遗传学基因突变篇1

一、遗传学规律类试题

1.配子频率法解题

【答案】B

【解题模板】（1）如果只有男性患者，且患病男性的父亲和儿子都是患者，则属于伴Y染色体遗传。

（2）如果具有“无中生有”、“隔代相传”的特征，则属于隐性遗传病；如果具有“有中生无”、“代代相传”的特征，则属于显性遗传病。

（3）如果是显性遗传病，且符合“男病母女皆病，女正父儿皆正”，则属于X染色体上显性遗传病，否则属于常染色体显性遗传病。如果是隐性遗传病，且符合“男病正女皆正，女病父儿皆病”，则属于X染色体上隐性遗传病，否则属于常染色体上隐性遗传病。

（4）杂交后代概率的计算：假设两个亲本出现的概率分别为c和d，在把亲本出现的概率当作1时求出的杂交后代中某一基因型或表现型出现的概率为e，则杂交后代中某一基因型或表现型的个体出现的概率为e×c×d。

（5）自交后代概率的计算：假设某亲本出现的概率为a，在把亲本出现的概率当作1时求出自交后代中某一基因型或表现型出现的概率为b，则自交后代中某一基因型或表现型的个体出现的概率为b×a。

二、遗传判断实验设计题

1.细胞质遗传与细胞核遗传判断性实验题模板

【例4】有人发现某种植物的果实有长果和圆果2种表现型。请你设计一个实验探究果型的遗传是细胞质遗传还是细胞核遗传。用图解和简洁语言回答。

【答案】正交P：长果×圆果F1：反交P：白花×圆果F1。若正交与反交产生的F1的性状表现都与母本相同，则该果型的遗传为细胞质遗传；若正交与反交产生的F1的性状表现都与母本无关，表现为长果或白花的一种，则该果型的遗传为细胞核遗传。

【解题模板】（1）无论正交还是反交，雌雄配子异型生物的细胞质遗传的特点都是：母系遗传；后代分离不会出现一定的分离比。在细胞核常染色体上基因的遗传中，正交、反交的后代表现型一致。

（2）通过观察正交和反交结果，进行生物遗传类型的判断。若正交和反交后代表现不一致，都只与母本性状相同，则为细胞质遗传；若正交和反交的后代的表现型相同（与母本性状无关）且比例一致，则是细胞核常染色体上基因的遗传；若正交和反交的后代的表现型与性别相关联，则是性染色体上基因的遗传。

（3）细胞质遗传与伴性遗传的区别：虽然正交、反交结果不同，但伴性遗传仍然符合孟德尔的遗传规律，后代有一定的分离比，且具有一定的规律；细胞质遗传在雌雄配子同型的生物中不表现为母系遗传；不适用于性状受环境因素的影响、果皮和种皮性状表现延迟以及胚乳遗传性状等问题。

2.相对性状中的显性与隐性判断性实验设计模板

【例5】已知皮特兰猪的黑斑与棕斑点为1对相对性状，由常染色体上的等位基因A与a控制。在自由放养多年的一群猪中（棕斑的基因频率与黑斑的基因频率相等），随机选出1头棕斑雄猪和6头黑斑雌猪，分别，每头雌猪产10头小猪。在60头小猪中，30头黑斑，30头棕斑。为了确定黑斑与棕斑这对相对性状的显、隐性关系，用上述自由放养的猪群（假设无突变发生）为实验材料，再进行新的杂交实验，应该怎样进行？简要写出杂交组合、预期结果并得出结论。

【答案】从猪群中选择多对黑斑猪与黑斑猪杂交（黑斑猪×黑斑猪），如果后代出现棕斑小猪，则黑斑为显性，棕斑为隐性；如果后代全部为黑斑小猪，则棕斑为显性，黑斑为隐性。同理，可选择多对棕斑猪与棕斑猪杂交，如果后代出现黑斑小猪，则棕斑为显性，黑斑为隐性；如果后代全部为棕斑小猪，则黑斑为显性，棕斑为隐性。

【例8】已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状（红眼W，白眼w），且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。现有若干红眼和白眼果蝇，某实验小组欲用一次性实验证明这对基因位于何种染色体上。下列相关叙述中错误的是（）

A.若子代雌雄果蝇全部为红眼，则这对基因位于常染色体或X、Y染色体的同源区段上

B.若子代雌果蝇全部为红眼，雄果蝇全部为白眼，则这对基因位于X染色体的非同源区段上

C.若子代雌雄果蝇均既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上

D.这对基因也可能只位于Y染色体上

【答案】D

【解题模板】（1）常染色体上的基因控制的性状遗传，雌雄个体表现型是一致的，与性别无关；性染色体上的基因控制的性状遗传，雌雄个体表现型存在差异，与性别相关联。

（2）选取2亲本进行正交、反交实验，若雌雄后代的分离比相同，则位于常染色体上；若雌雄后代有时结果不一样，则位于性染色体上。

（3）找准同一种生物的同一性别群体，看其患者中雌性与雄性之间的比例是否为1∶1。若是，则最可能是常染色体上的基因控制的遗传；若不是，则最可能是性染色体上的基因控制的遗传。

（4）对于只存在于Y染色体上的基因控制的性状，则仅限雄性遗传。

（5）纯合隐性雌性个体与纯合显性雄性个体杂交，若子代雌雄性全为显性，则基因位于X、Y染色体的同源区段上；若子代雌性全为显性，雄性全为隐性，则基因只位于X染色体的非同源区段上。

5.显性突变与隐性突变的判断性实验设计模板

【例9】石刀板是一种名贵蔬菜，为XY型性别决定雌、雄异株植物。野生型石刀板叶窄，产量低。现有几株阔叶石刀板（有雌株、雄株），雄株的产量高于雌株。若已证实阔叶为基因突变所致，请你设计一个简单实验方案判定该突变是显性突变还是隐性突变。

【答案】选用多株阔叶突变型石刀板雌、雄相交，若杂交后代出现了野生型，则为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则为隐性突变所致。

【解题模板】（1）显性突变是由隐性基因突变成显性基因，突变一旦完成，则立即表现出显性性状，选取具有突变性状的亲本进行杂交，子代会表现出原有性状。

（2）隐性突变是由显性基因突变成隐性基因，性状往往不会立即表现，直到出现隐性纯合子为止。若选取具有突变性状的亲本进行杂交，则后代只表现出突变性状。

6.环境因素影响与基因控制性状的判断性实验设计模板

【解题模板】（1）实验原理一般由“自变量和因变量之间的关系（目的原理）+实验具体过程的描述（操作原理或书本原理）+自变量的观察指标（检测原理）”组成。如“为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状态为观测指标”的实验原理可描述为：胰岛素具有降低血糖的作用（自变量和因变量之间的关系）。体内胰岛素含量过高时，引起血糖水平下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状（自变量的观察指标），此症状可通过补充葡萄糖溶液得到缓解（实验具体过程的描述）。

（2）验证性实验标题的模板：验证（或证明）……（自变量）对……（因变量）的影响；验证（或证明）……（自变量）与……（因变量）之间的关系。

（3）对照组是指保持原有状态（未做处理）或已知影响因素所造成结果的一组实验。实验组是人为改变条件（人为特别处理）或未知实验结果的一组实验。加法原理：与常态相比，人为增加某种影响因素的原理。如探究不同酸碱度对唾液淀粉酶的影响实验，加酸和加碱的一组为实验组。减法原理：与常态相比，人为去除某种因素即减法原理。如验证光合作用产生淀粉的实验，施加人为因素的一组，即遮光组为实验组。值得说明的是鉴定性实验及遗传规律实验可以不设置对照。

