人类染色体核型分析

中科院昆明动物所在张亚平院士带领下，该所彭旻晟、贺军栋、樊隆等人开发出针对DNA芯片数据中Y染色体单核苷酸多态性位点的分析策略。相关研究11月27日在线发表于《欧洲人类遗传学》。 随着全基因组关联分析广泛应用于人类遗传学工作之中，相关的DNA芯片（微阵列）也不断得到发展。许多Y染色体单核苷酸多态性位点（Y-SNPs）已被整合在DNA芯片中。然而，这些Y-SNPs数据在全基因组关联分析中都被弃之不顾，没有进行任何评估分析。　　为此，研究人员运用开发的分析策略对来自114个缅甸人和3个尼日利亚人共117份男性样本DNA芯片数据中的2041个Y-SNPs进行了评估分析。基于数据过滤后提取出的369个Y-SNPs，研究人员构建了Y染色体单倍型类群树，解析出缅甸人群的父系遗传结构。　　该结果得到基因分型实验和Y染色体重测序数据的支持，表明该策略切实可行。研究人员对分析中的数据格式转换、过滤和注释处理后发现，DNA芯片对Y-SNPs的检测灵敏度和准确性依旧有待提高，例如：芯片厂商可依据Y染色体重测序数据重新选择合适的Y-SNPs并设计相关探针。

俗话说，每一个伟大的男人背后，都有一个伟大的女人。每一个精子的背后，也有一个X染色体在起作用。在人体中，Y染色体决定人的性别为男性，因此许多研究人员认为：男性发育过程中负责决定性别的相关基因都位于Y染色体上。但是现在有一个科研团队发现，X染色体（“女性染色体”）也可以在此过程中发挥重要的作用。X染色体包含了决定成为精子形成的大量的基因。这一发现改变了我们对性别形成的固有想法，至少在某种程度上X染色体在进化过程中扮演一个令人意外的角色。哺乳动物有一对性染色体。女性的X染色体有两个拷贝，男性有一个拷贝，与Y染色体形成对。而人体只需要X染色体一个拷贝发挥作用，所以在女性体内，第二个拷贝是被“关闭”的。约50年前，遗传学家Susumu Ohno提出，这样的关闭作用减缓了X染色体的进化进程，所以大多数哺乳动物中的X染色体都非常相似。剑桥大学怀特海德生物医学研究所的遗传学家David Page研究了经过80亿年的进化后，上述说法是否在老鼠和人类之间成立，Page和同事得到的研究结果发表在近日的 Nature Genetics杂志上。虽然这两个物种的基因组已经被解码，但这些DNA序列还存在一些缺陷和错误，特别是X染色体的缺陷和错误首先需要被填充和修复。Page的研究团队使用一个特殊的测序技术确定了缺口处的DNA碱基序列，这里包含很多的重复的DNA区域，而此前用现有的技术通过一次测序很难破译这些重复区域。然后，研究人员比较了小鼠和人类的X染色体基因。这两个物种的X染色体共同拥有800个左右的基因，这些共享基因，通常是是男性和女性相对稳定的基因，并且它们以单拷贝的形式存在。这些基因上发生的突变，能引发X-连锁隐性遗传病，例如血友病和杜氏肌营养不良症。与此同时，研究团队也发现了相较前人研究该染色体与众不同的、令人迷惑的一面。人类有144个X染色体基因是小鼠所没有的，而有197个基因是个小鼠基因是特有的。人类的144个基因中，有107个存在于X染色体重复序列中，这些基因的变化较为迅速。基于这样的证据，Page得出结论，在人类和老鼠祖先产生分离的时候，这些基因分化就出现了。“对于人类X染色体和老鼠X染色体上存在如此大量的非共享基因，我感到非常惊讶，” 密歇根大学的进化遗传学家Jianzhi Zhang说。这一发现表明，X染色体上基因可能随时都在变化。基因改变时，就会影响进化，Page认为X染色体基因效用可能是特别强劲的。例如，一些先前发现的X染色体基因，似乎已经在小鼠的形态发育上发挥了作用。他和他的同事调查了八个人类男性和女性的身体组织来观察X染色体基因如何发挥作用。“在许多情况下，这些非共享的基因在女性体内甚至没有表达，” Page说。相反，它们在决定精子形成的睾丸却表现得非常活跃。“我们认为X染色体过着双重的生活，” 其一，它是稳定的，像前人研究描述的一样；其二，它在不停变化并影响男性特征。Page表示，在其它基因上，重复区域在治疗癌症和其他疾病中已经具有了巨大的生物医学意义，他希望其他研究人员能进一步探索X染色体的重复区域是否同样重要，特别是在男性的繁衍和睾丸癌治疗方面。但目前，我们必须先知道这些基因的功能，了解它们对健康和形态的影响。但有一件事是肯定的，人们将开始关注X染色体的进化。http://www.ibioo.com/data/attachment/portal/201307/23/202226bu6vaasv3g6lwfs0.jpg参考文献http://www.ibioo.com/data/attachment/portal/201307/23/202226i11s7d9xysyswvvy.gifIndependent specialization of the human and mouse X chromosomes for the male germ line作者：Jacob L Mueller et al. We compared the human and mouse X chromosomes to systematically test Ohno's law, which states that the gene content of X chromosomes is conserved across placental mammals1. First, we improved the accuracy of the human X-chromosome reference sequence through single-haplotype sequencing of ampliconic regions. The new sequence closed gaps in the reference sequence, corrected previously misassembled regions and identified new palindromic amplicons. Our subsequent analysis led us to conclude that the evolution of human and mouse X chromosomes was bimodal. In accord with Ohno's law, 94–95% of X-linked single-copy genes are shared by humans and mice; most are expressed in both sexes. Notably, most X-ampliconic genes are exceptions to Ohno's law: only 31% of human and 22% of mouse X-ampliconic genes had orthologs in the other species. X-ampliconic genes are expressed predominantly in testicular germ cells, and many were independently acquired since divergence from the common ancestor of humans and mice, specializing portions of their X chromosomes for sperm production.

