连锁不平衡和单体型分析中国协和医科大学黄尚志Gregor Johann Mendel 1865年，孟德尔通过豌豆人工杂交实验，发现了3条定律：均一性定律（在杂交两个不同等位基因的纯合子是，子代完全是相同的杂合子）分离定律（在杂合子的相互交配中，假设的分离比为1∶2∶1，而杂合子与纯合子的回交中，分离比为1∶1）自由组合定律（分离的不同性状是独立传递的）。利用果蝇为材料，发现基因之间的连锁关系，连锁的基因在减数分裂中不能彼此独立分离Morgan TH 染色体互换减数分裂由于发生互换，产生4种不同的子代染色体；互换越多差别越大。DNA多态性 DNA区域中等位基因(或片段)存在两种或两种以上形式，对基因功能没有影响，称为多态性(polymorphism)。DNA序列中大约有1／100～1/200的碱基存在多态现象。多态性类型单个核苷酸取代，发生频率约为1/500nt；串联重复序列，重复单元长度为10～60bp称小卫星DNA，长度在2～9bp的称为微位星序列，(CA)n最常见，平均每50kb就发生一次单核苷酸多态性重复序列多态性短重复序列分析DNA TYPING 等位基因频率取得足够样本后进行多态性分析，分别计数每个等位基因的数目，然后计算出每个等位基因的百分比；根据Hardy-Weinberg定律的二项式公式，计算各种基因型的百分数（预期值），与实际计数的各基因型百分数（观察值）进行χ２检验，若两组数据无显著性差别，样本具有代表性。这些百分数便可作为该样本所代表群体的每个等位基因的频率（以小数表示）。不同的群体等位基因的数目可能不同，等位基因的频率也可能不同，在进行连锁分析时一定要注意样本的代表性。杂合度(heterozygosity) 杂合度是指群体种某基因座杂合子个体的百分数，计算公式为：? n Het = 1 - (∑pi2) i=1 n= 该位点的等位基因数；pi= 第i个等位基因在群体中的频率多态性信息量（Polymorphic Information Contents, PIC）对于常染色体上的多态性标记的PIC的计算公式如下：n n-1 n PIC = 1 - (∑pi2 ) - ∑∑（2pi2pj2）i=1 i=1 j=i+1 位点的PIC取决于该位点的各等位片段的数目和各自的频率。PIC 小于或等于该位点的杂合度。X染色体上的多态性标记的PIC等于杂合度。2pipj?pipj 2 两个位点之间的关系不同线，不在同一条染色体上减数分裂中彼此独立行动不连锁同线，在同一条染色体上连锁，彼此相距较近不连锁，彼此相距较远减数分裂中，二者之间发生互换Ch A Ch B 基因A 基因B 互换与重组遗传距离互换(crossover) 单交换双交换根据重组率进行基因座排序遗传距离位点间的遗传距离两个位点间的遗传距离取决于在减数分裂中发生重组（互换）1%的重组率为1个遗传距离单位棗厘摩（1cM）1cM≈1Mb（遗传距离≠物理距离）群体间的遗传距离根据群体间的遗传差异计算通过遗传标记分析获得的信息连锁程度的确定θ(重组率)≤0.10（10cM)为高度连锁；0.10≤θ≤0.20为中度连锁；θ≥0.20为松弛连锁。两个连锁位点之间的组合A1 A2 B1 B2 互换? A1 A2 A3 A4 A5 B1 A1B1 A2B1 A3B1 A4B1 A5B1 B2 A1B2 A2B2 A3B2 A4B2 A5B2 B3 A1B2 A2B3 A3B3 A4B3 A5B3 B4 A1B4 A2B4 A3B4 A4B4 A5B4 HAiBj = pAi * pBj HAiBj = H观察值连锁、关联与连锁不平衡关联(association)：群体水平上因子（遗传或环境）非随机的共发生；连锁(linkage)：描述染色体上基因座之间的位置；连锁不平衡：是关联的特例，是指连锁的基因座特定等位基因之间的非随机组合。