多拷贝基因座DYF399S1在河南汉族群体中的遗传多态性分析*

张 晶，王 磊，黄艳梅#，马亚磊，尚万兵，张银珂，郭 栋，黄书琴

1)新乡医学院法医物证学教研室 新乡453003 2)郑州市公安局刑事科学技术研究所 郑州450000

Y 染色体短串联重复序列(Y chromosome short ta ndem repeat，Y-STR)遗传标记具有分型简单、易于扩增、重复性好、易于推广、属于男性特有、呈父系遗传等特点［1-2］，能够有效地反映人群分化、迁徙的信息［3］，目前仍然是法医遗传学研究的热点，在法医实践中成为分析混合斑、微量、降解的生物检材的个人识别和父系男性成员间亲权鉴定的重要手段［4］。

DYF399S1 基因座是继DYS385a/b、DYS389Ⅰ/Ⅱ、DYS459a/b、DYS464a/b/c/d 和DYS527a/b 等之后，在Y 染色体上发现的又一多拷贝基因座［5-7］，目前对于多拷贝Y-STR 基因座的研究较少，缺乏群体数据。作者对DYF399S1 在河南汉族248 名无关男性个体中的单体型分布和遗传多态性进行了分析，为其在法医学和人类学中的应用提供基础资料。

1 材料与方法

1．1 群体样本来源及模板DNA 的提取 248 名河南汉族无关男性个体均签署知情同意书，其三代以内均在河南生活。采集血标本，采用酚-氯仿法提取基因组DNA。

1．2 DYF399S1 基因检测 DYF399S1 基因座引物正向序列为5'FAM-GGGTTTTCACCAGTTTGCAT-3'，反向序列为5'-CCATGTTTTGGGACATTCCT-3'，由Invitrogen 生物有限公司-上海英骏生物技术有限公司合成。PCR 反应体系25 μL，包含1 ×Taq DNA 聚合酶缓冲液，200 μmol/L dNTPs，0．5 μmol/L 引物，30～50 ng 模板DNA，1 U Taq Plus DNA 聚合酶(Thermo scientific 赛默飞公司)。热循环参数:预变性94℃3 min;94℃变性30 s，60℃退火30 s，72℃延伸35 s，32个循环;产物于4℃保存。采用60 g/L 中性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测PCR 产物，产物经电泳分离后送Invitrogen 生物有限公司-上海英骏生物技术有限公司测序。运用ABI 3130 基因自动分析仪和GeneMapper ID v3．5 软件分析结果。

1．3 等位基因分型

1．3．1 标准物的制备 将各等位基因片段在60 g/L 中性聚丙烯酰胺凝胶中电泳，回收后分别放入500 μL EP 管中，加40 μL 0．5 ×TE 过夜，然后取3．0 μL作模板，按1．2 条件扩增。将扩增后的产物等比例混匀。

1．3．2 等位基因的命名 DYF399S1 在Y 染色体上有3个位置［8］，预期扩增后观察到的片段有1～3个。参考E-型命名法，结合观察到的片段大小和电泳时各片段的峰高比率进行等位基因命名［9］。根据观察到的片段，若仅有1个峰或1 条带，则读取3个相同的等位基因;若有2 条深浅不同的带或2个高度不同的峰，则带深或峰高者读取2个相同的等位基因，带浅或峰低者读取1个等位基因;若有3 条带，则读取3个不同的等位基因。

1．4 统计学处理 单体型多样性(haplotype diversity，HD)=n(1 －∑χ2)/(n－1)，n 表示样本数，x 为群体中每一种等位基因(或单体型)的频率［10］。个体识别力(the discriminating power，DP)=1－∑Pi2［10］。单体型辨别能力(discrimination capacity，DC)=n/N，N 表示样本数，n 表示仅出现1次的单体型的个数［8］。

2 结果

2．1 DYF399S1 基因座序列分析 DYF399S1 基因座是3 拷贝基因座，在Y 染色体上有3个不同的片段，分型图谱见图1，电泳结果见图2。

图1 DYF399S1 基因座分型图谱

图2 DYF399S1 基因座PAGE 电泳图

2．2 DYF399S1 基因座基序分析 根据测序结果(图3)，该基因座在河南汉族群体中基序表现为(GAAA)3N7(GAAA)12-22，其模块结构包括1个变异的核心序列模块和1个固定的重复序列，根据变异模块结构中核心序列的重复次数进行等位基因的命名。在河南汉族群体248例无关男性个体中，共观察到11个不同的等位基因，即核心序列重复数目变异在12～22(表1)，共有序列为aggtagaggg aggccaaaagcccaacaggaaaaaataaaa(gaaa)3aagaaaa(gaaa)11-23gaacttttacccttttgacagcatatgagacttctgggttcttttctcctgggtccaat cctaagctgtccagtttaatgtttgggaaattaactcttccaaacttggaggatgca ttgaag。下划线为引物序列，括号内为DYF399S1 基因座的核心序列。