2.探究性实验的解题模板

【例12】现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度、和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用具设计实验步骤，写出可能出现的实验结果，以及相应的结论。

材料和用具：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。

（2）看材料用具：生物学材料选择是否得当，实验器材选择是否合理，药剂选择、使用、用量是否准确。

（3）看条件：是否需要搅拌、加热等，实验所需的温度、光照等条件是否合理。

（4）看步骤：步骤的顺序是否合理，步骤是否完整，具体操作是否违反生物学基本原理。

遗传学基因突变篇2

【关键词】：植物分子；群体；遗传学；研究

中图分类号：Q37文献标识码：E文章编号：1006-0510(2008)09091-04

分子群体遗传学是在经典群体遗传的基础上发展起来的，它利用大分子主要是DNA序列的变异式样来研究群体的遗传结构及引起群体遗传变化的因素与群体遗传结构的关系，从而使得遗传学家能够从数量上精确地推知群体的进化演变，不仅克服了经典的群体遗传学通常只能研究群体遗传结构短期变化的局限性，而且可检验以往关于长期进化或遗传系统稳定性推论的可靠程度。同时，对群体中分子序列变异式样的研究也使人们开始重新审视达尔文的以"自然选择"为核心的进化学说。到目前为止，分子群体遗传学已经取得长足的发展，阐明了许多重要的科学问题，如一些重要农作物的DNA多态性式样、连锁不平衡水平及其影响因素、种群的变迁历史、基因进化的遗传学动力等，更为重要的是，在分子群体遗传学基础上建立起来的新兴的学科如分子系统地理学等也得到了迅速的发展。文中综述了植物分子群体遗传研究的内容及最新成果。

1.理论分子群体遗传学的发展简史

经典群体遗传学最早起源于英国数学家哈迪和德国医学家温伯格于1908年提出的遗传平衡定律。以后，英国数学家费希尔、遗传学家霍尔丹(HaldaneJBS)和美国遗传学家赖特(WrightS)等建立了群体遗传学的数学基础及相关计算方法，从而初步形成了群体遗传学理论体系，群体遗传学也逐步发展成为一门独立的学科。群体遗传学是研究生物群体的遗传结构和遗传结构变化规律的科学，它应用数学和统计学的原理和方法研究生物群体中基因频率和基因型频率的变化，以及影响这些变化的环境选择效应、遗传突变作用、迁移及遗传漂变等因素与遗传结构的关系，由此来探讨生物进化的机制并为育种工作提供理论基础。从某种意义上来说，生物进化就是群体遗传结构持续变化和演变的过程，因此群体遗传学理论在生物进化机制特别是种内进化机制的研究中有着重要作用。

在20世纪60年代以前，群体遗传学主要还只涉及到群体遗传结构短期的变化，这是由于人们的寿命与进化时间相比极为短暂，以至于没有办法探测经过长期进化后群体遗传的遗传变化或者基因的进化变异，只好简单地用短期变化的延续来推测长期进化的过程。而利用大分子序列特别是DNA序列变异来进行群体遗传学研究后，人们可以从数量上精确地推知群体的进化演变，并可检验以往关于长期进化或遗传系统稳定性推论的可靠程度。同时，对生物群体中同源大分子序列变异式样的研究也使人们开始重新审视达尔文的以"自然选择"为核心的生物进化学说。20世纪60年代末、70年代初，Kimura、King和Jukes相继提出了中性突变的随机漂变学说:认为多数大分子的进化变异是选择性中性突变随机固定的结果。此后，分子进化的中性学说得到进一步完善，如Ohno关于复制在进化中的作用假说:认为进化的发生主要是重复基因获得了新的功能，自然选择只不过是保持基因原有功能的机制；最近Britten甚至推断几乎所有的人类基因都来自于古老的复制事件。尽管中性学说也存在理论和实验方法的缺陷，但是它为分子进化的非中性检测提供了必要的理论基础。目前，"选择学说"和"中性进化学说"仍然是分子群体遗传学界讨论的焦点。

1971年，Kimura最先明确地提出了分子群体遗传学这一新的学说。其后，Nei从理论上对分子群体遗传学进行了比较系统的阐述。1975年，Watterson估算了基于替代模型下的DNA多态性的参数Theta(θ)值和期望方差。1982年，英国数学家Kingman构建了"溯祖"原理的基本框架，从而使得以少量的样本来代表整个群体进行群体遗传结构的研究成为可能，并可以进一步推断影响遗传结构形成的各种演化因素。溯祖原理的"回溯"分析使得对群体进化历史的推测更加合理和可信。1983年，Tajima推导了核甘酸多样度参数Pi(π)的数学期望值和方差值。此后，随着中性平衡的相关测验方法等的相继提出，分子群体遗传学的理论及分析方法日趋完善。

近20年来，在分子群体遗传学的基础上，又衍生出一些新兴学科分支，如分子系统地理学(molecularphylogeography)等。系统地理学的概念于1987年由Avise提出，其强调的是一个物种的基因系谱当前地理分布方式的历史成因，同时对物种扩散、迁移等微进化历史等进行有效的推测。

2.实验植物分子群体遗传研究内容及进展

基于DNA序列变异检测手段的实验分子群体遗传学研究始于1983年，以Kreitman发表的"黑腹果蝇的乙醇脱氢酶基因位点的核苷酸多态性"一文为标志。以植物为研究对象的实验分子群体遗传学论文最早发表于20世纪90年代初期，但是由于当时DNA测序费用昂贵等原因，植物分子群体遗传学最初发展比较缓慢，随着DNA测序逐渐成为实验室常规的实验技术之一以及基于溯祖理论的各种计算机软件分析程序的开发和应用，实验分子群体遗传学近10年来得到了迅速的发展，相关研究论文逐年增多，研究的植物对象主要集中在模式植物拟南芥(Arabidopsisthaliana(L.)Heynh.)及重要的农作物如玉米(ZeamaysL.)、大麦(HordeumvulgareL.)，水稻(OrazysativaL.)、高粱(SorghumbicolorL.)、向日葵(HelianthusannuusL.)等上。其研究内容涵盖了群体遗传结构(同源DNA分化式样)、各种进化力量如突变，重组，连锁不平衡、选择等对遗传结构的影响、群体内基因进化方式(中性或者适应性进化)、群体间的遗传分化及基因流等。同时，通过对栽培物种与野生祖先种或野生近缘种的DNA多态性比较研究，分子群体遗传学在研究作物驯化的遗传学原因及结果等也取得了重要的进展，如作物驯化的遗传瓶颈，人工选择对"驯化基因"核苷酸多态性的选择性清除(selectivesweep)作用等等。

2.1植物基因或基因组DNA多态性

分子群体遗传学的研究基础是DNA序列变异。同源DNA序列的遗传分化程度是衡量群体遗传结构的主要指标，其分化式样则是理解群体遗传结构产生和维持的进化内在驱动力诸如遗传突变、重组、基因转换的前提。随着DNA测序越来越快捷便利及分子生物学技术的飞速发展，越来越多的全基因组序列或者基因序列的测序结果被发表，基因在物种或群体中的DNA多态性式样也越来越多地被阐明。

