Хромосомные прыжки
Хромосомный прыжок это инструмент молекулярной биологии, который используется при физическом картировании геномов — . Он связан с несколькими другими инструментами, используемыми для той же цели, включая ходьбу хромосом .
Прыжки в хромосомах используются для обхода областей, которые трудно клонировать , например, тех, которые содержат повторяющуюся ДНК , которые невозможно легко нанести на карту путем обхода хромосомы, и полезны для быстрого перемещения по хромосоме в поисках определенного гена . В отличие от ходьбы по хромосоме, скачок хромосом может начинаться в одной точке хромосомы, чтобы пересечь потенциально удаленную точку той же хромосомы без клонирования промежуточных последовательностей. [1] Концы большого фрагмента ДНК являются целевым участком клонирования хромосомы, в то время как средний участок удаляется в результате последовательностей химических манипуляций перед этапом клонирования. [2]
Процесс [ править ]
Прыжок хромосомы позволяет клонировать два конца последовательности ДНК без среднего участка. Геномная ДНК может быть частично расщеплена с помощью эндонуклеазы рестрикции, а с помощью ДНК-лигазы фрагменты циркулируют при низкой концентрации. [2] [3] известной последовательности секвенирования Из разработан праймер для через кольцевое соединение. Этот праймер используется для перехода через интервалы 100-300 КБ : последовательность на расстоянии 100 КБ приблизилась бы к известной последовательности при циркуляризации, это позволяет переходить и секвенировать альтернативным способом. Таким образом, можно секвенировать последовательности, недоступные при ходьбе хромосом. [2] Хромосомную прогулку также можно использовать из новой позиции прыжка (в любом направлении) для поиска геноподобных последовательностей или можно использовать дополнительные прыжки для дальнейшего продвижения по хромосоме. Сочетание скачка хромосомы с прохождением хромосомы по хромосоме позволяет обойти повторяющуюся ДНК для поиска целевого гена.
Библиотека [ править ]
хромосом Библиотека скачков отличается от ходьбы по хромосомам из-за манипуляций, выполняемых перед этапом клонирования . Чтобы построить библиотеку скачков хромосом, необходимо идентифицировать отдельные клоны из случайных точек генома (первый базовый протокол общих библиотек скачков) или из концов конкретных рестрикционных фрагментов (альтернативный протокол конкретных библиотек скачков). [1] [4]
ДНК переваренная - NotI
Одним из примеров создания библиотеки является классифицированная как редко встречающаяся эндонуклеаза рестрикции, такая как NotI. [5] [6] Чтобы сконструировать и охарактеризовать библиотеку на основе расщепленной NotI ДНК человека, случайные клоны анализировали путем рестрикционного картирования . [3] Из-за широкого распределения размеров фрагментов, полученных в результате полного расщепления NotI, библиотека была разделена на две фракции: с низкой и высокой концентрацией плазмиды. [3] Клоны, которые обладали уникальными концевыми фрагментами, затем анализировались посредством гибридизации с с градиентом импульсного поля (PFG) Саузерн-блоттингом . [3] Изучая результаты, полученные для однократного и двойного расщепления ДНК человека ферментами NotI, BssHII и NruI, была создана рестрикционная карта с областью 850 т.п.н., содержащей связывающие и прыгающие клоны. [3] Кроме того, в двух полученных концевых клонах были обнаружены фрагменты NotI со скачками размером 250 и 350 т.п.н., соответствующие генетическим расстояниям 0,25 и 0,35 сМ. [3]
Преимущества и недостатки [ править ]
Преимущества хромосомного скачка:
- Обеспечивает более быстрое перемещение по геному по сравнению с другими методами, такими как прогулка по хромосоме . [1]
- Способен путешествовать по хромосомным областям, содержащим неклонируемые последовательности, в бактериях-хозяевах. [1]
- В-третьих, этот метод можно использовать для создания геномных маркеров с известными хромосомными местоположениями. [1]
- Комбинация прыжков и привязка библиотек прыжков к ходьбе дает возможность направленной ходьбы и может позволить анализировать более длинные регионы в стратегиях параллельного картирования. [3]
- Уменьшает сложность библиотек, подлежащих скринингу и созданию генома млекопитающих . [3]
Однако, несмотря на эти преимущества, скачок хромосом по-прежнему ограничен емкостью вектора клонирования , то есть расстоянием между концами двух фрагментов, которое может составлять примерно сотни килобаз. [2] Кроме того, поскольку прыжок не клонирует промежуточную ДНК, необходимо будет провести хромосомную прогулку, чтобы идентифицировать все гены, присутствующие в ДНК. [7] Тем не менее, это по-прежнему считается полезным из-за возможности перепрыгнуть более ста тысяч оснований по сравнению с ходьбой по хромосоме.
