Ампликон
В молекулярной биологии ампликон — это часть ДНК или РНК , которая является источником и/или продуктом событий амплификации или репликации . Он может быть образован искусственно, с использованием различных методов, включая полимеразную цепную реакцию (ПЦР) или лигазную цепную реакцию (ЛЦР), или естественным путем путем дупликации генов . В этом контексте амплификация относится к производству одной или нескольких копий генетического фрагмента или целевой последовательности, в частности ампликона. Поскольку ампликон относится к продукту реакции амплификации, он используется взаимозаменяемо с общепринятыми лабораторными терминами, такими как «продукт ПЦР».
Искусственное усиление используется в исследованиях , [ 1 ] криминалистика , [ 2 ] и медицина [ 1 ] для целей, которые включают обнаружение и количественную оценку инфекционных агентов , [ 3 ] идентификация человеческих останков, [ 4 ] и извлечение генотипов из человеческих волос. [ 2 ]
Естественная дупликация генов играет важную роль в эволюции . Он также участвует в некоторых формах рака человека, включая первичную медиастинальную В-клеточную лимфому и лимфому Ходжкина . [ 5 ] В этом контексте термин ампликон может относиться как к участку хромосомной ДНК, который был вырезан, амплифицирован и повторно вставлен в другое место генома , так и к фрагменту внехромосомной ДНК, известному как двойная минута , каждый из которых может состоять из одного или более генов . Амплификация генов, кодируемых этими ампликонами, обычно увеличивает транскрипцию этих генов и, в конечном итоге, объем связанных белков . [ 6 ]
Структура
[ редактировать ]Ампликоны, как правило, представляют собой генетические последовательности с прямыми повторами (голова к хвосту) или инвертированными повторами (голова к голове или хвост к хвосту) и могут иметь линейную или кольцевую структуру. [ 7 ] Круглые ампликоны состоят из несовершенных инвертированных дупликаций, отожженных в кольцо. [ 8 ] и, как полагают, возникают из предшественников линейных ампликонов. [ 9 ]
Во время искусственной амплификации длина ампликона определяется экспериментальными целями. [ 10 ]
Технология
[ редактировать ]Анализ ампликонов стал возможен благодаря развитию методов амплификации, таких как ПЦР , а также более дешевым и высокопроизводительным технологиям секвенирования ДНК или секвенированию нового поколения , таким как ионно-полупроводниковое секвенирование , обычно называемое брендом разработчик Ион Торрент. [ 11 ]
Технологии секвенирования ДНК, такие как секвенирование нового поколения, сделали возможным изучение ампликонов в биологии и генетике генома , включая генетики рака , исследования [ 12 ] филогенетические исследования и генетика человека . [ 13 ] Например, используя ген 16S рРНК , который является частью генома всех бактерий и архей и является высококонсервативным, бактерии можно классифицировать таксономически путем сравнения последовательности ампликона с известными последовательностями. Аналогично это работает и в домене гриба с геном 18S рРНК, а также с ITS1 . некодирующей областью [ 14 ]
Независимо от подхода, используемого для амплификации ампликонов, необходимо использовать определенный метод для количественного определения амплифицированного продукта. [ 15 ] Как правило, эти методы включают этап захвата и этап обнаружения, хотя то, как эти этапы включены, зависит от конкретного анализа .
Примеры включают анализ Amplicor для мониторинга ВИЧ-1 ( RT-PCR ), который способен распознавать ВИЧ в плазме ; QT ВИЧ-1 ( NASBA ), который используется для измерения вирусной нагрузки в плазме путем амплификации сегмента РНК ВИЧ; и опосредованная транскрипцией амплификация , в которой используется анализ защиты от гибридизации для различения инфекций Chlamydia trachomatis . [ 15 ] В каждом подходе для оценки продукта амплификации или ампликона используются различные этапы обнаружения и захвата. При секвенировании ампликонов большое количество различных ампликонов, полученных в результате амплификации обычного образца, объединяются и секвенируются. После контроля качества классификация проводится различными методами, подсчет идентичных таксонов отражает их относительную численность в выборке.
Приложения
[ редактировать ]ПЦР можно использовать для определения пола по образцу ДНК человека. [ 16 ] Локусы . вставки элемента Alu выбирают, амплифицируют и оценивают по размеру фрагмента При анализе пола используется AluSTXa для Х-хромосомы , AluSTYa для Y-хромосомы или как AluSTXa, так и AluSTYa, чтобы свести вероятность ошибки к незначительному количеству. Вставленная хромосома дает большой фрагмент при гомологичной области амплификации . У самцов имеется два ампликона ДНК, а у самок - только один ампликон. Набор, адаптированный для проведения способа, включает пару праймеров для амплификации локуса и, необязательно, реагенты для полимеразной цепной реакции. [ 17 ]
LCR может использоваться для диагностики туберкулеза . [ 18 ] На последовательность, содержащую белок- антиген B, воздействуют четыре олигонуклеотидных праймера — два для смысловой цепи и два для антисмысловой цепи . Праймеры связываются рядом друг с другом, образуя сегмент двухцепочечной ДНК, который после разделения может служить мишенью для будущих раундов репликации. В этом случае продукт можно обнаружить с помощью иммуноферментного анализа на микрочастицах (MEIA) .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Мейерс, Роберт А., изд. (1995). Молекулярная биология и биотехнология: полный настольный справочник . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство VCH. стр. 53, 585 . ISBN 1-56081-925-1 .
- ^ Jump up to: а б Уолш, PS; Мецгер, Д.А.; Хигучи, Р. (1991). «Chelex 100 как среда для простого выделения ДНК для типирования на основе ПЦР из судебно-медицинского материала». БиоТехники . 10 (4): 506–13. ПМИД 1867860 .
