一篇文章讓你看懂STR技術(shù)

1、一篇文章讓你看懂什么是STR技術(shù)STR分型是常用的分子生物學(xué)技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用在我們生活的方方面面，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品加工、親子鑒定和生命科學(xué)研究等領(lǐng)域，可謂是多面手。再加上NIH、ATCC等權(quán)威機(jī)構(gòu)多次呼吁細(xì)胞鑒定的呼吁，生命科學(xué)研究就更離不開(kāi)它了。下面，讓我們來(lái)深入了解一下什么是STR，以及它在科學(xué)研究中的應(yīng)用都有哪些。STR分型廣泛應(yīng)用于發(fā)酵食品。什么是STR首先，我們要清楚什么是STR?STR(shorttandemrepeats)，即短串聯(lián)重復(fù)序列，其概念等同于簡(jiǎn)單重復(fù)序列(SimpleRepeatsSequence，SRS)和微衛(wèi)星(Microsatellites)：以26個(gè)堿基為單

2、元在基因組中串聯(lián)重復(fù)的序列，約占真核生物基因組的5%，例如“CGGCGGCGGCGGCGG"。STR位點(diǎn)容易發(fā)生“復(fù)制滑移”：DNA復(fù)制時(shí)，如果新鏈從模板上脫落，當(dāng)再退火時(shí)就可能在STR位點(diǎn)發(fā)生滑移錯(cuò)配現(xiàn)象。重新開(kāi)始復(fù)制時(shí)，出現(xiàn)重復(fù)復(fù)制或者跳躍復(fù)制的現(xiàn)象，使得子代DNA鏈在STR位點(diǎn)部分重復(fù)或缺失。STR位點(diǎn)復(fù)制滑移的發(fā)生頻率受到多種因素的影響，變異很大，但有一個(gè)共同特征：發(fā)生概率小，但足以在種群內(nèi)部產(chǎn)生差異。種群遺傳學(xué)根據(jù)STR位點(diǎn)兩側(cè)50500bp距離的保守序列設(shè)計(jì)引物，可以用PCR的方式有效地?cái)U(kuò)增STR序列，這種方式可以得到任何我們想要的STR序列。由于人類(lèi)的常染色體一條來(lái)自于

3、父親，一條來(lái)自于母親，因此可能得到一份或者兩份不同序列長(zhǎng)度的PCR結(jié)果。長(zhǎng)度的差異是由于STR重復(fù)次數(shù)的差異造成的。STR位點(diǎn)的重復(fù)次數(shù)通常為530,如果重復(fù)單位為三堿基，那么可能造成同源染色體的STR長(zhǎng)度最多有75個(gè)堿基差異。因此，STR的一個(gè)重要應(yīng)用是作為種群遺傳學(xué)的分子標(biāo)記。STR位點(diǎn)，如D1S80或者其附近的TPOX基因（含有STR序列）都是常用的分子標(biāo)記，可以用于親子鑒定和遺傳多態(tài)性分析等。DNA指紋圖譜（DNAfingerprint）通過(guò)PCR的方式獲得單個(gè)STR擴(kuò)增序列后，可以通過(guò)毛細(xì)管電泳分析儀讀取序列長(zhǎng)度，精確到核苷酸。PCR結(jié)果可能包含一個(gè)或兩個(gè)序列長(zhǎng)度。如果兩個(gè)樣本的結(jié)果

4、不同，那么我們可以認(rèn)定這兩個(gè)樣本來(lái)自不同的個(gè)體。如果兩個(gè)樣本的結(jié)果相同，我們不能判定這兩個(gè)樣本來(lái)自同一個(gè)個(gè)體，因?yàn)椴煌膫€(gè)體可能含有相同的分型結(jié)果。Sample1客impld2四個(gè)STR標(biāo)記（A、B、C和D）的毛細(xì)管電泳分型結(jié)果。Samplel、2、3分別代表三個(gè)不同來(lái)源的樣本。單峰表示純合子，雙峰表示雜合子。ft/ylflfi/JIAfl腮ft1JBcD同時(shí)鑒定的STR位點(diǎn)越多，兩個(gè)來(lái)自不同個(gè)體的STR分型結(jié)果相似度就越低，因此，若是鑒定足夠量的STR位點(diǎn)，每個(gè)個(gè)體都有自己獨(dú)特的STR分型結(jié)果，又稱(chēng)為STR指紋圖譜，可用于親子鑒定。通常，16個(gè)STR位點(diǎn)（15個(gè)位于常染色體和一個(gè)位于性染色體

5、）足以鑒定個(gè)體，兩個(gè)個(gè)體含有相同STR分型結(jié)果的可能性低至1/1.8x1017后者幾乎是整個(gè)地球的人類(lèi)總數(shù)。DNA指紋圖譜可用于法醫(yī)鑒定和犯罪鑒定等。STR“指紋圖譜”方法簡(jiǎn)單可操作，還有成熟的試劑盒供選擇，可在分子病理學(xué)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)，用以追蹤或者辨別樣本。分子病理學(xué)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常會(huì)將很多潛在腫瘤的活組織切片嵌入到一個(gè)FFPE（福爾馬林固定和石蠟包埋）塊中，如果免疫組化實(shí)驗(yàn)顯示大多數(shù)組織切片是非癌的，而只有一個(gè)切片顯示癌變，那么我們就應(yīng)當(dāng)考慮是否這些組織來(lái)源于同一個(gè)組織，或者不小心摻入了別的組織。無(wú)論實(shí)驗(yàn)再怎么小心謹(jǐn)慎，這些情況難免會(huì)發(fā)生。因此STR分型就派上用場(chǎng)了，將這些組織塊的STR分型結(jié)果與

6、原始組織的STR結(jié)果一對(duì)比，親緣關(guān)系就一目了然了。親緣關(guān)系除了確定或者否決兩個(gè)樣本的相同來(lái)源，STR鑒定技術(shù)還能用來(lái)研究親緣關(guān)系。我們一半的STR位點(diǎn)來(lái)源于母親，另一半來(lái)源于父親。根據(jù)孟德?tīng)栠z傳定律可知，子代之間應(yīng)該有四分之一的STR相似性。因此，STR可以用來(lái)研究?jī)蓚€(gè)樣本間的親緣關(guān)系。實(shí)際情況下存在前面提到的復(fù)制錯(cuò)配或者實(shí)驗(yàn)誤差，但是這不影響剩余的其他STR位點(diǎn)做出正確的判斷。性別連鎖的STRSTR還可能特異地位于性染色體上。牙釉蛋白基因不是典型的STR，因?yàn)槠渲貜?fù)單元的重復(fù)次數(shù)變異很大，研究顯示，牙釉蛋白在X染色體上的拷貝（AMELX）與在Y染色體上的拷貝（AMELY）的長(zhǎng)度不完全相等，差異在于AMELY的內(nèi)含子部分在AMELX的內(nèi)含子相同位點(diǎn)插入了6個(gè)堿基。因此，雌性個(gè)體具有兩份AMELX，雄性個(gè)體具有一份AMELX和一份AMELY，