抑制消减杂交的原理及应用
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抑制性减法杂交技术1996年,L. Diatchebko在RDA的基础上建立了抑制性减法杂交(supression subtractive hybridization, SSH)技术,该技术是RDA技术的发展,能有效克服RDA或cDNA RDA技术难以解决的问题,如两者不能用于分离两组基因表达差异较小的基因,也不能用于研究存在上调表达的基因等。
(1) SSH的主要原理SSH的核心技术是抑制性PCR (suppression PCR ),它是一种将检测子cDNA单链标准化步骤和消减杂交步骤结合为一体的技术。
其中标准化步骤均等了检测子中的cDNA单链丰度,而消减杂交步骤去除了检测子和驱赶子之间的共同序列,使检测子和驱赶子之间不同的序列得到扩增。
因此SSH显著增加了获得低丰度表达差异cDNA的概率,简化了对消减文库的分析。
抑制PCR是利用链内复性优先于链间复性的原理,使非目标序列片段两端的长反向重复序列(long inverted repeats)在复性时产生“锅柄样”(panhandle-like)结构或“发夹结构”而无法与引物配对,从而选择性地抑制了非目标序列的扩增。
同时,根据杂交的二级动力学原理,丰度高的单链cDNA复性时产生同源杂交速度要快于丰度低的单链cDNA,从而使得丰度存在差异的cDNA相对含量趋于基本一致。
(2)SSH的基本过程如图所示,SSH的主要步骤包括:限制性核酸内切酶切割,产生大小适当的平头末端cDNA片段。
②将检测cDNA分成均等的两份,分别接上接头1或接头2,接头(adaptor)由一长链(40nt)和一短链(l0nt)组成的一端是平末端的双链cDNA分子。
长链3′端与cDNA5′端相连。
长链外侧序列(约20nt)与第一次PCR引物序列相同,内侧序列则与第二次PCR引物序列相同。
此外,接头上含有升启动子序列及内切酶识别位点(如Not I, Srf I, Sma I和Xba I等),为以后将该片段插入克隆载体和测序提供便利。
抑制性消减杂交技术(SuppressionSubtractiveHybridization,SSH)是Diatchenko等于1996年依据消减杂交和抑制PCR发展起来的一种分离差异表达基因的新方法[1,2],该技术具有假阳性率低、筛选效率高、操作简单等优点,特别适用于克隆分析造成某种特殊表型的目的基因及其功能。
而消减文库是使用两种遗传背景相同或大致相同但在个别功能或特性上不同的材料(如同类菌种的高产、低产品系),提取mRNA经反转录合成cDNA,在一定条件下用大大过量的不含目的基因的一方作为驱动子(Driver),与含有目的基因的试验方(Tester)进行杂交,选择性的去除两部分共同基因杂交形成的复合物,最后将含有相关目的基因的未杂交部分收集后,连接到载体形成文库。
高等真核生物的所有生命现象,例如细胞生长、器官形成、恶性转化、特定代谢产物分泌等都是基因选择性表达的结果,要弄清这些生命现象的分子调节机制,就要对选择性表达的基因进行分离、克隆、序列分析,然后研究其氨基酸组成,表达产物的结构功能。
抑制性消减杂交技术为寻找表达基因和研究已知基因的新生物学功能提供了一个有利工具。
1SSH的基本原理与过程[3,4]1.1提取样本mRNA,利用随机引物反转录为双链cDNA,将不含目的基因的一方作为驱动子(Driver),含有目的基因的样品称为试验方(Tester)。
1.2用识别四碱基的限制性内切酶RsaI(或HaeⅢ)酶切。
双链cDNA经酶切后,每个片段一般小于600bp,可防止长链cDNA片段所形成的复杂结构干扰消减杂交。
1.3将testercDNA分成两组(1和2),分别于其5′端接上去磷酸化的接头1和接头2(adaptor1,adaptor2)。
两接头分别是具有一段反向末端重复序列的寡核苷酸序列,由一长链(约40余个核苷酸)和一短链(约10余个核苷酸)组成的双链DNA片段,长链外侧20余个核苷酸序列与第一次PCR引物序列相同,而内侧序列与第二次PCR引物序列相同。
・技术与方法・生物技术通报B I O TECHNOLOGY BULL ET I N2009年第5期抑制性消减杂交技术的应用李小庆 景志忠(中国农业科学院兰州兽医研究所家畜疫病病原生物学国家重点实验室农业部兽医公共卫生重点实验室甘肃省动物寄生虫病重点实验室,兰州730046) 摘 要: 基因的差异表达是调控各种生命活动的核心分子机制,而分离、克隆并进一步研究差异表达基因已成为现代分子生物学研究的热点,也是功能基因组学研究的重要内容。
在研究差异表达基因的诸多项技术中,抑制性消减杂交(SSH )技术具有特异性强、假阳性率低、灵敏度高和快速简便等优点,被广泛地应用于生命科学和医学领域的基因差异表达的研究中。
近年来,抑制性消减杂交(SSH )技术得到了相应的改进和完善,而在许多研究领域,该技术在广度和深度上都有了一些新进展。
主要就抑制性消减杂交技术的产生背景、原理、技术流程、特点及其最新应用研究进展等方面作简要综述。
关键词: 抑制性消减杂交 差异表达 功能基因 DS N 均一化技术 c DNA 微阵列Suppressi on Subtracti ve Hybr i di zati on Techn i que andProgress i n the Appli cati onL i Xiaoqing Jing Zhizhong(Lanzhou Veterinary R esearch Institute CAAS,Key Laboratory of Ani m al Parasitology of Gansu P rovince,Key Laboratory of Veterinary PublicHealth of M inistry of Agriculture,S tate Key Laboratory of Veterinary E tiological B iology,Lanzhou 730046) Ab s trac t: D ifferential exp ressi on of genes is the centralmolecular mechanis m of regulating all kinds of life acti ons 1Among all thetechnol ogies of identifying differential exp ressed genes,supp ressi on subtractive hybridizati on (SSH )is considered t o be with high s peci 2ficity,l ow backgr ound,high sensitivity,convenient mani pulati on,and had been widely app lied in life science and medicine research fields 1I n this paper,the p rinci p le,method,characteristics and the research p r ogress of SSH technique were intr oduced 1Key wo rd s: Supp ressi on subtractive hybridizati on D ifferential exp ressi on Functi onal genes DS N (dup lex 2s pecific nuclease )2nor malizati on method c DNA m icr oarray收稿日期:2008211211基金项目:国家自然科学基金项目(30871884),国家高新技术“863”项目(2006AA10A203),甘肃省支撑计划项目(0804NKCA076)作者简介:李小庆(19832),男,硕士,专业方向:畜禽疫病的分子生物学与免疫学通讯作者:景志忠,博士,研究员,主要从事病原与宿主的分子生物学与免疫学研究;E 2mail:zhizhongj@yahoo 1com 1cn 上世纪90年代以来,随着分子生物学技术的快速发展以及多物种包括人类的基因组全序列测定计划的陆续完成,分子生物学的研究热点已经从结构基因组研究转向基因功能和表达调控的功能基因组研究,于是多种用于差异表达分析的基因克隆技术相继问世。