546例亲子鉴定案件中基因突变的观察和分析



546例亲子鉴定案件中基因突变的观察和分析

张晓嘉，张更谦，刘晋玎

(山西医科大学法医学院，山西太原030001)

【摘要】目的:在亲权鉴定案件中经常可以观察到突变，突变会直接影响到亲权指数(PI)的计算。这里我们观察分析15个STR基因座在山西汉族人群亲子鉴定案件中的突变特点和规律。方法: 546例确认亲子关系案件来自于山西汉族人群，包括父-母-子三联体案件383例，二联体案件163例。用含15个STR基因座的PowerPlexⓇ16 System kit试剂盒对上述案例进行分析。结果:在546例亲子鉴定案件中共有22例出现突变，Penta E，D5S818，D7S820，vWA，D21S11 5个位点均出现3例突变，突变率最高为0.32％; FGA，D8S1179 2个位点突变均为2例，突变率为0.22％; CSF1PO，D3S1358，D18S51 3个位点突变均为1例，突变率为0.11％;未观察到其余基因座的基因突变。22例突变全部为一步突变，其中来自父亲的突变10例，来自母亲7例，5例无法确定突变来源。22例突变中增加1个基序的10例，减少1个基序的10例，增加减少不明确的2例。结论:山西汉族人群常染色体STR的突变率在0％～0.32％之间，该数据为计算突变情况下的亲权指数提供了数据支持。

【关键词】STR基因座;亲子鉴定;突变

STR基因座是人类的一种重要遗传标记，在法医学亲权鉴定中具有重要意义。法医学实践中经常遇到STR的突变直接影响对亲权鉴定结果的判断［1］。因此我们应该不断积累数据，并在给予鉴定意见时引起足够的重视，才能保证鉴定结果的准确性和可靠性。我们对检测的546例亲子鉴定案中STR基因座不符合遗传规律的案例进行分析，探讨STR基因座的突变类型和突变率并总结其特点和规律。

1　材料与方法

1.1样本

546例确定亲子关系的样本，均为本实验室日常办案积累，来自于山西汉族人群;检材包括:血样、头发、口腔拭子等。二联体163例，其中父子145例，母子18例;父母子3人参与的三联体383例。

1.2方法

用5％ Chelex方法快速提取上述检材的DNA。用PowerPlex16 System kit (Promega，美国)PCR复合扩增15个STR基因座，ABI-310DNA序列分析仪分离扩增产物和激光扫描分析，Gene Mapper ID 3.2自动软件分型。所有纳入本文分析的案例均已肯定父权关系，其亲权概率达99.99％以上［2］。

2　结果

在15个基因座检测546例认定亲子鉴定案例中发现22例突变，均表现为1个基因座突变，其中三联体有21例，二联体有1例。其中PentaE，D5S818，D7S820，D21S11，vWA 5个位点突变率最高，均发生3例，为0.32％; FGA，D8S1179 2个位点突变均为2例，突变率为0.22％; CSF1PO，D3S1358，D18S51 3个位点突变均为1例，突变率为0.11％，未观察到TH01、D13S317、D16S539、PentaD、TPOX基因座的基因突变，见表1。22例突变全部为一步突变。突变来自父亲10例，来自母亲7例，5例无法确定突变来源。其中增加1个基序的10例，减少1个基序的10例，增加减少不明确的2例。

表1　546例亲子鉴定案件中10个突变基因座的特点及频率

图1　突变案例中两例CSF1PO和D7S820基因座的分型

3　讨论

本文检测的15个STR基因座包含美国“DNA联合索引系统”，即CODIS系统(CombinedDNA Index System)和PentaD、PentaE 2个位点。D3S1358、TH01、D21S11、D18S51、D5S818、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、vWA、D8S1179、TPOX、FGA等13 个STR基因座构成CODIS系统是DNA检验领域中广泛应用的遗传标记系统［2］。统计报道其突变率一般在0～7×10-3之间［3］。本文检测到的突变率在0～3.2×10-3之间，在此范围内。目前突变时PI值的计算方法有平均突变父权指数法，传递概率计算法和突变模型法等。其中传递概率法利用了特异等位基因的突变率，与突变的等位基因的特异性相关。另两种方法主要考虑了某一位点的突变率的情况［4］。我们的结果显示不同的STR位点在山西汉族人群中的突变率不同，突变的特异等位基因也存在差异，为本地区人群在突变情况下的PI值的计算提供了数据支持。

目前认为基因座发生突变的主要机制是在DNA复制合成的过程中，DNA聚合酶发生滑脱从而导致重复序列的重复次数发生改变或重复区域形成环状结构。表现为重复单位增加1个(多个)或减少1个(多个)［4-5］。本文546例亲子鉴定中的基因突变分析结果表明，增加1个基序和减少1个基序各占45.5％。增加和减少的几率基本相同，且均为一步突变。我们没有观察到两步或两步以上的突变。Brenner等的突变模型中曾假设增加和减少的突变数目相等，步数更多的突变远少于一步突变的概率［1，4，6］，与本次观察的结果基本相符。

