随机扩增多态性DNA
引言
基因标记可以定义为染色体上具有已知物理位置的DNA序列。彼此靠近的基因标记和基因往往一起遗传。基因标记在个体之间存在差异,因此可以用来帮助找到导致家族中某种疾病或性状的附近基因。
随机扩增多态性DNA就是这样一种基因标记,它利用聚合酶链式反应方法来扩增染色体上随机的DNA片段。
随机扩增多态性DNA
这项技术使用短引物,该引物与基因组DNA上的互补序列结合,然后通过聚合酶链式反应扩增DNA片段。这项技术产生小的DNA片段,可以使用琼脂糖凝胶电泳和溴化乙锭观察到。所用的引物既充当正向引物也充当反向引物,并随机结合。
原理
随机扩增多态性DNA基于酶促过程的原理,用于从目标DNA中扩增特异性DNA片段。整个过程称为聚合酶链式反应。
RAPD涉及的步骤
第一步,将模板DNA添加到聚合酶链式反应管中,并将试管放入试管架中。
通过添加PCR缓冲液、无菌水和dNTPs来制备反应混合物。在Eppendorf管中加入不同浓度的氯化镁、Taq聚合酶、RAPD引物和模板DNA。
如果反应涉及多个引物,则应制备单独的反应混合物。在制备PCR反应混合物时,应将Eppendorf管保存在冰上,以避免酶变性。
将试管中存在的反应混合物与模板DNA混合,并用手指轻拍试管充分混合。
混合后,进行离心,使试管内容物沉到底部。这里不使用涡旋混合器,因为它会产生热量,从而使酶变性。
通过在热循环仪中选择合适的循环次数来执行PCR循环。
PCR循环完成后,通过在含有溴化乙锭的琼脂糖凝胶上运行来确定扩增产物。
将PCR混合物与凝胶上样缓冲液混合。琼脂糖凝胶电泳中常用的凝胶上样缓冲液是溴酚蓝。凝胶上样缓冲液赋予蓝色,其中存在的甘油使混合物具有重量,因此它不会从槽中溢出。
在孔中与PCR混合物一起加载标记,以确定电泳的完成情况。
将凝胶连接到电源,并让其运行,直到溴酚蓝到达另一端。此后,关闭电源并取出凝胶。
在透射仪下观察带有扩增片段的凝胶。
RAPD的优点
这项技术最重要的优点之一是它非常快速且易于测定。
只需要非常少量的DNA,因为它可以使用聚合酶链式反应进行扩增。
不需要序列数据来构建引物,因为随机引物参与模板DNA的扩增。
由于RAPD分布在整个DNA中,因此它们具有非常高的基因组丰度。
在一个循环中产生大量的片段。
RAPD的缺点
待分析的DNA应具有非常好的质量,也应具有高分子量,并且应纯化,并应采取严格的预防措施以避免任何交叉污染,因为使用的短引物能够扩增各种生物体中的DNA。
由于其重现性低,并且所用酶对反应条件高度敏感,因此该方法需要高度复杂的实验程序。
此方法不依赖于片段的位置,因此无法根据基因座解释结果,并且大小相似的片段可能不是同源的。
RAPD的应用
这项技术可用于研究某些基因连锁或密切相关的物种。
该方法已用于基因作图研究,以弥补其他分子标记无法实现的不足。
该技术的一些变体已被用来提高其灵敏度。例如,DNA扩增指纹图谱使用非常短的引物来产生大量的片段。另一种变体是任意引物聚合酶链式反应,它使用大的任意引物进行扩增。
它也可用于研究种群和进化遗传学。
它用于确定某些生物体中的抗农药性。
结论
RAPD的独特性在于它不需要知道要扩增的基因组序列,并且通过聚合酶链式反应扩增随机序列。RAPD的其他变体也已用于系统发育研究。
但是,由于扩增了随机序列,因此难以正确解释结果,因此使用更灵敏的技术来克服此限制。