植物中，对拟南芥和玉米基因组的DNA多态性的调查最为系统，研究报道也较多。例如，Nordborg等对96个样本组成的拟南芥群体中的876个同源基因片段(0.48Mbp)的序列单核苷酸多态性进行了调查，共检测到17000多个SNP，大约平均每30bp就存在1个SNP位点。而Schmid等的研究结果显示:拟南芥基因组核甘酸多态性平均为0.007(W)。Tenaillon等对22个玉米植株的1号染色体上21个基因共14420bp序列的分析结果显示玉米具有较高的DNA多态性(1SNP/27.6bp、=0.0096)。Ching等研究显示:36份玉米优系的18个基因位点的非编码区平均核苷酸多态性为1SNP/31bp，编码区平均为1SNP/124bp，位点缺矢和插入则主要出现在非编码区。此外，其他物种如向日葵、马铃薯(Solanumtuberosum)、高粱、火矩松(PinustaedaL.)、花旗松(Douglasfir)等中部分基因位点的DNA多态性也得到调查，结果表明不同的物种的DNA多态性存在较大的差异。

繁育方式是显著影响植物基因组的DNA多态性重要因素之一。通常来说，自交物种往往比异交物种的遗传多态性低，这已经被一些亲缘关系相近但繁育方式不同的物种如Lycopersicon属植物和Leavenworthia属植物的种间比较研究所证实。但是在拟南芥属中则不然，Savolainen等比较了不同繁育方式的两个近缘种Arabidopsisthaliana(自交种)和Arabidopsislyrata(异交种)的乙醇脱氢酶基因(AlcoholDehydrogenase)的核苷酸多态性，结果发现A.thaliana的核苷酸多态性参数Pi值为0.0069，远高于A.lyrata的核苷酸多态性(Pi=0.0038)。

2.2连锁不平衡

不同位点的等位基因在遗传上不总是独立的，其连锁不平衡程度在构建遗传图谱进行分子育种及图位克隆等方面具有重要的参考价值。Rafalski和Morgante等在比较玉米和人类群体的连锁不平衡和重组的异同时对连锁不平衡的影响因素做了全面的阐述，这些因素包括繁育系统、重组率、群体遗传隔离、居群亚结构、选择作用、群体大小、遗传突变率、基因组重排以及其他随机因素等。物种的繁育系统对连锁不平衡程度具有决定性的影响，通常来说，自交物种的连锁不平衡水平较高，而异交物种的连锁不平衡水平相对较低。但是也有例外，如野生大麦属于自交物种，然而它的连锁不平衡水平极低。

拟南芥是典型的自交植物，研究表明:拟南芥组基因大多数位点的连锁不平衡存在于15～25kb左右的基因组距离内，但是在特定位点如控制开花时间的基因及邻接区域，连锁不平衡达到250kb的距离。拟南芥基因组高度变异区段同样具有较强的连锁不平衡。这些研究结果说明拟南芥非常适合构建连锁图谱，因为用少量的样本就可以组成一个有效的作图群体。除拟南芥外，其它自交物种大多表现出较高的连锁不平衡水平，如大豆的连锁不平衡大于50kb；栽培高粱的连锁不平衡大于15kb；水稻的Xa位点连锁不平衡可以达到100kb以上。

与大多数自交物种相比，异交物种的连锁不平衡程度则要低得多。例如，玉米的1号染色体的体连锁不平衡衰退十分迅速，大约200bp距离就变得十分微弱，但是在特定的玉米群体如遗传狭窄的群体或者特定基因位点如受到人工选择的位点，连锁不平衡水平会有所增强。野生向日葵中，连锁不平衡超过200bp的距离就很难检测到(r=0.10)，而栽培向日葵群体连锁不平衡程度则可能够达到约1100bp的距离(r=0.10)。马铃薯的连锁不平衡在短距离内下降迅速(1kb降到r2=0.2左右)，但在1Kb以外下降却十分缓慢(10cM降到r2=0.1)。此外，异交繁育类型的森林树种如火矩松、花旗松等同样显示出低水平的连锁不平衡。

2.3基因组重组对DNA多态性的影响

基因组的遗传重组是指二倍体或者多倍体植物或者动物减数分裂时发生的同源染色体之间的交换或者转换。它通过打破遗传连锁而影响群体的DNA多态性式样，其在基因组具点发生的概率与该位点的结构有很大的关系，基因组上往往存在重组热点区域，如玉米的bronze(bz)位点，其重组率高于基因组平均水平100倍以上；并且重组主要发生在染色体上的基因区域，而不是基因间隔区。同时，在基因密度高的染色体区段比基因密度低的染色体区段发生重组的频率也要高得多；在不同的物种中，基因组重组率平均水平也有很大的差异。如大麦群体基因组的重组率为=7～8×10-3，高于拟南芥(=2×10-4)40倍，但只有玉米(=12～14×10-3)的一半左右。

目前有很多关于重组和DNA多态性之间的相关关系的研究，但是没有得到一致的结论。部分研究显示重组对DNA多态性具有较强的影响。如Tenaillon等研究显示玉米1号染色体的DNA多态性高低与重组率具有较高的相关性(r=0.65，P=0.007)，野生玉米群体、大麦及野生番茄也都存在同样的现象。而在拟南芥中，重组对DNA多态性的贡献率就非常低。Schmid等用大量的基因位点对拟南芥群体的核苷酸多态性进行调查后发现:重组率与核苷酸多态性相关关系不显著；Wright等调查了拟南芥1号和2号染色体的6个自然群体序列变异式样，结果显示，在着丝粒附近重组被抑制的染色体区域，核苷酸多态性并没有随之降低。说明了拟南芥基因组的重组率与DNA多态性并没有必然的相关关系。Baudry等对番茄属内5个种进行了比较研究，结果也显示重组对种群间的DNA多态性的影响也不明显。

2.4基因进化方式(中性进化或适应性进化)

分子群体遗传学有两种关于分子进化的观点:一种是新达尔文主义的自然选择学说，认为在适应性进化过程中，自然选择在分子进化起重要作用，突变起着次要的作用。新达尔文主义的主要观点包括:任何自然群体中经常均存在足够的遗传变异，以对付任何选择压力；就功能来说，突变是随机的；进化几乎完全取决于环境变化和自然选择；一个自然群体的遗传结构往往对它生存的环境处于或者接近于最适合状态；在环境没有发生改变的情况下，新突变均是有害的。另一种是日本学者Kimura为代表的中性学说，认为在分子水平上，种内的遗传变异(蛋白质或者DNA序列多态性)为选择中性或者近中性，种内的遗传结构通过注入突变和随机漂变之间的平衡来维持，生物的进化则是通过选择性突变的随机固定(有限群体的随机样本漂移)来实现，即认为遗传漂变是进化的主要原因，选择不占主导地位。这两种学说，在实验植物分子群体遗传学的研究中都能得到一定的支持。

对植物基因在种内进化方式的研究主要集中在拟南芥菜、玉米、大麦等农作物及少数森林树种。Wright和Gaut对2005以前发表的相关文章进行详细的统计，结果显示:拟南芥中大约有30%的基因表现为适应性进化；玉米中大约有24%的基因表现为非中性进化；大麦的9个基因中，有4个受到了选择作用的影响。

