Слайд 1
Лекции № 26-28
Тема: Молекулярно-генетические методы исследований генома
Современные методы диагностики и профилактики
наследственных болезней
Слайд 2План лекции:
Методы рестрикционного и ПЦР-анализа ДНК .
2. Методы клонирования и секвенирования
последовательностей ДНК.
Слайд 3Основные этапы молекулярного анализа
Выделение молекулы ДНК в чистом виде
Фрагментация молекулы ДНК
Амплификация
(получение большого количества копий)фрагментов ДНК.
Секвенирование (определение нуклеотидной последовательности фрагментов ДНК
Выяснение структурной организации и функциональной роли отдельных участков гена и др. последовательностей ДНК
Слайд 4ДНК может быть выделена из любого биологического материала, различных типов тканей
и клеток, содержащих ядро.
В научных целях ДНК может быть получена методом химического синтеза, причем рост цепи идет с 5‘-конца, а не с 3‘-конца. Полученные фрагменты используются в качестве праймеров для амплификации и секвенирования ДНК, также для сайт-специфического мутагенеза и в качестве зондов при гибридизации и линкеров, облегчающих клонирование
Слайд 5Современные генетические технологии и методы
Слайд 6Получение серии перекрывающихся фрагментов с одинаковыми «липкими» концами при обработке части
сайтов рестрикции ДНК
Слайд 7Специфическое расщепление ДНК рестриктазами
Слайд 8Метод полиморфизма длины рестриктазных фрагментов (ПДРФ)
Определение отцовства с помощью метода ПДРФ
Слайд 9Методика блот-гибридизации. а – блот-гибридизация по Саузерну; б – дот-гибридизация;
в – слот-гибридизация.
Слайд 10Метод блот- гибридизации (Саузерн-блот) (Э.Саузерн, 1975 г.)
Слайд 13В настоящее время в практическое здравоохранение внедряется новая технология ПЦР — ПЦР в
реальном времени (ПЦР-РВ, Real-Time PCR). Ее принципиальной особенностью является мониторинг и количественный анализ накопления продуктов полимеразной цепной реакции, а также автоматическая регистрация и интерпретация полученных результатов. Этот метод не требует стадии электрофореза, что позволяет снизить требования, предъявляемые к ПЦР лаборатории. Благодаря экономии производственных площадей, уменьшению количества персонала и востребованности количественного определения ДНК/РНК этот метод в последние годы успешно применяется в крупнейших санитарно-эпидемических, диагностических и научно-исследовательских центрах развитых стран мира, замещая ПЦР в ее сегодняшнем («классическом») формате.
Слайд 14Более высокой специфичности детекции результатов ПЦР в режиме реального времени можно
достигнуть за счет наличия в реакционной смеси дополнительного олигонуклеотида - гибридизационного зонда. Такой зонд "отжигается" (комплементарно соединяется с ДНК) на участке ампликона между прямым и обратным праймером. На разных концах зонда расположены флуорофор и тушитель флуоресценции этого красителя. Когда флуорофор и тушитель связаны с олигонуклеотидным зондом, наблюдается лишь незначительная флуоресцентная эмиссия. Во время процесса амплификации за счет 5`-экзонуклеазной активности Taq-полимеразы флуоресцентная метка переходит в раствор, освобождаясь от соседства с тушителем и генерирует флуоресцентный сигнал, усиливающийся в реальном времени пропорционально накоплению амплификата
Слайд 15Существует два основных подхода к детекции результатов ПЦР в реальном времени:
с помощью интеркалирующих красителей и на основе флуоресцентно-меченых олигонуклеотидных зондов.
Слайд 16В случае если используемые праймеры "отожгутся" на неспецифических участках с образованием
в ходе ПЦР-РВ "нецелевого" продукта, то его последовательность не будет иметь участок, комплементарный гибридизационному зонду и, соответственно, "нецелевые" ампликоны не будут регистрироваться как целевые. При этом для такого варианта ПЦР-РВ можно одновременно использовать несколько видов красителей и гасителей их флуоресценции (с неперекрывающими спектрами излучения). Это позволяет осуществлять мультиплексную ПЦР.
