中國(guó)6個(gè)民族群體HLA區(qū)域內(nèi)TNF基因簇的核苷酸變異和單體型多態(tài)性.pdf

1、隨看人類(lèi)基因組（測(cè)序）計(jì)劃的完成和測(cè)序技術(shù)的日臻成熟，許多研究組織對(duì)世界各地人群實(shí)施了大量的、有針對(duì)性的測(cè)序計(jì)劃和分型計(jì)劃。亞洲人群在世界人群中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，且中?guó)不同民族群體的親緣關(guān)系和疾病易感性的差異成為眾多研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。在長(zhǎng)期與環(huán)境相適應(yīng)的進(jìn)化過(guò)程中，種群動(dòng)態(tài)、遷徙歷史和選擇壓力等使中國(guó)人群形成了獨(dú)特的亞群體。在核苷酸水平上研究群體的多態(tài)性，有助于了解中國(guó)民族群體的遺傳結(jié)構(gòu)，探測(cè)不同環(huán)境下群體所受的自然選擇壓力，以揭示不同

2、民族群體對(duì)疾病易感性和藥物反應(yīng)的差異。我們選取了和人類(lèi)免疫應(yīng)答和免疫調(diào)控密切相關(guān)的HLA區(qū)域內(nèi)TNF基因簇周?chē)?2kb片段，采用測(cè)序的方法檢測(cè)了中國(guó)6個(gè)民族群體（1、山東漢族，2、黎族，3、廣東漢族，4、彝族，5、藏族，6、蒙古族）在該區(qū)域內(nèi)的SNP多態(tài)性，為中國(guó)人群和該區(qū)域相關(guān)疾病基因的定位、診斷、治療和預(yù)防提供了基本的遺傳信息。
　　 該32kb區(qū)域包含了5個(gè)重要的基因即：LTA、TNF、LTB、LST1和NCR3，其中LT

3、A、TNF、LTB基因?yàn)門(mén)NF超家族成員。它們和許多人類(lèi)免疫系統(tǒng)疾病相關(guān)，如心肌梗死、血脂癥、遠(yuǎn)端結(jié)腸炎、麻瘋病、強(qiáng)直性脊柱炎、銀屑病關(guān)節(jié)炎、腦型瘧、阿爾茨海默病等。另外，這5個(gè)基因，特別是TNF基因在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、抑制癌細(xì)胞、脂代謝、凝血、胰島素抵抗等系統(tǒng)中發(fā)揮著重要功能。通過(guò)測(cè)序得到的多態(tài)位點(diǎn)中有8個(gè)SNP為上述某些疾病的致病突變位點(diǎn)，另外還有許多位點(diǎn)和上述疾病相關(guān)聯(lián)。rs1041981與心肌梗死發(fā)病相關(guān)，在彝族中致病等位基因頻率明

4、顯小于其它5個(gè)民族群體。rs2239704與麻風(fēng)病的發(fā)病相關(guān)，我們所研究的北方群體（山東漢族、蒙古族）的致病等位基因頻率略高于南方群體（廣東漢族、黎族）。rs1800629與胰島素抵抗相關(guān)，其致病等位基因在廣東漢族和黎族代表的南方群體中頻率較高。阿爾茨海默病的兩個(gè)致病等位基因分別為T(mén)NF-850T和TNF-863A，前者在廣東漢族中的頻率較低，而后者在彝族和藏族群體中頻率卻較高。致病等位基因頻率的差異反映了這6個(gè)群體疾病易感性的不同，清

5、楚的了解中國(guó)不同民族群體的致病等位基因的頻率差異將為疾病的研究提供幫助。
　　 我們一共找到了273個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，包括242個(gè)堿基替換，3個(gè)STR和28個(gè)Indel。其中133個(gè)是新發(fā)現(xiàn)的多態(tài)位點(diǎn)，有13個(gè)為常見(jiàn)多態(tài)位點(diǎn)。在所有的多態(tài)位點(diǎn)中低頻位點(diǎn)占73％，平均每117bp便存在一個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，大量低頻位點(diǎn)預(yù)示著種群擴(kuò)展和自然選擇的發(fā)生。依據(jù)總SNP位點(diǎn)、民族群體特有SNP位點(diǎn)的頻率分布可以看出，來(lái)自北方的群體的遺傳多態(tài)性要高于來(lái)自

6、南方的群體。大量新的SNP位點(diǎn)表明中國(guó)人群中仍舊有較多的SNP位點(diǎn)未被檢出，特別是那些能夠反映群體差異的SNP位點(diǎn)和低頻SNP位點(diǎn)。如果僅選用目前dbSNP數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的SNP來(lái)預(yù)測(cè)群體差異、種群動(dòng)態(tài)和自然選擇時(shí)勢(shì)必存在較大偏差。在32kb區(qū)域內(nèi)，基因間區(qū)、5'UTR的核苷酸多態(tài)性（π）較高，這些基因表達(dá)調(diào)控區(qū)域的高度多態(tài)性勢(shì)必增加基因表達(dá)的差異性，有利于提高人群對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。編碼區(qū)的核苷酸多態(tài)性較低，反映了這些基因具有重要功能，以