选择作用主要包括正向选择、平衡选择、背景选择及稳定选择，它们单独或者联合对特定基因的进化方式产生影响。如花旗松中的控制木材质量和冷硬性状的基因、火炬松的耐旱基因、欧洲山杨(Europeanaspen)的食草动物诱导的蛋白酶抑制基因(Herbivore-inducedProteaseInhibitor)等，经检测在各自的群体受到了正向选择、平衡选择、背景选择单独或者多重影响。植物抗性基因(R基因)是研究得比较深入的一类基因，大部分研究结果显示抗性基因具有高度的多态性，并经受了复杂的选择作用。Liu和Burke对栽培大麦和野生大麦群体中9个基因在调查显示其中的8个基因受到稳定选择。Simko等对47份马铃薯66个基因位点调查表明，大部分基因位点在马铃薯群体进化过程中受到了直接选择或者分化选择作用。以上对不同物种的不同基因位点的研究都强调了分子进化的非中性的结果，这说明选择在基因的进化过程中具有非常重要的作用；另一方面，中性进化的结果报道较少，或被有意或者无意地忽略，事实上即使在强调选择作用的研究文献中，仍然有相当一部分基因表现为中性进化，说明在种内微观进化的过程中，选择作用和中性漂变作用可能单独或者联合影响了物种内不同的基因位点，共同促进了物种的进化。

2.5群体遗传分化

分子群体遗传学一个重要的研究内容是阐明物种不同群体之间甚至不同物种群体之间(通常近缘种，如栽培种及其近缘种或祖先野生种)遗传结构的差异即遗传分化，并推测形成这种差异的原因，从而使人能够更好地理解种群动态。

遗传学基因突变篇3

在watson和crick发现dna双螺旋结构后的50多年里，基因工程药物在治疗人类疾病中逐渐占据一席之地，人类基因组计划的完成为基因治疗开辟了更广阔的空间。近年来随着遗传学的新兴学科——表观遗传学在人类疾病治疗方面获得了越来越多的证据[1]。它从分子水平上揭示复杂的临床现象，为解开生命奥秘及征服疾病带来新希望。

表观遗传学是研究没有dna序列变化的情况下，生物的表型发生了可遗传改变的一门学科[2]。表观遗传学即可遗传的基因组表观修饰，表观修饰包括：dna甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、x染色体失活、基因组印记、非编码rna调控等[3],任何一方面的异常都可能导致疾病,包括癌症、染色体不稳定综合征和智力迟钝[4]等。表观遗传的改变是可逆的,这就为治疗人类疾病提供了乐观的前景。本文从表观遗传学与人类疾病、环境与表观遗传学的关系以及表观遗传治疗3个方面进行综述。

1表观遗传学修饰与人类疾病

1.1dna甲基化相关疾病

dna甲基化是指在dna甲基转移酶(dnmts)的催化下,将甲基基团转移到胞嘧啶碱基上的一种修饰方式。它主要发生在富含双核苷酸cpg岛的区域,在人类基因组中有近5万个cpg岛[5]。正常情况下cpg岛是以非甲基化形式(活跃形式)存在的，dna甲基化可导致基因表达沉默。dnmts的活性异常与疾病有密切的关系,例如位于染色体上的dnmt3b基因突变可导致icf综合征。有报道[6]表明，重度女性侵袭性牙周炎的发生与2条x染色体上tmp1基因去甲基化比例增高有关。dnmt基因的过量表达与精神分裂症和情绪障碍等精神疾病的发生也密切相关。风湿性疾病等自身免疫性疾病特别是系统性红斑狼疮(sle)与dna甲基化之间关系已经确定[7]，在sle病人的t细胞发现dnmts活性降低导致的异常低甲基化。启动子区的cpg岛过度甲基化使抑癌基因沉默,基因组总体甲基化水平降低导致一些在正常情况下受到抑制的基因如癌基因被激活[8],都会导致细胞癌变。

1.2组蛋白修饰相关疾病

组蛋白的修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化、adp核糖基化、羰基化等,组成各种组蛋白密码。其中,研究最多的是乙酰化、甲基化。一般来说，组蛋白乙酰化标志着其处于转录活性状态;反之，组蛋白低乙酰化或去乙酰化表明处于非转录活性的常染色质区域或异染色质区域。乙酰化修饰需要乙酰化转移酶(hats)和去乙酰化酶(hdacs)参与。组蛋白修饰酶异常可导致包括癌症在内的各种疾病，例如，h4k20的三甲基化是癌症中的一个普遍现象。甲基化cpg2结合蛋白2(mecp2)可使组蛋白去乙酰化导致染色质浓缩而失活,其中rett综合征就是mecp2的突变所致。

1.3染色质重塑相关疾病

染色质重塑是dna甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑复合物的共同作用。它通过影响核小体结构,为其他蛋白提供和dna的结合位点[9]。其中染色质重塑因子复合物主要包括swi/snf复合物和isw复合物。染色质重塑复合物如果发生突变,可导致染色质不能重塑,影响基因的正常表达，导致人类疾病。如果突变引起抑癌基因出现异常将导致癌症，例如：小儿科癌症中检测到snf5的丢失。编码swi/snf复合物相关的atp酶的基因atrx、ercc6、smarcal1的突变可导致b型cockayne综合征、schimke综合征甚至肿瘤。atrx突变可引起dna甲基化异常，从而导致数种遗传性的智力迟钝疾病如:x连锁α2地中海贫血综合征和smithfinemanmyers综合征,这些疾病与核小体重新定位的异常引起的基因表达抑制有关[10]。

1.4x染色体失活相关疾病

哺乳动物雌性个体不论有多少条x染色体,最终只能随机保留一条的活性。x染色体失活由x失活中心(xic)调控,xic调控x染色体失活特异性转录基因(xist)的表达。x染色体的不对称失活可导致多种疾病，例如男性发病率较高的wiskottaldrich综合征是由于wasp基因突变所致。x染色体的plp基因突变失活常导致pelizaeusmerzbacher病;x染色体的mecp2基因突变失活导致rett综合征[11]。在失活的x染色体中，有一部分基因因逃避失活而存在2个有活性的等位基因,使一些抑癌基因丧失功能,这是引发女性癌症的一个重要原因[12]。

1.5基因组印记相关疾病

基因组印记是指二倍体细胞的一对等位基因(父本和母本)只有一个可以表达，另一个因表观遗传修饰而沉默。已知在人体中有80多种印记基因。印记丢失导致等位基因同时表达或有活性的等位基因突变，均可引起人类疾病。一些环境因素,如食物中的叶酸也会破坏印记。印记丢失不仅影响胚胎发育，并可诱发出生后的发育异常。如果抑癌基因中有活性的等位基因失活可导致癌症的发生,如igf2基因印记丢失导致的wilms瘤[13]。15号染色体的表观遗传异常可导致praderwilli综合征(pws)和angelman综合征(as)，pws是由于突变导致父本表达的基因簇沉默，印记基因(如snurf/snrpn)在大脑中高表达所致;as是由于母本表达的ube3a或atp10c基因的缺失或受到抑制所致。beckwithweideman综合征(bws)是11号染色体表观遗传突变引起印迹控制区域甲基化的丢失，导致基因印记丢失引起[14]。

1.6非编码rna介导相关疾病

功能性非编码rna分为长链非编码rna和短链非编码rna。长链rna对染色质结构的改变起着重要的作用。短链rna对外源的核酸序列有降解作用以保护自身的基因组。小干涉rna(sirna)和微小rna(mirna)都属于短链rna，在人类细胞中小片段的sirna也可以诱导基因沉默。mirna能够促使与其序列同源的靶基因mrna的降解或者抑制翻译，在发育的过程中起着关键性作用。转录的反义rna可以导致基因的沉寂，引起多种疾病，如使地中海贫血病人的正常球蛋白基因发生甲基化。由于mirna在肿瘤细胞中的表达显著下调，p53基因可通过调控mirna34ac的表达治疗肿瘤。在细胞分裂时,短链rna异常将导致细胞分裂异常,如果干细胞发生这种情况也可能导致癌症。

