基因诊断与性病/核酸分子杂交法

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基因诊断与性传播疾病

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这是最早用于性病诊断的重组DNA技术。基本原理是具有一定同源性的两条核酸单链在一定条件下(适宜的温度及离子强度等)可按碱基互补原则形成双链,此杂交过程是高度特异的。杂交的双方是待测核酸及探针。待测核酸序列为性病病原体基因组质粒DNA。探针以放射核素或非放射性核素标记,以利于杂交信号的检测。

所谓杂交(hydridization)指两个以上的分子因具有相近的化学结构和性质而在适宜的条件下形成杂交体(hybrid),杂交体中的分子不是来自一个聚体分子。同一个二聚体中的两个分子在变性解离重组合称为复性。利用两条不同来源的多核苷酸链之间的互补性而使它们形成杂交体双链叫核酸杂交。与核酸杂交技术相对应的另一项技术被称为探针技术,它是指利用标记分子对其它分子的识别性而实现对后者进行检测的一种技术,我们把标记的分子叫探针(Probe)。将探针技术与分子杂交技术相结合,从而使分子杂交技术得以广泛推广应用。目前所用的核酸杂交技术均应用了标记技术。

(一)DNA的变性

DNA变性是指双螺旋之间氢键断裂,双螺旋解开,形成无规则线团,称为DNA变性。加热、改变DNA溶液中的pH,或有机溶剂等理化因素的影响,均可使DNA变性。变性的DNA粘度下降,沉降速度增加,浮力上升,紫外吸收增加。

(二)DNA复性

变性DNA只要消除变性条件,二条互补链还可以重新结合,恢复原来的双螺旋结构,这一过程称为复性。复性后的DNA,理化性质都能得到恢复。

核酸分子单链之间有互补的碱基顺序,通过碱基对之间非共价健的形成即出现稳定的双链区,这是核酸分子杂交的基础。杂交分子的形成并不要求两条单链的碱基顺序完全互补,所以不同来源的核酸单链只要彼此之间有一定程度的互补顺序就可以形成杂交双链。分子杂交可在DNA与DNA、RNA与RNA或RNA与DNA的二条单链之间,由于DNA一般都以双链形式存在,因此在进行分子杂交时,应先将双链DNA分子解聚成为单链,这一过程称为变性,一般通过加热或提高pH值来实现。使单链聚合成双链过程称为退火或复性。用分子杂交进行定性或定量分析的最有效方法是将一种核酸单链用同位素标记成为探针,再与另一种核酸单链进行分子杂交。

(三)探针——靶分子反应

从化学和生物学意义上理解,探针是一种分子,它带有供反应后检测的合适标记物,并与特异靶分子反应。抗体——抗体、外源凝集素——碳水化合物、亲合素——生物素受体——配基(Ligand)以及互补核酸间的杂交均属于探针——靶分子反应,蛋白质探针(如抗体)与特异靶分子是通过混合力(疏水离子和氢键)的作用在少数特异位点上的结合,而核酸探针与互补链的反应则是根据杂交体的长短不同,通过氢键几十、几百甚至上千个位点上的结合。这就决定它的特异性。

基因探针根据标记方法不同可粗分为放射性探针和非放射性探针两大类,根据探针的核酸性质不同又可分为DNA探针、RNA探针、cDNA探针、cRNA探针及寡核苷酸探针等几类。DNA探针还有单链和双链之分。下面分别介绍这几种探针。

32 DNA的复制 | 核酸探针的种类 32
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