第四章 DNA 鑑定原理與方法
4.2 DNA 鑑定原理
4.2.1 DNA 的多型性(polymorphism)
基因或非編碼區的 DNA 標記在染色體上的位置稱為基因座（locus, 複 數 為 loci ） ， 而 相 同 基 因 或 標 記 的 不 同 形 式 稱 為 等 位 基 因 或 對 偶 基 因
（allele），當等位基因的頻率大於 0.1 時，則稱為多型性(polymorphism)。
多型性廣泛分布在人類基因組的非編碼區。ABO 血型係人類同一基因的不同 等位基因。在基因組某一基因座的等位基因在一對染色體上是相同的話，這 種情況就叫純合的(homozygous)，在 DNA 圖譜上表現為一條帶。相反的，如 果在基因座表現有差異性，則為雜合的(heterozygous)，在 DNA 圖譜上表現 為二條帶。鹼基在生物進化過程中，由於鹼基突變、缺失、插入或置換，DNA 分子在人群間有差異，這些發現是在疾病調查研究中得到，單一基因座的遺 傳標記有多個等位基因存在。當這樣的基因座表現出很多的變異體(多達幾 百個)時，就稱之為高度變異性(hypervariable)59。DNA 的多型性有二種，
57 鄧學 仁等， DNA 鑑 定 -親 子關係 爭端 之解決 ，元 照出版 有限 公司出 版， 2001 年 1 月 初版，
頁 25。
58 李俊 億，前揭註 43，頁 28-29。
59 鄭秀 芬，前揭註 25，頁 15-16。
一 為 鹼 基 多 型 (point or base polymorphism) ， 一 為 長 度 多 型 (length polymorphism)，茲分述如下：
(一) 鹼基多型
鹼基多型性係指在兩條同源染色體上，同源 DNA 序列長度相等，但個別 核 苷 酸 存 在 差 別 ， 又 稱 為 單 核 苷 酸 多 型 性 60(single nucleotide polymorphisms, SNPs)。鹼基多型性係由鹼基突變所造成，為最先發現的多 型 DNA，基因的差異發生在同一鹼基位置上的鹼基替代(base substitution) 或鹼基缺失(base deletion)，這個鹼基與相鄰鹼基形成的序列，可能正好 為某種限制酶能辨認的序列，形成限制酶切位，另一等位基因在該特定位置 具 有 不 同 鹼 ， 而 無 此 限 制 酶 切 位 。 因 此 ， 早期 即 以 內 限 制 (restriction endonuclease)酵素分解基因組 DNA 後，對該基因由限制 分解所的長短不 同之 DNA 片段，以探針偵測所獲得之限制片段長度多型性技術( restriction fragmnent length polymorphism, RFLP)圖譜鑑定之。目前以 PCR 可直接複 製出涵蓋該區之 DNA 片段，再以序列特異寡核苷酸探針(sequence specific oligonucleotide probe)、內限制酶酵素或定序(sequencing)鑑定之61。不 同的基因座依各種不同酵素進行切位，可得到許多大小長短不同之 DNA 片 段，藉由這些大小不同的 DNA 片段即可區分出個體在這些基因座中是屬於何 種組成型態，以作為有效的人別鑑定62。
鹼基多型性表現為一種雙或二等位基因形式，即特定核苷酸位置存在二 種鹼基形成，原因大多數是替換，且多為轉換，即一種嘌呤替換另一種嘌呤，
或一種嘧啶替換另一種嘧啶，如 A 和 G 之間或 T 和 C 之間的替換。少數為顛 換，即嘌呤與嘧啶的互換，在單核苷酸多型性基因座，轉換、與顛換的比例 大約 2:1。單核苷酸多型性是人類基因組中數量最多的一種多型形式，人類 基因組中共有 300 萬個單核苷酸多型，平均每 1 千個鹼基中就有一個單核苷 酸多型，單核苷酸變異最常見，分布最廣。鹼基多型性就如同英文中的同一 個單字，英國與美國不同的拼寫方法，例如 analyse 與 analyze。下列二個 雙鏈 DNA 片段，從左起第三個鹼基處即表現出鹼基多型性，其餘鹼基序列相 同63。
AGCTCAATCG AGATCAATCG TCGAGTTAGC TCTAGTTAGC
60 鄭秀 芬，前揭註 25，頁 18。
61 李俊 億，前揭註 43，頁 31。
62 鄧學 仁等，前 揭註 57，頁 27。
63 鄭秀 芬，前揭註 25，頁 16-18。
(二) 長度多型
長度多型係由重複 DNA 所形成，重複 DNA 在人體基因組約占 30%，依其 重複排列的方式可分為二大類，即串連重複 DNA（tandem repetative DNA，
約占人體基因組 5%-10%）與散落重複 DNA（interspersed repetative DNA，
約占人體基因組 20%-30%）。前者係指重複單位之 DNA 序列頭尾相接，故稱 為串連重複，而後者係指重複單位之 DNA 序列並非併排相連，而是散落在整 個基因組中。長度多型即屬位於串連重複 DNA 之一種多型現象64。DNA 重複 單位的序列相同，但重複次數不同，造成此基因座 DNA 的長度不同，稱為可 變數目串聯重複（Variable number of tandem repeat, VNTR），重複單位 的特異 DNA 序列可發生在同一個基因座上，也可發生在不同染色體上的許多 基因座上，長度多型的變異性高，有可能達到形成人各不同的 DNA 指紋。長 度多型 DNA 的種類依重複單位之 DNA 序列長度不同，可區分為可變數目串聯 重複（VNTR）與短串聯重複 (short tandem repeat,STR) 多型 DNA65。前者 DNA 重複單位的鹼基數目約在 10 至數百個鹼基之間，而後者則在 2 至 7 個 鹼基之間，而長度多型的鑑識系統主要就是鑑定 VNTR 及 STR 兩種 DNA 變異 的 多 型 區 域66。 等 位 基 因 含 有 的 串 聯 重 複 數 目 ， 可 以 作 為 該 等 位 基 因 的 命 名，如串聯重複數為 35，就命名為“等位基因 35＂
目前最常用的長度多型性標記是小衛星與微衛星，其中串聯重複單位長 度為 6~70bp 的串聯重複序列，稱為小衛星(minisatellite) DNA，串聯重複 單位長度為 2~6bp 的串聯重複序列，稱為微衛星(microsatellite) DNA 或 STR。由於小衛星和微衛星在人體基因組出現的數目和頻率不同，表現出多 型 性 ， 為 人 類 遺 傳 分 析 提 供 了 大 量 的 多 型 遺 傳 標 記 。 小 衛 星 和 微 衛 星 DNA 的多型性產生機制不同，小衛星的多型性是有絲分裂、減數分裂時姊妹染色 單體不等交換或染色體內部不等交換的結果。微衛星多型性主要是 DNA 複製 過程滑動，或 DNA 複製和修復時滑動鏈與互補鏈鹼基錯配，導致一個或幾個 重複單位的缺失或插入的結果。長度多型性，亦可比譬作載有不同車廂的火 車，車頭和車尾是火車的兩個固定端點，整個長度隨所接車廂的數目而變，
下面是三個連續重複 DNA 序列的例子67。 AGCTCAATCG–AGATCAATCG–AGCTCAATCG TCGAGTTAGC–TCTAGTTAGC–TCGAGTTAGC
64 鄧學 仁等，前 揭註 57，頁 28。
65 李俊 億，前揭註 43，頁 33。
66 鄧學 仁、嚴祖 照、高 一書 合著， 前揭註 57，頁 28。
67 鄭秀 芬，前揭註 25，頁 16。