2环境表观遗传学

对多基因复杂症状性疾病来说，单一的蛋白质编码基因研究远远不能解释疾病的发生机理，需要环境与外界因素的作用才会发病。疾病是外界因素与遗传因素共同作用的结果。流行病学研究已经证实，人类疾病与环境有明确的关系，高血压、中风、2型糖尿病、骨质疏松症等疾病的发病率与环境有着密切的关系[15]。特别是在发育初期，不利的环境、营养的缺乏都有可能导致出生低体重、早产、胎儿发育不成熟等[16]。环境与dna甲基化的关系一旦建立，将为环境射线暴露与癌症发生提供依据[17]。

环境污染等不利因素均有可能增加基因的不稳定性，每个人对环境和饮食的敏感性可因先天遗传不同而不同，环境因素与个体遗传共同作用，决定潜在表观遗传疾病的危险性。有人推测上述因素肯定会在我们基因组上遗留下微量的基因表遗传学痕迹[1]。随着年龄增长，dna甲基化等化学修饰改变也在长时间中错误积累，这也有助于解释为什么很多疾病总是在人进入老年后才发生。由此可见，如果改变不良生活习惯、减少环境污染，都有可能降低表观遗传疾病的发病率。因此研究环境与表观遗传改变的关系对于预防和治疗人类疾病都有着重要的意义。

3表观遗传学药物

人类许多疾病都可能具有表观遗传学的改变，表观遗传学治疗研究如火如荼。已经发现许多药物可以通过改变dna甲基化模式或进行组蛋白的修饰等来治疗疾病。目前，很多药物处于研制阶段，尽管其有效性尚未得到充分证实，但给癌症、精神疾病以及其他复杂的疾病的治疗带来了希望。

3.1组蛋白去乙酰化酶抑制剂

目前发现的组蛋白去乙酰化酶抑制剂(hdacinhibitor)有近百种。其中fk228主要作用机制是抑制肿瘤细胞内组蛋白去乙酰化酶(hdac)活性,引起乙酰化组蛋白的积聚,从而发挥抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞周期阻滞、促进细胞凋亡或分化等作用[18]。fk228单独用药或与其他药物或方法联合应用表现出良好的抗肿瘤作用，同时还可阻碍血管生成，具有抑制肿瘤转移、逆转耐药性、调节免疫力等作用。fk228还具有治疗炎症、免疫性疾病、视网膜新生血管疾病及神经系统等多种疾病的药理学作用。

3.2dna甲基转移酶抑制剂

核苷类dna甲基转移酶抑制剂作用机理是在体内通过代谢形成三磷酸脱氧核苷，在dna复制过程中代替胞嘧啶，与dnmts具有很强的结合力。核苷类似物5氮杂胞苷(5azacytidine)是第一个发现的甲基化抑制剂，最初被认为是细胞毒性物质，随后发现它可抑制dna甲基化和使沉默基因获得转录性，用于治疗高甲基化的骨髓增生异常综合征，低剂量治疗白血病。其他核苷类dna甲基转移酶抑制剂有5氮2脱氧核苷(5aza2′deoxycytidine)，zebularine(5azacytidine的衍生物)[19]，5fluoro2′deoxycytidine，rg108，procainamide，psammaplins(4aminobenzoicacid衍生物)，mg98(寡聚核苷酸)等。dna甲基化抑制剂procainamide可用于抗心律失常。另外在茶叶和海藻中提取的egcg也显示具有体外活性。临床中应用反义寡核苷酸对dna甲基转移酶进行抑制正在进行实验。

3.3联合治疗

dna甲基化抑制剂与hdac抑制剂联合应用治疗疾病可能具有协同作用。进行表观修饰治疗后的细胞可能对于化疗、干扰素、免疫治疗更具有敏感性。在癌症的治疗方面，应当包括遗传治疗和表观遗传治疗两个方面，同时运用两种或两种以上表观修饰的方法对病人进行治疗对人类疾病意义重大。

3.4其他方法

人胚胎干细胞保留有正常基因印记，这些干细胞可能具有治疗意义[20]。另外，在女性细胞中非活性的x染色体中存在正常的野生型基因，如果选择正确的靶点，就有可能激活这个正常但是未被利用的野生型基因，从而对其进行基因治疗。有报道[21]运用rnai技术沉默胰岛β细胞相关基因，抑制胰岛淀粉样形成可能用来治疗糖尿病。短链脂肪酸(scfas)丙戊酸钠用于抗癫痫，丁酸可用来治疗结肠癌[22]等。sirna可在外来核酸的诱导下产生,通过rna干扰(rnai)清除外来核酸,对预防传染病有重要作用。目前，rna干扰已大量应用于包括肿瘤在内的疾病研究,为一些重大疾病的治疗带来了新的希望。

4结语

从表观遗传学提出到现在，人们对表观遗传学与人类疾病的发生有了更深入的认识。人类表观基因组计划(humanepigenomeproiect,hep)已经于2003年开始实施，其目的是要绘制出不同组织类型和疾病状态下的人类基因组甲基化可变位点(methylationvariableposition,mvp)图谱。这项计划可以进一步加深研究者对于人类基因组的认识,为表观遗传学方法治疗人类复杂疾病提供蓝图[1]。但是，表观遗传学与人类生物学行为(临床表型)有密切关系,人类对表观遗传学在疾病中的角色研究还处于初级阶段。应更进一步研究表观遗传学机制、基因表达以及与环境变化的关系，有效减少表观遗传疾病的发生风险，努力探索这片造福人类的前沿领域。

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遗传学基因突变篇4

关键词：遗传与进化高中生物复习心得体会

由于生物学科的知识内容与人们的生活联系较为密切，因此近年来高考生物的考察内容与往年相比更加的“接地气”。“遗传与进化”作为高中生物复习的重点内容，复习重点在于对知识的理解和题目的分析。笔者根据自己对这部分的复习经验与各位进行分享，希望能对大家的生物复习起到帮助作用。

一、有关“遗传与生物”的复习误区

（一）盲目的进行题海战术

许多同学在进行“遗传与生物”的复习时，由于该部分知识点较多且理解较为困难，同学常常会抓住一个知识点，并对其开展题海战术，到最后才发现，题目是做了不少，但是成绩却没有提高。减数分裂作为“遗传与进化”中的重点学习内容，由于减数分裂过程包含间期与分裂期，分裂期又可以分为减数第一次分裂和减数第二次分裂，不同的分裂期内染色体、DNA分子和染色单体的变化情况各有不同。许多同学仅针对“减数分裂”这一内容进行题海战术，没有对其中的细节进行练习，加重了同学的复习负担，会使一些基础薄弱的同学出现整体学习效果事倍功半的情况，影响其复习质量。

（二）不注重知识点之间的差异

在“遗传与进化”这部分知识中，有些知识点内容较为相似，例如，“染色体、染色单体和DNA”“基因重组和基因突变”“杂交育种和诱变育种”之间的概念差异。许多同学由于缺乏对于这些知识点的细节认知，致使其在做题的过程中造成不必要的丢分。

（三）缺乏对于知识的整理工作

许多同学喜欢购买一些将生物知识点整理好的辅导教材来进行生物的复习工作。这些辅导书的优点是将各单元的知识重点进行标注，并以提纲的形式将知识点进行罗列。同学依靠辅导书中的大纲来开展自己的复习内容，但是由于缺少自己对于知识点的整理工作，也会出现不知从何处复习的现象。

