TaqMan-MGB法檢測ACTN3基因 R577X多態性

張志明,高鵬華,胡遼遼，馬 瑩*

(1.西安市中心醫院 檢驗科，陜西 西安710003；2.西北大學 體育部，陜西 西安710069；3.西安交通大學第一附屬醫院 檢驗科，陜西 西安710061)

TaqMan-MGB法檢測ACTN3基因 R577X多態性

張志明1,高鵬華2,胡遼遼3，馬 瑩1*

(1.西安市中心醫院 檢驗科，陜西 西安710003；2.西北大學 體育部，陜西 西安710069；3.西安交通大學第一附屬醫院 檢驗科，陜西 西安710061)

目的 研制檢測ACTN3 基因R577X多態性的TaqMan-MGB探針方法。方法 根據美國國立醫學圖書館網站公布的人類ACTN3基因序列(rs1815739)，設計檢測ACTN3基因R577X多態性的特異引物和TaqMan-MGB探針,建立和優化實驗條件。 結果 對98例西北大學漢族學生進行ACTN3 基因R577X多態性檢測,并對上述所有檢測標本再進行堿基序列測序，兩種檢測方法的檢測結果經 Kappa分析，Kappa=0.99。 結論 兩種檢測方法結果一致性較好，建立了檢測ACTN3基因 R577X多態性的TaqMan-MGB法。

實時熒光定量；ACTN3；基因多態性

(ChinJLabDiagn,2017,21:0831)

人類ACTN3基因位于11號染色體，由于其外顯子1747位堿基存在C-T堿基多態性，使得原編碼的第577位精氨酸(CGA)密碼子變成了終止密碼子(TGA)而編碼任何蛋白,于是導致了ACTN3蛋白的缺失，其原基本功能可由其家族中其它蛋白來補償，因而也不會發生肌肉疾病，即為ACTN3 基因R577X多態性(或C1747T多態性，rs1815739)[1,2]。近年來ACTN3基因 R577X多態性是否與運動員素質(速度、爆發力以及耐力)之間存在關聯性已成為近年來眾多國內外運動醫學研究者的研究熱點[3,4]，于是如何建立快速、準確的ACTN3基因 R577X多態性的檢測方法就成為研究者們首要的課題，實時熒光定量TaqMan-MGB是檢測基因多態性的一種成熟可靠的方法，本研究的目的就是通過建立和優化ACTN3基因 R577X實時熒光定量TaqMan-MGB檢測體系，為ACTN3基因 R577X多態性研究提供可靠的技術保障。

1 材料與方法

1.1 主要儀器和試劑

主要儀器設備：DYY-2C型電泳儀(北京六一儀器廠)、美國應用生物系統公司(ABI)生產的ABI 7300 PCR擴增儀及ABI3130 型DNA測序儀。主要試劑:瓊脂糖(BBI公司)、PCR Premix試劑、Loading Buffer(寶生物工程大連有限公司)、DNA提取液(中山大學達安基因股份有限公司)、美國應用生物系統公司TaqMan Universal PCR Master Mix(貨號：4304437)。

1.2 基因組總DNA提取

采集檢測者外周靜脈血3 ml于無任何添加劑的普通干燥管中，3 000 r/min離心10 min，分離血清,采用煮沸法提取人類基因組總DNA，200 μl DNA提取液中加入200 μl血清充分振蕩混勻，100℃金屬浴中煮沸10 min后，12 000 r/min 離心10 min取其上清液，-20℃冷凍保存。

1.3 TaqMan-MGB法檢測ACTN3基因 R577X

1.3.1 PCR 引物設計與合成

針對ACTN3基因 R577X多態性位點(Genebank：rs1815739)，設計并不斷甄別上下游特異引物，上游引物為5′-GCGCTAGAGCGGAGGAGAAG-3′，下游引物為5′-GCGGCCCTGCTCCACCAATC -3′，R 等位基因探針:FAM-GAGGCTGACTGAGAG,X等位基因探針:VIC-GAGGCTGACCGAGAG，上述檢測探針和引物均有上海生物工程有限公司合成。

