DNA測序技術

DNA測序技術

DNA sequencing technology,在分子生物學研究中,DNA的序列分析是進一步研究和改造目的基因的基礎。目前用於測序的技術主要有Sanger等(1977)發明的雙脫氧鏈末端終止法和Maxam和 Gilbert(1977)發明的化學降解法。這二種方法在原理上差異很大,但都是根據核苷酸在某一固定的點開始,隨機在某一個特定的鹼基處終止,產生 A,T,C,G四組不同長度的一系列核苷酸,然後在尿素變性的PAGE膠上電泳進行檢測,從而獲得DNA序列。

測序目的

DNA測序技術377型遺傳分析儀
測定未知序列
確定重組DNA的方向結構
對突變進行定位和鑑定
比較研究

發展歷史

70年代末,WalterGilbert發明化學法、FrederickSanger發明雙脫氧終止法手動測序,同位素標記
80年代中期,出現自動測序儀(套用雙脫氧終止法原理)、螢光代替同位素,計算機圖象識別
90年代中期,測序儀重大改進、集束化的毛細管電泳代替凝膠電泳
2001年完成人類基因組框架圖

測序原理

DNA測序技術DNA測序技術
化學修飾法測序原理
化學試劑處理末段DNA片段,造成鹼基的特異性切割,產生一組具有各種不同長度的DNA鏈的反應混合物,經凝膠電泳分離。化學切割反應:包括鹼基的修飾修飾的鹼基從其環上轉移出去在失去鹼基的糖環處DNA斷裂。
Sanger法測序的原理
就是利用一種DNA聚合酶來延伸結合在待定序列模板上的引物。直到摻入一種鏈終止核苷酸為止。每一次序列測定由一套四個單獨的反應構成,每個反應含有所有四種脫氧核苷酸三磷酸(dNTP),並混入限量的一種不同的雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)。由於ddNTP缺乏延伸所需要的3-OH基團,使延長的寡聚核苷酸選擇性地在G、A、T或C處終止。終止點由反應中相應的雙脫氧而定。每一種dNTPs和ddNTPs的相對濃度可以調整,使反應得到一組長几百至幾千鹼基的鏈終止產物。它們具有共同的起始點,但終止在不同的的核苷酸上,可通過高解析度變性凝膠電泳分離大小不同的片段,凝膠處理後可用X-光膠片放射自顯影或非同位素標記進行檢測。

方法概述

DNA測序技術3700型全自動遺傳分析儀

生成互相獨立的若干組帶放射性標記的寡核苷酸,每組寡核苷酸都有固定的起點,但卻隨機終止於特定的一種或者多種殘基上。
由於DNA上的每一個鹼基出現在可變終止端的機會均等,因些上述每一組產物都是一些寡核苷酸混合物,這些寡核苷酸的長度由某一種特定鹼基在原DNA全片段上的位置所決定。
在可以區分長度僅差一個核苷酸的不同DNA分子的條件下,對各組寡核苷酸進行電泳分析,只要把幾組寡核苷酸加樣於測序凝膠中若干個相鄰的泳道上,即可從凝膠的放射自影片上直接讀出DNA上的核苷酸順序

最新發現

2012年,澳大利亞默多克大學的實驗室鑑定了來自澳大利亞海關的15種中藥,發現其中含有多種有毒物質,乃至瀕危動物成分。

澳大利亞默多克大學的麥可·本斯(MichealBunce)博士所在的實驗室叫做“澳大利亞野生動物法醫服務與古老DNA實驗室”。實驗室的一項日常工作就是鑑定澳大利亞海關“起獲”的物品,比如象牙製品。但是他們並不滿足於像往常那樣,檢測樣本中是否含有某一種特定成分。他們使用的是所謂“下一代DNA測序儀”,進行“深度測序”。
本斯的實驗室鑑定了來自澳大利亞海關的15種中藥,然後發現其中含有多種有毒物質,乃至瀕危動物成分。這項研究結果發表在2012年4月12日的《PLoS遺傳學》上,並引起廣泛關注。本斯等人從中藥中檢測出了馬兜鈴屬植物,此類植物含有馬兜鈴酸,可引起腎和肝臟損傷,以及膀胱癌

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