尺度分析結(jié)果見(jiàn)圖2.〔表2，表3略〕3討論維吾爾族是古代北亞民族的回鶻和中亞中世紀(jì)各穆斯林的后嗣,世界維吾爾族人口1250萬(wàn),華而不實(shí)大部分都在中國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)寓居,2018年中國(guó)第六次人口普查顯示,中國(guó)境內(nèi)的維吾爾族人口為10069347人,占中國(guó)人口的0.7555%,是中國(guó)第4大少數(shù)民族.本研究選擇InvestigatorDIPplex試劑盒中的30個(gè)InDel位點(diǎn)對(duì)新疆維吾爾族群體進(jìn)行遺傳多態(tài)性調(diào)查,同時(shí)討論其與其他群體之間的遺傳學(xué)關(guān)系,有助于分析InDel遺傳標(biāo)記在不同民族或同一民族不同群體間的遺傳、進(jìn)化的互相關(guān)系,為科學(xué)應(yīng)用InDel遺傳標(biāo)記提供理論基礎(chǔ).本研究結(jié)果顯示,經(jīng)過(guò)Bonferroni法校正,30個(gè)InDel位點(diǎn)的基因型頻率分布在新疆維吾爾族群體中到達(dá)Hardy-Weinberg遺傳平衡,因而本研究樣本是可靠的.連鎖不平衡檢驗(yàn)結(jié)果表示清楚,30個(gè)InDel位點(diǎn)在西藏藏族群體中不存在連鎖不平衡現(xiàn)象(P0.000115),提示這些位點(diǎn)是互相獨(dú)立的遺傳標(biāo)記,能夠應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)鑒定.對(duì)InDel遺傳標(biāo)記的多態(tài)性及其法醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值一般可用PIC、Ho、He、PD和PE等指標(biāo)來(lái)衡量,本研究各位點(diǎn)等位基因頻率F(del)為0.2510~0.6860,觀察值雜合度(Ho)為0.3857~0.5381,平均觀察值雜合度為0.4686;期望值雜合度(He)為0.3770~0.5011,平均期望值雜合度為0.4738;多態(tài)信息含量(PIC)為0.31~0.37;個(gè)體辨別率(DP)為0.5430~0.6470,累積個(gè)體辨別率(TDP)為0.9999999999995;30個(gè)InDel位點(diǎn)的累積非父排除率(CPEtrio)為0.995478,二聯(lián)體累積非父排除率(CPEduo)為0.972007,綜合各文獻(xiàn)群體[15-23]的相應(yīng)數(shù)據(jù)亦均不能到達(dá)0.9999,因而InvestigatorDIP試劑盒當(dāng)前只能作為法醫(yī)常規(guī)STR分型試劑盒的有效補(bǔ)充.由表1觀察發(fā)現(xiàn)維吾爾族群體中F(del)、Ho、DP、PIC、PEduo、PEtrio的最小值均在HLD64位點(diǎn)出現(xiàn),除此之外,HLD111、HLD118、HLD99及HLD39等位點(diǎn)在本研究及已報(bào)道的研究群體[15-17]中的雜合度及PIC也較低,提示這些位點(diǎn)可能在亞洲人群中的遺傳多態(tài)性較低.Fst又稱(chēng)為近交系數(shù),是進(jìn)行群體間遺傳分化概括分析最常用的方式方法之一.Fst指示特定基因座位在群體間的分化程度.Wright等[14]以為群體間Fst值在0~0.05表示群體間不存在分化;Fst值在0.05~0.15則為中度分化;Fst值在0.15~0.25則為高度分化,大于0.25則分化度極大.本研究中,HLD111和HLD118等位點(diǎn)Fst值均大于0.15,在18個(gè)群體中遺傳分化奉獻(xiàn)率相對(duì)較高.提示這兩個(gè)位點(diǎn)在不同民族尤其是不同人種中基因型分布有很大差異,反映群體差異性大,在群體遺傳學(xué)和種群辨別方面有重要的應(yīng)用價(jià)值.遺傳距離亦是表示群體間遺傳差異或遺傳分化的重要參數(shù),是以?xún)蓚€(gè)群體間同一座位上一樣等位基因的頻率差異的函數(shù)來(lái)測(cè)定的.本研究中的新疆維吾爾族和國(guó)內(nèi)漢族、其他民族及歐美等群體的遺傳距離差異由小到大依次為:維吾爾族2(0.240)哈薩克族(0.312)藏族(0.575)歐美白種人(0.507~0.686)漢族及亞洲裔群體(0.577~0.734)非裔美國(guó)人(1.089),維吾爾族群體與漢族群體間的遺傳距離大于其與歐美白種人群.從MDS的散點(diǎn)圖結(jié)果亦能夠看出,18個(gè)比擬人群大致能夠劃分成4個(gè)類(lèi)群,分別是:第一類(lèi)群,非裔美國(guó)人(尼格羅人種);第二類(lèi)群,丹麥、捷克、高加索裔美國(guó)人、德國(guó)、拉美裔美國(guó)人、西班牙、巴斯克、葡萄牙構(gòu)成的白種人組群;第三類(lèi)群,兩個(gè)維吾爾族及哈薩克族;第四類(lèi)群,藏族、漢族、北京漢族、廣東漢族、亞裔美國(guó)人及朝鮮人構(gòu)成的蒙古人種族群.結(jié)合本研究結(jié)果,并參考有關(guān)歷史文獻(xiàn)、當(dāng)?shù)氐牡乩?、民俗和文化人?lèi)學(xué)研究的成果[24-25],我們以為,維吾爾族有較大比例的高加索人種的混雜程度,有別于屬于蒙古人種的漢族和藏族.另外,維吾爾族和哈薩克族有著共同的宗教信仰,而且在兩個(gè)民族的構(gòu)成和發(fā)展中很可能有著一樣或相近的淵源,因而遺傳距離相近.