7、及自然選擇對(duì)編碼區(qū)突變的嚴(yán)格控制。
　　 大量研究和證據(jù)表明中國(guó)人群經(jīng)歷了快速擴(kuò)展的過(guò)程。歧點(diǎn)分布圖近似鐘形分布，F(xiàn)s檢驗(yàn)為顯著的負(fù)值，Tajiama's D檢驗(yàn)和Fu和Li的D以及F檢驗(yàn)為負(fù)值提示：所研究的人群在歷史上存在種群擴(kuò)展過(guò)程。同樣單體型進(jìn)化樹(shù)成放射狀分布也證明人群擴(kuò)展的發(fā)生。6個(gè)民族群體的種群擴(kuò)展程度以來(lái)自北方群體的蒙古族和山東漢族較明顯，而獨(dú)居于海南島上的黎族卻未檢測(cè)到種群擴(kuò)展過(guò)程。
　　 該區(qū)域高度的核苷

8、酸多態(tài)性提示了較高的染色體重組率和這5個(gè)基因在人群對(duì)環(huán)境適應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮的重要作用。HLA區(qū)域存在大量和免疫防御相關(guān)的基因，因此高度多態(tài)性是發(fā)揮防御功能的必要前提，染色體重組則有利于增加該區(qū)域多態(tài)性。在短短32kb區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量單體型，單體型塊被較多重組事件打斷。相對(duì)于背景而言，某些區(qū)域的重組率較高，盡管6個(gè)群體的重組率變化的趨勢(shì)相似但卻各不相同。北方群體的染色體重組率要高于南方群體，但西南地區(qū)藏族的重組率最高，黎族的染色體重組率最低。

9、在32kb區(qū)域內(nèi)，所有群體在LTA基因和它前面的基因間區(qū)有一明顯的單體型塊，但其它區(qū)域的單體型塊都被重組事件打斷，重組事件打破了原有位點(diǎn)間的連鎖不平衡，而使得關(guān)聯(lián)分析難以用少量標(biāo)簽SNP覆蓋大部分的多態(tài)位點(diǎn)。然而，染色體重組大大增加了基因組的多樣性，從而增加了人群適應(yīng)性。
　　 大量低頻位點(diǎn)存在預(yù)示著自然選擇的發(fā)生，多種檢測(cè)方法均發(fā)現(xiàn)該區(qū)域受到了自然選擇的作用。但是6個(gè)群體受到選擇方式和強(qiáng)度并不相同，說(shuō)明這6個(gè)群體在適應(yīng)環(huán)境過(guò)程

10、中逐漸產(chǎn)生了差異。LTA基因及前方基因間區(qū)可能受到了平衡選擇作用，但只有黎族和彝族的顯著，其它基因的基因區(qū)和啟動(dòng)子區(qū)可能受到了正或者負(fù)選擇作用，但黎族和彝族卻不明顯。Fay和Wu的H檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所有群體在LTB、LST1以及它們的啟動(dòng)子區(qū)都發(fā)生了選擇掃蕩，且廣東漢族和蒙古族相對(duì)于其它4個(gè)群體要顯著的多。染色體重組導(dǎo)致自然選擇所產(chǎn)生的單體型模式快速的被破壞，而種群擴(kuò)展、遷徙、亞群體、瓶頸效應(yīng)同樣也會(huì)使自然選擇的檢測(cè)出現(xiàn)顯著的負(fù)值，因而檢測(cè)的結(jié)

11、果只能說(shuō)明我們所研究的區(qū)域可能受到了自然選擇的作用。
　　 HapMap為高精度高效率的全基因組關(guān)聯(lián)分析提供基礎(chǔ)，已經(jīng)有眾多的組織使用其數(shù)據(jù)進(jìn)行疾病的關(guān)聯(lián)研究。但由于HapMap樣本代表性有限以及SNP的選擇存在群體偏差，再加上亞洲群體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，而使得亞洲人群的疾病關(guān)聯(lián)分析可能存在系統(tǒng)偏頗。染色體重組使得重組熱點(diǎn)區(qū)成為關(guān)聯(lián)分析的難點(diǎn)，而要覆蓋重組高發(fā)區(qū)域的所有常見(jiàn)SNP，就必須增加標(biāo)簽SNP的量。HapMap在該區(qū)域檢測(cè)了9

12、3個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，并提供了關(guān)聯(lián)分析時(shí)選用的標(biāo)簽SNP。但是，該區(qū)域較高的重組率和中國(guó)人群較多的常見(jiàn)SNP位點(diǎn)HapMap并未檢測(cè)，而使得HapMap提供的標(biāo)簽SNP難以覆蓋該區(qū)域中國(guó)人群的常見(jiàn)SNP，甚至丟失了約1/3的常見(jiàn)SNP。故在關(guān)聯(lián)分析時(shí)需要更多的標(biāo)簽SNP來(lái)覆蓋該區(qū)域的單體型信息，甚至需要全測(cè)序的方法才能準(zhǔn)確探知與疾病關(guān)聯(lián)的多態(tài)位點(diǎn)。我們的研究結(jié)果表明在使用SNP進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析時(shí)，除考慮HapMap所提供的標(biāo)簽SNP外，應(yīng)結(jié)合目標(biāo)區(qū)