ДНК-ДНК-гибридизация - DNA–DNA hybridization

Эта статья о специфическом использовании в геномике. Для общего явления см. Термодинамика нуклеиновых кислот § Гибридизация.

ДНК-ДНК-гибридизация обычно относится к молекулярная биология метод, который измеряет степень генетического сходства между пулами ДНК последовательности. Обычно используется для определения генетическая дистанция между двумя организмами. Это широко использовалось в филогения и таксономия.

Метод

ДНК одного организма маркируется, затем смешивается с немеченой ДНК для сравнения. Смесь инкубируют, чтобы дать возможность цепям ДНК диссоциировать, а затем охлаждают с образованием обновленной гибридной двухцепочечной ДНК. Гибридные последовательности с высокой степенью сходства будут связываться более прочно, и для их разделения потребуется больше энергии: т.е. они разделяются при нагревании при более высокой температуре, чем разнородные последовательности, процесс, известный как "Плавление ДНК ".

Чтобы оценить профиль плавления гибридизированной ДНК, двухцепочечную ДНК связывают с колонкой, и смесь нагревают небольшими шагами. На каждом этапе колонку промывают; последовательности, которые плавятся, становятся одноцепочечными и смываются с колонки. Температура, при которой меченая ДНК выходит из колонки, отражает степень сходства между последовательностями (а образец самогибридизации служит контролем). Эти результаты объединены, чтобы определить степень генетического сходства между организмами.

Был введен один метод гибридизации большого количества образцов ДНК с большим количеством ДНК-зондов на одной мембране. Эти образцы должны быть разделены на их собственные дорожки внутри мембран, а затем мембрана должна быть повернута на другой угол, что приведет к одновременной гибридизации с множеством различных ДНК-зондов.[1]

Использует

При сравнении нескольких видов значения сходства позволяют организовать организмы филогенетическое дерево; поэтому это один из возможных подходов к выполнению молекулярная систематика.[нужна цитата ]

В микробиологии

ДНК-ДНК-гибридизация когда-то использовалась в качестве основного метода для различения видов бактерий; значение сходства более 70% и ≤ 5 ºC в ΔTm в стабильности гетеродуплекса описано как указание на принадлежность сравниваемых штаммов к разным видам.[требуется разъяснение ][2][3][4]В 2014 году для разделения бактериальных подвидов был предложен порог сходства 79%.[5] ДНК-ДНК-гибридизация не так часто тестировалась во всем мире, потому что на получение результатов могут уйти годы, а в обычных лабораториях не всегда так просто. Однако в 2004 году был протестирован новый метод путем переваривания профилей плавления с помощью Sau3A в микропланшетах, чтобы получить более быстрый результат теста ДНК-ДНК-гибридизации.[6]

В зоологии

Чарльз Сибли и Джон Алквист, пионеры этого метода, использовали ДНК-ДНК-гибридизацию для изучения филогенетических взаимоотношений птиц ( Таксономия Сибли – Алквиста ) и приматы.[7][8]

В радиоактивности

В 1969 году Мэри Лу Пардью и Джозеф Г. Галл применили один из таких методов в Йельском университете с помощью радиоактивности, где он включал гибридизацию радиоактивной тестовой ДНК в растворе со стационарной ДНК цитологического препарата, которая называется авторадиографией.[9]

Замена путем секвенирования генома

Критики утверждают, что этот метод неточен для сравнения близкородственных видов, поскольку любая попытка измерить различия между ортологичный последовательностей между организмами подавляется гибридизацией паралогичный последовательности в геноме организма.[10][нужен лучший источник ] Секвенирование ДНК и компьютерное сравнение последовательностей в настоящее время обычно являются методом определения генетической дистанции, хотя этот метод все еще используется в микробиологии для идентификации бактерий.[11]