- ^ Отделение по делам потребителей (17 августа 2010 г.). «Мониторный тест Roche Amplicor на ВИЧ-1» . FDA . Проверено 16 октября 2012 г.
- ^ Гилл, Питер; Иванов Павел Львович; Кимптон, Колин; Пирси, Ромель; Бенсон, Никола; Талли, Джиллиан; Эветт, Ян; Хагельберг, Эрика; Салливан, Кевин (1994). «Идентификация останков семьи Романовых методом анализа ДНК». Природная генетика . 6 (2): 130–5. дои : 10.1038/ng0294-130 . ПМИД 8162066 . S2CID 33557869 .
- ^ Руй, Ликсин; Эмре, Северная Каролина Толга; Круглак, Майкл Дж.; Чунг, Хе Чжон; Стейдл, Кристиан; Слэк, Грэм; Райт, Джордж В.; Ленц, Георг; и др. (2010). «Кооперативная эпигенетическая модуляция генами-ампликонами рака» . Раковая клетка . 18 (6): 590–605. дои : 10.1016/j.ccr.2010.11.013 . ПМК 3049192 . ПМИД 21156283 .
- ^ Бигнелл, Греция; Сантариус, Т.; поляк, JCM; Батлер, AP; Перри, Дж.; Приятность, Э.; Гринман, К.; Мензис, А.; и др. (2007). «Архитектура соматической геномной перестройки в ампликонах рака человека с разрешением на уровне последовательности» . Геномные исследования . 17 (9): 1296–303. дои : 10.1101/гр.6522707 . ПМЦ 1950898 . ПМИД 17675364 .
- ^ Кон, Уолдо Э.; Молдаве, Киви, ред. (1996). Прогресс в исследованиях нуклеиновых кислот и молекулярной биологии . Академическая пресса. стр. 280–287 . ISBN 978-0-12-540054-1 .
- ^ Гродин, К; Рой, Дж; Уэллетт, М (1996). «Формирование внехромосомных кольцевых ампликонов с прямыми или инвертированными дупликациями у лекарственно-устойчивой Leishmania tarentolae» . Мол. Клетка. Биол . 16 (7): 3587–3595. дои : 10.1128/mcb.16.7.3587 . ПМК 231354 . ПМИД 8668175 .
- ^ Гродин, К; Кюдинг, К; Рой, Дж; Уэллетт, М (1998). «Линейные ампликоны как предшественники амплифицированных кругов у устойчивой к метотрексату Leishmania tarentolae» . Нуклеиновые кислоты Рез . 26 (14): 3372–3378. doi : 10.1093/nar/26.14.3372 (неактивен 9 июля 2024 г.). ПМК 147699 . ПМИД 9649621 .
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июль 2024 г. ( ссылка ) - ^ Рекомендации по разработке праймеров для ПЦР. Premier Biosoft: Ускорение исследований в области наук о жизни. Получено с: http://www.premierbiosoft.com/tech_notes/PCR_Primer_Design.html.
- ^ «Официальная веб-страница Ion Torrent» . Архивировано из оригинала 6 ноября 2012 г. Проверено 16 октября 2018 г.
- ^ Официальный сайт Международного консорциума генома рака
- ^ Национальный исследовательский институт генома человека
- ^ Усик, Михаил; Зольник, Кристина П.; Патель, Хитеш; Леви, Майкл Х.; Берк, Роберт Д. (13 декабря 2017 г.). Митчелл, Аарон П. (ред.). «Новые грибковые праймеры ITS1 для характеристики микобиома» . мСфера . 2 (6): e00488–17, /msphere/2/6/mSphere0488–17.atom. дои : 10.1128/mSphere.00488-17 . ISSN 2379-5042 . ПМЦ 5729218 . ПМИД 29242834 .
- ^ Jump up to: а б Стэнли, Дж. (2002). Основы иммунологии и серологии Жаклин Стэнли. Олбани, Нью-Йорк: Дельмар.
- ^ Маннуччи, Армандо; Салливан, Кевин М.; Иванов Павел Львович; Гилл, Питер (1994). «Судебно-медицинское применение быстрого и количественного анализа пола ДНК путем амплификации гомологичного XY гена амелогенина». Международный журнал юридической медицины . 106 (4): 190–3. дои : 10.1007/BF01371335 . ПМИД 8038111 . S2CID 3969808 .
- ^ Хеджес, Дейл Дж; Уокер, Джерилин А; Каллинан, Полина А; Шевале, Джайпракаш Г; Синха, Судхир К; Батцер, Марк А. (2003). «Мобильный элементный анализ для определения пола человека» . Аналитическая биохимия . 312 (1): 77–9. дои : 10.1016/S0003-2697(02)00430-X . ПМИД 12479838 . S2CID 42177642 .
- ^ О'Коннор, ТМ (1 ноября 2000 г.). «Лигазная цепная реакция как основной инструмент скрининга для выявления культурально-положительного туберкулеза» . Торакс . 55 (11): 955–957. дои : 10.1136/торакс.55.11.955 . ПМЦ 1745641 . ПМИД 11050266 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Леки, Грегор В.; Ли, Хелен Х. (1995). «Тестирование инфекционных заболеваний с помощью лигазной цепной реакции» . В Мейерсе, Роберт А. (ред.). Молекулярная биология и биотехнология: полный настольный справочник . Нью-Йорк: Уайли. стр. 463–6. ISBN 978-0-471-18634-2 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]«Что такое ампликон? Посмотрите примеры различных применений» . Видео на YouTube . 13 ноября 2013 г.