（四）没有做好反思工作

许多同学在拿到生物试卷后，第一个反应是先看自己的分数，在听完老师对于试卷的分析之后，就将试卷丢到一边。考试的意义不是为了衡量学生成绩的高低，而是通过考试内容让学生了解自己对于知识点的掌握情况。尤其是“遗传与进化”这部分进行考察时，试卷的侧重点在于对同学分析能力的考察，而许多同学由于没有对这部分的考察点进行及时的反思，导致在下一次的生物考试中，对这部分内容犯同样的错误，从而陷入生物复习的困境之中。

二、“遗传与进化”的复习重点

（一）掌握“遗传与进化”的基础知识

遗传与进化这部分内容涉及遗传因子的发现、基因和染色体的关系、基因的本质、基因的表达、基因突变及其他变异、杂交育种和基因工程以及现代生物进化理论的相关内容，其中又可以细分为若干个小知识点，因此同学必须做好这部分基础知识的学习工作。在对这部分知识点进行学习时，同学首先要充分利用课上的时间，不仅要时刻跟紧教师的教学步伐，还要将老师所讲的例如分离定律、自由组合定律、减数分裂、DNA分子结构和DNA的复制等重点内容进行有效的标注。目前高考的考察模式，基本都是对知识点进行逆向思维的考察，因此在对知识点进行学习时，要做好知识点的整体记忆。

习题分析：

下列关于基因的叙述中，正确的是：（）

A.用物理方法诱变处理可以提高突变几率

B.杂交育种均可形成新的基因

C.三倍体植物不能由受精卵发育而来

D.诱变获得的突变体普遍表现出优良性状

在这道选择题中，考察的就是学生对基因相关知识点的逆向思维。杂交育种是基因重组，并没有形成新的基因所以B错误。三倍体植物例如无籽西瓜是由受精卵发育而来所以C错误。诱变是基因突变，而这种基因突变是不具备定向突变的，而且难以表现出优良性状，所以D错误。因此A正确。

（二）对习题进行合理的选择

盲目的题海战术已经不适合当前的高考，尤其是在对“遗传与进化”这部分内容进行练习时，同学一定要做好习题的选择工作。例如，基因分离定律是“遗传与进化”中的难点部分，在做这种分析题时，首先要搞清楚父本、母本、等位基因、显性基因、隐性基因的定义及关系，在做题时，要选择出比较有代表性的习题进行练习。对这部分基础知识较为薄弱的同学可以向老师或同学进行请教，让他们帮忙圈出重点题型，以便于自己在课后进行及时的练习，达到提高成绩的目的。

（三）做好试卷反思工作

想要提高自己的生物复习效率的最好方法就是从试卷中找到自己的知识漏洞。在完成“遗传与进化”这部分教学内容时，教师通常会对这部分进行测试，老师在对这部分内容试卷分析时，对于自己的错误部分，同学一定做到认真听，及时记。“遗传与进化”这部分内容的考察常以分析题的形式出现，考察内容较为全面，因此在课后，同学要对这部分的分析题进行及时的反思，从教材中找出相关的知识点，并且对知识点进行反复理解，掌握知识点的精髓所在。为了有效的提高复习效率，同学应该对错题进行及时的整理，在对错题进行整理时，可以根据基因分离定律、自由组合定律、减数分裂、基因工程等考查内容开展错题的整理工作。

三、结语

同学在对“遗传与生物”这部分内容进行复习时，由于这部分内容与当前的生物热点话题联系的较为紧密，同学要及时掌握与“遗传与生物”有关的生物动态，了解与“遗传与进化”有关的生物热点话题，实现自己整体学习水平的提高。

参考文献：

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遗传学基因突变篇5

【关键词】帕金森病

DifferencestudyonsporadicParkinsonsdiseaseandfamilialParkinsonsdiseaseinexon4ofParkingene

【Abstract】AIM:Tostudythedifferenceofexon4mutationofParkingenebetweensporadicParkinsonsdisease(SPD)andfamilialParkinsonsdisease(FPD)byPCR，genesequencedetectionandTDI-FPtechnique，toexploretheimportantroleofParkingeneinthepathogenesisofParkinsonsdisease，andtoestablishanewmethodforgenotypingofmutationpatterns.METHODS:Theexperimentgroupincluded36FPDpatientsand114SPDpatients，andthecontrolgroupconsistsof150healthysubjects.ThetargetDNAfragmentofParkingeneexon4wasamplifiedbypolymerasechainreactionandthelostfragmentswerechosen.Amutationtypeandawidenesstypewereestablishedbycloneandgenesequencedetection.TheFPvalueoftheR110orTAMRA-labeledddNTPwasdetectedbyTDI-FPassaytodeterminetheSNPmutationgenotype.RESULTS:Ofthe36caseswithFPD，targetDNAfragmentlostwasfoundin10cases(27%)andpointgenemutationwasfoundin4cases(11%).Ofthe114caseswithSPD，targetDNAfragmentlostwasfoundinonly2(1%)cases，butpointgenemutationwerefoundin48(42%)cases.However，inthecontrolgroup，notargetDNAfragmentlostwasfound，whilepointmutationwasfoundin10(6%)cases.CONCLUSION:ParkingenemutationmaybeoneofthekeyfactorsinthepathogenesisofParkinsonsdisease.SporadicParkinson'sdiseaseandfamilialParkinsonsdiseasehavedifferentmutationpatterns，whichmayberelatedwiththedifferentpathogenesisofSPDandFPD.

【Keywords】Parkinsondisease；genes;mutation;exons

【摘要】目的：通过聚合酶链式反应（PCR）、基因测序技术及TDIFP技术，检测散发性与家族性帕金森病Parkin基因4号外显子突变的差异性，探讨Parkin基因突变在PD发病机制中的作用，同时建立一种新的突变检测方法.方法:以36例家族性及114例散发性PD患者为实验对象，150名正常健康人为阴性对照，通过PCR扩增含Parkin基因4号外显子的DNA片段，电泳分析初次筛选片段缺失者.基因测序技术对无缺失片段进行克隆、测序，筛选出突变型及野生型.最后应用TDIFP技术检测R110或TAMRA标记ddNTP的FP值，鉴定Parkin基因4号外显子的基因点突变型.结果:在36例家族性PD患者中共发现10例4号外显子缺失突变，占27％，点突变有4例，占11%；114例散发性PD患者中仅有2例4号外显子缺失突变，占1%，而点突变则有48例，占42%.150例阴性对照组中无缺失突变，点突变10例，占6%.结论:Parkin基因突变可能是PD发病的重要因素之一，而散发性与家族性帕金森病具有不同的突变类型，可能与其具有不同的发病机制相关联.

【关键词】帕金森病；基因，突变；外显子

0引言

Parkin基因是目前研究发现与帕金森病（Parkinsonsdisease，PD）发病密切相关的遗传易感基因之一，该基因包括12个外显子，有多处突变，其中以4号外显子（exon4）为主，该外显子处于Parkin基因的突变热点区域.对该外显子的突变规律的研究对于揭示PD的遗传学特性具有重大指导意义.

