人类Y染色体的遗传特性课件.ppt

1、染色体的基本概念染色体的基本概念一、正常人的染色体核型：一、正常人的染色体核型：男性：男性：46,46,xyxy;女性：女性：46,46,xxxx二、染色体与遗传的关系：二、染色体与遗传的关系：Y染色体的结构特点染色体的结构特点一、体细胞的一、体细胞的Y Y染色体分带染色体分带1.Y1.Y染色体的形状指标：染色体的形状指标：(1)(1)相对长度：即每一个染色体的长度与一套正相对长度：即每一个染色体的长度与一套正 常的含有一个常的含有一个X X染色体的单倍体染色体组长度染色体的单倍体染色体组长度 之比；之比；(2)(2)着丝粒指数：用短臂的长度对染色体的长度着丝粒指数：用短臂的长度对染色体的长度

2、 之比表示；之比表示；(3)(3)臂比：用长臂与短臂的长度之比表示；臂比：用长臂与短臂的长度之比表示；其中又以相对长度和着丝粒指数较为重要。其中又以相对长度和着丝粒指数较为重要。表染色体的相对长度和着丝粒指数表染色体的相对长度和着丝粒指数染色体号码相对长度着丝粒指数染色体号码相对长度着丝粒指数1 8.441 8.440.433 48.360.433 48.361.1661.1662 8.022 8.020.397 39.230.397 39.231.8241.8243 6.833 6.830.315 46.950.315 46.951.5771.5774 6.304 6.300.284 29.

3、070.284 29.071.8671.8675 6.085 6.080.305 29.250.305 29.251.6551.6556 5.906 5.900.264 39.050.264 39.051.6551.6557 5.367 5.360.271 39.050.271 39.051.7711.771x 5.12x 5.120.261 40.120.261 40.122.1172.1178 4.938 4.930.261 34.080.261 34.081.9751.9759 4.809 4.800.244 35.430.244 35.432.5992.59910 4.5910 4.5

4、90.221 33.950.221 33.952.2432.24311 4.6111 4.610.227 40.140.227 40.142.3282.32812 4.6612 4.660.212 30.160.212 30.162.3392.33913 3.7413 3.740.236 17.080.236 17.083.2273.22714 3.5614 3.560.229 18.740.229 18.743.5963.59615 3.4615 3.460.214 20.300.214 20.303.7023.70216 3.3616 3.360.183 41.330.183 41.332

5、.742.7417 3.2517 3.250.189 33.860.189 33.862.7712.77118 2.9318 2.930.164 30.930.164 30.933.0443.04419 2.6719 2.670.174 46.540.174 46.542.2992.29920 2.5620 2.560.165 45.450.165 45.452.5262.52621 1.9021 1.900.170 30.890.170 30.895.0025.00222 2.0422 2.040.182 30.480.182 30.484.9324.932y 2.15y 2.150.137

6、 27.170.137 27.173.1823.1822.Y染色体的分带：染色体的分带：根据染色特性或功能，可对根据染色特性或功能，可对Y染色体进行区带染色体进行区带划分。划分。(1)染色分带法：染色分带法：Y染色体的短臂和长臂各只有一个区，染色体的短臂和长臂各只有一个区，Yp:Yp1:Yp11 Yq:Yq1:Yq11:Yq11.1 Yp12 Yq11.2:Yq11.21 Yp13:Yp13.1 Yq11.22 Yp13.2 Yq11.23 Yq12(2)7区分带法：区分带法：将将Y染色体从短臂至长臂的非重组区域人为地染色体从短臂至长臂的非重组区域人为地分为分为7个区间（个区间（interva

7、l），），Yp有有4个区间，个区间，Yq有有3个区间个区间,Yq的异染色质区为第的异染色质区为第7区，每个区间又可区，每个区间又可进一步细分，共可分为进一步细分，共可分为43个亚区间个亚区间SRYZFYMIC2TP2AMELYTPSY HY IL9RAZFb(YRRM1)AZFdAZFc(DAZ)GCYAZFa(USP9Y,DBY)二、精子染色体分析精子染色体分析1.1.生精细胞染色体分析：实际分析的是处于分裂生精细胞染色体分析：实际分析的是处于分裂 阶段的生精细胞。阶段的生精细胞。2.2.体外受精后的染色体分析：将人精子与去透明体外受精后的染色体分析：将人精子与去透明 带仓鼠卵共同培养带仓鼠

