家猫mtDNA多态性研究及法医学意义

宁雪

摘 要：自从anderson[1]等人首次测定人类线粒体基因组（mtDNA）以来，以及高通量测序技术的发展，已经有越来越多的物种的线粒体基因组序列被测得。线粒体基因组的发现为细胞信息结构的研究开启了新的篇章。随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭开始饲养宠物猫，家猫已经与我们的生活密切相关。家猫的线粒体DNA是细胞核外的遗传物质，蕴含了大量的生物信息。本文将对家猫的线粒体DNA进行初步的概述。

关键词：宠物猫；线粒体DNA；法医物证学

1 家猫的线粒体基因组

1.1 家猫线粒体基因

家猫线粒体全基因组序列长17009bp，GeneBank的序列号是NC-001700。其线粒体基因组包含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因以及一个轻链复制起始点和一个非编码的控制区构成。并且各个基因的排列顺序以被证实与已经报道的其他哺乳类动物的基因排列顺序是一样的。编码蛋白质的基因开放阅读框没有基因重排的现象，也与报道的相一致。

家猫线粒体基因组的全序列碱基组成中，A、C、T、G分别占了32.5%、26.2%、27.1%以及14.2%。并且A+T约占59.6%，C+G约占40.4%。

1.2 蛋白质及密码子

家猫mtDNA有13个蛋白质编码基因，总共长11408个碱基对，占总数的66.9%，编码氨基酸3783个。在这些基因中，只有ND6是由轻链编码的，剩下的都是由重链编码的。但是存在少许重叠现象。

在起始密码子中，只有ND3是由ATA作为起始密码子的，剩下的都是由ATG作为起始密码子。终止密码子有AGA、TA、单个碱基T，他们分别作用于Cyt b基因、ND1和ND3基因、ND2、COIII、ND4，剩下的都是以TAA作为终止密码子的。

1.3 tRNA

家猫线粒体中共有22个tRNA基因，与其他的典型无脊椎动物一样，基因长度大约为59-73。其二级结构除缺失DHU以外的二叶草结构以外，剩下的都是典型的三叶草结构。

1.4 控制区

家猫mtDNA控制区长度为1560bp，碱基组成中A、C、T、G分别占32.1%、26.8% 、26.3% 、14.7 %。位置位于tRNAPro和tRNAPhe基因之间。家猫mtDNA的控制区共有294bp的（CA）重复单元，短片段的重复序列重复37次，如5'-ACACACGT-3'；重复序列5-TTGCTAGTCCCCATGAATATTAAGCATGTACAG-3重复三次；重复序列5-CACACGTACACACGTACACACGTACACACG -3重复六次。

2 线粒体基因组特点

线粒体基因组是真核细胞中较小而又较易纯化的复制单位，基因排列紧密，多种动物进行广泛的比较方便可行，是研究DNA结构、复制、转录的非常好的模型，而且线粒体基因组的分离、重组、复制和转录都可应用分子生物学的许多手段和方法进行分析。

线粒体基因的表达与核基因的表达之间有着密不可分的关系。线粒体本身具有独特的DNA、tRNA、rRNA以及核糖体，但是参与线粒体基因表达的许多酶却离不开核基因的参与，其数量可能远远超过线粒体的数量，这就意味着线粒体基因的表达具有其自身独特的意义。此外，线粒体基因编码的产物能与核基因编码的产物相互作用，这也为互作因子的研究提供了方向[2]。线粒体基因也可以用于多个层次如法医物证学，种群结构以及系统发生等多方面的研究。线粒体基因组与核基因组的对比也应用于核基因与核外基因的对比研究中。[3]