1资料和方法

11临床资料实验组PD患者150（男98，女52），平均年龄（45±20）岁，平均发病年龄（40±12）岁.包括36例家族性及114例散发性PD患者均为1999-02/2003-06我科住院接受苍白球或丘脑毁损手术的患者，符合第一届全国锥体外系会议制订的PD诊断标准.全部病例均无血缘关系.具有家族遗传病史的患者中母系遗传16例，源自父系14例，同时有母系和父系家族史者2例，无法判明是母系还是父系4例.全部实验组中早发型PD40例.对照组150例（其中男98名，女52名，年龄20～67岁，平均45±15岁）系门诊健康查体者，排除锥体外系及其他神经系统变性疾病，其性别及年龄分布两组间无显著性差异（P>005）.

12方法

121提取基因组DNA抽取患者及对照组肘静脉血2mL，加05mL的20mL/LEDTA抗凝，应用ReadyPCRTM(华美公司生产)全血基因组DNA纯化系统提取全血基因组DNA.

122目标DNA片段的提取应用PCR扩增技术对Parkin基因4号外显子进行扩增.从Medline查Genbank，参照Parkin基因的序列，应用DNAStar软件设计exon4引物（上海博雅生物技术有限公司合成）.上游引物序列为：5′TGCAGCATTATTAGCCACTTCTT3′，下游引物序列为：5′TTCGGCTATCATTAACTATCACAA3′.反应体系为：MgCl2、dNTPS（10mmol/L）、10×buffer各25μL，P1和P2各1μL，Taq聚合酶1单位.加水补足25μL.反应条件为94℃变性10min；55℃退火30s，72℃延伸30min；进行40个循环，72℃延伸10min.取5μLPCR扩增产物在15mL/L琼脂糖凝胶电泳，溴乙锭染色、显带，观察条带缺失情况.

123基因测序分析分别对家族性、散发性及阴性对照组中未出现exon4缺失突变的PCR扩增序列5例进行分子克隆，方法：对DNA琼脂糖凝胶电泳鉴定、回收，与T载体连接，体系如下：T载体1μL，目的片段4μL，solutionⅠ5μL16℃1～4h.转化大肠杆菌DH5a涂Amp＋板子.挑单克隆，37℃摇匀过夜提质粒.酶切鉴定.送上海博雅生物技术有限公司对其DNA进行测序，筛选出阳性对照（突变型）及阴性对照（野生型）.

124突变位点的SNP测定应用TDIFP技术，测定Parkin基因4号外显子的601位GA的突变.参考国外文献的上下游碱基引物序列，确定SNP引物5′CGGGAAAACTCAGGGTACAGTGCA3′进行突变位点的末端碱基荧光偏振插入，确定突变碱基类型.微孔板每孔加入5μLPCR扩增产物，加入2μL1×PCR消化酶（核酸外切酶Ⅰ和碱性磷酸酶），37℃反应1h，清除游离的PCR引物P1和P2及dNTPs；80℃水浴15min，失活PCR消化酶.随后每孔加入13μLAcycloPrimeFP混合物（AcycloPol聚合酶005μL，10倍反应缓冲液2μL，R110ddGTP、TAMRAddATP混合液1μL，SNP引物05μL，加水补足13μL）.方法：将微孔板置于热循环仪，95℃预变性2min，95℃15s，63℃30s，共25个循环；室温15min.微孔板在wallac1420、VICTOR2TM1420multilabelcounter上分别检测R110和TAMRA的FP值.

2结果

21初次PCR扩增结果在36例家族性PD患者中共发现10例4号外显子缺失突变，占27％，114例散发性PD患者中仅有2例4号外显子缺失突变，占1%，150例阴性对照组中无缺失突变（Fig1）.

图1Parkin基因第4号外显子PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳分析略

图2G601-ATDI-FP检测结果略

22TDIFP检测Parkin基因4号外显子（核心区域）突变检测，36例家族性PD患者中发生601位点GA突变型有4例，占11%；114例散发性PD患者中发生601位点GA突变型则有48例，占42%.150例阴性对照组中601位点GA突变型10例，占6%（Fig2）.

23基因测序分析Parkin基因4号外显子（核心区域）的PCR产物与T载体重组克隆扩增后，送上海博雅生物技术有限公司对其DNA进行测序，结果显示，15例基因测序结果与TDIFP检测的601位GA突变型（阳性对照）及野生型（阴性对照）结果完全一致.

3讨论

PD的发病机制迄今尚未完全明确，目前认为是遗传因素与环境因素共同作用的结果.有证据表明，长期接触锰、有机氯等化学物质的人帕金森病患病率高，吸毒人员吸食MPTP引起与帕金森病相同的神经病理变化和临床表现.因此，环境毒素在体内蓄积对神经元的破坏引起帕金森病的假设得到了多数学者的认同.但近年来随着基础研究的日益深入，遗传因素在PD发病中的作用日益引起人们的关注，因为单纯环境因素无法解释为什么人群中许多具有相同环境暴露的个体并不都患病，提示个体存在对帕金森病易感性的差异.

遗传易感性是由遗传易感基因决定的，目前发现与PD发病相关的基因有多种，但Parkin基因是研究证实与PD发病确切相关的基因之一.该基因位于第6号染色体长臂的252～27区（6q252～27），位于遗传标记D6S305和D6S253之间［2］.与帕金森病的常染色体隐性遗传有关.整个基因（包括内含子、外显子及调控区）长度有5000000bp，是迄今发现最长的遗传基因，包括12个外显子，其核心编码区为2960bp的核苷酸序列构成，其中含有一个1395bp的开放阅读框架，编码一个包含有465个氨基酸的蛋白质，即Parkin蛋白.该蛋白具有两个环指样结构和一个泛素结构域，核心区域包括3～7个外显子，编码具有76个氨基酸的多肽，可与细胞蛋白共价结合，形成一个分枝多聚泛素链，与26降解的蛋白片段相连接，形成淀粉样沉淀物.Parkin蛋白在泛醌水解酶E3和UbcH7、UbcH8中起重要作用.而其他与PD发病相关的基因如a－共核蛋白基因等所编码的蛋白也是Parkin蛋白的靶蛋白之一.Exon4位于Parkin基因核心编码区（2096bp）中的514～635bp之间，共122bp.编码Parkin蛋白氨基酸序列138～178位.目前研究发现其601位碱基GA的突变，可引起Parkin蛋白氨基酸167位丝氨酸（AGC）S天门冬酰胺(AAC)N的改变，进而影响蛋白质的一、二级结构和功能的改变.

PD按遗传发病形成可分为家族性与散发性两种，家族性PD约占PD总数的10%～15%左右，具有明显家族遗传倾向（显性或隐性），而散发性PD则占PD的绝大多数，无明显遗传倾向，但表现为某种遗传易感性，目前认为家族性PD与散发性PD可能有不同的发病机制，家族性PD被认为是遗传基因的缺陷所致，可能仅有某些基因异常就可引起该病.而散发性PD则被认为是遗传易感性与环境因素共同作用的结果.具体结合Parkin基因exon4，Parkin基因的突变分为突变缺失和点突变，家族性PD主要表现为exon4的部分或全部缺失，（约占27%左右），而散发性PD则主要表现为exon4的点突变.易感基因的热点突变，可引起Parkin蛋白一、二级结构改变，进而影响其功能.最终导致多巴胺能神经元内蛋白水解通路障碍，细胞内淀粉样物质沉积，导致神经元死亡.

