115年:(醫檢)檢驗(2)

桑格定序法的電泳圖(electropherogram)僅出現一處有兩個不同顏色,但高度相等的峰值在同一位置重疊,下列何者是最有可能的突變形式?

A半合子種系點突變(hemizygous germline point mutation)
B同型合子種系點突變(homozygous germline point mutation)
C異型合子種系點突變(heterozygous germline point mutation)
D異型合子種系框移突變(heterozygous germline frameshift mutation)

詳細解析

本題觀念

桑格定序法(Sanger sequencing)產生的電泳圖(electropherogram)是分子檢驗判讀基因突變最基礎也最直接的資料型態,圖中每一個鹼基位置以不同顏色的峰值表示A、T、C、G四種鹼基訊號。判讀電泳圖上峰值的顏色數目、高度與涵蓋範圍,可以推論待測基因座是同型合子還是異型合子、是點突變還是框移突變,這是本題考核的核心概念,也是解讀定序報告不可或缺的基本能力。

電泳圖峰值的產生原理,來自於待測樣本中兩條同源染色體序列同時被增幅、疊圖定序後所呈現的訊號總和。若兩條染色體在某一位置的鹼基完全相同(同型合子),該位置只會出現單一顏色的乾淨峰;若兩條染色體在該位置攜帶不同鹼基(異型合子),且兩者PCR產物量相近(約1:1),電泳圖上便會在同一位置出現兩種不同顏色、高度相近的重疊峰。至於突變的形式是點突變還是框移突變,則要看重疊訊號是侷限於單一位置,還是延伸影響到該位置之後所有下游的鹼基讀取。

選項分析

A:半合子(hemizygous)表示該基因座只帶有單一份序列拷貝,例如男性X染色體連鎖基因。定序時該位置因為沒有第二條同源序列可供比對呈色,只會呈現單一顏色的乾淨峰,不可能出現兩色等高的重疊峰,與題目所述現象不符,不正確。

B:同型合子(homozygous)表示兩條同源染色體在該位置的序列完全相同,定序訊號應只呈現單一顏色的乾淨峰。由於缺少第二種不同鹼基的訊號來源,不會產生兩色等高的重疊雙峰,與題目描述的電泳圖現象不符,不正確。

C:異型合子(heterozygous)表示兩條同源染色體在該位置分別帶有不同鹼基,當兩者PCR產物比例相近時,電泳圖上便會在同一位置呈現兩色、高度相等的重疊峰;由於此重疊訊號僅侷限於單一鹼基位置,符合「單一位置點突變」的特徵,與題目描述完全吻合,此為正確答案。

D:框移突變(frameshift mutation)通常由鹼基的插入或缺失所造成,若為雜合狀態,會使突變點之後「所有」下游的鹼基讀取位置都出現序列錯位,形成連續且逐漸複雜化的重疊峰型,而非僅侷限於單一位置的雙色等高峰,與題目描述「僅出現一處」重疊峰不符,不正確。

答案解析

本題答案為C。判斷這類電泳圖題目的關鍵,在於同時掌握「顏色數目」與「影響範圍」兩項線索。半合子(A)與同型合子(B)在該位置都只有一種鹼基訊號來源,因此只會呈現單一顏色的乾淨峰,不可能出現兩色重疊,可以先行排除。剩下需要區分的是異型合子點突變(C)與異型合子框移突變(D),兩者都屬於雜合狀態、都會產生兩種顏色的訊號,但差異在於訊號影響的範圍:點突變只改變單一鹼基,因此重疊峰僅出現在「這一個位置」,該位置之後的定序讀取仍然正常、單一顏色;框移突變則因插入或缺失造成核苷酸讀框整體位移,使得突變點之後所有下游位置的鹼基讀取都會受到影響,呈現連續且逐漸複雜化的多重重疊訊號,而非侷限於單一位置。題目明確指出電泳圖「僅出現一處」兩色等高重疊峰,符合點突變侷限於單一位置的特徵,因此最可能的突變形式是異型合子種系點突變。

核心知識點

桑格定序電泳圖的峰值顏色與高度反映該位置的鹼基組成:同型合子與半合子因缺乏第二種鹼基訊號來源,只呈現單一顏色乾淨峰;異型合子因兩條同源染色體帶有不同鹼基,會在同一位置呈現兩色等高的重疊峰。點突變只改變單一鹼基,重疊訊號侷限於單一位置;框移突變因插入或缺失造成讀框位移,會使突變點之後所有下游位置都出現連續重疊的複雜峰型。電泳圖若僅在單一位置出現兩色等高重疊峰,最符合異型合子種系點突變,這是判讀桑格定序報告、區分點突變與框移突變的核心依據。

參考資料

  1. Sanger Sequencing Data Interpretation
  2. A Beginner's Guide to Sanger Sequencing Peaks
  3. Interpretation of heterozygous Sanger chromatograms
  4. Chromatogram analysis for variant detection
  5. Understanding Chromatogram: Sanger Sequencing Analysis