探針:標記方法很多,常用的有同位素標記和生物素標記。雜交方法可分為液相雜交和固相雜交。
雜交技術:目前廣泛使用的是固相雜交。在這種方法中,待檢測的單鏈核酸樣品(如果是雙鏈,就必須變性成單鏈)首先與硝酸纖維素膜結合,然後與溶液中的標記探針雜交。結合電泳和放射自顯影,得到雜交圖譜,然後進行定性或定量分析。分子雜交廣泛用於生物化學和分子生物學,作為檢測和鑒定核酸片段堿基序列的手段。在醫學領域已用於某些病毒或細菌引起的感染性疾病的診斷。它也可以用於基因工程。來自不同蛋白質來源的亞基的結合過程也可以稱為雜交。
在液相分子雜交中,兩個來源的核酸分子都在溶液中,可以自由移動,其中壹個經常用同位素標記。復性動力學數據的分析可以揭示真核生物基因組結構的概況,如各種重復序列的含量和分布。在固相分子雜交中,壹個核酸分子固定在不溶性介質中,另壹個核酸分子在溶液中,兩種介質中的核酸分子可以自由接觸。常用的培養基有硝酸纖維素濾膜、羥基磷灰石柱、瓊脂和聚丙烯酰胺凝膠。早期,以瓊脂為固定介質的分子雜交被用於確定細菌與人類DNA的同源性。
(1)固相雜交
首先,參與反應的核酸鏈被固定在固體支持物上,反應核酸在溶液中是遊離的。固體支持物包括硝酸纖維素濾膜、尼龍膜、乳膠顆粒、磁珠和微孔板。由於固相雜交的優點,例如容易沖洗和去除未雜交的遊離片段,容易檢測留在膜上的雜交體和防止靶DNA的自復性,所以它是最常用的。常用的固相雜交類型包括菌落原位雜交、斑點雜交、狹縫雜交、Southern印跡雜交、Northern印跡雜交、組織原位雜交和夾心雜交。
(2)液相雜交
參與反應的兩條核酸鏈在溶液中都是遊離的。壹種研究最早,操作復雜的雜交類型,雖然在過去30年中有時使用,但不如固相雜交普遍。主要缺點是雜交後很難除去溶液中多余的未雜交探針,誤差很大。近年來,由於雜交檢測技術的不斷完善和商品化基因探針診斷試劑盒的實際應用,推動了液相雜交技術的快速發展。
編輯本節固相膜核酸分子雜交(1)菌落原位雜交
(克隆原位雜交)
將細菌從培養板轉移到硝酸纖維素濾膜上,然後裂解濾膜上的菌落以釋放DNA,然後將DNA幹燥並固定在膜上,並與32P標記的探針雜交。用放射自顯影術檢測菌落的雜交信號,並與平板上的菌落進行比對。
(2)點雜交
(斑點印跡)
方法是將被測標本點在膜上,烘烤固定。該方法耗時短,可用於半定量分析,在壹張膜上可同時檢測多個樣品。為了采樣準確方便,市面上有很多流形,比如MinifoldI和II,Bio-Dot(Bio-Rad)和Hybri-Dot,都有很多孔。當樣品加入孔中時,它將在負壓下以斑點或狹縫的形式流向膜。反復沖洗進樣孔,取出膜烘烤或用紫外線照射固定樣品。這時膜就可以雜交了。
(3)Southern雜交
(南方抽簽)
它是研究DNA圖譜的基礎技術,在基因診斷DNA圖譜分析和PCR產物分析中具有重要價值。基本方法是用限制性內切酶消化DNA樣品,然後用瓊脂糖凝膠電泳分離酶解片段,再通過堿變性,用Tris緩沖液中和,將DNA從凝膠上轉移到硝酸纖維素濾膜(尼龍膜也長期使用)上,幹燥固定後用於雜交。DNA片段在凝膠中的相對位置在轉移到濾膜的過程中得以保持。附著在濾膜上的DNA與32P標記的探針雜交,通過放射自顯影確定與探針互補的每個DNA條帶的位置,從而可以確定許多酶解產物中含有特定序列的DNA片段的位置和大小。
(4)Northern雜交
(northern印跡)
DNA印跡技術由Southern於1975創立,被稱為Southern印跡技術。Northern印跡因其對應DNA而被稱為northern印跡雜交,與此原理相似的蛋白質印跡被稱為western印跡。Northern印跡雜交的RNA印跡與Southern印跡雜交的DNA印跡相似,只是在註射前用甲基氧化汞、乙二醛或甲醛使RNA變性,而不是用NaOH,因為它會水解RNA的2’-羥基。RNA變性後,有利於在轉移過程中與硝酸纖維素膜結合。也可以在高鹽中轉移,但烘烤前與膜結合不牢固,所以轉移後不能用低鹽緩沖液洗膜,否則會洗脫RNA。不能在凝膠中加入EB,因為它影響RNA和硝酸纖維素膜的結合。為了確定片段大小,可以在相同的凝膠中加入標記進行電泳,然後切下標記凝膠,染色並拍照。樣品膠由北方轉移,標記膠著色的方法是在暗室中用含5μg/mlEB的0.1mol/L醋酸銨浸泡10min,然後在水中即可脫色。在紫外光下用初級成像相機拍照時,有色RNA膠應盡量少接觸紫外光。如果暴露在太多的紫外線下或白熾燈下太久,RNA信號就會減弱。從瓊脂糖凝膠中分離全功能mRNA時,甲基氫氧化汞是壹種強有力的可逆變性劑,但有毒性,所以很多人喜歡用甲醛作為變性劑。所有操作應避免核糖核酸酶汙染。
(5)組織原位雜交
(組織內雜交)
簡稱原位雜交,是指組織或細胞的原位雜交,不同於菌落的原位雜交。菌落原位雜交需要裂解細菌釋放DNA,然後雜交。經過適當的處理後,原位雜交增加了細胞的滲透性,並允許探針與DNA或RNA雜交。因此,原位雜交可以確定探針互補序列在細胞中的空間位置,具有重要的生物學和病理學意義。例如,密集染色體DNA的原位雜交可用於顯示特定序列的位置;核DNA在分裂時的雜交可以研究染色質中特定序列的功能排列;與細胞RNA雜交可以準確分析任何RNA在細胞和組織中的分布。此外,原位雜交也是顯示細胞亞群分布和趨勢以及病原微生物存在方式和位置的重要技術。
用於原位雜交的探針可以是單鏈或雙鏈的DNA或RNA探針,探針的長度通常為100 ~ 400 nt,過長會降低雜交效率。最近的研究結果表明,寡核苷酸探針(16 ~ 30 nt)可以自由進出細菌和組織的細胞壁,雜交效率明顯高於長探針。因此,寡核苷酸探針和不對稱PCR標記的小DNA探針或體外轉錄標記的RNA探針是組織原位雜交的優選探針。