這些結(jié)果基本符合從歷史、考古、語(yǔ)言、地理和體質(zhì)人類(lèi)學(xué)等方面進(jìn)行的劃分,充分表示清楚以InDel遺傳標(biāo)記的等位基因頻率為基礎(chǔ)計(jì)算的遺傳距離及MDS分析,能夠適用于群體遺傳學(xué)和民族、種族研究.綜上,本研究初次獲得了新疆維吾爾族群體HLD77等30個(gè)InDel位點(diǎn)的等位基因頻率及基因型分布數(shù)據(jù),為建立新疆地區(qū)維吾爾族群體InDel分布數(shù)據(jù)庫(kù)、群體遺傳關(guān)系的分析及法醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了良好的遺傳背景數(shù)據(jù).【以下為參考文獻(xiàn)】[1]LiuXD,FanQL,YaoL,etal.AssociationofACEgeneI/DpolymorphismanddiabeticnephropathyinChineseHanpopulation:aMeta-analysis[J].JLogistUnivCAPF(MedSci),2020,21(6):412-416,420.[劉曉丹,范秋靈,姚麗,等.中國(guó)漢族人群糖尿病腎病ACE基因I/D多態(tài)性的Meta-分析[J].武警后勤學(xué)院學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版),2020,21(6):412-416,420.][2]WeberJL,DavidD,HeilJ,etal.Humandiallelicinsertion/deletionpolymorphisms[J].AmJHumGenet,2002,71(4):854-862.[3]MillsRE,LuttigCT,LarkinsCE,etal.Aninitialmapofinsertionanddeletion(INDEL)variationinthehumangenome[J].GenomeRes,2006,16(9):1182-1190.[4]BhangaleTR,RiederMJ,LivingstonRJ,etal.Comprehensiveidentificationandcharacterizationofdiallelicinsertion-deletionpolymorphismsin330humancandidategenes[J].HumMolGenet,2005,14(91):59-69.[5]Bastos-RodriguesL,PimentaJR,PenaSD.Thegeneticstructureofhumanpopulationsstudiedthroughshortinsertion-deletionpolymorphisms[J].AnnHumGenet,2006,70(Pt5):658-665.[6]MillsRE,PittardWS,MullaneyJM,etal.Naturalgeneticvariationcausedbysmallinsertionsanddeletionsinthehumangenome[J].GenomeRes,2018,21(6):830-839.[7]PereiraR,PhillipsC,AlvesC,etal.Anewmultiplexforhumanidentificationusinginsertion/deletionpolymorphisms[J].Electrophoresis,2018,30(21):3682-3690.[8]LevyS,SuttonG,NgPC,etal.Thediploidgenomesequenceofanindividualhuman[J].PLoSBiol,2007,5(10):e254.[9]NachmanMW,CrowellSL.Estimateofthemutationratepernucleotideinhumans[J].Genetics,2000,156(1):297-304.[10]MantaF,CaiafaA,PereiraR,etal.Indelmarkers:Geneticdiversityof38polymorphismsinBrazilianpopulationsandapplicationinapaternityinvestigationwithpostmortemmaterial[J].ForensicSciIntGenet,2020,6(5):658-661.[11]SantosNP,Ribeiro-RodriguesEM,Ribeiro-Dos-SantosAK,etal.Assessingindividualinterethnicadmixtureandpopulationsubstructureusinga48-insertion-deletion(INSEL)ancestry-informativemarker(AIM)panel[J].HumMutat,2018,31(2):184-190.[12]ZhaoSM,ZhangSH,LiCT.InDel_Typer30:AmultiplexPCRsystemforDNAidentificationamongfiveChinesepopulations[J].JForensicMed,2018,26(5):343-348,356.[趙書(shū)民,張素華,李成濤.InDel-typer30:用于中國(guó)5個(gè)主要民族DNA鑒定的多重PCR系統(tǒng)[J].法醫(yī)學(xué)雜志,2018,26(5):343-348,356.][13]LiCT,ZhangSH,ZhaoSM.Geneti