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编号:10258747
中国人2型糖尿病的基因分型和定位*
http://www.100md.com 《解剖学报》 1999年第4期
     作者:赵进英 王姮 左瑾 李玉秀 孙琦 黄薇 陈竺 蔡有余 方福德

    单位:赵进英 左瑾 方福德(中国医学科学院 中国协和医科大学基础医学研究所医学分子生物学国家重点实验室,北京 100005);王姮 李玉秀 孙琦(北京协和医院);黄薇 陈竺(上海第二医科大学瑞金医院);蔡有余(中国医学科学院实验动物研究所)

    关键词:2型糖尿病;全基因组扫描;基因分型;基因定位

    解剖学报990401 【摘要】 目的 对中国人2型糖尿病即非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM)家系基因组DNA进行基因分型及基因定位。 方法 采用分布于1~22号染色体及X染色体上的358对荧光标记的微卫星引物,进行多重PCR,PCR扩增产物用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)分离,然后进行电泳图谱及信息收集。应用GenescanTM3.0软件和GenotypeTM2.1软件进行基因分型和基因定位。 结果 在35个家系中共有193个微卫星标志能准确进行基因分型。共得41 495个基因型。经过多点连锁分析和患病同胞对分析,初步确定在1,10,12,18,20号染色体上存在NIDDM相关基因位点。 结论 用全基因组扫描技术可以对中国人2型糖尿病相关基因位点进行基因分型和基因定位。
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    GENOTYPING AND LOCALIZATION OF GENES ASSOCIATED

    2 TYPE DIABETES AMONG CHINESE

    Zhao Jinying, Wang Heng*, Zuo Jin, Li Yuxiu*, Sun Qi*, Huang Wei**, Chen Zhu**,Cai Youyu***, Fang FudeΔ

    (The National Laboratory of Medical Molecular Biology,Institute of Basic Medical Sciences,CAMS,PUMC,Beijing 100005;
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    * Union Hospital,CAMS,PUMC;** Rui Jin Hospital,Second Medical University of Shanghai;

    ***Institute of experimental Animal Science,CAMS)

    【Abstract】 Objective To make genotyping for Chinese type 2 diabetes mellitus(NIDDM) pedigreed genome DNA and localizing the loci related genes with NIDDM. Methods 358 pairs of fluorescent labeled microsatellite primers which are distributed on number 1~22 and X chromosomes were used in multiple PCR.The PCR products were separated by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE).Then,scanning of PAGE map and collection of scanning information were completed using GenescanTM 3.0 software.Finally,Genotypes were analyzed by GenotypeTM 2.1 software. Results Total 193 microsatellite markers can be used to make accurately genotyping and total 41495 genotypes were shown among 35 Chinese NIDDM pedigrees.Through multi-point linkage analysis and affected sib-pair analysis,the loci related genes with NIDDM were preliminarily localized on number 1,10,12,18,and 20 chromosomes. Conclusion Genotyping and localization of the loci related genes with Chinese NIDDM can be obtained by using the genome-wide scanning technique.
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    【Key words】 Non-insulin dependent diabetes mellitus; Genome-wide scanning technique; Genotyping; Gene-localization

    2型糖尿病是一种多基因复杂疾病,由于受遗传和环境因素的影响,具有很强的异质性,使其基因定位变得复杂和困难,我国在这一领域的工作尚属空白。本文报告对我国NIDDM家系进行基因分型和基因定位的初步结果。

    材料和方法

    1. NIDDM家系样本的采集

    依据以下标准,在北京协和医院内分泌科糖尿病数据资料库中选择合适的家系:(1)具有2代或2代以上能提供遗传信息的家系,每代至少有1个NIDDM患者;(2)不合并高血压、冠心病等重要脏器疾病;(3)尽量采集父母一方患病而另一方正常的家系,以减少由双系遗传(bilineal inheritance)产生的背景噪声对分析结果的影响。除了临床上正在接受治疗的患者外,家系中的所有成员均须行口服葡萄糖耐量(oral glucose tolerance test,OGTT)实验。即抽取空腹及口服75g葡萄糖(5min内喝完)后30min、60min、120min及180min的静脉血,以观察血糖浓度的动态变化。糠尿病的诊断按照WHO于1985年颁发的标准进行。即:空腹血葡萄糖浓度≥7.8mmol/L或餐后2h血糖≥11.1mmol/L者为糖尿病。OGTT的判断标准为:服糖后2h血葡萄糖浓度<7.8mmol/L为正常,≥11.1mmol/L为糖尿病,在7.8~11.1mmol/L之间为糖耐量低减(impaired glucose tolerance,IGT)。
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    2. 基因组DNA提取

