專利名稱：一種用cyp19基因遺傳多態(tài)性預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員身高的分子生物學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員身高的分子生物學(xué)方法。適合于優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員在基因水平上的早期選材，屬于體育科學(xué)與分子生物學(xué)交叉的學(xué)科領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
身高是衡量人體生長發(fā)育一項重要的生理參數(shù)，其受遺傳、環(huán)境以及兩者之間相互作用與影響，是人類非常復(fù)雜的數(shù)量遺傳性狀之一。當(dāng)前有關(guān)人類遺傳學(xué)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些與身聞關(guān)聯(lián)的基因。身聞基因的研究在運(yùn)動員選材有著重要的應(yīng)用價值。隨著現(xiàn)代競技運(yùn)動的迅速發(fā)展和選材育材的科學(xué)化進(jìn)程，運(yùn)動員的身體形態(tài)特征對運(yùn)動成績的影響逐漸受到重視。身高及其派生指數(shù)作為衡量人體縱向生長發(fā)育水平的一個重要的生理參數(shù)，也就成為了廣大教練員選拔青少年運(yùn)動員，預(yù)測項目身高要求的一項重要身體形態(tài)指標(biāo)之一?，F(xiàn)代競技體育運(yùn)動中許多項目對運(yùn)動員身高都有特殊的高度要求，譬如體操、跳水、技巧項目的矮身材要求，雙人或多人項目的同身高同長度要求，尤其在冰雪項目中，高大身材運(yùn)動員占據(jù)得天獨(dú)厚的高度優(yōu)勢。雖然最理想的身高條件并非是運(yùn)動員獲取優(yōu)異成績的唯一保證，但它卻是運(yùn)動項目選項、潛質(zhì)運(yùn)動員接受訓(xùn)練的一個起點(diǎn)和基礎(chǔ)，其后效作用在競技比賽中決不可低估。因此，青少年運(yùn)動員身高的選拔和預(yù)測，就成為運(yùn)動員科學(xué)選材工作中對優(yōu)秀體育后備人才篩選的重要研究課題。近年來，生命科學(xué)尤其是分子生物學(xué)與分子遺傳學(xué)及人體運(yùn)動科學(xué)取得了突破性發(fā)展，自然地也滲透到了運(yùn)動員選材領(lǐng)域。從遺傳學(xué)角度來分析人體運(yùn)動能力，從分子水平上探討其發(fā)展和變化規(guī)律引起廣大遺傳學(xué)家、教練員和選材工作者的關(guān)注。

實(shí)踐證明，原有的選材的方法和手段極大地促進(jìn)了我國體育事業(yè)發(fā)展，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)了大批優(yōu)秀體育人才。目前，運(yùn)動員身高的預(yù)測方法主要包括依父母身高來預(yù)測子女未來成年身高、依少兒當(dāng)年或動態(tài)身高年增長值來預(yù)測未來成年身高、依少兒肢體骨發(fā)育長度來預(yù)測未來身高、依判斷發(fā)育程度水平來預(yù)測未來身高等幾類方法。這幾類身高的預(yù)測方法主要從人體身高的外在表現(xiàn)性狀出發(fā)，通過數(shù)理統(tǒng)計方法來預(yù)測身高。然而，很多遺傳因素會限制或阻礙運(yùn)動成績的提高，其中遺傳度越高的指標(biāo)，限制后天運(yùn)動水平再提高的程度越明顯。憑經(jīng)驗(yàn)選材、形態(tài)觀察、競賽淘汰等方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于運(yùn)動員科學(xué)選材的發(fā)展要求。國際高水平的體育科研已經(jīng)進(jìn)入分子研究領(lǐng)域，并推動競技運(yùn)動水平不斷提高，運(yùn)動員科學(xué)選材領(lǐng)域已出現(xiàn)了利用基因選材的理念。明確基因和運(yùn)動能力的密切關(guān)系，進(jìn)而從基因水平選材，將成為未來運(yùn)動員選材的主導(dǎo)方式之一。CYP19基因(芳香化酶基因)編碼的酶屬于細(xì)胞色素P450家族，該基因位于人染色體15q21.1，數(shù)量及活性直接決定了正常或異常組織中的雌激素水平，該基因的變異能使其編碼的芳香化酶蛋白結(jié)構(gòu)和活性發(fā)生改變，可使芳香化酶活性降低、失活、增高，間接地影響雌激素的水平。該酶是雌激素合成最后一步的限速酶。芳香化酶基因(CYP19)的催化芳構(gòu)化反應(yīng)將雄激素轉(zhuǎn)變?yōu)榇萍に?。這是第一個用于研究特異遺傳基因與成人身高變異相關(guān)的基因座。其機(jī)理CYP19上SNP的突變對于基因轉(zhuǎn)錄、翻譯后過程具有數(shù)量效應(yīng)，嚴(yán)重降低芳化酶活性，導(dǎo)致雌激素缺乏，影響了線性骨生長和干骺端的閉合。因此，CYP19基因的變異將導(dǎo)致雌激素水平變化，會影響人體身高發(fā)育。有報道男性CYP19基因突變可造成雌激素缺乏，從而引起身高的持續(xù)增長以及骺板的不融合。目前對CYP19基因多態(tài)性研究主要集中外顯子3上的SNP多態(tài)位點(diǎn)上，對其進(jìn)行多態(tài)性研究，探討不同位點(diǎn)基因型的比率可以從基因水平上預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員的身高。因此，可以利用單核苷酸多態(tài)性對待測個體CYP19基因進(jìn)行SNP預(yù)測，研究表明AA基因型個體身高顯著高于AG基因型個體，AG基因型個體較AA基因型攜帶者高。每增加一個等位基因A分別可造成身高0.37cm。根據(jù)得到的基因型信息來預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員的身高(GG > AG > AA)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在分子生物學(xué)水平上預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員身高的方法。本發(fā)明從分子生物學(xué)水平上預(yù)測了優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員的最適身高，通過與身高密切相關(guān)的CYP19基因的多態(tài)性研究來比較和預(yù)測與身高的聯(lián)系。方法簡單，易操作。
