單核苷酸多型性 (SNPs)

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介紹

每兩個人之間大約每1000個鹼基對就存在1個鹼基對的差異。正是這些微小的基因變異造成了我們熟知的人類多樣性——頭髮顏色、視力、藥物過敏，甚至行為的差異。這些差異是由於單個核苷酸的變化引起的。

因此，單核苷酸多型性可以定義為由於單個核苷酸（腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鳥嘌呤）的改變而產生並在至少1%的人群中普遍存在的變異。這些SNPs作為分子標記，有助於診斷某些疾病。

發生率

單核苷酸多型性可以存在於人的整個DNA中。平均而言，它們至少每1000個核苷酸就會出現一次。它們通常位於基因之間的DNA中，並充當分子標記。如果它們發生在基因或調控序列之間，則可能導致影響基因功能的某些疾病。

SNPs的型別

根據SNPs發現的區域及其影響，基本上有兩種型別的SNPs：

• 非編碼區SNPs。

• 編碼區SNPs。

非編碼區SNPs

之所以這樣命名，是因為它們存在於非編碼區或基因之間的區域。當SNPs存在於此類區域時，它可能不會影響蛋白質中氨基酸的序列，因為遺傳密碼是簡併的。但它們在癌症期間可能會升高，並且在基因表達中也起著關鍵作用。

編碼區SNPs

當它們存在於編碼區時，它們可能改變也可能不改變氨基酸序列以及由此產生的蛋白質。根據這一點，編碼區SNPs可以分為兩種型別：

• 同義替換。

• 非同義替換。

同義替換

它們對氨基酸序列沒有任何直接影響，因此不會影響最終的蛋白質，但它可能會顯示其他一些變化。在細菌中，單個突變可能透過不合成任何蛋白質而只是導致膜摺疊來幫助對抗許多藥物的耐藥性。

非同義替換

它們對蛋白質合成有直接影響。它們可能導致合成錯誤的蛋白質，或導致形成不成熟的蛋白質。根據此標準，有兩種型別的非同義替換：

• 錯義替換：編碼區中單個核苷酸序列的任何變化都可能導致形成錯誤的蛋白質，其功能異常可能導致某些疾病或表型變化，例如早老症。

• 無義替換：核苷酸序列的變化可能由於在轉錄的mRNA上形成過早的終止密碼子而導致形成過早的蛋白質，例如囊性纖維化。

SNPs分析

由於只有兩個等位基因和三個基因型，SNPs可以透過多種方法進行分析，例如質譜、DNA測序、限制性片段長度多型性、毛細管電泳、雜交等。

SNPs的應用

• 透過聚類DNA序列或等位基因集，可以很容易地從單個SNP識別許多相互關聯的SNPs。

• SNP晶片和全基因組測序可用於生成全基因組遺傳資料，這些資料反過來可用於識別與多種疾病、性狀或表型相關的SNPs。所有這些都包含在全基因組關聯研究中。由於這是基於全基因組研究，因此需要大樣本量才能生成資料。

• SNPs可用於研究與疾病或表型性狀相關的基因變異。

• SNPs用於研究從一個生物體傳遞到另一個生物體的基因簇，這種現象被稱為遺傳流行病學。

• SNPs已廣泛用於基於STR的DNA指紋識別，其中SNPs已被用於識別表型性狀，如眼睛顏色、頭髮顏色等。但STRs比SNPs具有一定的優勢，因為它們不依賴於資料庫來進行樣本的比較檢查。

• 它們用於研究特定藥物或藥品的作用方式，也用於在治療過程中測試該藥物的有效性。這種在基因水平上研究藥物作用的領域被稱為藥理基因組學。

• 編碼區中的SNPs由於蛋白質發生改變而可能導致多種疾病。因此，對這些SNPs的詳細研究可以深入瞭解多種疾病，例如2型糖尿病、自身免疫性疾病、精神疾病等。它們還有助於確定疾病治療途徑。

結論

大多數單核苷酸多型性對生物體的健康和發育沒有任何重大影響。但在某些情況下，當它們是非同義的時，它們會產生遺傳差異，這些差異可用於研究人類健康。

它們已被證明在與疾病發展風險、藥物反應等相關的研究中非常重要。目前的研究領域包括植物育種，以開發對人類有用的新性狀。