    基因组DNA提取采用酚/氯仿抽提法。每10ml静脉血约可获得DNA250~500μg。所得DNA经酶切后用0.8%琼脂糖凝胶电泳鉴定,确认无RNA污染,DNA分子量完整。A260/A280比值均在1.8~1.9。

    3. NIDDM家系微卫星标志的基因分型

    3.1 荧光标记引物:美国PE公司产品。共358对(linkage mapping set version 1)。平均杂合度在0.65以上。分布于1~22号染色体及X染色体。按照引物特性及扩增片段的大小,将358对引物分成28组。在每对引物的正义链末端(5′端)标记荧光染料,如6-FAM、HEX或TET。通过激光扫描,三者分别显示蓝、黄或绿色。

    3.2 多重PCR(multiple PCR)反应:在96孔微量反应板中进行。PCR反应时,根据引物多少、颜色、产物长度等将每组引物分1次或2、3次扩增。基因组DNA50ng,Taq聚合酶0.25U,Mg2+浓度3.0mmol/L,总反应体积5μl。在PCR反应时加入抗Taq酶抗体,以保证Taq酶在一定温度下起作用,减少非特异性反应。用touch-down PCR优化最佳反应条件(退火温度)。
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    3.3 聚丙烯酰胺凝胶电脉(PAGE):将稀释后的PCR产物与含有甲酰胺的(Genescan-500TAMRA(荧光扫描呈红色)内部分子量标准按一定比例混合,94℃变性3min,在ABI373或ABI 377自动测序仪6%的PAGE中电泳2~4h。应用377收集软件进行电泳图像扫描及信息收集。不同荧光标记的PCR产物或同种荧光标记,但扩增片段相差50bp以上的PCR产物可以混合在同一个泳道上进行电泳。一块胶可以同时分析6~14个微卫星标记。

    3.4 基因型分析:应用GenescanTM 3.0软件分析收集到的信息。之后,再应用GenotypeTM(2.1)软件分析每个家系成员在某一微卫星标记位点的基因型。所有数据通过数字表格的形式显示并贮于Excel系统中。

    结果和讨论

    全基因组扫描结果表明:在35个家系中共有193个微卫星标志能准确地进行基因分型,共获得41 495个基因型(表1)。每一位点以单独的Excel表格形式显示(表2)。
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    表1 全基因组扫描所得微卫星位点

    Table 1 Microsatellite sites obtained by the genome-wide scanning 染色体

    chromosome

    微卫星位点

    microsatellite sites

    1 号染色体

    chromosome 1

    D1S249,D1S235,D1S196,D1S206,D1S502,D1S207,D1S424,D1S413,D1S214,D1S498,D1S218,D1S425,D1S216,D1S209,D1S238,D1S252
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    2 号染色体

    chromosome 2

    D2S367,D2S125,D2S338,D2S396,D2S206,D2S117,D2S142,D2S126,D2S139,D2S325,D2S337,D2S319,D2S151,D2S285,D2S162,D2S326

    3 号染色体

    chromosome 3

    D3S1285,D3S1266,D3S1289,D3S1279,D3S1267,D3S1566

    4 号染色体

    chromosome 4

, http://www.100md.com     D4S403,D4S424,D4S1575,D4S428,D4S1534,D4S392

    5 号染色体

    chromosome 5

    D5S424,D5S419,D5S406,D5S407,D5S408,D5S421,D5S418,D5S630,D5S471,D5S416

    6 号染色体

    chromosome 6

    D6S289,D6S426,D6S305,D6S422,D6S264,D6S276,D6S287,D6S257,D6S462,D6S470

    7 号染色体
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    chromosome 7

    D7S484,D7S513,D7S519,D7S493,D7S517,D7S550,D7S510,D7S657,D7S516

    8 号染色体

    chromosome 8

    D8S258,D8S514,D8S504,D8S260,D8S556,D8S272,D8S277,D8S283,D8S550

    9 号染色体

    chromosome 9

    D9S273,D9S61,D9S288,D9S157,D9S167

    10 号染色体
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    chromosome 10

    D10S189,D10S197,D10S212,D10S217,D10S537,D10S548,D10S587,D10S591,D10S597

    11 号染色体

    chromosome 11

    D11S134,D11S135,D11S898,D11901,SD11S922,D11S934,D11S935,D11S968

    12 号染色体

    chromosome 12

    D12S326,D12S336,D12S345,D12S351,D12S368,D12S78,D12S79,D12S83
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    13 号染色体