定义连锁平衡：通过足够大量的家系分析，两个基因座的等位基因组合的频率等于组成组合的等位基因各自频率的积（h= paixpbj），不存在优势组合，称为连锁平衡(linkage equilibrium)；连锁不平衡(linkage disequilibrium) ：是连锁的基因座间，二者等位基因非随机的组合，出现优势组合（h≠paixpbj）。两个位点之间的连锁不平衡随时间的推移而通过重组减弱。连锁不平衡的原因被考察的群体来源于具有等位基因A、a和B、b不同频率的两个群体，这两个亚群体混合的时间不足以产生完全的随机化；位于同一条染色体上的两个突变体（例如DNA标记）距离较近，二者之间未经足够的世代，通过重组来分离；某些连锁基因座的等位基因组合有选择优势而维持较高频率。强直性脊柱炎与HLA-B27 染色体背景上的致病突变强直性脊柱炎HLAB27 有无+ - 90 10 900 1000 单体型(Haplotype) 定义：一条染色体上两个或两个以上的多态性位点状态（等位基因）的组合叫作染色体单体型(haplotype)。haplotype的词根是haploid，中文译为单倍体，描述配子细胞的染色体组成，而haplotype是讲一条染色体上等位基因的同线状态或连锁相，而不是指23条染色体（单倍体）的状态，因此中文应该译为摰ヌ逍蛿而不是摰ケ缎蛿。有人将个体的各位点基因型的组合称为单体型(应该称摶蜃樾?(genomotype) ?)。A A B 父亲棗(B/b) →棗棗? A A b B A B 母亲(A/a)棗→棗棗? B a B A b ♂子女(A/a)(B/b) → 棗棗? a B ♀单体型确定群体中单体型的确定选择其中一个基因座为纯合子的个体进行统计A1/A1 B1/B2 A1B1/A1B2 A1/A2 B2/B2 A1B2/A2B2 A1/A2 B1/B2 A1B1/A1B2 A1B2/A2B1 计算机程序模拟计算机软件自动生成单体型Cyrillic程序介绍（见揅yrillic 2 forming haplotypes敚? 互换事件与标记位点排列MARKER 关键区域的物理图谱物理图与遗传图微卫星位点的比较IV-15 V-10 V-1 按照物理图的顺序重新进行了单体型分析。这是所有家系成员的单体型分析图，图中黑色标记的染色体代表致病染色体，白色代表正常染色体。箭头提示了V-10、IV-15和V-1三个家系成员中的交换情况。单体型图V-1为表型正常个体，由于外显率为95% （在家系中存在外显不全）, 提示有95%的可能性多指（趾）基因位于D19S840到D19S929之间约1Mb的区间。5% 95% 2.55Mb 1.7Mb 关键区范围确定遗传异质性疾病定位策略等位基因共享分析应用已定位基因的标记（θ=0）不共享=不连锁共享，提示连锁连锁分析确定共享等位基因来源来源于患病父（母）=连锁来源于正常母（父），不连锁全基因组扫描D13S800 D7S1799 PAP3基因座排除性分析D19S840 正常成员GLi3基因旁侧标记共享分析D7S2454 患者D7S691 患者连锁不平衡和单体型分析中国协和医科大学黄尚志染色体互换减数分裂由于发生互换，产生4种不同的子代染色体；互换越多差别越大。DNA 多态性 DNA 区域中等位基因(或片段)存在两种或两种以上形式，对基因功能没有影响，称为多态性(polymorphism) 。DNA 序列中大约有1 ／100 ～1/200 的碱基存在多态现象。多态性类型单个核苷酸取代，发生频率约为1/500nt ；串联重复序列，重复单元长度为10 ～60bp 称小卫星DNA ，长度在2～9bp 的称为微位星序列，(CA)n 最常见，平均每50kb 就发生一次单核苷酸多态性重复序列多态性短重复序列分析DNA TYPING 等位基因频率取得足够样本后进行多态性分析，分别计数每个等位基因的数目，然后计算出每个等位基因的百分比；根据Hardy-Weinberg 定律的二项式公式，计算各种基因型的百分数（预期值），与实际计数的各基因型百分数（观察值）进行χ２检验，若两组数据无显著性差别，样本具有代表性。