什么是限制性位点相关DNA (RAD)标记
介绍
限制性位点是DNA上被限制性内切酶识别并切割成较小片段的独特位点。它们也被称为识别位点。这些限制性位点及其识别彻底改变了基因工程和克隆技术领域。在此基础上开发了多种分子标记。
在本系列中,近年来开发了限制性位点相关DNA (RAD) 标记,这些标记已用于确定单核苷酸多态性和构建遗传图谱。与特定限制性内切酶相关的每个位点都可以通过这些短的RAD标签在基因组范围内表示。
限制性位点相关DNA (RAD) 标签
RAD标签是从RAD位点获得的,通常是通过特定方法扩增的DNA片段,以产生RAD文库。该文库包含许多RAD标签。这些标签用于数量性状基因座分析(QTL)和SNP分析。
RAD标记于2006年由Eric Johnson和William Cresko在果蝇(D. melanogaster)中首次通过DNA微阵列鉴定,后来被用作下一代标记。
RAD标签的分离
RAD标签最重要的方面之一是它使用侧翼限制性位点的DNA序列,其密度取决于过程中使用的限制性内切酶类型。
还有其他方法,如AFLP和RFLP,它们使用限制性位点来检测遗传多态性,而RAD则使用简化表示法来实现相同目的。
此过程的第一步涉及使用合适的限制性内切酶消化双链DNA,以产生侧翼序列。
在下一步中,将生物素化的适配器添加到这些侧翼序列中。生物素化是向蛋白质分子添加生物素的过程。生物素与亲和素和链霉亲和素具有非常高的亲和力,可用作探针。
一旦片段被生物素化,它们就会受到剪切力的作用导致片段收缩,然后使用链霉亲和素磁珠分离这些片段,并用于DNA微阵列分析。
但是,上述过程容易出错,因此为了降低错误率并使其成为高通量方法,可以使用Illumina平台代替生物素化分子。
此过程涉及使用合适的限制性内切酶消化DNA分子,然后将其与P1适配器(第一个适配器)连接。
连接后,对其施加剪切力以收缩DNA片段,然后将其与P2适配器(第二个适配器)连接。
当两个适配器都连接后,对片段进行PCR扩增,以特异性扩增包含两个适配器的片段。
P1适配器具有分子标识符,它只是一个小的DNA序列条形码,用于识别在同一反应中测序和合并的DNA样本。
RAD标记的鉴定
分离RAD标记后,可用于检测单核苷酸多态性。限制性位点相关标记是DNA上的这些多态性位点。
早些时候,RAD标签与微阵列的杂交用于检测RAD标记,但由于微阵列的灵敏度较低,因此有可能破坏限制性位点并导致随后丢失RAD标签。为了避免这种情况,如今已使用高通量测序技术。
此外,获得的遗传标记密度远低于高通量技术。
RAD标签方法的改进
ddRAD测序
这里dd代表双酶切RAD测序方法。该技术于2012年开发,旨在降低传统RAD标签测序方法的成本。在这种方法中,使用两种限制性内切酶代替一种,并且取代了用于DNA收缩的剪切步骤。
此方法可用于全基因组测序,以研究群体分化及其对特定条件的适应。
hyRAD方法
该方法于2016年开发,作为ddRAD方法的扩展。该方法非常强大,因为它有助于即使在DNA降解的情况下也对直系同源基因座进行测序。
在这种方法中,在通过ddRAD测序生成目标片段后,对鸟枪文库进行富集,并将其用作杂交捕获探针。
此方法不依赖于限制性位点的存在,并且对DNA中的基因座具有更好的覆盖率。
RAD标记的应用
由于RAD标记具有成本效益和高通量,因此可用于研究数量性状基因座、进化遗传学、群体研究、关联作图和生态遗传学。
它是流行的简化表示文库测序方法之一,它降低了基因组的复杂性,从而可以更好地覆盖侧翼限制性位点的片段。
结论
限制性位点相关技术是基因组测序的强大工具,与传统的限制性相关技术(如RFLP、AFLP和RAPD)相比,它具有多种优势,因为它可以同时检测、验证和评分标记。它甚至可以用于那些参考基因组不可用的生物体。
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