人工染色体指人工构建的含有天然染色体基本功能单位的载体系统。包括酵母人工染色体（YAC）、细菌人工染色体（BAC）以及后来的人类人工染色体（HAC）和植物人工染色体（PAC）等多种类型。人工染色体的出现，为基因组图谱制作，基因图位克隆，动物的基因治疗，植物的多基因转化提供了有用的工具。酵母人工染色体（Yeast artificial chromosome, YAC）1983年，Murray和Szostak1]在大肠杆菌质粒pBR322中插入酵母的着丝粒、自主复制序列、选择性标记及四膜虫核糖体RNA基因rDNA（Tr）末端序列，并转化酵母菌，构建成了酵母人工染色体。YAC载体一般能够容纳500 kb，甚至1 Mb大小的染色体片段[[url=http://bbs.instrument.com.cn/post.asp?forumid=487&threadid=&postid=&title=&action=&FTTID=1&hasReadRelease=yes#_ENREF_2]2, [url=http://bbs.instrument.com.cn/post.asp?forumid=487&threadid=&postid=&title=&action=&FTTID=1&hasReadRelease=yes#_ENREF_3]3]。目前，在多种高等生物中均构建了高质量的YAC文库。YAC可用于大规模基因组测序和物理图谱构建。例如，美国科学家利用YAC完成了人Y染色体及21q的物理图谱并进行了相应的测序工作[[url=http://bbs.instrument.com.cn/post.asp?forumid=487&threadid=&postid=&title=&action=&FTTID=1&hasReadRelease=yes#_ENREF_4]4]。然而，YAC具有一些缺陷，克隆外源基因易出现嵌合体；部分克隆不稳定，在传代培养中可能会发生缺失或重排；YAC与酵母染色体具有相似的结构，因此难与酵母染色体区分开[[url=http://bbs.instrument.com.cn/post.asp?forumid=487&threadid=&postid=&title=&action=&FTTID=1&hasReadRelease=yes#_ENREF_2]2, [url=http://bbs.instrument.com.cn/post.asp?forumid=487&threadid=&postid=&title=&action=&FTTID=1&hasReadRelease=yes#_ENREF_3]3]。细菌人工染色体（Bacterial artificial chromosome, BAC）[/si