Приложения [ править ]
Генетические нарушения [ править ]
Библиотеки скачкообразных хромосом помогают решить проблему, связанную со стандартными методами клонирования, связанными с большими молекулярными расстояниями. Этот процесс дал возможность использовать библиотеку скачков хромосом для других генетических нарушений, требующих скачков на 100 килобаз. [4] В частности, в случае генетических заболеваний, таких как муковисцидоз , его ген расположен в хромосоме 7 человека , и он смог использовать библиотеку прыгающих хромосом для поиска прыгающего клона, встретив онкоген. [4] Идентификация муковисцидоза была затруднена из-за того, что он существует в эукариотических генах, состоящих из кодирующих (экзоны) и некодирующих (интроны) сегментов, где интроны имеют небольшой размер, что затрудняет их обнаружение. [7] Другая проблема в распознавании гена муковисцидоза связана с тем, что клетки млекопитающих содержат множество повторяющихся ДНК, которые могут привести к неправильному клонированию и блокировке репликации ДНК , а также могут вызвать нестабильность. [8] Оба эти осложнения традиционные методы клонирования не могут обработать, потому что для получения сигнала для идентификации гена муковисцидоза должен быть виден большой выход экзонов, а ДНК должна быть свободна от каких-либо повторяющихся элементов. [7]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Драмм М.Л. (май 2001 г.). «Создание библиотек скачков хромосом и связывания в E. coli». Современные протоколы генетики человека . 1 (1): 5.4.1–5.4.17. дои : 10.1002/0471142905.hg0504s01 . ПМИД 18428292 . S2CID 30214478 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Пустка А., Лерах Х. (январь 1986 г.). «Прыгающие библиотеки и связывающиеся библиотеки: следующее поколение молекулярных инструментов в генетике млекопитающих». Тенденции в генетике . 2 : 174–179. дои : 10.1016/0168-9525(86)90219-2 . ISSN 0168-9525 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час Пустка А., Пол Т.М., Барлоу Д.П., Фришауф А.М., Лерах Х. (январь 1987 г.). «Создание и использование библиотек прыгающих хромосом человека из ДНК, переваренной NotI». Природа . 325 (6102): 353–355. Бибкод : 1987Natur.325..353P . дои : 10.1038/325353a0 . ПМИД 3027567 . S2CID 4241410 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Коллинз Ф.С., Драмм М.Л., Коул Дж.Л., Локвуд В.К., Ванде Вуд Г.Ф., Яннуцци М.К. (февраль 1987 г.). «Создание общей библиотеки скачков хромосом человека с применением к муковисцидозу». Наука . 235 (4792): 1046–1049. Бибкод : 1987Sci...235.1046C . дои : 10.1126/science.2950591 . ПМИД 2950591 .
- ^ Смит Д.И., Голембиски В., Гилберт Дж.Д., Кизима Л., Миллер О.Дж. (февраль 1987 г.). «Избыток редко встречающихся сайтов рестрикции эндонуклеаз в геноме человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 15 (3): 1173–1184. дои : 10.1093/нар/15.3.1173 . ПМК 340516 . ПМИД 3029699 .
- ^ Герштейн А.С. (7 апреля 2004 г.). Решение задач молекулярной биологии: лабораторное руководство . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-46103-6 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Бухвальд М., Цуй Л.К., Риордан-младший (август 1989 г.). «Поиски гена муковисцидоза». Американский журнал физиологии . 257 (2, часть 1): L47–L52. дои : 10.1152/ajplung.1989.257.2.l47 . ПМИД 2669523 .
- ^ Мадиредди А., Герхардт Дж. (2017). «Репликация посредством повторяющихся элементов ДНК и их роль в заболеваниях человека». Репликация ДНК . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 1042. стр. 549–581. дои : 10.1007/978-981-10-6955-0_23 . ISBN 978-981-10-6954-3 . ПМИД 29357073 .
 | Эта по молекулярной биологии статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |
 | Эта о генетике статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |