家貓mtDNA多態(tài)性研究及法醫(yī)學(xué)意義

寧雪

摘 要：自從anderson[1]等人首次測(cè)定人類(lèi)線(xiàn)粒體基因組（mtDNA）以來(lái)，以及高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有越來(lái)越多的物種的線(xiàn)粒體基因組序列被測(cè)得。線(xiàn)粒體基因組的發(fā)現(xiàn)為細(xì)胞信息結(jié)構(gòu)的研究開(kāi)啟了新的篇章。隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的家庭開(kāi)始飼養(yǎng)寵物貓，家貓已經(jīng)與我們的生活密切相關(guān)。家貓的線(xiàn)粒體DNA是細(xì)胞核外的遺傳物質(zhì)，蘊(yùn)含了大量的生物信息。本文將對(duì)家貓的線(xiàn)粒體DNA進(jìn)行初步的概述。

關(guān)鍵詞：寵物貓；線(xiàn)粒體DNA；法醫(yī)物證學(xué)

1 家貓的線(xiàn)粒體基因組

1.1 家貓線(xiàn)粒體基因

家貓線(xiàn)粒體全基因組序列長(zhǎng)17009bp，GeneBank的序列號(hào)是NC-001700。其線(xiàn)粒體基因組包含13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因、22個(gè)tRNA基因、2個(gè)rRNA基因以及一個(gè)輕鏈復(fù)制起始點(diǎn)和一個(gè)非編碼的控制區(qū)構(gòu)成。并且各個(gè)基因的排列順序以被證實(shí)與已經(jīng)報(bào)道的其他哺乳類(lèi)動(dòng)物的基因排列順序是一樣的。編碼蛋白質(zhì)的基因開(kāi)放閱讀框沒(méi)有基因重排的現(xiàn)象，也與報(bào)道的相一致。

家貓線(xiàn)粒體基因組的全序列堿基組成中，A、C、T、G分別占了32.5%、26.2%、27.1%以及14.2%。并且A+T約占59.6%，C+G約占40.4%。

1.2 蛋白質(zhì)及密碼子

家貓mtDNA有13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，總共長(zhǎng)11408個(gè)堿基對(duì)，占總數(shù)的66.9%，編碼氨基酸3783個(gè)。在這些基因中，只有ND6是由輕鏈編碼的，剩下的都是由重鏈編碼的。但是存在少許重疊現(xiàn)象。

在起始密碼子中，只有ND3是由ATA作為起始密碼子的，剩下的都是由ATG作為起始密碼子。終止密碼子有AGA、TA、單個(gè)堿基T，他們分別作用于Cyt b基因、ND1和ND3基因、ND2、COIII、ND4，剩下的都是以TAA作為終止密碼子的。

1.3 tRNA

家貓線(xiàn)粒體中共有22個(gè)tRNA基因，與其他的典型無(wú)脊椎動(dòng)物一樣，基因長(zhǎng)度大約為59-73。其二級(jí)結(jié)構(gòu)除缺失DHU以外的二葉草結(jié)構(gòu)以外，剩下的都是典型的三葉草結(jié)構(gòu)。

1.4 控制區(qū)

家貓mtDNA控制區(qū)長(zhǎng)度為1560bp，堿基組成中A、C、T、G分別占32.1%、26.8% 、26.3% 、14.7 %。位置位于tRNAPro和tRNAPhe基因之間。家貓mtDNA的控制區(qū)共有294bp的（CA）重復(fù)單元，短片段的重復(fù)序列重復(fù)37次，如5'-ACACACGT-3'；重復(fù)序列5-TTGCTAGTCCCCATGAATATTAAGCATGTACAG-3重復(fù)三次；重復(fù)序列5-CACACGTACACACGTACACACGTACACACG -3重復(fù)六次。

2 線(xiàn)粒體基因組特點(diǎn)

線(xiàn)粒體基因組是真核細(xì)胞中較小而又較易純化的復(fù)制單位，基因排列緊密，多種動(dòng)物進(jìn)行廣泛的比較方便可行，是研究DNA結(jié)構(gòu)、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的非常好的模型，而且線(xiàn)粒體基因組的分離、重組、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄都可應(yīng)用分子生物學(xué)的許多手段和方法進(jìn)行分析。

線(xiàn)粒體基因的表達(dá)與核基因的表達(dá)之間有著密不可分的關(guān)系。線(xiàn)粒體本身具有獨(dú)特的DNA、tRNA、rRNA以及核糖體，但是參與線(xiàn)粒體基因表達(dá)的許多酶卻離不開(kāi)核基因的參與，其數(shù)量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)線(xiàn)粒體的數(shù)量，這就意味著線(xiàn)粒體基因的表達(dá)具有其自身獨(dú)特的意義。此外，線(xiàn)粒體基因編碼的產(chǎn)物能與核基因編碼的產(chǎn)物相互作用，這也為互作因子的研究提供了方向[2]。線(xiàn)粒體基因也可以用于多個(gè)層次如法醫(yī)物證學(xué)，種群結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)發(fā)生等多方面的研究。線(xiàn)粒體基因組與核基因組的對(duì)比也應(yīng)用于核基因與核外基因的對(duì)比研究中。[3]