1.3.2 基因多態性檢測及分型結果判定

使用美國應用生物系統ABI 7300實時熒光定量PCR儀進行多態性檢測，PCR反應體系如下：研究對象模板DNA 5 μl,TaqMan通用反應試劑30 μl，上、下游引物及檢測探針各0.5 μl，最后用雙蒸水補足總反應體積為50 μl，反應條件分別為先94℃ 變性8分鐘后 92℃ 20秒和55℃50秒共40個循環，熒光檢測期為55℃50秒，如果檢測結果為單一FAM黑色報告曲線即為RR基因型或為單一VIC綠色報告曲線則為XX型，如果黑色和綠色兩個曲線均出現則為雜合子RX。

1.4 基因序列測序進行ACTN3基因 R577X

[5]設計上下游引物序列分別為:上游引物5′-CTGTTGCCTGTGGTAAGTGGG-3′下游引物5′-TGGTCACAGTATGCAGGAGGG-3′。擴增后片段包括577位密碼子目標基因，產物長度為290 bp，反應總體積為50 μl：模板DNA4 μl，上下游引物各0.5 μl，PCR反應通用體系45 μl,反應條件：預變性95℃ 2 min，變性 95℃ 40 s，退火55℃ 30 s，延伸 72℃ 40 s共40個循環后，最后72 ℃ 延伸5 min，擴增產物再經電泳提純后送上海生物工程有限公司在全自動ABI3130 型DNA測序儀上進行產物測序檢測。

1.5 TaqMan-MGB法和基因序列測序一致性評價

使用SPSS 13.0統計軟件Kappa分析進行評價。

2 結果

2.1 TaqMan-MGB法檢測ACTN3基因 R577X結果

共檢測98例西北大學漢族學生，平均年齡為21±3.9歲，其中男43例，女55例。檢測結果為RR基因型32例，占(32.65%，32/98),RX基因型48例，占(48.98%，48/98),RR基因型18例，占(18.37%，18/98)。

2.2 基因序列測序進行ACTN3基因 R577X結果

上述98例檢測標本重新經測序引物擴增、電泳提純后外送測序，除1例測序失敗外，其他97例均測序成功并與TaqMan-MGB法檢測ACTN3基因 R577X結果吻合。

2.3 Kappa分析

TaqMan-MGB法與基因序列測序檢測結果經 Kappa分析，Kappa=0.99，表明這兩種檢測方法結果一致性較好。

3 討論

存在于人類骨骼肌中的α-輔肌動蛋白(α-actinin)是肌動蛋白的結合蛋白，其家族中有輔肌動蛋白-1、2、3和4共 4種存在形式，與運動員杰出能力表現有關的主要為ACTN 3基因，尤其該基因577位點的多態性[6]，從2003年澳大利亞學者Yang等[7]發現ACTN3基因 R577X多態性與杰出運動員的能力表現有一定的關聯性后，國內外學者對該基因位點的多態性與杰出運動員的能力表現進行了許多關聯性研究，以色列學者Ben-Zaken等[8]對137例跑步運動員和91例游泳運動員以及217例對照組研究表明，在無論長跑還是短跑運動員與對照組間基因型比較均有統計學意義(P<0.05),并且短距離游泳運動員與短跑運動員比較RR基因型和R等位基因顯著增高，日本學者Kikuchi等[9]對1057例日本田徑運動員，其中627例為力量型運動員，430例為耐力型運動員，對照組810例進行了大樣本隊列研究，研究結果也證實了杰出運動員的能力表現與ACTN3基因 R577X多態性有關，為此ACTN3基因R577X多態性作為杰出運動員能力的預測和基因選材越來越受到體育科研人員的關注。

目前，隨著分子運動醫學的發展，研究基因多態性的方法也較多，但各許多方法由于其自身方法學特點存在著各自的優缺點，比如目前多數研究常采用的PCR-限制性片段長度多態性、等位基因特異性-PCR,由于均需先PCR擴增后，擴增產物再經瓊脂糖凝膠電泳后才能區分基因型，雖然此類方法操作簡單，實驗成本較低，一般實驗室容易開展，但其靈敏度低，整個實驗耗時，比較容易受其他標本污染，容易造成假陽性及假陰性。基因堿基序列測序是目前最為準確、可靠的基因多態性分型方法，但它需DNA 測序儀等昂貴儀器，并且對測序標本有一定的嚴格要求，本研究中一例標本測序失敗可能與前期標本處理有關，TaqMan-MGB法則利用MGB探針標記不同基因型的探針，整個實驗過程在實時熒光定量PCR儀中完成，無需電泳等后處理，利用TaqMan方法學特點大大提高了其方法學的特異度和靈敏度。

