在基因組中,變異數量串聯重複(VNTR)是一個重要的遺傳標記。這些短的核苷酸序列團簇在染色體上出現,且個體之間的重複數量常常存在變異。這些變異使VNTR能夠以遺傳等位基因的形式傳承,對於個人或親子識別的研究具有重要的應用價值。
VNTR的利用發現了在犯罪調查和DNA指紋鑑定中的廣泛應用。
在VNTR的結構中,矩形區塊代表特定位置的重複DNA序列。這些重複呈串聯排列,且彼此方向一致。每個VNTR的變異可以通過重組或複製錯誤而去除或新增重複,導致不同的等位基因出現。VNTR的提取可以通過限制酶和RFLP方法進行,也可以利用聚合酶鏈反應(PCR)技術,透過凝膠電泳確定其大小。
VNTR曾經是RFLP基因標記的重要來源,應用於二倍體基因組的連鎖分析。隨著許多基因組的測序完成,VNTR成為法醫調查中DNA指紋鑑定的必備工具。當VNTR與周圍的DNA分離後,其尺寸可用凝膠電泳或Southern印跡法來確定,並產生每個個體獨特的帶型模式。經過獨立VNTR標記組的測試後,兩個無關個體擁有相同等位型的可能性極低。
VNTR分析不僅能夠用來識別個體,還能夠研究野生或馴化動物群體的遺傳多樣性及繁殖模式。
在分析VNTR數據時,可以利用兩個基本的遺傳學原理:身份匹配和遺傳匹配。身份匹配要求特定位置的兩個VNTR等位基因必須一致;而在考量親子或學生關係時,每個人必須擁有來自雙親的相對應等位基因。
重複DNA占人類基因組的40%以上,其排列模式多變。最初發現的衛星DNA未顯示如何組織重複。後來利用限制酶的研究表明,有些重複區塊在基因組中是各自獨立的;而DNA測序顯示其他重複在特定位置聚集,串聯重複相對於反向重複(可能干擾DNA複製)更為常見。VNTR便是這些簇狀串聯重複中,顯示等位變異的類別。
VNTR是一種小衛星,重複序列的大小通常介於十到一百個鹼基之間。這些小衛星是串聯DNA重複序列,重複的次數可變動,通常在五到五十次之間。與微衛星相比,微衛星的重複序列一般為1到6個鹼基。因此,雖然所有VNTR都是小衛星,但並非所有小衛星都是VNTR。
在微生物法醫學中,VNTR可以區分病原菌株,通常稱為多位點VNTR分析(MLVA)。
隨著基因組學的發展,VNTR的應用範疇愈發廣泛。從法醫科學到我門對遺傳疾病的理解,VNTR在未來或許將成為基因治療或藥物研發的關鍵要素。這些微小變異不僅揭示了遺傳學的頻繁變遷,更激發了我們對人類基因組的無限好奇與探索。在這場基因的探索旅程中,VNTR帶來的會有哪些新的發現和挑戰呢?