具體實(shí)施例方式選取20名優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員(男11例，女9例)，所有標(biāo)本均是在參與者知情同意的情況下采集，身高由專門的培訓(xùn)人員按人體測量的標(biāo)準(zhǔn)方法測量收集。CYP19基因多態(tài)性檢測，具體方法如下:(I)外周血DNA提取將所有標(biāo)本均留取外周靜脈血，用酚一氯仿法獲得DNA標(biāo)本，_20°C保存。(2) PCR 反應(yīng)利用Primer5.0軟件設(shè)計符合研究需要的引物序列。CYP19基因上游引物5，-CTAAGATGTTGCTTATGCTC-3，下游引物為5’ GTCTTCGATTATGAACAGAC-3’PCR反應(yīng)所有DNA標(biāo)本編號進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)基因序列設(shè)計的引物序列擴(kuò)增參數(shù)CYP19 基因預(yù)變性 95°C，10min，95°C變性 lmin，50°C退火 lmin，72°C延伸 lmin，共 35 個循環(huán)，72°C總延伸lOmin。CYP19基因PCR產(chǎn)物片段大小為210bp，其中包括外顯子3處的A/G SNP位點(diǎn)。PCR反應(yīng)體系為25μ 1，包括DNA模板約lOOng、引物各10pmol、2mmol MgCl2'IOOymol dNTPs 底物、IU Taq 聚合酶。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物4°C保存，并在2%的瓊脂糖凝膠上電泳確證。(3) CYP19 基因 SNP 多態(tài)性將CYP19基因的PCR產(chǎn)物電泳 后回收，純化后，用限制性內(nèi)切酶MspAl進(jìn)行酶切。預(yù)測結(jié)果酶切產(chǎn)物呈現(xiàn)出三種狀態(tài)，即未切開、部分切開及全部切開，可說明該基因存在著3種基因型，即AA、AG和GG。(4)測序:隨機(jī)選取3種基因型PCR產(chǎn)物進(jìn)行序列測定，結(jié)果用0miga2.0軟件與Genbank中CYP19基因序列比較。在遺傳分析儀上進(jìn)行序列測定，結(jié)果與Genbank中CYP19基因序列比較，觀測其外顯子3內(nèi)的A/G情況的3種基因型AA、AG、GG。因此，可以利用單核苷酸多態(tài)性對待測個體CYP19基因進(jìn)行SNP預(yù)測，通過測序得到該基因的rs80051519位點(diǎn) SNPs:TGACCAAGTCCACGACAGGCTGGTAC[C/T]GCATGCTCTCATAAATGAAGTTTTC,若此位點(diǎn)的突變的等位基因是CC，則為GG型；此位點(diǎn)的突變的等位基因是TT，則為AA型；此位點(diǎn)的突變的等位基因是C或T，則為AG型；研究表明GG基因型個體身高顯著高于AG基因型個體，AG基因型個體較AA基因型攜帶者聞。每增加一個等位基因A分別可造成身聞0.37cm。根據(jù)得到的基因型信息來預(yù)測優(yōu) 秀冰雪運(yùn)動員的身高(GG > AG > AA)。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員的身高的分子生物學(xué)方法。
2.依據(jù)權(quán)利I所述的訪法，于通過采集優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員的外周血、DNA提取、目的基因的PCR擴(kuò)增、酶切鑒定、測序和統(tǒng)計學(xué)分析來檢測CYP19基因，限制性內(nèi)切酶MspAl觀測其外顯子3內(nèi)的A /G情況的3種基因型AA、AG、GG預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員的身高。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員身高的分子生物學(xué)方法。本發(fā)明通過采集優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員和普通人外周血、DNA提取、目的基因的PCR擴(kuò)增、酶切鑒定、測序和統(tǒng)計學(xué)分析來檢測CYP19基因遺傳多態(tài)性，通過CYP19基因MspAl多態(tài)性位點(diǎn)來預(yù)測優(yōu)秀冰雪運(yùn)動員的身高。本發(fā)明為建立該項目運(yùn)動員潛能的早期預(yù)測、評定、選材和育材的科學(xué)體系打下堅實(shí)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，提升選材的成功率，突破一次性選材的理論和技術(shù)難關(guān)。
文檔編號C12Q1/68GK103160591SQ20131011351
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者闞軍常, 呂光, 王紫娟, 孫博, 孫玉嬌, 關(guān)偉軍 申請人:哈爾濱體育學(xué)院