8、卵共同培养,诱导有丝分裂后则可进行人诱导有丝分裂后则可进行人 精子染色体的分析。精子染色体的分析。3.3.用用FISHFISH方法也可对精子染色体进行单独分析。方法也可对精子染色体进行单独分析。Y Y染色体的基因组结构染色体的基因组结构1.1.遗传图谱（遗传图谱（Genetic mapGenetic map）：又称连锁图谱）：又称连锁图谱linkage linkage map map）或遗传连锁图谱（）或遗传连锁图谱（genetic linkage mapgenetic linkage map）：）：(1)(1)定义：指人类基因组内基因以及专一的多态性定义：指人类基因组内基因以及专一的多态性D

9、NADNA 标记位置的图谱。表示同一条染色体的任意两点标记位置的图谱。表示同一条染色体的任意两点 的相对距离和位置关系，因此遗传图谱只能显示的相对距离和位置关系，因此遗传图谱只能显示 标记的相对距离，长度单位用厘摩标记的相对距离，长度单位用厘摩(centimorgan,centimorgan,cM cM)表示，表示，1 1cMcM约等于约等于10000001000000碱基对的物理长度构。碱基对的物理长度构。(2)(2)遗传图谱的意义：遗传图谱的意义：基因定位基因定位分离和克隆新基因分离和克隆新基因物理图谱（物理图谱（Physical mapsPhysical maps）：）：(1)(1)定义

10、：物理图谱则是把特异的定义：物理图谱则是把特异的DNADNA片段按实际的物片段按实际的物 理位置进行排序，因为人类基因组有理位置进行排序，因为人类基因组有2424种不同的种不同的 染色体（染色体（2323种常染色体和种常染色体和X X、Y Y染色体），所以完染色体），所以完 整的人类基因组图谱应该是整的人类基因组图谱应该是2424种以线性结构形成种以线性结构形成 存在的存在的DNADNA大分子物理图谱。大分子物理图谱。(2)(2)基于基于DNADNA序列标签（序列标签（sequence-tagged-site,STSsequence-tagged-site,STS）的物理图谱：的物理图谱：定义

11、：定义：STSSTS为随机地从人类基因组上选择出来的长度为随机地从人类基因组上选择出来的长度 在在200200300300bpbp左右的特异性短序列。左右的特异性短序列。来源：来源：a.a.随机位点序列随机位点序列b.b.表达基因序列表达基因序列c.c.遗传标记序列遗传标记序列研究现状：研究现状：目前全基因组中已知的目前全基因组中已知的STSSTS达达3 3万多个，万多个，Y Y染色体染色体上只有上只有376376个。个。在在19951995年召开的第二届国际年召开的第二届国际Y Y染色体基因图谱大染色体基因图谱大会上，部分学者提出了在一些区域上的会上，部分学者提出了在一些区域上的STSSTS

12、图谱，如图谱，如在在YpYp的假性常染色质区列出了的假性常染色质区列出了6060个个STSSTS；AZFaAZFa区域图区域图谱，谱，Yq11.23Yq11.23区域图谱等。区域图谱等。YRRM1DYS7EDYS230DYS224DYS226DYS7CDYS233DYS232DYS1DYS236DYS237DYS238DYS240DYS239DYS247Z1(3)STS(3)STS缺失图谱：缺失图谱：VollrathVollrath19921992年构建了年构建了Y Y染色体的染色体的STSSTS缺失图谱，缺失图谱，共列出共列出182182个个STSSTS片段，为今后寻找片段，为今后寻找Y Y

13、染色体功能基因创染色体功能基因创造了条件，近年来对于精子发生基因的研究多基于这一造了条件，近年来对于精子发生基因的研究多基于这一图谱。图谱。3.3.序列图谱（序列图谱（sequence mapssequence maps）：）：(1)(1)定义：将每条染色体的定义：将每条染色体的DNADNA序列测定出来，即为序序列测定出来，即为序 列图谱。列图谱。(2)(2)序列图谱的构建的意义：序列图谱的构建的意义：从从DNADNA的序列中，可以直接推出基因的结构，包括启的序列中，可以直接推出基因的结构，包括启 动子、外显子、内显子等。动子、外显子、内显子等。已知基因的定位。已知基因的定位。基因起源的研究。

