基因指纹技术的原理及其应用.docVIP

基因指纹技术的原理及其应用 Wyrnan等人首先在人基因文库的DNA随机片段中, 分离出高度多态的重复顺序区域, 此后, Ben等在人胰岛素基因附近, Higgs等在α--珠蛋白基因附近等发现有高度重复序列, 有人把这些分散在基因组的串联重复的短小序列称为小卫星DNA (Minisatellite DNA )。一个小卫星DNA重复单位长度一般从几个到几十个核苷酸, 重复单位数目从几个到几百个。不同的重复单位数目构成了小卫星D N A 的高度多态性。Jeffreys等(1985a)用人的肌红蛋白基因内含子高变区重复序列的核心序列作为探针, 在不十分严格的洗脱条件下同D N A 内切酶酶切的人基因组DNA的电泳图谱进行southern印迹杂交, 所产生的图谱在不同个体之间均存在明显差异性, 与人的指纹相似, 表现出高度的个体特异性. 这种特异性仍按孟德尔方式遗传,因而称为DNA指纹图谱。继小卫星D N A之后, 另一类更简单的短序列核苷酸串联重复亦被发现, 重复序列的核苷酸核苷酸数目可能是1个, 2 个或3个、4个, 其中最常见的双核苷酸, 即(A C )n和(T G )n (n 大约1 0---6 0 ) , 这被称为微卫星D N A (Mierosatellite DNA ) 。在人类基因组中存在5000 ---10000 个这类串联重复家族,因而列为最丰富时穿插重复D N A 家族之一, 它均匀地穿插在基因组中.Ali等( 1987) 用人工合成的寡核苷酸多聚体作探针, 也得到了人的DNA图普。Welsh等(1990)和Williams等(1990)用任意寡核苷酸作引物对基因组进行PCR扩增, 扩增产物的电泳图谱也表现高度的变异性, 这就是随机放大多态DNA分析(RAPD ) , 也算是一种DNA指纹分析。 基于RFLP基础上的D N A 指纹技术一都般包括以下几个步骤：先将被检测的生物样得到广泛应用。品中的D N A 提取出来, 电泳检测D N A 的质与量, 看D N A 是否降解。如果降解, 则用与探针配对使用的限制性内切酶酶切, 电泳, 再用Southern印迹法转移到尼龙膜上, 最后用放射性同位素标记的D N A 探针与转到尼龙膜上的D N A 杂交,X 射线使胶片曝光后, 即得到长度不同的D N A 片段的显影, 即是D N A指纹图谱。但是如果D N A 样品少, 且有降解, 则用PC R 技术扩增, 同样可得到D N A 指纹图谱。 一、D N A 指纹具有下述儿个特点: 第一, 不象传统的R FLP 一个探针只检测一个特异性位点的变异性, 而一个D N A 指纹探针一次就能同时检测十JL: 个, 甚至几十个位点的变异性, 因而D N A 指纹更能反映基因组的变异性。D N A 指纹中的谱带大部份来源于随机分布在基因组上的高变异位点, 同一图谱中呈紧密连锁遗传的带所占比例极少, 所以一个D N A指纹能同时提供10 多个独立的遗传标记。第二, 具有高度的变异性。由于D N A 指纹谱是由众多高变位点上的等位基因形成, 因而具有很高的变异性。Je ff r e y等对人的 DNA指纹的研究表明, 大部分谱带都以杂合状态存在,平均杂合率大于70帕, 某些大片段的杂合率甚至高达10肠。据估算探针33.15产生的人的指纹, 两个随机个体具有相同D N A 指纹谱的概率仅为3 x l0-11。可见其具高度的个体特异性。只有同卵双生子女才会有完全相同的D N A 指纹谱。第三, 具有简单的稳定的遗传性。Jeffrey通过家系分析表明, DNA指纹谱中几乎每一条带都能在其双亲之一的谱中找到, 而产生新带的概率仅在0.0 1 ~ 0 . 0 04之间。D NA 指纹的杂合带符合孟德尔遗传规律, 双亲的每条杂合带平均传递给50 肠的子代。第四,D N A 指纹谱还有体细胞稳定性,即从同一个体中不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等产生的D N A指纹完全一致。 两个最早的D N A 指纹探针是Je ff r o y s 及其同事所发现的人源多核心小卫星探针3 3 . 6 和3.15 后研究发现,33. 6 和33.15 能广泛地适用于许多种类的动物和一些种类的植物D N A 指纹分析。 二、DNA指纹的应用 1. 法医学方面 由于D N A 指纹具有上述特点, 使其成为法医学上鉴别罪犯, 亲子鉴定和确定个体间亲缘关系的工具。如我国公安部利用D N A指纹已侦破数百例疑难案件。同时也可用于亲子鉴定方面，由于D N A 指纹图具有高度的个体特异性, 它是通过比较孩子、母亲及被控父亲的D N A 指纹图, 达到亲子鉴定的目的。如果子代D N A 指纹图上的所有谱带均可在其双亲找到来源, 孩子与被控父亲的D N A 指纹图有共同