3 貓科動(dòng)物mtDNA研究現(xiàn)狀

現(xiàn)存貓科動(dòng)物多起源于晚新生代，廣泛分布于各個(gè)大洲。早期對(duì)于貓科動(dòng)物的研究?jī)H限于形態(tài)學(xué)等方面的研究，如比較形態(tài)學(xué)、比較細(xì)胞學(xué)、性染色體基因等。近期的研究主要集中于線(xiàn)粒體基因的研究。線(xiàn)粒體基因是細(xì)胞核外的遺傳物質(zhì)，具有無(wú)重組、穩(wěn)定性高、母系遺傳等優(yōu)點(diǎn)。1996年，Lopez等人首次測(cè)出了家貓的線(xiàn)粒體基因組全序列。家貓線(xiàn)粒體基因組是一個(gè)長(zhǎng)約17009bp的環(huán)狀雙鏈DNA分子，包含37個(gè)基因。他們對(duì)線(xiàn)粒體基因的基因組結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)和密碼子、蛋白質(zhì)編碼基因的堿基組成偏向性、蛋白質(zhì)編碼基因的氨基酸組成分析、tRNA和rRNA進(jìn)行了詳細(xì)的描述。家貓線(xiàn)粒體基因組圖譜的構(gòu)建為研究貓科動(dòng)物的物種進(jìn)化和遺傳等開(kāi)辟了新的研究放向。線(xiàn)粒體DNA的研究方法序列特異寡核苷酸、限制片段長(zhǎng)度多態(tài)性、直接測(cè)序等方法。[4]

4 家貓與法庭科學(xué)

任何一個(gè)養(yǎng)寵物的人都會(huì)告訴你，幾乎可以在每一個(gè)日常生活用品表面找到寵物毛發(fā)，它們可以在自己每日活動(dòng)中，如梳洗打扮自己、主人愛(ài)撫的觸摸或者在簡(jiǎn)單的和衣服或者家具摩擦中都可以掉毛并且毛發(fā)很容易被帶走。一項(xiàng)模擬獸毛轉(zhuǎn)移的犯罪現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得出結(jié)論，進(jìn)入一個(gè)養(yǎng)家畜的家庭幾乎不可能不被他們的毛發(fā)污染[5]。另一項(xiàng)研究表明織物類(lèi)型的衣服可以持續(xù)的黏吸大量的毛發(fā)[6]。一般而言，毛發(fā)在粗糙面料的衣物上存留更久，也可以在一個(gè)給定的衣著類(lèi)商品保持幾小時(shí)或者幾天。這也就意味著，對(duì)于有家貓存在的犯罪現(xiàn)場(chǎng)，脫落的貓毛是有極大可能轉(zhuǎn)移到被害人或者犯罪嫌疑人身上的，這就為我們利用動(dòng)物脫落的毛發(fā)進(jìn)行偵查提供了可能。

盡管毛發(fā)是犯罪現(xiàn)場(chǎng)最常見(jiàn)的生物物證之一[7]， 寵物毛發(fā)證據(jù)，特別是寵物貓的毛發(fā)，在法醫(yī)調(diào)查中很少使用。由于在法律上和法醫(yī)學(xué)上缺少足夠的關(guān)于寵物貓毛發(fā)的資料，所以在現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)法人員以此為由無(wú)視這一證據(jù)[8]。傳統(tǒng)上的關(guān)于動(dòng)物毛發(fā)的法醫(yī)檢驗(yàn)還局限在形態(tài)學(xué)研究，包括在顯微鏡下肉眼檢驗(yàn)。然而，關(guān)于動(dòng)物個(gè)體的陽(yáng)性鑒定從來(lái)不會(huì)通過(guò)形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)來(lái)獲得，僅僅極少數(shù)寵物貓或者狗可以通過(guò)此種方法達(dá)到絕對(duì)的排除[9]。與定量測(cè)定一樣，由于有效的差異化，來(lái)自同一個(gè)體的不同毛發(fā)存在太多的變化，更不必說(shuō)不同的個(gè)體間?；贒NA測(cè)試的進(jìn)步，收集到的與犯罪現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)系的動(dòng)物毛發(fā)的證據(jù)價(jià)值越來(lái)越重要。利用線(xiàn)粒體基因的分析對(duì)其進(jìn)行種屬鑒定甚至是個(gè)體識(shí)別也成為可能，這也將為以后案件的偵查提供新的思路和方向。

參考文獻(xiàn)

[1] Anderson S， Ba.nkier A T，Barrell B G，de Bruijn M H L， Coulson AR，Drouin J，Eperon I C，Nierlich D P，Roe B A，Sanger F，Schreier P H，Smith A J H，Staden RYou，ng I G. Sequence and organization of the human mitochondrial genome.Nature，1981，290：457-465.

[2]Wu W，Schmidt T R，Goodman M，Grossman L I. Molecularevolution of cytochrome c oxidase subunit I in primates：is there coevolution between mitochondrial and nuclear genomes Molecular Phylogenetics and Evolution 2004，17（2）：294一304.

[3] Delarbre C，Spruyt N，et al. The complete nucleotide sequence of the mitochondrial DNA of the dogfish，Scyliorhinus canicula .Genetics， 1998，150（1）：331一344.

[4]鄭秀芬，法醫(yī)DNA分析[M].北京：中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2002：322-323

[5] DAndrea F， Frides F， Coquoz R. Preliminary experiments on the transfer of animal hair during simulated criminal behavior. J Forensic Sci 1998；43（6）：1257–8.

[6] Dachs J， McNaught IJ， Robertson J. The persistence of human scalp hair on clothing fabrics. Forensic Sci Int 2003；138（1–3）：27–36.

[7] Bisbing RE. The forensic identification and association of human hair. Forensic Sci Handb 1982；1：185–221.

[8]Deedrick DW. Hairs， fibers， crime， and evidence. FBI Forensic Sci Commun2000；2，http：//www2.fbi.gov/hq/lab/fsc/backissu/july2000/deedrick. htm.

[9]Moore JE. A key to the identification of animal hairs. J Forensic Sci Soc 1988；28：335–9.