ДНК-ДНК-гибридизация
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
В геномике , гибридизация ДНК-ДНК — это метод молекулярной биологии который измеряет степень генетического сходства между последовательностями ДНК . Он используется для определения генетического расстояния между двумя организмами и широко используется в филогении и таксономии . [1]
Метод
[ редактировать ]ДНК одного организма помечается, а затем смешивается с немеченой ДНК для сравнения. Смесь инкубируют, чтобы позволить нитям ДНК диссоциировать, а затем охлаждают с образованием обновленной гибридной двухцепочечной ДНК. Гибридизированные последовательности с высокой степенью сходства будут связываться более прочно, и для их разделения потребуется больше энергии: т.е. они разделяются при нагревании при более высокой температуре, чем разнородные последовательности, - процесс, известный как « плавление ДНК ». [2] [3] [4]
Чтобы оценить профиль плавления гибридизованной ДНК, двухцепочечную ДНК связывают с колонкой или фильтром и смесь нагревают небольшими порциями. На каждом этапе колонку или фильтр промывают; последовательности, которые плавятся, становятся одноцепочечными и смываются. Температура, при которой отрывается меченая ДНК, отражает степень сходства между последовательностями (а образец самогибридизации служит контролем). Эти результаты объединяются для определения степени генетического сходства между организмами. [5]
Был предложен один метод гибридизации большого количества образцов ДНК с большим количеством зондов ДНК на одной мембране. Эти образцы придется разделить на отдельные дорожки внутри мембран, а затем мембрану придется повернуть под другим углом, что приведет к одновременной гибридизации со многими различными зондами ДНК. [6]
Использование
[ редактировать ] | В этом разделе есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
![[icon]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/44px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small}
При сравнении нескольких видов значения сходства позволяют расположить организмы в филогенетическом дереве ; поэтому это один из возможных подходов к проведению молекулярной систематики . [ нужна ссылка ]
В микробиологии
[ редактировать ]Гибридизация ДНК-ДНК (DDH) используется в качестве основного метода различения видов бактерий, поскольку их трудно точно классифицировать визуально. [7] Этот метод не широко используется для исследования более крупных организмов, где различия между видами легче выявить. В конце 1900-х годов штаммы считались принадлежащими к одному и тому же виду, если они имели степень сходства ДНК-ДНК более 70% и их температуры плавления находились в пределах 5 ° C друг от друга. [8] [9] [10] В 2014 году для разделения подвидов бактерий был предложен порог сходства в 79%. [11]
DDH — распространенный метод исследования бактерий, но он трудоемкий, подвержен ошибкам и технически сложен. В 2004 году была описана новая техника DDH. В этом методе использовались микропланшеты и колориметрически меченная ДНК, чтобы сократить необходимое время и увеличить количество образцов, которые можно обработать. [12] Этот новый метод DDH стал стандартом бактериальной систематики. [13]
В зоологии
[ редактировать ]Чарльз Сибли и Джон Алквист , пионеры этой техники, использовали гибридизацию ДНК-ДНК для изучения филогенетических отношений птиц ( таксономия Сибли-Алквиста ) и приматов. [14] [15]
В радиоактивности
[ редактировать ]В 1969 году один из таких методов был реализован Мэри Лу Пардью и Джозефом Г. Галлом в Йельском университете с помощью радиоактивности, где он включал гибридизацию радиоактивной тестируемой ДНК в растворе со стационарной ДНК цитологического препарата, что идентифицируется как авторадиография. [16]
Замена путем секвенирования генома
[ редактировать ] |
Критики утверждают, что этот метод неточен для сравнения близкородственных видов, поскольку любая попытка измерить различия между ортологичными последовательностями между организмами подавляется гибридизацией паралогичных последовательностей в геноме организма. [17] [ нужен лучший источник ] [ нужен лучший источник ] Секвенирование ДНК и компьютерное сравнение последовательностей в настоящее время обычно являются методом определения генетического расстояния, хотя этот метод все еще используется в микробиологии для идентификации бактерий. [18]
Силиконовые методы
[ редактировать ]Современный подход заключается в проведении гибридизации ДНК-ДНК in silico с использованием полностью или частично секвенированных геномов . [19] GGDC , и TYGS разработанные в ДСМЗ, являются наиболее точными из известных инструментов для расчета значений, аналогичных DDH. [19] Среди других алгоритмических улучшений он решает проблему с паралогичными последовательностями, тщательно фильтруя их по совпадениям между двумя последовательностями генома. Этот метод использовался для определения сложных таксонов, таких как Escherichia coli , группа Bacillus cereus и Aeromonas . [20] Судебная комиссия Международного комитета по систематике прокариот признала dDDH таксономическим доказательством. [21]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эрко Стакебрандт (8 сентября 2010 г.). Молекулярная идентификация, систематика и популяционная структура прокариот . Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-31292-5 .
