3.8. Молекулярно-генетичний метод

Цей метод дозволяє аналізувати фрагменти ДНК, знаходити та ізолювати окремі гени та їх сегменти і визначати в них послідовність нуклеотидів. Його успішно використовують для ідентифікації генних мутацій, а також для вивчення геному людини. Він зазнав широкого застосування з 70–80 років минулого століття у зв’язку з розвитком молекулярної генетики.

Початковим етапом молекулярно-генетичного аналізу є одержання достатньої кількості зразків ДНК за допомогою клонування. Для цього використовують геномну ДНК – всю ДНК клітини або окремі її фрагменти.

Деспіралізація, виявлення та вирізання відповідних фрагментів ДНК здійснюється за допомогою особливих ферментів рестриктаз. Різні рестриктази розпізнають тільки відповідні послідовності нуклеотидів та розрізають ДНК у відповідних місцях. Виокремлені фрагменти ДНК за допомогою спеціальних ферментів полімераз копіюють в необхідній кількості.

Копійовані фрагменти ДНК за допомогою електрофорезу на агаровому або поліакридамідному гелі розділяють на фракції за розмірами. Це можливо завдяки тому, що під дією електричного поля фрагменти ДНК рухаються по гелю із швидкістю, залежною від їх довжини – чим вони коротші, тим швидше рухаються. В результаті фрагменти ДНК через деякий час займають певне положення на полосі гелю у вигляді окремих смуг. Довжину кожного фрагмента визначають шляхом порівняння відстаней, пройдених ним та стандартним відрізком ДНК (з відомими розмірами та послідовністю основ).

Для ідентифікація виділених фрагментів ДНК їх спочатку розділяють на два ланцюжка, а потім гібридизують з відповідними маркерними фрагментами ДНК. Якщо при цьому утворюється нормальна подвійна спіраль, то досліджуваний фрагмент був без порушень. Якщо ж спіраль має дефекти, то досліджуваний фрагмент є мутантним.

Різні модифікації цього методу дозволяють у лабораторії аналізувати навіть незначну кількість ДНК, узяту у хворого. Їх успішно використовують для пренатальної діагностики спадкових хвороб. При цьому ДНК виділяють із ембріональних клітин, які наявні в навколоплідній рідині. Аномальний ембріон легко розпізнається, бо його ДНК гібридизується тільки з маркерним фрагментом ДНК, який має комплементарну мутантну послідовність нуклеотидів.

В 90-х роках минулого століття за допомогою молекулярно-генетичної методики були ідентифіковані та локалізовані гени, відповідальні за такі тяжкі спадкові хвороби нервової системи людини як хорея Гентинґтона, міотонічна дистрофія, синдром ломкої Х–хромосоми та інші. Виявилося, що ген хореї Гентинґтона локалізований в короткому плечі 4-ої хромосоми. Він має ділянку, де нуклеотидна послідовність представлена багаторазовим повторенням трьох основ ЦАГ (цитозин–аденін–гуанін). У нормі кількість таких повторів коливається від 11 до 34, а у хворих, внаслідок мутації гена, їх 37–86. Хвороба успадковується за аутосомно-домінантним типом, і ознака проявляється в усіх носіїв гена.

Контрольні запитання до розділу 3

1. Назвіть особливості людини як генетичного об’єкта.

2. Які методи дослідження генетики людини Ви знаєте?

3. Що таке популяційний метод дослідження в генетиці людини?

4. Обґрунтуйте значення генеалогічного методу для генетики людини.

5. Назвіть основні принципи аналізу родоводу.

6. Що дає близнюковий метод для генетики людини?

7. Поясніть явище конкордантності.

8. Про що свідчить величина коефіцієнту успадковуваності?

9. У чому полягає значення методу прийомних дітей для вивчення генетики людини?

10. Які бувають цитогенетичні методи дослідження генетики людини?

11. Яке практичне значення аналізу каріотипу людини?

12. Обґрунтуйте значення генетики соматичних клітин в дослідженні геному людини.

13. У чому полягають біохімічні методи генетики людини та їх практичне значення?

14. Що таке сучасний молекулярно-генетичний метод вивчення генетики людини та його практичне значення?