為了評價TaqMan-MGB法和基因序列測序兩種檢測方法的一致性，本研究中98例標本均經兩者方法獨立檢測，進行ACTN3基因 R577X分型，檢測結果經 Kappa分析，Kappa=0.99，一般認為Kappa 值越大，則兩種方法的一致性就越好，如果Kappa 值≥0.75,說明兩種方法一致性較好；如果Kappa 值<0.40，則表明兩種方法一致性不夠理想。

綜上所述，本研究建立的檢測ACTN3基因 R577X多態性的TaqMan-MGB法適用于杰出運動員能力的預測以及運動候選基因選材的研究。

參考文獻：

[1]陳偉民，婁婧婧，趙廣才.爆發力相關基因ACTN3_C1747T多態性快速檢測方法研究[J].中國運動醫學雜志,2014,33(3):229.

[2]楊曉琳,胡 揚,李燕春,等.ACTN3基因C1747T多態位點作為舉重運動員選材用分子標記的可行性研究[J].體育科學,2010,30(1):70.

[3]何恩鵬,劉曉明,王國英.新疆維吾爾族運動員ACTN3基因R577X多態性研究[J].中國應用生理學雜志,2014,30(2):140.

[4]Mikami E,Fuku N,Murakami H,et al.ACTN3 R577X Genotype is Associated with Sprinting in Elite Japanese Athletes[J].Int J Sports Med,2014,35(2):172.

[5]高鵬華，張志明.ACTN3基因多態性與運動能力和基因選材的研究[J].西北大學學報(自然科學版)，2015,45(4):602.

[6]楊若愚,王予彬,沈勛章,等.基因多態性與杰出運動能力[J].中國組織工程研究,2014,18(7):1121.

[7]Yang N,MacArthur DG,Gulbin JP,et al.ACTN3 genotype is associated with human elite athletic performance[J].Am J Hum Genet,2003,73(3):627.

[8]Ben-Zaken,Alon Eliakim,Dan Nem，et al.ACTN3 Polymorphism:Comparison Between Elite Swimmers and Runners[J].Sports Med Open，2015,1(1):13.

[9]Kikuchi Naoki,Miyamoto-Mikami Eri,Murakami Haruka,et al.ACTN3 R577X genotype and athletic performance in a large cohort of Japanese athletes[J].European Journal of Sport Science,2015，23(3):1.

Detection of R577X polymorphism of ACTN3 gene by TaqMan-MGB

ZHANGZhi-ming1,GAOPeng-hua2,HULiao-liao3,etal.

(1.DepartmentofClinicalLaboratory,Xi'anCentralHospital,Xi'an710003,China;2.DepartmentofPhysicalEducation,NorthwesternUniversity;3.DepartmentofClinicalLaboratory,TheFirstAffiliatedHospitalofXi'anJiaotongUniversity)

Objective To develop a TaqMan-MGB probe method for the detection of R577X gene polymorphism in ACTN3 gene.Methods Designed to detect the ACTN3 R577X polymorphism of specific primers and TaqMan MGB probe,according to the National Library of Medicine published on the website of human ACTN3 gene sequence rs1815739,to establish and optimize the experimental conditions.Results 98 cases of Northwestern University Students of Han nationality of ACTN3 R577X polymorphism detection,and in all the specimens and sequence,two methods of detection results by kappa analysis,Kappa=0.99.Conclusion The results of the two methods are in good agreement,and the TaqMan-MGB method for the detection of R577X gene polymorphism in ACTN3 gene was established.

real time fluorescence quantitative;ACTN3;gene polymorphism

陜西省體育局常規課題(15019)

*通訊作者

1007-4287(2017)05-0831-03

R392

A

張志明(1976-)，男，碩士，副主任檢驗師，研究方向：臨床檢驗診斷學。

2016-04-15)