- ^ Синден, Ричард Р. (1994). Структура и функции ДНК . Сан-Диего: Академическая пресса. стр. 37–45. ISBN 0-12-645750-6 . ОСЛК 30109829 .
- ^ Инструменты и методы биомолекулярной науки . Айша Диван, Дженис Ройдс. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. 2013. ISBN 978-0-19-969556-0 . OCLC 818450218 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Форстер, AC; Макиннес, Дж.Л.; Скингл, округ Колумбия; Саймонс, Р.Х. (11 февраля 1985 г.). «Нерадиоактивные гибридизационные зонды, полученные путем химического мечения ДНК и РНК новым реагентом фотобиотином» . Исследования нуклеиновых кислот . 13 (3): 745–761. дои : 10.1093/нар/13.3.745 . ISSN 0305-1048 . ПМК 341032 . ПМИД 2582358 .
- ^ Худ, ДВ; Доу, CS; Грин, ПН (1987). «Исследования гибридизации ДНК: ДНК на розовопигментированных факультативных метилотрофах» . Журнал общей микробиологии . 133 (3): 709–720. дои : 10.1099/00221287-133-3-709 . ISSN 0022-1287 . ПМИД 3655730 .
- ^ Сокранского, С.С.; Смит, К.; Мартин, Л.; Пастер, Би Джей; Дьюхерст, FE; Левин, А.Е. (октябрь 1994 г.). « Шахматная доска» ДНК-ДНК-гибридизация». БиоТехники . 17 (4): 788–792. ISSN 0736-6205 . ПМИД 7833043 .
- ^ Ош, Александр Ф.; фон Ян, Матиас; Кленк, Ханс-Петер; Гёкер, Маркус (2010). «Цифровая гибридизация ДНК-ДНК для определения видов микроорганизмов посредством сравнения последовательностей геномов» . Стандарты в геномных науках . 2 (1): 117–134. дои : 10.4056/sig.531120 . ISSN 1944-3277 . ПМК 3035253 . ПМИД 21304684 .
- ^ Бреннер DJ (1973). «Реассоциация дезоксирибонуклеиновой кислоты в систематике кишечных бактерий» . Международный журнал систематической бактериологии . 23 (4): 298–307. дои : 10.1099/00207713-23-4-298 .
- ^ Уэйн Л.Г., Бреннер DJ, Колвелл Р.Р., Гримонт П.Д., Кандлер О., Кричевский М.И., Мур Л.Х., Мур WEC, Мюррей Р.Г.Е., Стакебрандт Э., Старр М.П., Трюпер Х.Г. (1987). «Отчет специальной комиссии по согласованию подходов к бактериальной систематике» . Международный журнал систематической бактериологии . 37 (4): 463–464. дои : 10.1099/00207713-37-4-463 .
- ^ Тиндалл Б.Дж., Росселло-Мора Р., Буссе Х.Дж., Людвиг В., Кампфер П. (2010). «Заметки по характеристике штаммов прокариот для таксономических целей» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 60 (Часть 1): 249–266. дои : 10.1099/ijs.0.016949-0 . hdl : 10261/49238 . ПМИД 19700448 .