如果父亲或母亲的两个等位基因都可能为子代提供新等位基因来源时，根据新等位基因与这两个等位基因之间的差异大小来确定，差异小的就认为是新等位基因来源;如果差异相同，则无法确定其来源。按照这一原则，对新等位基因的来源进行推测。STR突变的来源可分为“母源性突变”、“父源性突变”和“无法确定”［6］，见图1，基因座CSF1PO父亲、母亲基因型均为11，孩子基因型为10/11，那么等位基因10可能来自父亲，也可能来自母亲，无法确定其来源;基因座D7S820父亲基因型为11/13，母亲为8/10，孩子为10/12，等位基因10来自母亲，新等位基因12与父亲的等位基因11/13差异最小，因此判断突变来源于父亲。在这22例突变案例中，突变来自父亲的10例，来自母亲的7例，无法确定5例。来自父方的突变略多于母方的［2］。与林敏等［6］报道的突变来自父亲与母亲的比例4∶1;李海霞等［7］的(3.55∶1)、虞蕾等［8］的(4∶1)、赵珍敏等［9］的(5∶1)有差异。

22例突变中PentaE，D5S818，D7S820，vWA，D21S11 5个位点突变率最高，FGA，D8S1179 2个位点突变率稍高，CSF1PO，D3S1358，D18S51 3个位点突变率居中，未观察到TH01、D13S317、D16S539、PentaD、TPOX基因座的基因突变，说明不同基因座的遗传稳定性有差异。本文D21S11，vWA，FGA，D8S1179，D18S51这5个基因座突变率与林敏等［6］和邓志辉等［2］报道的突变率基本一致。吕德坚等［4］也报道TH01，D13S317，D16S539，PentaD，TPOX突变率＜0.000 5，说明这些基因座的遗传稳定［2］。可能与TH01等位点在汉族人群中的等位基因数目较少，多态性较低有关。

观察突变的基因座，STR突变率与序列结构存在某种关系，大于10个的串联重复结构容易发生突变［4-5］。一方面是由于这些STR基因座的等位基因相对较多，另一方面重复序列可能在重复较多的位置能够发生复制滑动。

最近几年随着亲子鉴定的案例不断增加，STR突变影响亲子鉴定结果的判定，本文总结了山西汉族人群中常见STR基因座的突变，该数据为突变时亲权指数的计算提供了依据。随着更多突变数据的积累，可以对亲权鉴定结果有更准确、更科学的判断。

参考文献

［1］蔡金洪，汤美云，黄健.亲子鉴定中常用10个STR基因座突变的观察和分析［J］.湖南中医药大学学报，2013，33(4):8-9.

［2］邓志辉，吴国光，程良红，等.13个STR基因座在亲子鉴定案例中的基因突变观察［J］.中国法医学杂志，2003，18 (3): 150-153.

［3］Lu D，Liu Q，Wu W，et al.Mutation analysis of 24 short tandem repeats in Chinese Han population［J］.Int J Legal Med，2012，126 (2):331-305.

［4］吕德坚，陆惠玲.亲子鉴定STR突变的考虑［J］.中国司法鉴定，2009，45(4):43-45.

［5］李秋阳，丰伟军，杨庆恩，等.常用STR基因座突变的观察与分析［J］.中国法医学杂志，2005，21(2):86-89.

［6］林敏，车敏，黄以兰，等.2318例亲子鉴定中的基因突变观察和分析［J］.中国优生与遗传杂志，2012，20(7):20-21.

［7］李海霞，马晓燕，张晋湘，等.24个常用STR基因座的突变观察与分析［J］.中山大学学报(医学科学版)，2010，31(1): 13-16.

［8］虞蕾，李建金，伍新尧，等.三个短串联重复序列位点的等位基因遗传变异研究［J］.中华遗传医学杂志，2002，19(4): 308-312.

［9］赵珍敏，柳燕，林源.IdentifiterTM系统在亲子鉴定中的突变观察和分析［J］.法医学杂志，2007，23(4):290-294.

网络出版时间: 2015-3-5 12∶47网络出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20150305.1247.003.html

Observation and analysis of mutation on 546 parentage testing cases

ZHANG Xiao-jia，ZHANG Geng-qian，LIU Jin-ding

(School of Forensic Medicine，Shanxi Medicine University，Taiyuan 030001，Shanxi，China)

【Abstract】Objective: Mutation is often observed and the mutation rate is important for the paternity index (PI)calculation.Here we summarized the mutations of 15 STR loci in Chinese Han population from Shanxi Province，China.Methods: A total of 546 parentage confirmed paternity cases from Shanxi Han population，including 383 triplets and 163 duos，were typed with PowerPlexⓇ16 System kit.The mutation data were collected and analyzed.Results: Twenty two mutation events were observed.Among 15 STR loci，PentaE，D5S818，D7S820，vWA，D21S11 had the highest mutation rate of 0.32％.The second place went to FGA，D8S1179 loci，in which 0.22％ mutation were found.One mutation event occurred in CSF1PO，D3S1358 and D18S51，respectively with the rate of 0.11％.No mutation was observed in the rest of STRs.All the observed mutation events were single-step mutation.Ten of them came from the father，7 from the mother and 5 mutations could not be identified of the origin.10 mutation alleles showed repeats gaining while 10 alleles showed one repeat loss.Conclusion: The mutation rates of autosome STR loci of Chinese Han population in Shanxi are between 0 and 0.32％.Our data may be helpful for evaluating the PI when mutation occurred.

【Key words】STR loci; Parentage testing cases; Mutation

通讯作者:张更谦，E-mail: zgengqian@163.com

作者简介:张晓嘉(1989-)，女，内蒙古人，硕士研究生，主要从事法医学研究。

基金项目:山西医科大学博士启动基金(03200717)

收稿日期:2014-11-12

doi:10.3969/j.issn.1005-3697.2015.01.03

【文章编号】1005-3697(2015)01-0011-04

【中图分类号】R394.3

【文献标志码】A