基因突变与基因组差异类型知识详解

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　　随着基因科技的进步与知识普及，我们已经明白基因是生命活动的决定因素，和环境共同作用影响着人的生老病死及性格、天赋特长等。通常基因的变化会使得个体具备与众不同的生物特性，比如，拥有超凡的记忆能力、惊人的身高优势，动人的美貌，但有的却会让一出生就会生病，或者驱动肿瘤的发生。

　　一、基因突变的类型有哪些?

　　1.错义突变

　　是指一个DNA碱基对的改变导致编码的氨基酸由原来的一种变成了另一种。

　　2.无义突变

　　同错义突变类似，也是由于一个碱基对的改变导致编码的氨基酸由原来的一种变成了另一种，但不同的是这种改变导致细胞翻译肽链提前终止。

　　3.插入突变

　　通过插入一段DNA序列，改变了基因的解读方式。结果，由该基因产生的蛋白质可能完全不能正常运行。

　　4.缺失突变

　　小缺失可以是基因内的一个或几个碱基对丢失，而大的缺失可以删除几个相邻基因甚至是整个基因，从而改变编码蛋白质的功能。

　　5.重复突变

　　增加了DNA序列重复的次数，导致所得蛋白质不正常地发挥功能。

　　6.移码突变

　　通俗的来讲就是编码(氨基酸)的密码发生了错位，从而改变了编码合成氨基酸的种类，最终导致蛋白质的结构功能发生改变。其中，插入、缺失和重复都可以是移码突变。

　　值得注意的是人体具有一套完善的DNA修复系统，可以识别并修复DNA中的错误，DNA修复是机体保护自己远离疾病的重要过程，当然这个系统也会由于基因突变导致不能正产工作，致使疾病的发生。

　　因此通过不同的基因检测技术对基因进行测序，进而对测的基因序列进行基因解码分析，不仅可以揭示疾病风险，分析发病机制，为个性化精准治疗提供科学依据，还可以帮助理解个体差异，发现天赋优势，让教育更加科学个性化。

　　二、基因组差异类型

　　变异是导致基因组差异的最重要因素，主要可分为单个碱基对的变异(SNVs/SNPs)、小的插入或缺失(InDels≤50bp)以及结构变异(SVs>50bp)。今天主要跟大家整理一下这几种常见基因组变异类型。

　　No.1 | 单个碱基对的变异

　　单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms，SNPs)，单个核苷酸碱基的改变，包括置换、颠换、缺失和插入，导致的核酸序列的多态性，是人类最常见的遗传变异类型。由于具有遗传稳定性强、数量多、分布广等特点，SNP被广泛应用于群体遗传学以及疾病相关基因定位等研究中。

　　单核苷酸变异(Single Nucleotide Variants，SNVs)是DNA序列中单一核苷酸的变异。有单位点核苷置换，单位点核苷缺失，单位点核苷插入三种常见模式。其中置换模式为基因组上某一单位点核苷变异成另一核苷，缺失模式为基因组上某一位点的核苷缺失，插入模式为基因组上某一单位点核苷重复表达。

　　SNPs 与 SNVs

　　二者都是单核苷酸的改变，如果细究起来，还是有些区别的。SNPs一般是针对“群体”而言，且在群体中占据一定比例(well characterized)，而SNVs一般是针对“个体”而言，发生频率非常低，不常见 (not well characterized)。

　　No.2 | 小的插入或缺失

　　插入和缺失( insertion-deletion，InDel)，指的是在基因组的某个位置上所发生的小片段序列的插入或者缺失，其长度通常在50bp以下。与SNP不同的是，它并不是单个碱基的变化，而是在基因组中发生不同大小的DNA片段的插入或者缺失。它在基因组中的分布频率也是仅次于SNP，且很多都发生在基因内部甚至是外显子区域、启动子区域等重要位置。这种变异往往能够引起基因功能产生重大变化，同时InDel也是非常重要的一种基因组结构变异。

　　No.3 | 结构变异

　　结构变异(Structural Variation，SV)这种类型比较多，根据结构变异的不同类型，结构变异可以进一步分为50bp以上的长片段序列插入(Insertion) 、缺失(Deletion)、反转(Inversion)、染色体内易位(Intra-chromosomal Translocation)、染色体间易位 (Inter-chromosomal Translocation)、拷贝数变异(Copy Number Variation)以及一些形式更为复杂的变异。

　　结构变异可以影响基因组的稳定性、相关基因的表达调控，进而决定物种表型。据统计，每个人类基因组都有超过20000个结构变异，基因组结构变异可能导致的疾病已经超过1000种，例如我们熟悉的耳闻的渐冻症、精神分裂症以及癌症。结构变异带来的影响比SNVs/SNPs或者是InDels带来的影响更大。

　　No.4 | 拷贝数变异

　　在介绍SV时，大家就已经发现：其实CNV就是SV的一种情况。由于CNV现象的普遍性，所以这里单独出来介绍一下。拷贝数变异(copy-number variant，CNV)，也称拷贝数目多态性(copy-number polymorphism，CNP)，是指相对于常见的二倍体基因组来说, 一个大小介于1kb至3MB的DNA片段的变异，包括拷贝数的重复、丢失、倒位及易位, 而我们所常提及的狭义的拷贝数变异指的是基因拷贝数目的改变。

　　No.5 | 基因融合

　　基因融合(gene fusion)是指两个或两个以上基因的部分或全部的序列构成一个新的杂合基因的过程。一般来说，基因融合是指基因组层面的融合。但转录组层面也可能发生融合，主要是由于两个不同基因转录产生的RNA，由于某种原因融合在了一起，形成新的融合RNA，该RNA可能编码蛋白，也可能为非编码。而基因组层面产生的融合基因，根据融合的情况，可能表达，也可能不表达。

关键词：

基因突变,基因组差异,错义突变