snp 分子标记

SNP的理论与应用

生物工程（2）班 姓名：韩宝丰 学号：0906606208

SNP技术定义：

SNP是single nucleotidepolymorphism 的缩写，是指在基因组上单个核苷酸的变异，形成的遗传标记，其数量很多，多态性丰富。指在基因组上单个核苷酸的变异,包括置换、颠换、缺失和插入。SNP在基因组中分布相当广泛，近来的研究表明在人类基因组中每300碱基对就出现一次。大量存在的SNP位点，使人们有机会发现与各种疾病，包括肿瘤相关的基因组突变；从实验操作来看，通过SNP发现疾病相关基因突变要比通过家系来得容易；有些SNP并不直接导致疾病基因的表达，但由于它与某些疾病基因相邻，而成为重要的标记。SNP在基础研究中也发挥了巨大的作用，近年来对Y染色体SNP的分析，使得在人类进化、人类种群的演化和迁徙领域取得了一系列重要成果。

单核苷酸多态性(singlenucleotide polymorphism，SNP),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。它是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90%以上。SNP在人类基因组中广泛存在，平均每500～1000个碱基对中就有1个，估计其总数可达300万个甚至更多。

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似。Wang等的研究也证明了这一点。转换的几率之所以高，可能是因为CpG二核苷酸上的胞嘧啶残基是人类基因组中最易发生突变的位点，其中大多数是甲基化的，可自发地脱去氨基而形成胸腺嘧啶。

一、SNP分类：

从对生物的遗传性状的影响上来看，cSNP又可分为2种：

一种是同义cSNP(synonymouscSNP),即SNP所致的编码序列的改变并不影响其所翻译的蛋白质的氨基酸序列，突变碱基与未突变碱基的含义相同；另一种是非同义cSNP(non-synonymouscSNP),指碱基序列的改变可使以其为蓝本翻译的蛋白质序列发生改变，从而影响了蛋白质的功能。这种改变常是导致生物性状改变的直接原因。cSNP中约有一半为非同义cSNP。

二、SNP的检测技术：

基因分型：是指利用数据库中已有的SNP进行特定人群的序列和发生频率的研究，主要包括因芯片技术，Taqman技术，分子信标技术和焦磷酸测序法等。

（一）、基因芯片技术

基因芯片技术：是在固相支持介质上进行分子杂交和原位荧光检测的一种高通量SNP分析方法。

优缺点：

优点是高通量，一次可对多个SNP进行规模性筛选，被捡起始材料也很少，操作步骤简单。缺点是芯片设计成本高，由于DNA样品的复杂性，有些SNP不能被捡起。

（二）、Taqman技术

在pcr反应系统中加入2种不同荧光标记的探针，他们分别与两个等位基因完全配对。探针运用了荧光共振能量转换技术，探针的5’端和3’端分别用特殊染料标记，称为供体-受体染料对或爆-猝灭燃料对。

（三）、分子信标技术

与Taqman技术相似，分子信标技术也是在PCR反应体系种加入荧光标记的探针与靶序列杂交，通过仪器检测荧光值的变化，进行基因分型。

优缺点：

分子信法在选择荧光染料时，不必像Taqman法那样考虑染料之间光谱的重叠性，一次可以使用4种或4种以上染料，同时对多个SNP进行分析。Taqman法和分子信标法优点都是简单操作，可以自动化；缺点是不能达到高通量分析，荧光探针费用高。

（四）、焦磷酸测序法

焦磷酸测序法是一种不依赖平板胶或毛细管电泳，不依赖DNA的荧光标记/激发/检测体系的序列分析技术，适用于已知SNP的序列验证及基因分型。焦磷酸测序法主要是由4种酶催化同一反应体系中的酶级联反应，包括DNA聚合酶、硫酸化酶、荧光素酶和双磷酸酶，反应底物为adenosine5’phosphosulfate 和荧光素

优缺点：

该技术分析系统自动化程度高，通量大，速度快，易于建立标准化操作，适合大规模SNP研究及基因分型。

SNP自身的特性决定了它更适合于对复杂性状与疾病的遗传解剖以及基于群体的基因识别等方面的研究：

1、 SNP数量多，分布广泛。据估计，人类基因组中每1000个核苷酸就有一个SNP，人类30亿碱基中共有300万以上的SNPs。SNP 遍布于整个人类基因组中，根据SNP在基因中的位置，可分为基因编码区SNPs（Coding-region SNPs，cSNPs）、基因周边SNPs（Perigenic SNPs，pSNPs）以及基因间SNPs（Intergenic SNPs，iSNPs）等三类。

2、 SNP适于快速、规模化筛查。组成DNA的碱基虽然有4种，但SNP一般只有两种碱基组成，所以它是一种二态的标记，即二等位基因（biallelic）。 由于SNP的二态性，非此即彼，在基因组筛选中SNPs往往只需+/-的分析，而不用分析片段的长度，这就利于发展自动化技术筛选或检测SNPs。

3、 SNP等位基因频率的容易估计。采用混和样本估算等位基因的频率是种高效快速的策略。该策略的原理是：首先选择参考样本制作标准曲线，然后将待测的混和样本与标准曲线进行比较，根据所得信号的比例确定混和样本中各种等位基因的频率。

4、 易于基因分型。SNPs 的二态性，也有利于对其进行基因分型。对SNP进行基因分型包括三方面的内容：(1)鉴别基因型所采用的化学反应，常用的技术手段包括：DNA分子杂交、引物延伸、等位基因特异的寡核苷酸连接反应、侧翼探针切割反应以及基于这些方法的变通技术；(2)完成这些化学反应所采用的模式，包括液相反应、固相支持物上进行的反应以及二者皆有的反应。(3)化学反应结束后，需要应用生物技术系统检测反应结果。

三、SNP的应用

1、人类基因单体型图的绘制

目的：绘制人类基因单体型图的目的就是描述人类常见的遗传多态性模式和染色体上具有成组紧密关联SNPs的区域。

2、SNP与疾病易感基因的相关性分析

当一个遗传标记的频率在患者中明显超过非患者时，就表明该标记基因可能与这种疾病相关。随着大量代谢通路和上百万SNPs的确认，SNP作为新一代遗传标记在人类疾病研究中显示出极高的潜在价值。

3、指导与药物设计

通过研究SNP与个体对药物敏感或耐受的相关性研究，可能阐明遗传因素对药效的影响，因此可能建立与基因型相关的治疗方案，对患者施行个性化用药。另外，随着SNP的研究与药物基因组学的结合，根据特定的基因型来设计药物将成为可能。