SNP致STR毛细管电泳异常迁移机制探索及法医学研究

Automatic STR typing is the mainstream technology of current forensic DNA analysis，the accuracy of STR sequence length detection is a prerequisite for application in forensic identification cases. STR profiling belongs to fragment length polymorphism analysis technique. It is generally believed that, the profiling results is directly related to the fragment length of STR alleles, but not affected by base variation within the sequence. Unknown alleles that have length difference from alleles within allelic Ladder is caused by typical length polymorphism variation mechanism. However, our study and foreign reports recently found that, SNPs in the flanking region could cause abnormal migration of STR on capillary electrophoresis，leading to wrong nomenclature following the principle of fragment length polymorphism. Thus it is a new mechanism of OL, which issues new challenge to the theory and forensic application of STR profiling. Based on our preliminary study of the mechanism of STR abnormal migration, through screening and constructing various SNP mutation model on potential secondary structure of different STR flanking regions, using gradient electrophoresis condition, to systematically analyze the relationship between the two affecting factors-the molecular features of various SNP mutation models and denaturation conditions on capillary electrophoresis-and the abnormal mobility behavior，in order to deepen the study of the mechanism and develop appropriate risk coping strategies, provide some guide for the STR application in forensic science.

STR自动分型是当前法医DNA分析的主流技术，其对STR片段长度分型的准确性是应用于法医物证鉴定的前提。STR自动分型是一种片段长度多态性分析技术，目前普遍认为，其分型结果只与STR序列长度有关，不受序列内部碱基变异的影响，毛细管电泳检测到与Ladder有长度差异的未知片段都来源于长度多态性变异机制。然而，最近我们发现，STR侧翼区的SNP可以引起STR毛细管电泳时约1bp的异常迁移和按照长度多态性原则的错误分型，是一种导致OL等位基因形成的新机制，对STR的分型理论和法医学应用提出了新的挑战。本研究在我们对其机制初步研究的基础上，拟通过筛选和构建不同STR侧翼区潜在二级结构的SNP变异模型，采用梯度的电泳条件，系统分析不同变异模型分子特征和电泳平台检测条件这两种内外影响因素与异常迁移行为的关系，深化法医对STR分型的认识，以期制定出相应的风险应对策略，为STR的法医学应用提供指导。

STR自动分型作为法医DNA分析的通用技术，其片段长度分析的准确性是应用于案件鉴定的前提条件。然而近年来不断有报道发现STR侧翼区的SNP可以引起毛细管电泳时变异等位基因与ladder中参照等位基因之间约1bp的异常迁移，并导致按长度多态性命名原则的分型错误，是一种导致OL等位基因形成的新机制。本研究在前期对D10S2325基因座筛查到的自然变异等位基因异常迁移现象进行初步研究的基础上，进一步筛选和构建了不同STR侧翼区潜在二级结构的SNP变异模型，采用梯度的电泳条件，系统分析不同变异模型分子特征和电泳平台检测条件这两种内外影响因素与异常迁移行为的关系。通过对一系列D10S2325基因座二级结构模型的构建和分析，在分子结构变异较大、热稳定性差异范围较宽的一组序列内得出了不同热稳定性二级结构变异模型电泳迁移差异与其分子特征和电泳变性条件之间内在变化的普遍性规律性，同时也为其它基因座上SNP变异模型的研究提供了一个可靠的方法。将D10S2325和SE33变异序列植入D12S391和D18S51基因座等位基因侧翼区的分析结果表明，侧翼区二级结构对STR毛细管电泳迁移行为的作用具有独立性，对STR异常迁移的发生具有普遍性的影响。对D10S2325变异序列在150～500bp范围内7组不同长度扩增产物电泳分析表明，片段长度对异常迁移的影响具有一定的规律性，在319bp影响最大。对已报道和人工构建共5个基因座上的变异等位基因的分析验证了由D10S2325研究所得出规律的普遍性。进一步通过构建一系列茎环二级结构变异模型，系统分析了电泳迁移行为随茎部连续G-C对数目变化及环部碱基数变化的规律，而更具有重要意义的是，茎部含有5个连续G-C对基础上的单个碱基对数目改变是发生异常迁移较为稳定的条件。综上本研究更加系统地研究了STR侧翼二级结构热稳定区SNP变异所致STR异常迁移的机制，深化了电泳迁移行为与内外影响因素的变化的规律性认识，并提供了有价值的风险应对建议，对法医STR分型理论的发展和实践指导都具有一定的意义。