研究表明Parkin基因外显子的突变并非青少年型PD所特有，而且点突变是比缺失突变更多见的疾病表型，这与PD的临床发病规律相吻合.散发性PD占PD的绝大多数，其发病机制涉及到氧化应激、遗传易感、环境因素、线粒体缺陷等多种因素.目前对于散发性PD的遗传易感基因的研究主要集中在线粒体及其相关解毒酶，除了已经证实的解毒酶CYP2D6B、P4502D6L为PD易感基因外，目前关于散发PD相关核DNA的研究，发现有Mn超氧化物歧化酶的功能异常.该酶功能异常直接导致氧化应激反应异常，最终导致PD患者脑内黑质多巴胺能神经元的变性坏死.而研究发现Mn超氧化物歧化酶基因位于Parkin基因的转录起始部位，其功能与Parkin基因密切相关.

我们采用TDIFP技术(即膜板指导的荧光染料终止物掺入反应荧光偏振检测技术templatedirecteddyeterminatorincorporationwithfluorescencepolarizationdetection)是检测单核苷酸多态性（SNP）的重要方法，其是以FP（fluorescencepolarization荧光片镇）为基础，当荧光素分子被平面偏振光激发时，会在固定的平面发射出与其分子量成正比的偏振荧光.如果荧光素分子量较小，在溶液中自由旋转的速度较快，他会向各个方向发出发射光，荧光偏振不能保持.但当荧光素分子量较大时，其旋转速度就会减慢，其在特定时间内向同一方向发出发射光，荧光偏振就会保持下来.通过测定荧光素分子的FP(单位为Mp)，就可以知道加入的ddNTP的种类，推断出突变位点的核苷酸的类型.这种技术具有非常高的特异性和敏感性，操作简便、费用低，可实现自动化控制，因此在基因多态性研究方面具有广泛的发展前景.

遗传因素是帕金森病发病的重要因素之一，Parkin基因则是PD的最主要的易感基因，但其在家族性PD与散发性PD中表现出不同的突变类型，具有不同的遗传特性，这既与PD的临床发病规律及表现类型相吻合.同时又说明了PD发病机制的复杂性.而TDIFP技术是检测单核苷酸多态性的较为快捷、准确的方法之一.

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遗传学基因突变篇6

1AS的分类

按照AS的遗传方式，可以分为伴X染色体显性遗传、常染色体显性遗传和常染色体隐性遗传3种。Mazzucco等[2]对97个家庭108例AS患者进行了基因学及超微结构的研究，其中64个家庭(75例)是X连锁遗传，7个为常染色体隐性遗传，2个常染色体显性遗传，5个无法解释，19个是散发的。X连锁患者约占总AS人数的85%。

2关于伴X染色体显性遗传的AS

伴X染色体显性遗传的AS病变基因位于X染色体长臂中部Xq21-q22，其基因突变为编码Ⅳ型胶原α5链的COL4A5基因[3]。COL4A5基因共有51个外显子，大小为140kb，目前发现的该病中COL4A5基因的突变已达300多种。Hertz等[4]对42个该病患者进行了分子生物学的研究，共发现36个突变，包括16个错义突变、7个移码突变、3个框架缺失、4个无义突变、6个接合位点突变。Pan等[5]通过对20个中国的伴X染色体显性遗传的AS患者COL4A5基因的51个外显子分析发现了5种新的突变形式，它们分别是1位外显子的无义突变，31和43位外显子的2个错义突变，还有2条1和25位的内含子突变，该突变刚好位于它们各自外显子的3′末端。Arrondel等[6]发现波利尼西亚的AS患者均有一个基础突变，该突变以COL4A5的35位外显子的一系列复制为特征，导致α5链的长度增加约65%，这种α5链仍然能够参与胶原的合成。该病病情往往女轻男重。Topaloglu等[7]报道了一些病情严重的男性和病情轻重不一的女性，研究共发现1616个G至A的替换突变，导致472位上编码精氨酸的密码子突变为编码氨基乙酸的密码子。欧洲联合会AS协作组针对不同家系不同患者进展至终末期肾病(ESRD)的进程不一这一现象进行了研究，目的是评价该病不同家系间疾病的遗传异质性，研究基因型的不同与ESRD进展的关系。研究发现正是基因型的不同导致了家族间表现不一，而且，某些基因型的不同与男性发生ESRD的高危有关。Nakanishi等[8]报道在伴X染色体显性遗传的AS患者中，男性患者通常发展为ESRD，而女性患者可表现为无症状性血尿，也可表现为ESRD，女性患者的表现各异可能是由不同的X染色体静止形式有关。他们对来自17个家庭的25名伴X染色体显性遗传的AS女性进行了检测，结果表明有许多种α5链的表达，可能是由不同的静止X染色体形式引起。从而认为这是女性伴X染色体显性遗传的AS患者病情严重程度不一的原因。但也有人认为伴X染色体显性遗传的AS男性与女性基底膜的Ⅳ型胶原组成不同而导致男女性别临床表现的不同，男性α5链染色阴性，由于α5链的结构异常，不能形成正常的α3、α4、α5三螺旋结构并易于降解，故α3、α4链在基底膜中的染色也是阴性的，而伴X染色体显性遗传的AS女性基底膜染色是间断阳性的。AS患者在基因上有同样的突变，而其临床表现却大不相同，说明其他基因或环境也影响着疾病的发生发展。

3关于常染色体遗传的AS

常染色体显性或隐性AS通常是由COL4A3、COL4A4基因的改变而致，常染色体隐性AS(ARAS)以COL4A3基因突变居多。这些基因定位于2q35-q37，编码构成Ⅳ型胶原的α3及α4链[9，10]，ARAS目前发现的突变位点达100余个，这些突变均为小的突变，包括甘氨酸取代、缺失突变、插入突变、错义突变、无义突变、剪接位点突变、移码突变等。常染色体显性AS(ADAS)的突变包括甘氨酸取代突变、错义突变、剪接位点突变等。Longo[10]等描述了7个COL4A3的突变，一些复合异质接合体的突变与健康异质接合体亲属的微量血尿有关，异质接合体的突变可能是显性的，因为即使通过测序也没有在第二个等位基因上发现突变。COL4A5基因的改变不仅出现在伴X染色体显性遗传的AS中，Mazzucco等[2]发现在常染色体遗传的AS也存在，在超微结构中可有较为严重的突变，突变与超微结构之间无严格的联系。作者在一个无明显症状的患者中发现了一个重要的重排序列，而且在一个家庭中发现了不同的发病模式。即使存在一个基因突变，超微结构特征与α5链基因的表达产物也没有严格的联系。

4AS的基因治疗前景

AS为基因病变，其治疗到目前为止仍是困扰临床医师的一个难题，至今国内外尚未发现一种有效的治疗方法，如今更多的研究者将目光集中于AS的基因治疗研究上，然而，期望在人类成功地应用基因治疗Alport综合征，仍需进行广泛的、大量的实验研究。目前，已取得了一些有意义的实验进步，应用肾脏灌注腺病毒载体包埋β2半乳糖基因标记物的方法可获取85%的基因转录入猪的肾小球，通过肾脏灌注已能够高效地把基因标记转录入活性肾小球细胞移换后，异常GBMⅣ型胶原网状物被正常的α(Ⅳ)胶原基因融入活性细胞中从而发挥正常的Ⅳ型胶原蛋白功能，这在理论和实验修正方面均已被认可，在带有Alport综合征的萨摩斯狗模型中这一缺陷病因可以被修正。相信不久，人类AS患者的基因治疗将成为可能，基因治疗将给AS患者带来光明的治疗前景。

参考文献

[1]HudsonBG，TryggvasonK，SundaramoorthyM，etal.Alportsyn-drome，GoodpasturesyndromeandtypeⅣcollagen[J].NEnglJMed，2003，348:2543.