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2008-11-28 遗传学 * * * * * * 092406128 杨家彬 遗传学 拷贝数变异与疾病的关系及其在动物抗病育种中的应用前景 摘自《遗传》杂志 摘要: 拷贝数变异(Copynumbervariations, CNVs)主要指大于1 kb 以上的DNA 片段的缺失、插入、重复等。 CNVs 广泛存在于人类和其他哺乳动物的基因组中。文章主要介绍了CNVs 对人类疾病的影响及其检测技术, 并对CNVs 在动物抗病育种中的应用前景进行了展望。由于拷贝数变异对抗病性和易感性的影响至关重要, 因此采用生物技术手段有望将其运用于家畜标记辅助选择、QTL 精细定位以及动物优良抗病品种培育当中。 Abstract: Copy number variations(CNVs)refertothedeletion, insertion, and duplication of genes over 1 kb in length. CNVs were widely found in human and other mammalian genomes. Here, we mainly reviewed theimpactsofCNVs onthehumandiseases,andintroducedthegeneraldetecting methods for CNVs. We also discussed the potential relationship betweenCNVsanddiseaseresistantbreeding of animals. Because of the significant effects of CNVs on the resistance andsusceptibility of disease, CNVs can be used in the marker-assisted selection, QTL fine mapping,anddiseaseresistantbreedingoflivestocksbymeansofbiotechnologies. 自20 世纪80 年代以来, 由于生物技术的发展,特别是人类基因组计划的起动(1991), 基因组DNA序列的遗传变异即分子多态性, 被大量开发出来。限制性片段长度多态性(RFLP) 、随机扩增多态DNA(RAPD) 、单核苷酸多态性(SNPs) 、微卫星(Microsatellite)等分子标记, 在一个生物种内一般都能达到数百个甚至上千万个, 并遍布于整个基因组[1]。除了这些常规的遗传标记外, 新近在人类基因组中又发现了另外一类丰富的多态性来源——拷贝数变异(Copy number variations, CNVs) [2, 3] 。CNVs涉及长达1 kb 或者更大的DNA 片段的缺失、插入、复制和复杂的重组[4]。研究人员发现, CNVs 与染色体重组和一些遗传性疾病的发生有密切关系[5],有趣的是CNVs 也广泛存在于正常个体的基因组中[2, 3]。随着对CNVs 研究的不断深入, 研究人员发现CNVs 对人类抗病性和易感性等表型变异的影响也至关重要[5]。本文主要介绍了CNVs 与疾病的关系, 并且就CNVs 在动物抗病育种的应用前景进行了展望。 2 CNVs 与复杂性状 人类大部分遗传疾病受复杂的遗传机制控制,这些疾病也称复杂性状(Complex traits) 或数量性状(Quantitative traits)。目前已发现不少人类复杂性状疾病和CNVs 有密切关系。例如, I 型爱滋病病毒、红斑狼疮和克罗恩病的易感性分别与CCL3L1、FCGR3B 和C4 以及DEFB4 上的CNVs 有关。经研究还发现, 一些稀有的CNVs 还与常见疾病的易感性有关, 比如慢性胰腺炎、自闭症、阿尔茨海默病痴呆(老年前期痴呆症)或帕金森痴氏症等, 对这些CNVs 的鉴别有利于进一步鉴定控制这些疾病的单个主效基因及其分子机制[4]。另外, CNVs 的数量优势(基因组的12%)及它在所有染色体上的散在分布特征, 也可能直接或间接地影响个体之间对药物的反应程度, 以及对病原的易感性或癌变的易发性。 SNPs(Single nucleotide polymorphisms)通常被用做基于表型变异进行基因定位的强有力分子标记。然而, 在与CNVs 相关的病例研究中, 利用SNPs却鉴定不出病因所在的基因组区域, 因为这些区域中的SNPs 达不到所研究样本中孟德尔遗传规律或哈代温博定律所要求的标准。这种现象在复杂多等位基因的C