2012-04-28 17:00:54Angie

DNA親 子鑑定原理

人 類的生命發源自單一細胞的受精卵,經由複製與分化而形成一個具有各種不同組織、器官與系統的完整個體。這個受精卵是由生殖細胞經減數分裂所形成的精子與卵 子結合而成的,因此每一個個體身上所攜帶的遺傳訊息均遵循著一半來自父親,另一半來自母親的遺傳法則,藉由遺傳訊息所表現出來的表現型或其本身所攜帶的基 因型,便可作為親子鑑定的依據。

近 年來,由於分子生物技術的進步神速,DNA的多型性系統被廣泛應用,其中又以聚合酵素連鎖反應技術(PCR)分析短相連重複片段(short tandem repeat; STR)的系統最被青睞,原因是STR基因型具有長度分布廣鑑定容易的優點,又可以同時進行多組基因鑑定,增加鑑定的效率與準確性。

在 相連重複DNA中,重複單位之序列僅二至七個鹼基,且相連排列之重複次數極少者,稱為短重複序列變異型DNA (short tandem repeat; STR),屬於微小衛星DNA (microsatellite DNA)。STR基因是在研究人類基因組之連鎖圖時被發現的,其重要的特性有:

(1) 長度短:平均約從100 bp至200 bp左右。

(2) 變異性高:此重複序列在DNA複製時,有可能因為滑動現象而改變重複的次數,因此在不同個體具有相當多的對偶基因型。

(3) 分布廣:散落 在整個基因組中,也就是在各個染色體上均找得到STR的蹤跡。

STR locus A and B

利 用PCR技術增幅STR基因(如上圖),重複的次數越多,PCR的產物長度就越長,因此可 以在其中一端的引子標誌上螢光標記,完成聚合反應之後,進行毛細管電泳分析並且檢測螢光產物長度的大小,便可計算出實際的STR重複次數。由於利用多種螢 光標記與區隔不同STR長度範圍的策略,可以在單一試管與毛細管電泳系統當中,同時進行多組STR基因的增幅與產物長度的分析,大大地增加鑑定的效率與降 低分析的成本。

在 下圖的STR結果當中,藍色的圖譜顯示,父親(13, 15)、母親(11, 14)、小孩(11, 15),其中小孩的11來自母親,15來自父親,符合小孩的基因一半來自父親,另一半來自母親的遺傳定率。同理,綠色的圖 譜亦具有類似的結果。

STR

參考資料:李俊億. 1993. DNA鑑定-PCR. 中央警官學校. 第11章.


※http://wwwu.tsgh.ndmctsgh.edu.tw/cp/place2-3-5_TSGH_PT_FAQ.html




人類的基因體(genome)大約有30億個鹼基(nitrogenous base),其中僅有5%的DNA序列含有基因,其餘序列大多是所謂的垃圾基因(junk DNA),裡頭分佈著300多萬個片段的重複序列。這些重複性序列的數目在每個人身上均不相同,我們稱之為『不定數目重複序列』(variable number of tandem repeats, VNTR)。這些重複性序列普遍存在於基因體中,其功能尚不完全清楚,目前已知有10種以上的疾病是因為此區域的重複次數過多所造成,例如脆弱X染色體症候群(fragile X syndrome)、亨丁頓舞蹈症(Huntington syndrome)等,但此區也是提供親子關係鑑定的主要資訊來源。

人與人之間的遺傳變異僅為萬分之一,不同個體間主要差異的來源就是VNTR重複次數的多寡。利用VNTR在每個人身上重複次數不同,當限制酶切割該區域時,不同的個體會產生長短不一且數目也不相同片段,我們稱之為限制酶片段多型性(restriction fragment length polymorphism, RFLP)。這些切下來的片段,分子量各不相同,具有不同的移動能力,可利用電泳(electrophoresis)將不同長度的DNA分開,再經過印跡(blotting)、探針雜合(probe hybridization)等過程,便會呈現厚薄不一的條紋,這些條紋便稱為DNA指紋(DNA fingerprinting),此為1984年由英國傑佛瑞(Alec Jeffreys)博士所發展出來的技術。

由於VNTR會遵循孟德爾遺傳定律,傳給子代,而每個人體內的每一對同源染色體,皆是一條來自父方,一條來自母方,故每個人切下來的片段應該至少會父母雙方中的某一方相同,只要比對三方的RFLP,便可確認親子關係。

近年來因聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)技術的發展,DNA鑑定技術多利用PCR將所採到的樣本DNA擴增,並選擇VNTR中重複片段較短的微衛星(minisatellites)DNA,來作為檢測的標的。若遇單親的親子鑑定,還可利用母系遺傳的粒線體DNA (mitochondrial DNA) 或父系遺傳的Y染色體來確認。精子體內所含的粒線體非常少,受精卵內的粒線體多半來自於卵,因此比對子代細胞內的粒線體DNA可判定其關係是否為母子、母女或是兄弟姊妹;而男性的Y染色體在進行減數分裂(meiosis)時,並未參與聯會(synapsis)或基因重組,因此比對Y染色體可判斷父子、兄弟或父系親屬關係,這些均可做為親子關係判定上的相關佐證。


※ http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=15473