基本介紹
- 中文名：snp 分子標記
- 外文名：single nucleotide polymorphism
- 學科：生物
- 指：基因組上單個核苷酸的變異
技術定義,理論套用,分類,檢測技術,優缺點,套用,
技術定義
SNP是single nucleotide polymorphism 的縮寫，指在基因組上單個核苷酸的變異,包括置換、顛換、缺失和插入。SNP在基因組中分布相當廣泛，近來的研究表明在人類基因組中每300鹼基對就出現一次。大量存在的SNP位點，使人們有機會發現與各種疾病，包括腫瘤相關的基因組突變；從實驗操作來看，通過SNP發現疾病相關基因突變要比通過家系來得容易；有些SNP並不直接導致疾病基因的表達，但由於它與某些疾病基因相鄰，而成為重要的標記。SNP在基礎研究中也發揮了巨大的作用，近年來對Y染色體SNP的分析，使得在人類進化、人類種群的演化和遷徙領域取得了一系列重要成果。
單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNP),主要是指在基因組水平上由單個核苷酸的變異所引起的DNA序列多態性。它是人類可遺傳的變異中最常見的一種。占所有已知多態性的90%以上。SNP在人類基因組中廣泛存在，平均每500～1000個鹼基對中就有1個，估計其總數可達300萬個甚至更多。
理論套用
SNP所表現的多態性只涉及到單個鹼基的變異，這種變異可由單個鹼基的轉換(transition)或顛換(transversion)所引起，也可由鹼基的插入或缺失所致。但通常所說的SNP並不包括後兩種情況。
理論上講，SNP既可能是二等位多態性，也可能是3個或4個等位多態性，但實際上，後兩者非常少見，幾乎可以忽略。因此，通常所說的SNP都是二等位多態性的。這種變異可能是轉換(C T，在其互補鏈上則為G A)，也可能是顛換(C A，G T，C G，A T)。轉換的發生率總是明顯高於其它幾種變異，具有轉換型變異的SNP約占2/3，其它幾種變異的發生幾率相似。Wang等的研究也證明了這一點。轉換的幾率之所以高，可能是因為CpG二核苷酸上的胞嘧啶殘基是人類基因組中最易發生突變的位點，其中大多數是甲基化的，可自發地脫去氨基而形成胸腺嘧啶。
分類
從對生物的遺傳性狀的影響上來看，cSNP又可分為2種：
一種是同義cSNP(synonymouscSNP),即SNP所致的編碼序列的改變並不影響其所翻譯的蛋白質的胺基酸序列，突變鹼基與未突變鹼基的含義相同；另一種是非同義cSNP(non-synonymouscSNP),指鹼基序列的改變可使以其為藍本翻譯的蛋白質序列發生改變，從而影響了蛋白質的功能。這種改變常是導致生物性狀改變的直接原因。cSNP中約有一半為非同義cSNP。
檢測技術
基因分型
是指利用資料庫中已有的SNP進行特定人群的序列和發生頻率的研究，主要包括基因晶片技術，Taqman技術，分子信標技術和焦磷酸測序法等。
基因晶片技術
基因晶片技術：是在固相支持介質上進行分子雜交和原位螢光檢測的一種高通量SNP分析方法。
優缺點：
優點是高通量，一次可對多個SNP進行規模性篩選，被撿起始材料也很少，操作步驟簡單。缺點是晶片設計成本高，由於DNA樣品的複雜性，有些SNP不能被撿起。
Taqman技術
在pcr反應系統中加入2種不同螢光標記的探針，他們分別與兩個等位基因完全配對。探針運用了螢光共振能量轉換技術，探針的5’端和3’端分別用特殊染料標記，稱為供體-受體染料對或爆-猝滅燃料對。
分子信標技術
與Taqman技術相似，分子信標技術也是在PCR反應體系種加入螢光標記的探針與靶序列雜交，通過儀器檢測螢光值的變化，進行基因分型。
優缺點：
分子信法在選擇螢光染料時，不必像Taqman法那樣考慮染料之間光譜的重疊性，一次可以使用4種或4種以上染料，同時對多個SNP進行分析。Taqman法和分子信標法優點都是簡單操作，可以自動化；缺點是不能達到高通量分析，螢光探針費用高。
焦磷酸測序法
焦磷酸測序法是一種不依賴平板膠或毛細管電泳，不依賴DNA的螢光標記/激發/檢測體系的序列分析技術，適用於已知SNP的序列驗證及基因分型。焦磷酸測序法主要是由4種酶催化同一反應體系中的酶級聯反應，包括DNA聚合酶、硫酸化酶、螢光素酶和雙磷酸酶，反應底物為adenosine5’phosphosulfate 和螢光素
優缺點
簡介
該技術分析系統自動化程度高，通量大，速度快，易於建立標準化操作，適合大規模SNP研究及基因分型。
SNP自身的特性決定了它更適合於對複雜性狀與疾病的遺傳解剖以及基於群體的基因識別等方面的研究：
SNP數量多，分布廣泛。
據估計，人類基因組中每1000個核苷酸就有一個SNP，人類30億鹼基中共有300萬以上的SNPs。SNP 遍布於整個人類基因組中，根據SNP在基因中的位置，可分為基因編碼區SNPs（Coding-region SNPs，cSNPs）、基因周邊SNPs（Perigenic SNPs，pSNPs）以及基因間SNPs（Intergenic SNPs，iSNPs）等三類。
SNP適於快速、規模化篩查。
組成DNA的鹼基雖然有4種，但SNP一般只有兩種鹼基組成，所以它是一種二態的標記，即二等位基因（biallelic）。 由於SNP的二態性，非此即彼，在基因組篩選中SNPs往往只需+/-的分析，而不用分析片段的長度，這就利於發展自動化技術篩選或檢測SNPs。
SNP等位基因頻率的容易估計。
採用混和樣本估算等位基因的頻率是種高效快速的策略。該策略的原理是：首先選擇參考樣本製作標準曲線，然後將待測的混和樣本與標準曲線進行比較，根據所得信號的比例確定混和樣本中各種等位基因的頻率。
易於基因分型。
SNPs 的二態性，也有利於對其進行基因分型。對SNP進行基因分型包括三方面的內容：(1)鑑別基因型所採用的化學反應，常用的技術手段包括：DNA分子雜交、引物延伸、等位基因特異的寡核苷酸連線反應、側翼探針切割反應以及基於這些方法的變通技術；(2)完成這些化學反應所採用的模式，包括液相反應、固相支持物上進行的反應以及二者皆有的反應。(3)化學反應結束後，需要套用生物技術系統檢測反應結果。
套用
人類基因單體型圖的繪製
目的：繪製人類基因單體型圖的目的就是描述人類常見的遺傳多態性模式和染色體上具有成組緊密關聯SNPs的區域。
SNP與疾病易感基因的相關性分析
當一個遺傳標記的頻率在患者中明顯超過非患者時，就表明該標記基因可能與這種疾病相關。隨著大量代謝通路和上百萬SNPs的確認，SNP作為新一代遺傳標記在人類疾病研究中顯示出極高的潛在價值。
指導與藥物設計
通過研究SNP與個體對藥物敏感或耐受的相關性研究，可能闡明遺傳因素對藥效的影響，因此可能建立與基因型相關的治療方案，對患者施行個性化用藥。另外，隨著SNP的研究與藥物基因組學的結合，根據特定的基因型來設計藥物將成為可能。