图3 DYF399S1 基因座重复序列测序结果(正向)

表1 DYF399S1 基因座等位基因及基序

2．3 DYF399S1 等位基因及频率 11个等位基因的名称与频率见表2。单体型分布见表3。由表3可以看出，3个拷贝组成的单体型有94种，出现最多的单体型是18/18/18，频率是0．080 6;仅出现1次的单体型有49种，频率是0．004 0。HD 和DP 分别为0．865 5 和0．862 1，DC 为0．372 5。

表2 DYF399S1 基因座等位基因的分布

表3 DYF399S1 基因座单体型的分布

续表3

3 讨论

DYF399S1 是目前发现的惟一的3 拷贝Y-STR基因座［11］，相当于3个位点，将基因座命名为DYF399S1a/b/c。作者在河南汉族群体中观察到其基序为(GAAA)3N7(GAAA)n，与Henson 等［11］报道的一致;但是与Henson 等［11］报道的14～21 及1个变异等位基因20．1 不同，作者在248 名河南汉族个体中观察到的等位基因是12～22，未发现变异的等位基因。

DYF399S1 基因座和DYS464 基因座都是已知的快速突变基因座，它们对于有关男性个体的鉴别有重要意义［12-13］。作者用PCR 法检测了248 名河南汉族无关男性个体，共发现11个不同长度的片段，它们具有相同的模块结构，由于还无法将其各个拷贝准确定位，因此推测DYF399S1 或许隐藏着更高的多态性［14］。

在248 名河南汉族无关男性个体中，DYF399S1基因座组成的单体型有94种，DC 为0．372 5，HD和DP 分别为0．865 5 和0．862 1。说明多拷贝YSTR 基因组DYF399S1 具有高度多态性，在法医学实践和人类进化研究中具有很好的应用前景。

［1］Shi MS，Bai RF，Fu B，et al．Polymorphism of 17Y-STR loci in Shanxi Han population and genetic relationship with 13 populations［J］．Yi Chuan，2011，33(3):228

［2］Weng GW，Liu UH，Liu C，et al．Haplotype frequency and mutation of 17 Y-STR loci in Han population in Guangdong Province［J］．Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao，2013，33(3):412

［3］朱永生，霍正浩，赖江华，等．27个群体7个Y-STR 基因座多态性的聚类分析［J］．现代生物医学进展，2009，9(2):234

［4］Kim SH，Han MS，Kim W，et al．Y chromosome homogeneity in the Korean population［J］．Int J Legal Med，2010，124(6):653

［5］黄艳梅，区敬华，朱伟锋，等．汉族人群Y 染色体多拷贝基因座DYS464 遗传多态性［J］．中山大学学报:医学科学版，2006，27(1):55

［6］Huang D，Zhu C，Jiang H，et al．Haplotype Distribution of the multi-copy Y-STR loci DYS385，DYS459 and DYS464 in Chinese Han population［J］．J Forensic Sci，2005，50(6):1517

［7］Huang YM，Qi YJ，Xu JQ，et al．Sequence analysis of DYS522 and DYS527 loci and their genetic polymorphism among guangdong Han population［J］．Yi Chuan，2006，28(11):1355

［8］Ballantyne KN，Keerl V，Wollstein A，et al．A new future of forensic Y-chromosome analysis:rapidly mutating YSTRs for differentiating male relatives and paternal lineages［J］．Forensic Sci Int Genet，2012，6(2):208

［9］Schoske R，Vallone PM，Kline MC，et al．High-throughput Y-STR typing of U．S．populations with 27 regions of the Y chromosome using two multiplex PCR assays［J］．Forensic Sci Int，2004，139(2/3):107

［10］杨洪毅，徐朝阳，宋丽君，等．河南汉族14个Y-STR 基因位点单倍型的遗传多态性［J］．郑州大学学报:医学版，2012，47(2):223

［11］Henson Gareth LC．DYF399S1:a unique three-copy short tandem repeat on the human Y chromosome［J］．J Genetic Genealogy，2005，1:8

［12］Redd AJ，Agellon AB，Kearney VA，et al．Forensic value of 14 novel STRs on the human Y chromosome［J］．Forensic Sci Int，2002，130(2/3):97

［13］Ballantyne KN，Goedbloed M，Fang R，et al．Mutability of Y-chromosomal microsatellites:rates，characteristics，molecular bases，and implications［J］．Am J Hum Genet，2010，87(3):341

［14］Lee EY，Shin KJ，Rakha A，et al．Analysis of 22 Y chromosomal STR haplotypes and Y haplogroup distribution in Pathans of Pakistan［J］．Forensic Sci Int Genet，2014，11:111