Πώς χρησιμοποιούνται οι μικροσυστοιχίες DNA στη μελέτη της γονιδιωματικής

Μια μικροσυστοιχία DNA είναι μια συλλογή από κηλίδες DNA που συνδέονται σε μια στερεή επιφάνεια. Στη μελέτη της γονιδιωματικής, οι μικροσυστοιχίες DNA μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε για την ταυτόχρονη μέτρηση των επιπέδων έκφρασης ενός μεγάλου αριθμού γονιδίων είτε για τη μελέτη των διαφορετικών περιοχών ενός γονιδιώματος.

Τα μικροσκοπικά τσιπ που χρησιμοποιούνται σε μικροσυστοιχίες DNA αποτελούνται από εξαιρετικά ειδικούς ανιχνευτές που είναι συμπληρωματικοί προς τις αλληλουχίες DNA στόχου. Αυτοί οι ανιχνευτές μπορεί να είναι μέρος γονιδίων. Ως εκ τούτου, κάθε κηλίδα DNA μπορεί να κρατήσει ένα συγκεκριμένο θραύσμα DNA ενός γονιδιώματος. Οι πληροφορίες σχετικά με τις αλληλουχίες του γονιδιώματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση του πλήρους μεταγραφικού προγράμματος ενός συγκεκριμένου οργανισμού κατά τη διάρκεια αναπτυξιακών διαδικασιών ή συγκεκριμένων φυσιολογικών αποκρίσεων.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι οι μικροσυστοιχίες DNA
     – Ορισμός, Σκοπός, Σημεία
2. Πώς χρησιμοποιούνται οι μικροσυστοιχίες DNA στη μελέτη της γονιδιωματικής
     – Ανάλυση μεταγραφής

Βασικοί όροι:cDNA, μικροσυστοιχία DNA, φθορισμός, αλληλουχίες γονιδιώματος, mRNA, μεταγραφή

Τι είναι οι μικροσυστοιχίες DNA

Η μικροσυστοιχία DNA αναφέρεται σε μια συλλογή από υψηλής πυκνότητας μονόκλωνα μόρια DNA συνδεδεμένα σε μια στερεή επιφάνεια. Χρησιμοποιείται στην ανάλυση της έκφρασης χιλιάδων γονιδίων ταυτόχρονα. Γενικά, περίπου 1 kb τμήμα από την κωδικεύουσα περιοχή κάθε γονιδίου εφαρμόζεται σε στενά τοποθετημένες κηλίδες στην επιφάνεια μιας μικροσκοπικής αντικειμενοφόρου πλάκας. Τυπικά, μια συστοιχία/τσιπ γονιδίου 2×2 cm περιέχει περίπου 6000 κηλίδες DNA. Ένα τσιπ μικροσυστοιχίας DNA φαίνεται στην εικόνα 1 .

Εικόνα 1:Μικροσυστοιχία DNA

Πώς χρησιμοποιούνται οι μικροσυστοιχίες DNA στη μελέτη της γονιδιωματικής

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μικροσυστοιχίες DNA για τον προσδιορισμό της έκφρασης γονιδίων στο γονιδίωμα. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει απομόνωση του συνολικού mRNA ενός συγκεκριμένου τύπου κυττάρων κάτω από μια καθορισμένη φυσιολογική κατάσταση. Στη συνέχεια πραγματοποιούνται αντιδράσεις αντίστροφης μεταγραφής για να παραχθεί cDNA από mRNA. Εδώ, χρησιμοποιούνται εκκινητές DNA μαζί με νουκλεοτίδια DNA που περιέχουν χαμηλή συγκέντρωση επισημασμένων νουκλεοτιδίων με πράσινη φθορίζουσα χρωστική. Αυτό το cDNA υβριδίζεται με τους συμπληρωματικούς ανιχνευτές DNA στο τσιπ. Εάν πρόκειται να συγκριθούν δύο γονιδιώματα, το cDNA του δεύτερου γονιδιώματος μπορεί να επισημανθεί με μια φθορίζουσα βαφή άλλου χρώματος όπως το κόκκινο. Η διαδικασία της μικροσυστοιχίας DNA φαίνεται στην εικόνα 2.

Εικόνα 2:Διαδικασία μικροσυστοιχίας DNA

Το τσιπ γονιδίου μπορεί να αναλυθεί κάτω από το μικροσκόπιο λέιζερ σάρωσης για την εκπομπή φθορισμού. Ο σωστός υβριδισμός του DNA στόχου με ανιχνευτές DNA στη μικροσυστοιχία DNA δίνει το αντίστοιχο χρώμα φθορισμού. Δεδομένου ότι η μικροσυστοιχία DNA παράγεται με την εφαρμογή γνωστών αλληλουχιών DNA, τα εκφραζόμενα γονίδια στο γονιδίωμα μπορούν να αναγνωριστούν. Η γνώση των αλληλουχιών DNA που λαμβάνονται μέσω της γονιδιωματικής είναι κρίσιμη για την παραγωγή μικροσυστοιχιών DNA, ειδικά για ένα συγκεκριμένο γονιδίωμα στόχο.

Συμπέρασμα

Οι μικροσυστοιχίες DNA είναι μικροσκοπικά τσιπ που περιέχουν σημεία καθορισμένων ανιχνευτών DNA. Αυτές οι κηλίδες μπορούν να υβριδοποιηθούν με το DNA που παρασκευάζεται από ένα γονιδίωμα στόχο για τον προσδιορισμό των επιπέδων έκφρασης κάτω από μια συγκεκριμένη φυσιολογική κατάσταση.

Αναφορά:

1. Lodish, Harvey. «Μικροσυστοιχίες DNA:Ανάλυση της έκφρασης σε όλο το γονιδίωμα». Μοριακή κυτταρική βιολογία. 4η Έκδοση. , U.S. National Library of Medicine, 1 Ιανουαρίου 1970, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Μικροσυστοιχία DNA» Από Guillaume Paumier (χρήστης:guillom) – Δική δουλειά (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
2. «Microarray-schema» Από Χρήστη:Larssono – Δική δουλειά από τον αρχικό χρήστη ( Public Domain) μέσω Commons Wikimedia