基因多態(tài)性的檢測(cè)方法
多態(tài)性(polymorphism)是指處于隨機(jī)婚配的群體中,同一基因位點(diǎn)可存在2種以上的基因型。在人群中,個(gè)體間基因的核苷酸序列存在著差異性稱為基因(DNA)的多態(tài)性(gene polymorphism)。這種多態(tài)性可以分為兩類,即DNA位點(diǎn)多態(tài)性(site polymorphism)和長(zhǎng)度多態(tài)性 (longth polymorphism)。
基因多態(tài)性的主要檢測(cè)方法簡(jiǎn)述如下:
1.限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(Restriction Fragment Length Polymorphism,RFLP):由DNA 的多態(tài)性,致使DNA 分子的限制酶切位點(diǎn)及數(shù)目發(fā)生改變,用限制酶切割基因組時(shí),所產(chǎn)生的片段數(shù)目和每個(gè)片段的長(zhǎng)度就不同,即所謂的限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性,導(dǎo)致限制片段長(zhǎng)度發(fā)生改變的酶切位點(diǎn),又稱為多態(tài)性位點(diǎn)。最早是用Southern Blot/RFLP方法檢測(cè),后來(lái)采用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)與限制酶酶切相結(jié)合的方法。現(xiàn)在多采用PCR-RFLP法進(jìn)行研究基因的限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性。
2.單鏈構(gòu)象多態(tài)性(SSCP):是一種基于單鏈DNA構(gòu)象差別的點(diǎn)突變檢測(cè)方法。相同長(zhǎng)度的單鏈DNA如果順序不同,甚至單個(gè)堿基不同,就會(huì)形成不同的構(gòu)象。在電泳時(shí)泳動(dòng)的速度不同。將PCR產(chǎn)物經(jīng)變性后,進(jìn)行單鏈DNA凝膠電泳時(shí),靶DNA中若發(fā)生單個(gè)堿基替換等改變時(shí),就會(huì)出現(xiàn)泳動(dòng)變位(mobility shift),多用于鑒定是否存在突變及診斷未知突變。
3.PCR-ASO探針?lè)ǎ≒CR-allele specific oligonucleotide, ASO):即等位基因特異性寡核苷酸探針?lè)āT赑CR擴(kuò)增DNA片段后,直接與相應(yīng)的寡核苷酸探雜交,即可明確診斷是否有突變及突變是純合子還是雜合子。其原理是:用PCR擴(kuò)增后,產(chǎn)物進(jìn)行斑點(diǎn)雜交或狹縫雜交,針對(duì)每種突變分別合成一對(duì)寡核苷酸片段作為探針,其中一個(gè)具有正常序列,另一個(gè)則具有突變堿基。突變堿基及對(duì)應(yīng)的正常堿 基勻位于寡核苷酸片段的中央,嚴(yán)格控制雜交及洗脫條件,使只有與探針序列完全互補(bǔ)的等位基因片段才顯示雜交信號(hào),而與探針中央堿基不同的等位基因片段不顯示雜交信號(hào),如果正常和突變探針都可雜交,說(shuō)明突變基因是雜合子,如只有突變探針可以雜交,說(shuō)明突變基因?yàn)榧兒献樱舨荒芘c含有突變序列的寡核苷探針雜交,但能與相應(yīng)的正常的寡核苷探針雜交,則表示受檢者不存在這種突變基因。若與已知的突變基因的寡核苷探針勻不能雜交,提示可能為一種新的突變類型。
4. PCR-SSO法:SSO技術(shù)即是順序特異寡核苷酸法(Sequence Specific Oligonucleotide, SSO)。原理是PCR基因片段擴(kuò)增后利用序列特異性寡核苷酸探針,通過(guò)雜交的方法進(jìn)行擴(kuò)增片段的分析鑒定。探針與PCR產(chǎn)物在一定條件下雜交具有高度的特異性,嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)的原則。探針可用放射性同位素標(biāo)記,通過(guò)放射自顯影的方法檢測(cè),也可以用非放射性標(biāo)記如地高辛、生物素、過(guò)氧化物酶等進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記物檢測(cè)。
