- •Метод рекомбинантных ДНК
- •Генетическая инженерия или техника рекомбинантных ДНК - это совокупность приемов, позволяющих путем операций
- •В 1972 г. была создана первая рекомбинантная молекула ДНК, состоящая из фрагмента ДНК
- •Общий принцип генной инженерии.
- •Общая схема молекулярного клонирования:
- •Получение генов.
- •Выделение генов из ДНК проводят с помощью рестриктаз, катализирующих расщепление ДНК на участках,
- •Сшивка по одноименным "липким" концам (рестриктазно лигазный метод)
- •Химико-ферментный синтез применяют в том случае, если известна первичная структура белка или пептида,
- •Ферментный синтез гена на основе выделенной матричной РНК (мРНК) является в настоящее время
- •Обратная
- •Полученный тем или иным способом ген содержит информацию о структуре белка, но сам
- •Перенос генетической информации в клетку реципиента осуществляется в составе вектора.
- •Существует несколько типов векторов: бактериальные плазмиды, вирусы, бактериофаги, гибридные вектора, содержащие ДНК фага
- •Конструирование рекомбинантных ДНК осуществляется in vitro с
- •Плазмида pBR322
- •Отбор рекомбинантных векторов
- •Техника использования плазмиды pBR322для отбора рекомбинантных клеток
- •Геномные библиотеки, клонирование ДНК in vivo
- •Клонирование ДНК in vivo
- •Клонирование ДНК - процесс получения множества идентичных Клонирование ДНК
- •Библиотека кДНК.
- •Подготовка ДНК
- •Преимущества клоновой ДНК перед клонами геномной ДНК в том, что кодирующая белок нуклеотидная
- •Библиотеки фрагментов ДНК
- •Амплификация ДНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР).
- •Скрининг и отбор рекомбинантных клеток.
- •На первой стадии идентифицируют и отбирают клетки, несущие вектор, на основе которого осуществлен
- •На второй стадии отбирают клетки, несущие вектор и ген- мишень. Для этого используют
- •Скрининг библиотеки ДНК
- •Иногда известно только приблизительное расположение гена на хромосоме. Зная последовательность генов, расположенных по
- •Хромосомная
- •Заполнение пробелов: «прогулка по хромосоме»
- •Характеристика клонированных последовательностей
- •Построение рестрикционной карты по сайтам рестриктаз
- •Блоттинг (блот-гибридизация) нуклеиновых кислот
- •Разрезание
- •Основные проблемы, возникающие при генетических манипуляциях, заключаются в следующем:
- •Развитие техники рекомбинантных ДНК позволяет проводить выделение генов эукариот и экспрессировать их в
- •Разделы геномики:
- •Итог структурной геномики – получение последовательности нуклеотидов (сиквенса sequence), которая представляла бы полностью
- •Для того, чтобы получить такой сиквенс, сегодня приходится определять последовательность нуклеотидов в достаточно
- •Например, в геноме человека 3*109 п.н. случайно может встретится последовательность длиной 15 нуклеотидов
- •Но дело в том, что в ДНК нуклеотиды расположены не случайно, и это
- •Как это можно было сделать? Нужно было поставить какие-нибудь «метки» в геноме человека,
- •Полиморфизм ДНК. Основные типы генетических маркеров
- •В основе детекции ДНК маркеров лежит метод амплификации (размножения) фрагментов ДНК in vitro
- •Описанный подход применяется не только в фундаментальных исследованиях , но и в практике
- •Генетическая карта была первой картой генома человека, на основе которой строилась дальнейшая работа
- •Физические карты генома часто представлены наборами фрагментов ДНК, клонированные в векторных молекулах (рекомбинантных
- •Существуют две стратегии для секвенирования больших участков ДНК.
- •Подходы к физическому картированию: картирование «сверху вниз» и «снизу вверх»
- •Существуют два основных метода секвенирования химический и
- •Это используется следующим образом. У нас есть матрица (нить ДНК), которую надо секвенировать.
- •Рис. 3,10 Чтение последовательности ДНК.
- •Типы геномных карт
- •Карты генома с разным уровнем разрешения
- •Проект генома человека начат в 1990 г. Первая (черновая) версия последовательности нуклеотидов была
- •Кроме данных о последовательности нуклеотидов геномной ДНК человека (референтная последовательность) созданы также базы
- •Гомологичные хромосомы можно отличить по фрагментам рестрикции, если их нуклеотидные
- •Полиморфизм длин фрагментов рестрикции для выявления серповидно-клеточной анемии.
- •Полиморфизм длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ)
- •ДНК дактилоскопия в деле об убийстве.