Методы in silico

Современный подход заключается в проведении ДНК-ДНК-гибридизации. in silico используя полностью или частично секвенированные геномы.[12] В GGDC разработан в ДСМЗ является наиболее точным известным инструментом для вычисления значений, аналогичных DDH.[12] Среди других улучшений алгоритмов он решает проблему с паралогичными последовательностями, тщательно отфильтровывая их из совпадений между двумя последовательностями генома.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Сокранский, С. С .; Smith, C .; Martin, L .; Paster, B.J .; Dewhirst, F.E .; Левин, А. Э. (октябрь 1994 г.). ""Шахматная доска «ДНК-ДНК-гибридизация». Биотехнологии. 17 (4): 788–792. ISSN  0736-6205. PMID  7833043.
  2. ^ Бреннер DJ (1973). «Реассоциация дезоксирибонуклеиновой кислоты в таксономии кишечных бактерий». Международный журнал систематической бактериологии. 23 (4): 298–307. Дои:10.1099/00207713-23-4-298.
  3. ^ Уэйн Л.Г., Бреннер Д.Д., Колвелл Р.Р., Гримонт П.Д., Кандлер О., Кричевский М.И., Мур Л.Х., Мур ВЭК, Мюррей Р.Г., Стакебрандт Э., Старр М.П., ​​Trüper HG (1987). «Отчет специальной комиссии по согласованию подходов к бактериальной систематике». Международный журнал систематической бактериологии. 37 (4): 463–464. Дои:10.1099/00207713-37-4-463.[постоянная мертвая ссылка ]
  4. ^ Тиндалл Б.Дж., Росселло-Мора Р., Буссе Н.Дж., Людвиг В., Кампфер П. (2010). «Примечания по характеристике штаммов прокариот для таксономических целей». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 60 (Pt 1): 249–266. Дои:10.1099 / ijs.0.016949-0. PMID  19700448. Архивировано из оригинал на 2015-02-17.
  5. ^ Майер-Кольтхофф Дж. П., Ханке Р. Л., Петерсен Дж. П., Шойнер С. С., Майкл В. М., Фибиг А. Ф., Роде С. Р., Роде М. Р., Фартманн Б. Ф., Гудвин Л. А., Чертков О. К., Редди Т. Р., Пати А. П., Иванова Н. Н., Марковиц В. М., Кирпидес Н. Войке Т.В., Кленк Х.П., Гёкер М. (2013). "Полная последовательность генома DSM 30083Т, тип деформации (U5 / 41Т) из кишечная палочка, и предложение по разграничению подвидов в микробной таксономии ". Стандарты геномных наук. 9: 2. Дои:10.1186/1944-3277-9-2. ЧВК  4334874. PMID  25780495.
  6. ^ Мелен, Андре; Гёльднер, Марсия; Рид, Сабина; Штиндль, Сибилла; Людвиг, Вольфганг; Шлейфер, Карл-Хайнц (ноябрь 2004 г.). «Разработка быстрого метода гибридизации ДНК-ДНК на основе профилей плавления в микропланшетах». Систематическая и прикладная микробиология. 27 (6): 689–695. Дои:10.1078/0723202042369875. ISSN  0723-2020. PMID  15612626.
  7. ^ Генетическое сходство: Уилсон, Сарич, Сибли и Алквист.
  8. ^ К.Г. Сибли и Дж. Э. Алквист (1984). «Филогения гоминоидных приматов, как показано ДНК-ДНК-гибридизацией». Журнал молекулярной эволюции. 20 (1): 2–15. Bibcode:1984JMolE..20 .... 2S. Дои:10.1007 / BF02101980. PMID  6429338.
  9. ^ Пардью, Мэри Лу и Джозеф Г. Холл. «Молекулярная гибридизация радиоактивной ДНК с ДНК цитологических препаратов». Биологическая башня Кляйна, Йельский университет, 13 августа 1969 года.
  10. ^ Маркс, Джонатан (2007-05-09). «Гибридизация ДНК у обезьян. Технические вопросы». Архивировано из оригинал на 2007-05-09. Получено 2019-06-02.[нужен лучший источник ]
  11. ^ С.С. Сокранский; A.D. Haffajee; К. Смит; Л. Мартин; J.A. Хаффаджи; Н.Г. Узел; Дж. М. Гудсон (2004). «Использование шахматной ДНК-гибридизации ДНК для изучения сложных микробных экосистем». Микробиология и иммунология полости рта. 19 (6): 352–362. Дои:10.1111 / j.1399-302x.2004.00168.x. PMID  15491460.
  12. ^ а б Мейер-Кольтхофф Дж. П., Ош А. Ф., Кленк Х. П., Гёкер М. (2013). «Определение границ видов на основе геномных последовательностей с доверительными интервалами и улучшенными функциями расстояния». BMC Bioinformatics. 14: 60. Дои:10.1186/1471-2105-14-60. ЧВК  3665452. PMID  23432962.

дальнейшее чтение

  • Граур, Д. и Ли, В-Х. 1991 (2-е изд. 1999). Основы молекулярной эволюции.