中國6個民族群體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、隨看人類基因組（測序）計劃的完成和測序技術(shù)的日臻成熟，許多研究組織對世界各地人群實施了大量的、有針對性的測序計劃和分型計劃。亞洲人群在世界人群中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，且中國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。在長期與環(huán)境相適應(yīng)的進(jìn)化過程中，種群動態(tài)、遷徙歷史和選擇壓力等使中國人群形成了獨特的亞群體。在核苷酸水平上研究群體的多態(tài)性，有助于了解中國民族群體的遺傳結(jié)構(gòu)，探測不同環(huán)境下群體所受的自然選擇壓力，以揭示不同

2、民族群體對疾病易感性和藥物反應(yīng)的差異。我們選取了和人類免疫應(yīng)答和免疫調(diào)控密切相關(guān)的HLA區(qū)域內(nèi)TNF基因簇周圍32kb片段，采用測序的方法檢測了中國6個民族群體（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個重要的基因即：LTA、TNF、LTB、LST1和NCR3，其中LT

3、A、TNF、LTB基因為TNF超家族成員。它們和許多人類免疫系統(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。通過測序得到的多態(tài)位點中有8個SNP為上述某些疾病的致病突變位點，另外還有許多位點和上述疾病相關(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致病等位基因分別為TNF-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個群體疾病易感性的不同，清

5、楚的了解中國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個多態(tài)位點，包括242個堿基替換，3個STR和28個Indel。其中133個是新發(fā)現(xiàn)的多態(tài)位點，有13個為常見多態(tài)位點。在所有的多態(tài)位點中低頻位點占73％，平均每117bp便存在一個多態(tài)位點，大量低頻位點預(yù)示著種群擴(kuò)展和自然選擇的發(fā)生。依據(jù)總SNP位點、民族群體特有SNP位點的頻率分布可以看出，來自北方的群體的遺傳多態(tài)性要高于來自

6、南方的群體。大量新的SNP位點表明中國人群中仍舊有較多的SNP位點未被檢出，特別是那些能夠反映群體差異的SNP位點和低頻SNP位點。如果僅選用目前dbSNP數(shù)據(jù)庫所提供的SNP來預(yù)測群體差異、種群動態(tài)和自然選擇時勢必存在較大偏差。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)性勢必增加基因表達(dá)的差異性，有利于提高人群對環(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、及自然選擇對編碼區(qū)突變的嚴(yán)格控制。
　　 大量研究和證據(jù)表明中國人群經(jīng)歷了快速擴(kuò)展的過程。歧點分布圖近似鐘形分布，F(xiàn)s檢驗為顯著的負(fù)值，Tajiama's D檢驗和Fu和Li的D以及F檢驗為負(fù)值提示：所研究的人群在歷史上存在種群擴(kuò)展過程。同樣單體型進(jìn)化樹成放射狀分布也證明人群擴(kuò)展的發(fā)生。6個民族群體的種群擴(kuò)展程度以來自北方群體的蒙古族和山東漢族較明顯，而獨居于海南島上的黎族卻未檢測到種群擴(kuò)展過程。
　　 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個基因在人群對環(huán)境適應(yīng)過程中發(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。相對于背景而言，某些區(qū)域的重組率較高，盡管6個群體的重組率變化的趨勢相似但卻各不相同。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。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。
　　 大量低頻位點存在預(yù)示著自然選擇的發(fā)生，多種檢測方法均發(fā)現(xiàn)該區(qū)域受到了自然選擇的作用。但是6個群體受到選擇方式和強(qiáng)度并不相同，說明這6個群體在適應(yīng)環(huán)境過程

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檢驗發(fā)現(xiàn)所有群體在LTB、LST1以及它們的啟動子區(qū)都發(fā)生了選擇掃蕩，且廣東漢族和蒙古族相對于其它4個群體要顯著的多。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)同樣也會使自然選擇的檢測出現(xiàn)顯著的負(fù)值，因而檢測的結(jié)

11、果只能說明我們所研究的區(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區(qū)成為關(guān)聯(lián)分析的難點，而要覆蓋重組高發(fā)區(qū)域的所有常見SNP，就必須增加標(biāo)簽SNP的量。HapMap在該區(qū)域檢測了9

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