人類Y染色體的遺傳特性專家講座

人類Y染色體遺傳特征周作民南京醫(yī)科大學生殖醫(yī)學江蘇省重點試驗室人類Y染色體的遺傳特性專家講座第1頁染色體基本概念一、正常人染色體核型：男性：46,xy;女性：46,xx二、染色體與遺傳關(guān)系：人類Y染色體的遺傳特性專家講座第2頁人類Y染色體的遺傳特性專家講座第3頁人類Y染色體的遺傳特性專家講座第4頁人類Y染色體的遺傳特性專家講座第5頁Y染色體結(jié)構(gòu)特點一、體細胞Y染色體分帶1.Y染色體形狀指標：(1)相對長度：即每一個染色體長度與一套正常含有一個X染色體單倍體染色體組長度之比；(2)著絲粒指數(shù)：用短臂長度對染色體長度之比表示；(3)臂比：用長臂與短臂長度之比表示；其中又以相對長度和著絲粒指數(shù)較為主要。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第6頁表１染色體相對長度和著絲粒指數(shù)染色體號碼相對長度著絲粒指數(shù)18.44±0.43348.36±1.16628.02±0.39739.23±1.82436.83±0.31546.95±1.57746.30±0.28429.07±1.86756.08±0.30529.25±1.65565.90±0.26439.05±1.65575.36±0.27139.05±1.771x5.12±0.26140.12±2.11784.93±0.26134.08±1.97594.80±0.24435.43±2.599104.59±0.22133.95±2.243114.61±0.22740.14±2.328124.66±0.21230.16±2.339133.74±0.23617.08±3.227143.56±0.22918.74±3.596153.46±0.21420.30±3.702163.36±0.18341.33±2.74173.25±0.18933.86±2.771182.93±0.16430.93±3.044192.67±0.17446.54±2.299202.56±0.16545.45±2.526211.90±0.17030.89±5.002222.04±0.18230.48±4.932y2.15±0.13727.17±3.182人類Y染色體的遺傳特性專家講座第7頁2.Y染色體分帶：依據(jù)染色特征或功效，可對Y染色體進行區(qū)帶劃分。(1)染色分帶法：Y染色體短臂和長臂各只有一個區(qū)，Yp:Yp1:Yp11Yq:Yq1:Yq11:Yq11.1Yp12Yq11.2:Yq11.21Yp13:Yp13.1Yq11.22Yp13.2Yq11.23Yq12(2)7區(qū)分帶法：將Y染色體從短臂至長臂非重組區(qū)域人為地分為7個區(qū)間（interval），Yp有4個區(qū)間，Yq有3個區(qū)間,Yq異染色質(zhì)區(qū)為第7區(qū)，每個區(qū)間又可深入細分，共可分為43個亞區(qū)間人類Y染色體的遺傳特性專家講座第8頁SRYZFYMIC2TP2AMELYTPSYHYIL9RAZFb(YRRM1)AZFdAZFc(DAZ)GCYAZFa(USP9Y,DBY)人類Y染色體的遺傳特性專家講座第9頁二、精子染色體分析1.生精細胞染色體分析：實際分析是處于分裂階段生精細胞。2.體外受精后染色體分析：將人精子與去透明帶倉鼠卵共同培養(yǎng),誘導有絲分裂后則可進行人精子染色體分析。3.用FISH方法也可對精子染色體進行單獨分析。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第10頁Y染色體基因組結(jié)構(gòu)一、染色體基因組：1.是人類細胞全套遺傳物質(zhì)，是維持人體正常功效最基本一套染色體及其攜帶全部遺傳信息。2.單倍體人類基因組是由3.2×109bpDNA組成，細胞核基因組中90%左右DNA為程度不一樣重復序列，10%為單拷貝序列。3.含有5～10萬個左右基因。二、人類基因組計劃：構(gòu)建每條染色體遺傳圖譜、物理圖譜和序列圖譜。原計劃完成人類基因組全部序列測定目標，已于6月提前完成。進行Y染色體基因組研究，包含序列測定主要機構(gòu)是WhiteheadInstitute/MIT。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第11頁1.遺傳圖譜（Geneticmap）：又稱連鎖圖譜linkagemap）或遺傳連鎖圖譜（geneticlinkagemap）：(1)定義：指人類基因組內(nèi)基因以及專一多態(tài)性DNA標識位置圖譜。表示同一條染色體任意兩點相對距離和位置關(guān)系，所以遺傳圖譜只能顯示標識相對距離，長度單位用厘摩(centimorgan,cM)表示，1cM約等于1000000堿基正確物理長度構(gòu)。(2)遺傳圖譜意義：①基因定位②分離和克隆新基因人類Y染色體的遺傳特性專家講座第12頁２．物理圖譜（Physicalmaps）：(1)定義：物理圖譜則是把特異DNA片段按實際物理位置進行排序，因為人類基因組有24種不一樣染色體（23種常染色體和X、Y染色體），所以完整人類基因組圖譜應該是24種以線性結(jié)構(gòu)形成存在DNA大分子物理圖譜。(2)基于DNA序列標簽（sequence-tagged-site,STS）物理圖譜：①定義：STS為隨機地從人類基因組上選擇出來長度在200～300bp左右特異性短序列。②起源：a.隨機位點序列b.表示基因序列c.遺傳標識序列人類Y染色體的遺傳特性專家講座第13頁③研究現(xiàn)實狀況：當前全基因組中已知STS達3萬多個，Y染色體上只有376個。在1995年召開第二屆國際Y染色體基因圖譜大會上，部分學者提出了在一些區(qū)域上STS圖譜，如在Yp假性常染色質(zhì)區(qū)列出了60個STS；AZFa區(qū)域圖譜，Yq11.23區(qū)域圖譜等。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第14頁YRRM1DYS7EDYS230DYS224DYS226DYS7CDYS233DYS232DYS1DYS236DYS237DYS238DYS240DYS239DYS247Z1人類Y染色體的遺傳特性專家講座第15頁(3)STS缺失圖譜：Vollrath1992年構(gòu)建了Y染色體STS缺失圖譜，共列出182個STS片段，為今后尋找Y染色體功效基因創(chuàng)造了條件，近年來對于精子發(fā)生基因研究多基于這一圖譜。3.序列圖譜（sequencemaps）：(1)定義：將每條染色體DNA序列測定出來，即為序列圖譜。(2)序列圖譜構(gòu)建意義：①從DNA序列中，能夠直接推出基因結(jié)構(gòu)，包含啟動子、外顯子、內(nèi)顯子等。②已知基因定位。③基因起源研究。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第16頁Y染色體基因相關(guān)信息數(shù)據(jù)庫國際上四大生物信息中心：美國國家生物技術(shù)信息中心（WCBT）美國基因組序列數(shù)據(jù)庫（GSDB）歐洲分子生物試驗室（EMBL）日本DNA數(shù)據(jù)庫（DDBJ）Y染色體相關(guān)信息，從這些機構(gòu)能夠取得：TheCambridge(UK)server:

http//www.path.cam.ac.uk/Thelondonserver:

http//www.gene.ucl.ac.uk/Tcambridge(USA)server:

http///人類Y染色體的遺傳特性專家講座第17頁

相關(guān)Y染色體上STS、EST、CpG和細胞遺傳信息也可從以下綜合數(shù)據(jù)庫中取得：STS數(shù)據(jù)庫(dbSTS)：

http://www./dbSTSEST數(shù)據(jù)庫(dbEST)： /dbESTCpG島數(shù)據(jù)庫(CpGislanddatebase)

http://biomaster.uio.no/CpGdb.html細胞遺傳圖譜(cytogeneticmaps)

/人類Y染色體的遺傳特性專家講座第18頁人類Y染色體主要功效基因Y染色體基因特點：1.不是維持生命所必須，但與男性特異功效相關(guān)2.Y染色體上95%為非重組區(qū)，多數(shù)為非等位基因。3.基因含量：Y染色體上約含5.9萬KbDNA，其中60％位于其長臂（Yq）異染色體區(qū)Yq12；其短臂（Yp）約含1.3KbDNA。預測Y染色體上共有7117個基因；已克隆出基因有200多個；真正被確定只有50多個。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第19頁(一)睪丸發(fā)生相關(guān)基因：1.H-Y抗原基因：2.ZFY基因：3.SRY基因：(二)精子發(fā)生相關(guān)基因：1.精子發(fā)生相關(guān)基因在Y染色體上分布：Y染色體長臂三個區(qū)域內(nèi)均存在AZF，分別稱為AZFa、AZFb和AZFc。1999年，Kent-First又提出了AZFd概念，認為在該區(qū)域內(nèi)也有精子發(fā)生基因存在。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第20頁(1)AZFa候選基因：AZFa位于Yq11或７區(qū)分法第5C/D區(qū)中，大小約400-600Kb，當前在AZFa區(qū)域中已發(fā)覺9個基因，其中UPS9Y和DBY被認為是AZFa主要候選成份。①USP9Y（Ubiquitin-SpecificProtease9,Ychromosome）：原稱為DFFRY（DrosophilafatfactorsrelatedY），位于Yq11或7區(qū)分段法5C/D區(qū)；對無精子癥和嚴重少精子癥患者進行這些位點檢測，發(fā)覺了缺失病例，均表現(xiàn)為無精子癥。發(fā)生率較低（1/143～1/576）;已發(fā)覺一例患者USP9Y有4個堿基丟失，伴有嚴重少精子癥，提醒USP9Y點突變或缺失也可能是精子發(fā)生障礙病因。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第21頁②DBY（DEAD/Hboxpolypeptide,Ychromosome）：位于Yq11或5C/D中，其5'端距USP9Y3'端約有DBY缺失率為4.6%（8/173）。睪丸活檢發(fā)覺，單純DBY缺失6例患者中，3例表現(xiàn)為唯支持細胞綜合癥，另3例為生精阻滯。檢測這些患者父親和弟兄，均未發(fā)覺缺失情況。對小鼠體內(nèi)Dby缺失可造成小鼠精子發(fā)生障礙，證實了DBY對生精主要性。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第22頁(2)AZFb候選成份：AZFb位Yq11.23區(qū)域，主要候選成份為RBM（RNAbindingmotif）基因，RBM是一組基因總稱，其共同特點是表示蛋白上帶有RNA結(jié)合位點，認為這種蛋白參加RNA形成、加工和翻譯，RBM在Y染色體上也有多個拷貝，其中部分是假基因，位于Yq11.23區(qū)域YRRM被認為是AZFb主要候選成份。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第23頁(3)AZFc候選成份：DAZ:1995年，Reijo等人發(fā)覺，已證實為AZF最主要候選成份。(4)AZFd：1999年，Kent-First等人提出；位于AZFb和AZFc之間；精子發(fā)生障礙患者中缺失率到達5%，占AZF缺失總數(shù)19.6%，至今為止還未找到該區(qū)域內(nèi)AZF候選成份。人類Y染色體的遺傳特性專家講座第24頁(5)TSPY（testis-specificprotein,Y－edcoded）：位于Y染色體短臂上；用TSPY抗血清檢測，顯示TPSY主要出現(xiàn)于精原細胞階段，TSPY作用是參加DNA復制，也有報道，TSPY表示可出現(xiàn)于精子細胞階段，可能