DNS chipek, DNS hibridizáció
Készítette: Megyesi Éva
2007.05.03
Bevezetés
• a DNS-nek két alapvető szerepe van:
• raktározza, változatlanul megőrzi, és szaporodáskor továbbadja az örökletes információt
• az egyedi élet során működteti ezt az információt, vagyis utasításokat ad
• az első feladat szempontjából a DNS
legfontosabb sajátsága a kettős- hélix
szerkezet
A DNS kettős-hélix szerkezete
• a két DNS-lánc egymást kiegészítő és
meghatározó szerkezetű, az egyik lánc A, C, G és T nukleotidjaival átellenben a másik láncban csak T,G,C és A foglalhat helyet
• ez a mechanizmus felel az örökletes
információtartalom változatlan továbbadásáért a következő nemzedéknek
• azonban a DNS lánc megkettőződése során
bizonyos valószínűséggel hibák történhetnek:
ezeket a hibákat, ha megmaradnak mutációknak nevezzük.
DNS hibridizáció
• Egy adott DNS szakasz
szerkezetében bekövetkezett változás, például egy mutáció észleléséhez és azonosításához nincs feltétlenül szükség a
költséges és fáradságos
szekvencia- meghatározásra
DNS hibridizáció
• a természetes DNS két szálát egymástól elválasztják (melegítéssel)
• a vizsgálandó rövid szakaszon elkészítik mesterségesen az egyik szál pontos
másolatát, és ezt megjelölik
• olyan körülmények teremtése, amelyben a kettős lánc helyreáll, de csak akkor, ha
érvényesül a fenti szabályszerűség
• Ha egyetlen ponton is eltérés van, azaz
mutáció történt, akkor nem alakul ki a kettős lánc.
DNS-chip
• A hibridizációs technikának a csúcstechnológiá ja a DNS-chip:
• Ez egy 1 négyzetcentiméteres lapocska, amelyre szabályos rendben több tízezer különböző,
mesterségesen szintetizált rövid DNS darabot visznek fel és egy mikroszkóppal összeépített leolvasó berendezéssel megállapítható, hogy a
vizsgálandó DNS ezek közül melyikkel hibridizál.
DNS - chip analízis menete:
• . a sejtek inkubálása adott körülmények között, a vizsgálandó gének expresszálódnak
• sejtfeltárás
• az mRNS kivonása
• fluoreszcensen jelölt cDNS másolat készítése reverz- transzkriptáz segítségével
• a DNS chip inkubálása a cDNS tartalmú oldatban
a komplementer szekvenciák kötődnek a chip felületére
• a nem kötődöt cDNS lemosása
• a chip megvilágítása különböző hullámhosszúságú lézerekkel,a képek számítógépes tárolása
• a képek számítógépes egyesítése és elemzése meghatározható, hogy mely gének expresszálódtak
DNS „ujjlenyomat”
• A DNS nemcsak fehérjéket kódoló DNS szakaszokat tartalmaz
• sőt,az ilyen szakaszok vannak többségben
• Ezen részek feladatairól keveset
tudunk,szerkezetükről valamivel többet:
• igen egyszerű,ismétlődő szekvenciaelemek
• a gének között helyezkednek el, a
kromoszóma minden szakaszán
DNS „ujjlenyomat”
• 2-3 betűs „rövid szavak” sokszoros ismétlődései
• az, hogy egy adott ponton egy ilyen rövid szócska hányszor ismétlődik meg:
egyéni,öröklődik
• ezek a mintázatok ugyanolyan jellemzőek és egyediek,mint az ujjlenyomat
• hibridizációs reakcióval ki lehet mutatni
A DNS mikro chipek alkalmazásai
• A globális génexpresszió megfigyelése
• "Ujjlenyomat" készítése: a chipre felvitt gének ismerete nélkül is detektálhatjuk a génexpresszióban beálló
változásokat
• A teljes genomot feldarabolva, genetikai különbségeket
detektálhatunk
Az utóbbi évek nagy technikai fejlesztése, a "biochip"-technológia ma már lehetővé teszi, hogy a sejtekben lezajló különböző biológiai
folyamatokról - mint mutációk létrejötte, gén- és fehérjekifejeződés, a genomban történő változások, illetve a különböző fehérje-fehérje
kölcsönhatások - átfogó képet nyerjünk. A "biochipek" olyan kémiailag aktivált üveglemezek, melyek felületére nagyszámú oligonukleotid, cDNS, fehérje vagy kis molekulasúlyú potenciális gyógyszermolekula van nagy sűrűségben nyomtatva. Ezek a kis üveglemezek rendkívül
hatékony eszközei a molekuláris biológiának, hiszen segítségükkel gyors és összehasonlító képet kaphatunk a genomban, a gén- és
fehérjekifejeződésben (transzkriptom, proteom) bekövetkező változásokról.
Befezezés:
A DNS-microarray géncsiptechnika hatalmas teljesítőképessége,
miniatürizálhatósága (nanotechnológia), automatizálhatósága kitűnően kapcsolódik az informatikai technológia robbanásszerű fejlődéséhez és a nemzetközi számítógépes hálózati rendszerekhez. A szerkezeti és
funkcionális genomika egy eddig nem létező sajátosságot eredményez, az in silico kutatás és alkalmazás lehetőségét. Ez az eljárás közvetlen laboratóriumi munka nélkül is jelentősen kiterjeszti a korszerű
tudományt végző biológus/orvos/bioinformatikusok körét, tehát térben és időben növeli a kreatív kutatási tevékenységet végző kutatók és