- ^ Мейер-Колтхофф Дж.П., Ханке Р.Л., Петерсен Дж.П., Шойнер К.С., Михаэль В.М., Фибиг А.Ф., Роде К.Р., Роде М.Р., Фартманн Б.Ф., Гудвин Л.А., Чертков О.К., Редди Т.Р., Пати А.П., Иванова Н.Н., Марковиц В.М., Кирпидес Н.К., Войке Т.В., Кленк Х.П., Гёкер М. (2013). «Полная последовательность генома DSM 30083 Т , тип деформации (U5/41 Т ) Escherichia coli , и предложение по разграничению подвидов в микробной таксономии» . Стандарты в геномных науках . 9 : 2. doi : 10.1186/ . PMC 4334874. . PMID 25780495 1944-3277-9-2
- ^ Мелен, Андре; Гольднер, Марсия; Рид, Сабина; Шиндль, Сибилла; Людвиг, Вольфганг; Шляйфер, Карл-Хайнц (ноябрь 2004 г.). «Разработка метода быстрой гибридизации ДНК-ДНК на основе профилей плавления в микропланшетах». Систематическая и прикладная микробиология . 27 (6): 689–695. дои : 10.1078/0723202042369875 . ISSN 0723-2020 . ПМИД 15612626 .
- ^ Хуан, Цзянь-Сюнь; Ли, Шиао-Вэнь; Хуанг, Лина; Ватанабэ, Коичи (2018). «Идентификация и классификация группы Lactobacillus casei» . Границы микробиологии . 9 : 1974. doi : 10.3389/fmicb.2018.01974 . ISSN 1664-302X . ПМК 6113361 . ПМИД 30186277 .
- ^ Генетическое сходство: Уилсон, Сарич, Сибли и Алквист
- ^ К. Г. Сибли и Дж. Э. Алквист (1984). «Филогения человекообразных приматов, подтвержденная гибридизацией ДНК-ДНК». Журнал молекулярной эволюции . 20 (1): 2–15. Бибкод : 1984JMolE..20....2S . дои : 10.1007/BF02101980 . ПМИД 6429338 . S2CID 6658046 .
- ^ Пардью, Мэри Лу и Джозеф Дж. Холл. «Молекулярная гибридизация радиоактивной ДНК с ДНК цитологических препаратов». Биологическая башня Клайна, Йельский университет, 13 августа 1969 года.
- ^ Маркс, Джонатан (9 мая 2007 г.). «Гибридизация ДНК у обезьян. Технические вопросы» . Архивировано из оригинала 9 мая 2007 г. Проверено 2 июня 2019 г.
- ^ С. С. Сокранского; А.Д. Хаффаджи; К. Смит; Л. Мартин; Дж. А. Хаффаджи; Н.Г. Узел; Дж. М. Гудсон (2004). «Использование шахматной гибридизации ДНК-ДНК для изучения сложных микробных экосистем». Оральная микробиология и иммунология . 19 (6): 352–362. дои : 10.1111/j.1399-302x.2004.00168.x . ПМИД 15491460 .
- ^ Перейти обратно: а б Мейер-Колтхофф Дж.П., Ош А.Ф., Кленк Х.П., Гукер М. (2013). «Разграничение видов на основе последовательности генома с доверительными интервалами и улучшенными функциями расстояния» . БМК Биоинформатика . 14:60 . дои : 10.1186/1471-2105-14-60 . ПМЦ 3665452 . ПМИД 23432962 .
- ^ Риохас, Марко А.; Макгоф, Катя Дж.; Райдер-Риохас, Кристин Дж.; Растоги, Налин; Хасбон, Мансур Эрнандо (1 января 2018 г.). «Филогеномный анализ видов комплекса микобактерий туберкулеза показывает, что Mycobacterium africanum, Mycobacterium bovis, Mycobacterium caprae, Mycobacterium microti и Mycobacterium pinnipedii являются более поздними гетеротипическими синонимами микобактерии туберкулеза» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 68 (1): 324–332. дои : 10.1099/ijsem.0.002507 . ПМИД 29205127 .
- ^ Арахал, Дэвид Р.; Булл, Кэроли Т.; Буссе, Ханс-Юрген; Кристенсен, Хенрик; Чувочина, Мария; Дедыш Светлана Н.; Фурнье, Пьер-Эдуар; Константинидис, Константинос Т.; Паркер, Чарльз Т.; Росселло-Мора, Рамон; Вентоза, Антонио; Гёкер, Маркус (27 апреля 2023 г.). «Судебные заключения 123–127». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 72 (12). дои : 10.1099/ijsem.0.005708 . hdl : 10261/295959 . ПМИД 36748499 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Граур, Д. и Ли, WH. 1991 (2-е изд. 1999 г.). Основы молекулярной эволюции.