这些百分数便可作为该样本所代表群体的每个等位基因的频率（以小数表示）。不同的群体等位基因的数目可能不同，等位基因的频率也可能不同，在进行连锁分析时一定要注意样本的代表性。杂合度(heterozygosity) 杂合度是指群体种某基因座杂合子个体的百分数，计算公式为：n Het = 1 - (∑pi2) i=1 n= 该位点的等位基因数；pi= 第i个等位基因在群体中的频率多态性信息量（Polymorphic Information Contents, PIC ）对于常染色体上的多态性标记的PIC 的计算公式如下：n n-1 n PIC = 1 - (∑pi2 ) - ∑∑（2pi2pj2 ）i=1 i=1 j=i+1 位点的PIC 取决于该位点的各等位片段的数目和各自的频率。PIC 小于或等于该位点的杂合度。X 染色体上的多态性标记的PIC 等于杂合度。两个位点之间的关系不同线，不在同一条染色体上减数分裂中彼此独立行动不连锁同线，在同一条染色体上连锁，彼此相距较近不连锁，彼此相距较远减数分裂中，二者之间发生互换互换与重组遗传距离互换(crossover) 根据重组率进行基因座排序遗传距离位点间的遗传距离两个位点间的遗传距离取决于在减数分裂中发生重组（互换）1% 的重组率为1个遗传距离单位——厘摩（1cM ）1cM≈1Mb （遗传距离≠物理距离）群体间的遗传距离根据群体间的遗传差异计算通过遗传标记分析获得的信息连锁程度的确定θ( 重组率)≤0.10 （10cM) 为高度连锁；0.10≤θ≤0.20 为中度连锁；θ≥0.20 为松弛连锁。两个连锁位点之间的组合连锁、关联与连锁不平衡关联(association) ：群体水平上因子（遗传或环境）非随机的共发生；连锁(linkage) ：描述染色体上基因座之间的位置；连锁不平衡：是关联的特例，是指连锁的基因座特定等位基因之间的非随机组合。定义连锁平衡：通过足够大量的家系分析，两个基因座的等位基因组合的频率等于组成组合的等位基因各自频率的积（h= paixpbj ），不存在优势组合，称为连锁平衡(linkage equilibrium) ；连锁不平衡(linkage disequilibrium) ：是连锁的基因座间，二者等位基因非随机的组合，出现优势组合（h≠paixpbj ）。两个位点之间的连锁不平衡随时间的推移而通过重组减弱。连锁不平衡的原因被考察的群体来源于具有等位基因A、a和B、b不同频率的两个群体，这两个亚群体混合的时间不足以产生完全的随机化；位于同一条染色体上的两个突变体（例如DNA 标记）距离较近，二者之间未经足够的世代，通过重组来分离；某些连锁基因座的等位基因组合有选择优势而维持较高频率。强直性脊柱炎与HLA-B27 单体型(Haplotype) 定义：一条染色体上两个或两个以上的多态性位点状态（等位基因）的组合叫作染色体单体型(haplotype) 。haplotype 的词根是haploid ，中文译为单倍体，描述配子细胞的染色体组成，而haplotype 是讲一条染色体上等位基因的同线状态或连锁相，而不是指23 条染色体（单倍体）的状态，因此中文应该译为“单体型”而不是“单倍型”。有人将个体的各位点基因型的组合称为单体型(应该称“基因组型(genomotype) ”) 。群体中单体型的确定选择其中一个基因座为纯合子的个体进行统计计算机软件自动生成单体型Cyrillic 程序介绍（见“Cyrillic 2 forming haplotypes”）物理图与遗传图微卫星位点的比较遗传异质性疾病定位策略等位基因共
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