3 猫科动物mtDNA研究现状

现存猫科动物多起源于晚新生代，广泛分布于各个大洲。早期对于猫科动物的研究仅限于形态学等方面的研究，如比较形态学、比较细胞学、性染色体基因等。近期的研究主要集中于线粒体基因的研究。线粒体基因是细胞核外的遗传物质，具有无重组、稳定性高、母系遗传等优点。1996年，Lopez等人首次测出了家猫的线粒体基因组全序列。家猫线粒体基因组是一个长约17009bp的环状双链DNA分子，包含37个基因。他们对线粒体基因的基因组结构、蛋白质和密码子、蛋白质编码基因的碱基组成偏向性、蛋白质编码基因的氨基酸组成分析、tRNA和rRNA进行了详细的描述。家猫线粒体基因组图谱的构建为研究猫科动物的物种进化和遗传等开辟了新的研究放向。线粒体DNA的研究方法序列特异寡核苷酸、限制片段长度多态性、直接测序等方法。[4]

4 家猫与法庭科学

任何一个养宠物的人都会告诉你，几乎可以在每一个日常生活用品表面找到宠物毛发，它们可以在自己每日活动中，如梳洗打扮自己、主人爱抚的触摸或者在简单的和衣服或者家具摩擦中都可以掉毛并且毛发很容易被带走。一项模拟兽毛转移的犯罪现场调查得出结论，进入一个养家畜的家庭几乎不可能不被他们的毛发污染[5]。另一项研究表明织物类型的衣服可以持续的黏吸大量的毛发[6]。一般而言，毛发在粗糙面料的衣物上存留更久，也可以在一个给定的衣着类商品保持几小时或者几天。这也就意味着，对于有家猫存在的犯罪现场，脱落的猫毛是有极大可能转移到被害人或者犯罪嫌疑人身上的，这就为我们利用动物脱落的毛发进行侦查提供了可能。

尽管毛发是犯罪现场最常见的生物物证之一[7]， 宠物毛发证据，特别是宠物猫的毛发，在法医调查中很少使用。由于在法律上和法医学上缺少足够的关于宠物猫毛发的资料，所以在现场的执法人员以此为由无视这一证据[8]。传统上的关于动物毛发的法医检验还局限在形态学研究，包括在显微镜下肉眼检验。然而，关于动物个体的阳性鉴定从来不会通过形态学检验来获得，仅仅极少数宠物猫或者狗可以通过此种方法达到绝对的排除[9]。与定量测定一样，由于有效的差异化，来自同一个体的不同毛发存在太多的变化，更不必说不同的个体间。基于DNA测试的进步，收集到的与犯罪现场有关系的动物毛发的证据价值越来越重要。利用线粒体基因的分析对其进行种属鉴定甚至是个体识别也成为可能，这也将为以后案件的侦查提供新的思路和方向。

参考文献

[1] Anderson S， Ba.nkier A T，Barrell B G，de Bruijn M H L， Coulson AR，Drouin J，Eperon I C，Nierlich D P，Roe B A，Sanger F，Schreier P H，Smith A J H，Staden RYou，ng I G. Sequence and organization of the human mitochondrial genome.Nature，1981，290：457-465.

[2]Wu W，Schmidt T R，Goodman M，Grossman L I. Molecularevolution of cytochrome c oxidase subunit I in primates：is there coevolution between mitochondrial and nuclear genomes Molecular Phylogenetics and Evolution 2004，17（2）：294一304.

[3] Delarbre C，Spruyt N，et al. The complete nucleotide sequence of the mitochondrial DNA of the dogfish，Scyliorhinus canicula .Genetics， 1998，150（1）：331一344.

[4]郑秀芬，法医DNA分析[M].北京：中国人民公安大学出版社，2002：322-323

[5] DAndrea F， Frides F， Coquoz R. Preliminary experiments on the transfer of animal hair during simulated criminal behavior. J Forensic Sci 1998；43（6）：1257–8.

[6] Dachs J， McNaught IJ， Robertson J. The persistence of human scalp hair on clothing fabrics. Forensic Sci Int 2003；138（1–3）：27–36.

[7] Bisbing RE. The forensic identification and association of human hair. Forensic Sci Handb 1982；1：185–221.

[8]Deedrick DW. Hairs， fibers， crime， and evidence. FBI Forensic Sci Commun2000；2，http：//www2.fbi.gov/hq/lab/fsc/backissu/july2000/deedrick. htm.

[9]Moore JE. A key to the identification of animal hairs. J Forensic Sci Soc 1988；28：335–9.