    chromosome 13

    D13S263,D13S156,D13S173,D13S175,D13S217

    14 号染色体

    chromosome 14

    D14S258,D14S261,D14S276,D14S280,D14S288,D14S63,D14S65,D14S68,D14S70

    15 号染色体

    chromosome 15

    D15S117,D15S120,D15S127,D15S128,D15S130,D15S131,D15S153,D15S165
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    16 号染色体

    chromosome 16

    D16S401,D16S411,D16S415,D16S420,D16S503,D16S516,D16S423,D16S511

    17 号染色体

    chromosome 17

    D17S787,D17S799,D17S808,D17S849,D17S791,D17S945,D17S784

    18 号染色体

    chromosome 18

    D18S462,D18S464,D18S469,D18S478,D18S53,D18S59,D18S61,D18S64,D18S68,D18S452,D18S474,D18S70,D18S57
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    19 号染色体

    chromosome 19

    D19S210,D19S414,D19S420,D19S220,D19S221,D19S216

    20 号染色体

    chromosome 20

    D20S107,D20S115,D20S118,D20S119,D20S178,D20S189,D20S196,D20S217,D20S195,D20S186,D20S117,D20S171

    21 号染色体

    chromosome 21

    D21S125,D21S263,D21S1252,D21S1256
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    22 号染色体

    chromosome 22

    D22S280,D22S283,D22S420,D22S423,D22S315

    X 号染色体

    chromosome X

    DXS1001,DXS993,DXS1227,DXS1047

    表2 Excel表格举例

    Table 2 Example of Excel table 家系号

    pedigree No.

    成员代号
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    member No.in family

    父亲*

    father

    母亲*

    mother

    性别**

    sex

    表型***

    phenotype

    等位基因1

    allele 1
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    等位基因2

    allele 2

    1

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    *0代表“已亡故”;**1为男性,2为女性;***1为正常,2为患病

    *0 represents “died”; **1 represents “male”; 2“female”; *** 1 represents “normal”; 2“NIDDM”

    在上述基因分型的基础上,我们采用多点连锁分析及患病同胞对分析法,在1、10、12、18及20号染色体上存在2型糖尿病的相关基因位点。此结果有待进一步扩大样本量予以验证。
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    分子流行病学的研究表明,NIDDM发病过程中可能有1个或几个主效基因参与[1],这为NIDDM基因定位提供了依据。1996年美国2个研究小组分别报道了在墨西哥裔美国人及芬兰人群中定位了2个相关基因位点,它们分别位于2号染色体(D2s125)及12号染色体(D12s1349)上[2,3]。后来又有人报告在20号染色体上发现NIDDM相关基因位点[4,5]。1,10,12,18,20号染色体上初步确定的NIDDM相关基因位点,有的与文献报道大致一致,有的则为首次发现的新位点。

    随着人类基因组计划(human genome project,HGP)的逐步深入,将有大量的微卫星标记被发现和定位,为全基因组扫描基因定位技术提供更多的遗传标志。同时,大量的分布密度更高的(平均1/1kb)单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)将是继微卫星标记之后的新一代遗传标记。这些成就必将大大推动NIDDM相关基因的定位和克隆。全基因组扫描技术在多基因病基因定位和分离中将发挥重要作用。
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    * 国家“863”计划(No.102-10-02-02)和“973”计划资助项目

    △ The National Laboratory of Medical Molecular Biology,Institute of Basic Medical Sciences,CAMS,PUMC.Beijing 100005,China

    参考文献

    1 Cook J T. Studies on the genetic heterogeneity of diabetes mellitus. Diabetologia, 1994,37(12):1231

    2 Hannis C L, Boerwinkle E, Chakraborty R, et al. A genome-wide search for human non-insulin-dependent (type 2) diabetes genes reveals a major susceptibility locus on chromosome 2. Nature Genet, 1996,13(2):161-170
, 百拇医药
    3 Melanie M M, Elisabeth W L. Mapping of a gene for type 2 diabetes associated with an insulin secretion defect by a genome scan in Finnish families. Nature Genet, 1996,14(1):90

    4 Ji L, Malecki M, Warram J H, et al. New susceptibility locus for NIDDM is localized to human chromosome 20q. Diabetes, 1997,46(5):876

    5 Ghosh S, Watanabe RM, Hauser ER,et al. Type 2 diabetes: evidence for linkage on chromosome 20 in 716 Finnish affected sib pairs. Proc Natl Acad Sci USA, 1999,96(3):2198

    收稿1999-01 修回1999-05, 百拇医药