14、基因起源的研究。Y染色体基因相关信息数据库染色体基因相关信息数据库国际上的四大生物信息中心：国际上的四大生物信息中心：u美国的国家生物技术信息中心（美国的国家生物技术信息中心（WCBTWCBT）u美国的基因组序列数据库（美国的基因组序列数据库（GSDBGSDB）u欧洲的分子生物实验室（欧洲的分子生物实验室（EMBLEMBL）u日本的日本的DNADNA数据库（数据库（DDBJDDBJ）Y Y染色体的相关信息，从这些机构可以获得：染色体的相关信息，从这些机构可以获得：uThe Cambridge(UK)server:http/www.path.cam.ac.uk/uThe london serve

15、r:http/www.gene.ucl.ac.uk/uTcambridge(USA)server:http/www.genome.wi.mit.edu/有关有关Y染色体上染色体上STS、EST、CpG和细胞遗传信和细胞遗传信息也可从以下综合数据库中获得：息也可从以下综合数据库中获得：STS数据库数据库(dbSTS)：http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/dbSTSEST数据库数据库(dbEST)：http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/dbESTCpG岛数据库岛数据库(CpG island datebase)http:/biomaster.uio.no/CpGdb

16、.html细胞遗传图谱细胞遗传图谱(cytogenetic maps)http:/gdbwww.gdb.org/人类人类Y Y染色体的主要功能基因染色体的主要功能基因Y染色体基因的特点：染色体基因的特点：1.不是维持生命所必须的，但与男性的特异功能有关不是维持生命所必须的，但与男性的特异功能有关2.Y染色体上染色体上95%为非重组区，多数为非等位基因。为非重组区，多数为非等位基因。3.基因的含量：基因的含量：Y染色体上约含染色体上约含5.9万万Kb的的DNA，其，其中中60位于其长臂（位于其长臂（Yq）的异染色体区）的异染色体区Yq12；其短；其短臂（臂（Yp）约含）约含1.3Kb DNA。预

17、测。预测Y染色体上共有染色体上共有7117个基因；已克隆出的基因有个基因；已克隆出的基因有200 多个；真正被确多个；真正被确定的只有定的只有50多个。多个。(一)睾丸发生相关基因：睾丸发生相关基因：1.H-Y抗原基因：抗原基因：2.ZFY基因：基因：3.SRY基因：基因：(二二)精子发生相关基因：精子发生相关基因：1.精子发生相关基因在精子发生相关基因在Y染色体上的分布：染色体上的分布：Y染色体长臂三个区域内均存在染色体长臂三个区域内均存在AZF，分别称为，分别称为AZFa、AZFb和和AZFc。1999年，年，Kent-First又提出了又提出了AZFd的概念，认为在该区域内也有精子发生基

18、因的的概念，认为在该区域内也有精子发生基因的存在。存在。(1)AZFa的候选基因：的候选基因：AZFa位于位于Yq11或区分法的第或区分法的第5C/D区中，大区中，大小约小约400-600Kb，目前在，目前在AZFa 区域中已发现区域中已发现9个基因，个基因，其中其中UPS9Y和和DBY被认为是被认为是AZFa的重要候选成分。的重要候选成分。USP9Y（Ubiquitin-Specific Protease 9,Y chromosome）：原称为）：原称为DFFRY（Drosophila fat factors related Y），位于），位于Yq11或或7区分段法的区分段法的5C/D区；区

19、；对无精子症和严重少精子症患者进行这些位点的检测，对无精子症和严重少精子症患者进行这些位点的检测，发现了缺失的病例，均表现为无精子症。发生率较低发现了缺失的病例，均表现为无精子症。发生率较低（1/1431/576）;已发现一例患者的已发现一例患者的USP9Y有有4个碱基个碱基的丢失，伴有严重少精子症，提示的丢失，伴有严重少精子症，提示USP9Y的点突变或的点突变或缺失也可能是精子发生障碍的病因。缺失也可能是精子发生障碍的病因。DBY（DEAD/H box polypeptide,Y chromosome）：）：位于位于Yq11或或5C/D中，其中，其5端距端距USP9Y的的3端约有端约有 DB

20、Y的缺失率为的缺失率为4.6%（8/173）。睾丸活检发现，单）。睾丸活检发现，单纯纯DBY缺失的缺失的6例患者中，例患者中，3例表现为唯支持细胞综合例表现为唯支持细胞综合症，另症，另3例为生精阻滞。检测这些患者的父亲和兄弟，例为生精阻滞。检测这些患者的父亲和兄弟，均未发现缺失情况。对小鼠体内均未发现缺失情况。对小鼠体内Dby的缺失可导致小鼠的缺失可导致小鼠精子发生障碍，证明了精子发生障碍，证明了DBY对生精的重要性。对生精的重要性。(2)AZFb的候选成分：的候选成分：AZFb位位Yq11.23区域，主要候选成分为区域，主要候选成分为RBM（RNA binding motif）基因，）基因，

