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SNP——动植物健康的密码

已有 5283 次阅读 2021-12-23 17:28 |系统分类:博客资讯

什么是SNP

SNP(single-nucleotide polymorphism),即单核苷酸多态性,主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。

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SNP既可能在基因序列内,也可能在基因以外的非编码序列上。SNP所表现的多态性只涉及到单个碱基的变异,这种变异可由单个碱基的转换(transition)或颠换(transversion)所引起,也可由碱基的插入或缺失所致。但通常所说的SNP并不包括后两种情况,理论上讲,SNP既可能是二等位多态性,也可能是3个或4个等位多态性,但实际上,后两者非常少见,几乎可以忽略。因此,通常所说的SNP都是二等位多态性的。这种变异由单个碱基的转换或颠换所引起,也可由碱基的插入或缺失所致。可能是转换(C←→T,在其互补链上则为G←→A),也可能是颠换(C←→A,G←→T,C←→G,A←→T)。转换的发生率总是明显高于其它几种变异,具有转换型变异的SNP约占2/3,其它几种变异的发生几率相近。

在基因组DNA中,任何碱基均有可能发生变异,因此SNP既有可能在基因序列内,也有可能在基因以外的非编码序列上。总的来说,位于编码区内的SNP(coding SNP,cSNP)比较少,因为在外显子内,其变异率仅及周围序列的1/5。

在遗传学分析中,SNP作为一类遗传标记得以广泛应用, 主要源于这几个特点: 密度高,富有代表性以及遗传稳定性。功能SNP是通过改变基因编码的蛋白结构或基因表达水平而影响基因功能,进而导致不同的表型。而这些功能SNP有可能被直接定位到,也有可能通过与其紧密连锁/连锁不平衡的其他TagSNP而被检测到与性状显著关联。


植物中的SNP

         植物中存在广泛的SNP,其与植物抗病性生长情况息息相关。如Gao M等报道,ROS与植物抗病性息息相关,在作者发现的rod1突变体水稻中,可以产生更多的ROS,从而增加植物抗病性,但基因的隐性不表达却导致植物生长矮小,产量低,为此,作者研究了水稻在进化过程中的基因变异,从262份亚洲栽培水稻种质资料中,我们在the ROD1 coding区内发现了两个单核苷酸多态性(SNPs): SNP1A/C(一种氨基酸由脯氨酸变为苏氨酸的非同义核苷酸多态性)和SNP2G/C(一种同义核苷酸多态性),根据这两个SNP,水稻品种可以分为三个单倍型:AG(类型I)、CG(类型II)和AC(类型III),并且实验结果显示,三种多态性和植物抗病性有很大关联,并且某种程度的突变不仅可以提升抗病性也可以回补植物的生长表型。

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图片来源:Gao M, He Y, Yin X, Zhong X, Yan B, Wu Y, Chen J, Li X, Zhai K, Huang Y, Gong X, Chang H, Xie S, Liu J, Yue J, Xu J, Zhang G, Deng Y, Wang E, Tharreau D, Wang GL, Yang W, He Z. Ca2+ sensor-mediated ROS scavenging suppresses rice immunity and is exploited by a fungal effector. Cell. 2021 Oct 14;184(21):5391-5404.e17.

人基因组中的SNP

SNP在人类基因组中广泛存在,平均每300个碱基对中就有1个,估计其总数可达300万个,甚至更多。肥胖在全球范围内变得越来越普遍。世界范围内,近40% 的成年人超重,10-15% 肥胖。常见肥胖的遗传风险反映了多个基因位点的积累,每个基因位点贡献了总风险的一小部分。研究人员关注这些基因,并进行SNP分析,可以提高肥胖症的发展过程的理解。其中一个目标是利用这些知识来改善人类健康,通过开发新的药物来预防和治疗肥胖,肥胖相关特征的遗传变异已经被用来提供肥胖及其并发症生物学的许多见解。

全基因组关联研究(GWA)的身体质量指数,腰臀比,和其他肥胖性状已经确定了300多个单核苷酸多态性(SNPs)。这些结果表明这些发现最终可能会导致新的预防和治疗肥胖的药物,但这需要时间。一些分析支持了肥胖与糖尿病、冠状动脉疾病、特定癌症和其他疾病之间的因果关系,在确定哪些结果可以通过减肥干预方面具有临床相关性。

注:全基因组关联研究(Genome-Wide Association Studies,GWAS)是指在全基因组层面上,开展多中心、大样本、反复验证的基因与疾病的关联研究,是通过对大规模的群体DNA样本进行全基因组高密度遗传标记(如SNP或CNV等)分型,从而寻找与复杂疾病相关的遗传因素的研究方法,全面揭示疾病发生、发展与治疗相关的遗传基因。

由33万9千多名个体组成的人体测量性状遗传分析发现了97个基因座,其中56个是新发现的。这些基因座附近的基因在中枢神经系统中表现出丰富的表达,这表明BMI主要受下丘脑控制能量摄入等过程的调控。这97个位点只解释了BMI变异的2.7%。据Yang J等模拟研究表明,SNPs约占BMI变异的30%,这意味着还有更多的SNPs有待发现。在大样本量中,假阳性和假阴性与危险因素(如BMI)的关联可能源于指数事件偏差,这可能解释了矛盾的关联,例如TCF7L2的糖尿病等位基因与BMI降低有关。

注:BMI,身体质量指数,即 Body Mass Index指数,简称体质指数,是国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准。


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根据具体实验规模,我们提供两种检测平台,分别为:适合中低通量检测的 PCR-LDR SNP 分型服务和适合高通量的基于二代测序的 Hi-SNP 分型服务;此外针对高同源区段,还提供高同源区段SNP分型服务。 


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