- •Небольшое количество коротких тандемных повторов (STR, или микросателлитов), состоящих из 2-9 повторов н.п.,
- •Варьирующие по числу тандемные повторы (VNTRs, или минисателлиты) содержат повторяющиеся кластеры в 10-100
- •Как исследовать, действительно ли ген существует, то есть транскрибируется ли данный участок ДНК?
- •Для этого ген представляют в чипе частью его последовательности – олигонуклеотидом, который иммобилизован
- •В реальном эксперименте все участки на матрице в той или иной мере «светятся».
- •При этом сравнивают транскрипцию гена в разных тканях, в них гены экспрессируются по-разному.
- •Гибридизация на микрочипах позволяет проверить компьютерное предсказание о том, что данный фрагмент генома
- •Котранскрибируемые экзоны (границы гена) выявляются экспериментально на чипе. Соседние площадки содержат олигонуклеотиды, соответствующие
- •Следующий опыт. Взяли образцы РНК из опухолей у двух групп больных. В одной
- •Обзор методов для картирования и секвенирования
- •ПЦР-амплификация С помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), исследователи могут непосредственно усиливать отдельные участки
Типы геномных карт
Карты генома с разным уровнем разрешения
гены
физическая карта с низким уровнем разрешения (сегменты дифференциальной окраски)
упорядоченные маркеры
генетическая карта (карта генетического сцепления)
перекрывающиеся клоны
рестрикционная карта
последовательность
нуклеотидов
Проект генома человека начат в 1990 г. Первая (черновая) версия последовательности нуклеотидов была закончена в 2000г. Конечная версия, которая больше не будет совершенствоваться (названная Build35) - закончена в 2004 г.
Последняя версия последовательности содержит 2,85 миллиардов пар нуклеотидов с 341 брешью, то есть в этих местах по каким-то причинам секвенировать геномную ДНК не удалось. Сиквенс покрывает около 99% той части генома человека, которая представлены в некомпактизированной форме – эухроматине. Аккуратность сиквенса в конечной версии – 1 ошибка на 100 тысяч позиций подряд. Еще точнее секвенировать весь геном уже никто не будет. Предсказанное число генов у человека теперь 20-25 тысяч, что немного меньше, чем предсказывалось раньше.
Кроме данных о последовательности нуклеотидов геномной ДНК человека (референтная последовательность) созданы также базы данных:
1)о последовательности нуклеотидов транскрибируемых участков ДНК (EST database, EST = Expressed Sequence Tags), которая характеризует не геномную ДНК, а то, транскрибировалось с ДНК.
2)о положении и содержании отличий (полиморфизмов, то есть нуклеотидных замен) других известных последовательностей ДНК человека от референтной последовательности (SNP database, SNP = Single Nucleotide Polymorphism)
Гомологичные хромосомы можно отличить по фрагментам рестрикции, если их нуклеотидные
последовательности отличаются по сайтам рестрикции.
На хромосоме A три сайта рестрикции генерируют фрагменты 7 кб и 3 кб.
На хромосоме B два сайта рестрикции образуют один 10 кб фрагмент.
Возможные генотипы AA, AB и BB образуют полиморфизмы
длин фрагментов рестрикции (ПДРФ, RFLP), которые могут
быть идентифицированы методом Саузерн-блоттинга.
Полиморфизм длин фрагментов рестрикции для выявления серповидно-клеточной анемии.
Нормальный аллель имеет GAG последовательность, узнаваемую рестриктазой MstII, производит 2 фрагмента при Саузерн-блоттинге, в то время как мутантный аллель βs содержит GTG последовательность, в результате дающую один крупный фрагмент.
В этой родословной, II-1 - нормальная гомозигота, II-2 - рецессивная гомозигота, а II-3 является гетерозиготным носителем.
Полиморфизм длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ)
Restriction fragments length polymorphism (RFLP)
ПДРФ гена бета-гемоглобина при серповидно-клеточной анемии
Мутация - замена A->T в 6 кодоне гена
Нормальный аллель (A) - CCTNAGG (сайт узнавания рестриктазой MstII) Мутантный аллель (S) - CCTNTGG (отсутствие сайта узнавания)
ДНК дактилоскопия в деле об убийстве.
Этот радиоавтограф показывает, что ДНК в крови с одежды подсудимого соответствует отпечатку ДНК жертвы, но отличается от отпечатка подсудимого.
Это свидетельствует о том, что кровь на одежде подсудимого принадлежит жертве, а не подсудимому.
Небольшое количество коротких тандемных повторов (STR, или микросателлитов), состоящих из 2-9 повторов н.п., могут быть
собраны с мест преступлений и амплифицированы с помощью ПЦР для производства ДНК фингерпринта. Эта судебно-медицинская экспертиза представляет образцы от жертвы, исследуемой пробы и 3 подозреваемых в уголовном деле.
