核酸
原位杂交技术就是利用放射性或非放射性标记的已知核酸探针,通过
放射自显影或非放射检测系统在组织、细胞及染色体上检测特异DNA或RNA序列的一种技术,是一种直接、简便的研究基因定位和表达的方法。 原位杂交的杂交双方是待测核酸序列及探针,待测核酸序列可以是克隆的基因片段,也可以是未克隆化的基因组DNA和细胞总RNA。核酸探针是指用放射性同位素、非放射性
荧光染料直接或间接标记的,能与特定的核酸序列发生特异性互补的已知DNA或RNA片段。根据其来源和性质可分为
cDNA探针、基因组DNA探针、
寡核苷酸探针、
RNA探针等。 原位杂交的基本原理 :当溶液中的
DNA分子经高温或高PH处理后,DNA双链分子会变性产生两条单链,如果将温度逐渐下降或PH恢复到中性,单链会按照
碱基互补配对的原则,重新形成氢键恢复到原来的双链结构。如果两条单链的来源不同,只要它们之间的碱基顺序同源互补或者部分同源互补,在条件适宜时,就可以全部或部分复性,产生分子杂交。 原位杂交技术包括有:菌落原位杂交(colony in situ hybridization)、斑点杂交法(Dot blot)、Southern印迹杂交(Southern blot)、Northern印迹杂交(Northern blot)、
组织原位杂交(Tissue in situ hybridization)和基因组原位杂交(Genome in situ hybridization) v
原位杂交组织化学技术在
生命科学的研究中可视为一项革命性的技术。它使它们的研究从器官、组织和细胞水平走向分子水平。为各个学科的研究带来突破性的进展。其中特别突出的是细胞或组织的基因表达、染色体分析、病毒诊断和发育生物学。 原位杂交技术主要步骤: 材料处理及细胞样品的固定; 样品的制备和预处理; 探针的制备和预杂交; 探针及样品的变性; 杂交温育; 检测杂交信号,进行结果分析。
片段间重叠的信息来自于每个片段所含内容的部分信息。在解释什么是部分信息之前,必须强调的是,在这里我们称片段为克隆(clone)。在用不同的方式将每份目标
DNA分子打碎并将片段克隆之后,我们就得到了几千个克隆构成的集合,称做克隆库(clone library)。
每个克隆的部分信息是通过杂交实验(hybridization experiment)来获得的。在这些实验里,我们检测被称为探针(probe)的小序列可否与克隆结合或杂交,如果发生了结合,就说明该克隆包含与该探针序列互补的序列。对于同一个克隆,我们对采用不同的探针重复杂交实验,与该克隆杂交的所有探针的集合称为该克隆的指纹。指纹重叠的两个克隆可能来自目标叫A分子的交叠区域。例如,如果我们知道了探针人x、y、z可能与克隆A结合,而探针x、w、和z能与克降B结合,我们就很有理由相信克隆A和B互相交叠,如图1所示(除非存在重复片段)。注意,这类信息一般并不能足以使我们确定这些探针在目标DNA中的位置,而仅能确定它们的相对顺序。
在杂交实验中各种错误都可能发生。首先,探针可能结合失败,这就产生了假阴性(False negative)的结果;其次,探针也可能结合到了不该结合的位置上,产生假阳性(false positive)结果;有时还会出现人为对实验结果的判读错误,这也可能产生假阳性或假阴性结果。有时,甚至在杂交尚未发生前错误就已出现。在克隆过程中,DNA分子的两个片段可能会发生融合并像单一克隆那样进行复制,这种克隆称之为嵌合克隆(chimeric clone).它可使人们产生关于探针相对顺序的错误推断;嵌合现象常有发生,故其已成为杂交作图中的一个严重问题。有估计认为在许多克隆库中有高达40%一60%的克隆实际上是嵌合体。克隆过程中的另一类错误是缺失(deletion),即克隆丢失了一个内部片段,因而使目标DNA分子中两个本不相邻的片段连接在一起.
另外还有两种情况也可使杂交标图过程出现问题。第一是探针不唯一,这意味着探针可与目标DNA分子一个以上的位点结合,这些位点序列称为重复序列(repeat)。一种称做
序列标记位点(sequence tagged site, sts)的技术可避免这个问题,它产生的探针可与目标DNA分子上专一的位点进行杂交。第二个问题是数据缺乏,因为在杂交实验中完成所有的杂交不太可行。分享技术(pooling technique)是解决此类问题的措施。