Слайд 17Низкоспецифичная детекция результатов ПЦР-РВ с помощью интеркалирующих красителей
Детекция продуктов амплификации возможна
за счет увеличения флуоресценции интеркалирующего красителя при образовании комплекса с двуцепочечной ДНК. Самый популярный краситель на сегодняшний день - SYBR Green I. Это чувствительный флуоресцентный индикатор двухцепочечной ДНК. Максимум флуоресценции в комплексе с ДНК составляет 521 нм, максимум возбуждения - 497 нм (второй максимум около 254 нм). Хорошо возбуждается стандартным 488-нм лазером. Квантовый выход флуоресценции - около 0.8 (что в 5 раз превышает квантовый выход комплекса этидий-ДНК).
Слайд 18Мультипраймерная (мультиплексная) ПЦР
Мультиплексная ПЦР, мультипраймерная ПЦР (multiplex PCR, multiprimer PCR, лат. multum —
много и plex — складка, сгиб) - ПЦР, в которой одновременно используют более одной пары олигонуклеотидных праймеров, что приводит к коамплификации нескольких ДНК-матриц. Такая реакция позволяет экономить время, она широко используется для экспресс-идентификации инфекционных агентов, напр. скрининга сразу по нескольким инфекционным возбудителям, или для исследования состояния нескольких аллельных генов у эукариотических организмов.
Слайд 19Мультиплексная ПЦР
Мультиплексная ПЦР
образцов ДНК
больных
Миодистрофией
Дюшенна (1—4)
и здорового донора(К)
Слайд 20AmpFlSTR™ Profiler
ДНК, выделенная из различных тканей
Слайд 21 Процесс получения комплементарной ДНК (к ДНК) (Russell, 1998)
Слайд 22Одновременная детекция экспрессии несколько генов
Слайд 24Клонирование фрагментов к ДНК с использованием линкеров, содержащих сайт рестрикции (Russell,
1998)
Образование двойной спирали к ДНК
Слайд 26Результаты технологии клонирования
Слайд 27Этапы клонирования фрагмента ДНК с использованием плазмидного
вектора
Слайд 28 Секвенирование ДНК(Ф.Сингэр)
«Дидезоксиметод»
Слайд 29Секвенирование ДНК а- этапы дидезоксисеквенирования по методу Сангера;
б- автоматическое дидезоксисеквенирование
Слайд 31Секвенирование методом «праймер-опосредованной прогулки» («блуждающей затравки)
Слайд 34Кариотип больного с реципрокной транслокацией t2p;14q при
использовании мультиплексной FISH.
Слайд 42 Гены-активаторы транскрипции в эволюционной линии человека сильно амплифицированы
Слайд 44ПЦР в реальном времени
Амплификатор в режиме реального времени Agilent Stratagene MX3005P
Амплификатор
в режиме реального времени Agilent Stratagene MX3000P
Амплификатор для количественной ПЦР Agilent Aria MX
Лабораторное оборудование Stratagene для ПЦР
Прибор для ПЦР в реальном времени АНК-32-М
Система ПЦР в реальном времени Applied Biosystems 7500
Термоциклер для ПЦР в реальном времени PikoReal
Термоциклер для ПЦР в реальном времени TOptical
Экспресс-амплификатор в режиме реального времени АНК-4
Слайд 4624-цветная флуоресцентная гибиридизация in situ (M-FISH)
Слайд 47Спектериальное кариотипирование (SKY)
Слайд 48
Молекулярно-генетические методы исследования в судебной медицине
Слайд 51Этногеномика
(Kring M., Stone A., Schmitz R. W. et al.1997)
Слайд 52Изучение этнической истории популяций Азии и Европы
( Г.М.Березина, Г.С. Святова,
А.М. Абдуллаева,1997)
Слайд 53Литература:
Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М.,
1988.
2.
Бочков Н.П. Клиническая генетика. М., 2006.
3. Генетика. Под ред. Иванова В.И. М., 2006.
4. Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., 2003.
5. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика.
Новосибирск, 2006.
6. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции.
М., 1989.
7. Медицинская биология и генетика. Под ред. проф.
Куандыкова Е.У. Алматы, 2004.
Слайд 54Контрольные вопросы (обратная связь):
Современные методы диагностики и
профилактики наследственных болезней.