5. PCR-SSP法:序列特異性引物分析即根據(jù)各等位基因的核苷酸序列,設(shè)計(jì)出一套針對(duì)每一等位基因特異性的(allele-specific)、或組特異性 (group-specific)的引物,此即為序列特異性引物(SSP)。SSP只能與某一等位基因特異性片段的堿基序列互補(bǔ)性結(jié)合,通過(guò)PCR特異性地?cái)U(kuò)增該基因片段,從而達(dá)到分析基因多態(tài)性的目的。
6. PCR-熒光法:用熒光標(biāo)記PCR引物的5’端,熒光染料FAM和JOE呈綠色熒光,TAMRA呈紅色熒光,COUM 呈蘭色熒光,不同熒光標(biāo)記的多種引物同時(shí)參加反應(yīng),PCR擴(kuò)增待檢測(cè)的DNA,合成的產(chǎn)物分別帶有引物5’端的染料,很容易發(fā)現(xiàn)目的基因存在與否。
7. PCR-DNA測(cè)序:是診斷未知突變基因最直接的方法,由于PCR技術(shù)的應(yīng)用,使得DNA 測(cè)序技術(shù)從過(guò)去的分子克隆后測(cè)序進(jìn)入PCR直接測(cè)序。PCR產(chǎn)物在自動(dòng)測(cè)序儀上電泳后測(cè)序。常用方法有:Sanger雙脫氧末端終止法;Maxam-Gilbert化學(xué)裂解法;DNA測(cè)序的自動(dòng)化。目前DNA順序全自動(dòng)激光測(cè)定法是最先進(jìn)的方法。
8. PCR指紋圖法(PCR-fingerprints):實(shí)用于快速的同種異型DR/Dw配型。在DR/DW純合子及雜合子個(gè)體中,每種DR單倍型及每種單倍型組合所產(chǎn)生的單鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)的大小、數(shù)目和位置各異,由于同質(zhì)雙鏈和異質(zhì)雙鏈之間的分子構(gòu)象不同。因此,在非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳時(shí),它們的遷移率各不相同,從而獲得單倍型特異的電泳帶格局即PCR指紋。也有人用人工合成的短寡核苷酸片段作為探針,同經(jīng)過(guò)酶切的人體DNA作Southern blot,可以得出長(zhǎng)度不等的雜交帶,雜交帶的數(shù)目和分子量的大小具有個(gè)體特異性,除非同卵雙生,幾乎沒(méi)有兩個(gè)人是完全相同的,就象人的 指紋一樣,人們把這種雜交帶圖形稱為基因指紋(gene finger-printing)。
9. 基因芯片法:又稱為DNA 微探針陣列(Micro array)。它是集成了大量的密集排列的大量已知的序列探針,通過(guò)與被標(biāo)記的若干靶核酸序列互補(bǔ)匹配,與芯片特定位點(diǎn)上的探針雜交,利用基因芯片雜交圖象,確定雜交探針的位置,便可根據(jù)堿基互補(bǔ)匹配的原理確定靶基因的序列。這一技術(shù)已用于基因多態(tài)性的檢測(cè)。對(duì)多態(tài)性和突變檢測(cè)型基因芯片采用多色熒光探針雜交技術(shù)可以大大提高芯片的準(zhǔn)確性、定量及檢測(cè)范圍。應(yīng)用高密度基因芯片檢測(cè)單堿基多態(tài)性,為分析SNPs提供了便捷的方法。
10. AFLP(Amplication Fragment Length Polymorphism)法
AFLP技術(shù)是一項(xiàng)新的分子標(biāo)記技術(shù),是基于PCR技術(shù)擴(kuò)增基因組DNA限制性片段,基因組DNA先用限制性內(nèi)切酶切割,然后將雙鏈接頭連接到DNA片段的末端,接頭序列和相鄰的限制性位點(diǎn)序列,作為引物結(jié)合位點(diǎn)。限制性片段用二種酶切割產(chǎn)生,一種是罕見(jiàn)切割酶,一種是常用切割酶。它結(jié)合了RFLP和PCR技術(shù)特點(diǎn),具有RFLP技術(shù)的可靠性和PCR技術(shù)的高效性。由于AFLP擴(kuò)增可使某一品種出現(xiàn)特定的DNA譜帶,而在另一品種中可能無(wú)此譜帶產(chǎn)生,因此,這種通過(guò)引物誘導(dǎo)及DNA擴(kuò)增后得到的DNA多態(tài)性可做為一種分子標(biāo)記。AFLP可在一次單個(gè)反應(yīng)中檢測(cè)到大量的片段。以說(shuō)AFLP技術(shù)是一種新的而且有很大功能的DNA指紋技術(shù)。
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