21、RBM是一组基因的总是一组基因的总称，其共同特点是表达蛋白上带有称，其共同特点是表达蛋白上带有RNA结合位点，认结合位点，认为这种蛋白参与为这种蛋白参与RNA的形成、加工和翻译，的形成、加工和翻译，RBM在在Y染色体上也有多个拷贝，其中部分是假基因，位于染色体上也有多个拷贝，其中部分是假基因，位于Yq11.23区域的区域的YRRM 被认为是被认为是AZFb的重要候选成分。的重要候选成分。(3)AZFc的候选成分：的候选成分：DAZ:1995年，年，Reijo等人发现，已证明为等人发现，已证明为AZF最重要的候选成分。最重要的候选成分。(4)AZFd：1999年，年，Kent-First等人提出

22、；位于等人提出；位于AZFb和和AZFc之间；之间；精子发生障碍患者中的缺失率达到精子发生障碍患者中的缺失率达到5%，占占AZF缺失总数缺失总数 的的19.6%，至今为止尚未找到该区域内的至今为止尚未找到该区域内的AZF候选成分。候选成分。(5)TSPY（testis-specific protein,Yedcoded）：）：位于位于Y染色体短臂上；用染色体短臂上；用TSPY的抗血清检测，显的抗血清检测，显示示TPSY主要出现于精原细胞阶段，主要出现于精原细胞阶段，TSPY的作用是参的作用是参与与DNA的复制，也有报道，的复制，也有报道，TSPY的表达可出现于精的表达可出现于精子细胞阶段，可能

23、参与精子的变态。子细胞阶段，可能参与精子的变态。TPSY的缺失可导的缺失可导致精子发生障碍，而在生精细胞肿瘤中，致精子发生障碍，而在生精细胞肿瘤中，TSPY呈高表呈高表达，提示达，提示TSPY与胚胎性腺肿瘤也有相关性。与胚胎性腺肿瘤也有相关性。2.AZF缺失的发生率：从缺失的发生率：从2.755.5%，多数在，多数在1315%。造成缺失率差异的原因：造成缺失率差异的原因：病例选择，对于严格选择病例仅对不明原因的无精子病例选择，对于严格选择病例仅对不明原因的无精子症或严重少精子症患者进行检测，则缺失率较高；症或严重少精子症患者进行检测，则缺失率较高；实验方法包括实验条件的好坏，影响到结果的可靠性

24、；实验方法包括实验条件的好坏，影响到结果的可靠性；检测不同的候选成分也会得出不同的缺失率，如仅检检测不同的候选成分也会得出不同的缺失率，如仅检测测DAZ基因，则缺失率较高；基因，则缺失率较高；人种差异，如欧洲人有人种差异，如欧洲人有YRRM2基因，日本人则没有。基因，日本人则没有。3.AZF缺失与睾丸病理的关系：缺失与睾丸病理的关系：对对AZF缺失伴精子发生障碍的患者进行睾丸活检，缺失伴精子发生障碍的患者进行睾丸活检，发现睾丸的病理改变与发现睾丸的病理改变与AZF丢失部位有明显的相关性：丢失部位有明显的相关性：AZFa缺失缺失唯支持细胞综合征或早期的生精阻滞。唯支持细胞综合征或早期的生精阻滞。AZFb缺失缺失生精阻滞，主要停留在精母细胞阶段。生精阻滞，主要停留在精母细胞阶段。AZFc缺失缺失生精小管内部分仅见支持细胞，部分生精小管内部分仅见支持细胞，部分 可见精原细胞、精母细胞、精子细可见精原细胞、精母细胞、精子细 胞甚至精子。胞甚至精子。4.AZF的传代问题：可以传代，而且不影响子代的的传代问题：可以传代，而且不影响子代的生长发育，但男性子代仍是生长发育，但男性子代仍是AZF缺失患者。缺失患者。5.AZF的检测方法：的检测方法：(1)特异探针进行特异探针进行Southern Blot(2)FISH方法方法(3)PCR方法方法(4)多重多重PCR方法方法