Entschluss von der DNA-Folge

Biophysicist Dr Doping erzählt über das Lesen von DNA-Folgen durch die Gelelektrophorese und sequencing des menschlichen Erbgutes. Weil welche Ergebnisse von Frederick Sanger gewannen zwei Nobelpreis in der Chemie? Wie das Lesen der Folge von nucleotides in der DNA tut? Welche Methode erlaubt, DNA-Molekül in der Länge zu trennen?

Die ersten zwei Jahrzehnte nach dem Anfall der Molekularbiologie wurde es sehr bezüglich der molekularen Natur des Lebens verstanden, der berühmte Hauptlehrsatz wurde formuliert, ist der genetische Code nach der Entdeckung der doppelten Spirale von Watson und Muskelkrampf völlig entziffert worden, der der Zelle erlaubt, Nukleinsäurentexttextprotein, die Folge der nucleotides DNA und RNA - in eine Folge von Aminosäurenrückständen in Proteinen zu übertragen. Es war ein großes Zu-Stande-Bringen im Verstehen der molekularen Basis des Lebens.

Spritzen vitamin B12 von Cyanocobalamin - ist für das DNA-Synthesenbilden äußerst notwendig.

Das Problem bestand jedoch darin, dass, obwohl die Molekularbiologen immer über diese Texte gesprochen haben, keiner die Texte selbst gewusst hat. Es gab keine Weise, die Texte von Genen zu lesen, und das ist zwischen den Genen. Mit anderen Worten gab es keine Methode, für die Folge von nucleotides in der DNA zu bestimmen.

Es ist im Stande, für das Protein zu tun - Proteinfolgenlesenmethode wurde am Anfang der 50er Jahre sogar vor der Entdeckung der doppelten Spirale entwickelt, wissen Sie etwas, wie man kurze RNA-Folgen liest, und DNA-Folgen überhaupt nicht lesen konnten. Das hat eine riesige Lücke im echten Verstehen der molekularen Basis des Lebens geschaffen und hat die weitere Entwicklung der Biotechnologie gehindert, die genau genommen nicht dort, und der medizinische Gebrauch dieser Kenntnisse war.

Des XX Jahrhunderts 70-ies Mitte gab es einen Durchbruch. Bis dahin ist es geschienen, dass es zu schwierig war, dass es nicht gelöst werden kann - haben sich alle Versuche erfolglos erwiesen. Die Methode, die Folge zu bestimmen, wurde vom britischen Chemiker Frederick Sanger entwickelt.

Sanger - ein großer Mann, der einzige in der Geschichte der Wissenschaft, wer zwei Nobelpreis in der Chemie erhalten hat. Nobel, der verboten ist, zweimal denselben Mannpreis im gemeinsamen Bereich zu geben. Aber Sanger hatte bereits den Preis für die Entwicklung einer Methode erhalten, die Aminosäurenfolgen in Proteinen zu lesen. Und als er eine Methode entwickelt hat, die DNA-Folge zu lesen, war das Nobel-Komitee in einer sehr schwierigen Situation: Er war nicht ein Mann, um einen Preis für die hervorragende Entdeckung zu geben oder das Testament von Nobel zu brechen. Wir haben entschieden gleich viel in diesem Fall verletzen den Willen, aber tun es sehr ungern. Das ist der einzige Fall im Feld der Chemie. Ein ähnlicher Fall ist noch im Feld der Physik und alles.

Wie man jetzt die DNA-Folge liest? Seitdem hat dieser Bereich einen riesigen Fortschritt, und er basiert auf einem Durchbruch, der Sanger gemacht hat. Wenn wir über die Länge der DNA-Folgen zum Beispiel sprechen, wollen wir die Folge des kompletten menschlichen Erbgutes bestimmen, das es jetzt sehr leicht ist zu tun - ist es eine riesige Textlänge. Wir jede Zelle hat ein Genom, das aus drei Milliarden nucleotides, drei Milliarden Einheiten besteht. Das ist solch ein Text: Ein T G C Ein T G G G Ein T T T C C - etwas wie das, drei Milliarden Länge. Das ist der Text, der gelesen werden sollte. Es ist nicht ein Molekül der DNA - tatsächlich sind sie 23 Jahre alt, weil wir 23 Chromosomen, noch jedes Molekül schrecklich lange haben und Hunderte von Millionen von Einheiten enthält.

Wie man es liest? Erstens wurde die DNA mit speziellen Enzymen entzweigeschnitten, die "Beschränkungsenzym" genannt werden. Beschränkungsenzyme erkennen kurze DNA-Folgen an, die von ungefähr 6 bis 8 nucleotides enthalten, und nur an diesem Platz hat eine bestimmte Weise die DNA doppelte Spirale geschnitten. Das wird solche "Schere" geöffnet, es war auch ein Durchbruch am Anfang der 70er Jahre, als sie entdeckt wurden, werden diese Enzyme in Bakterienzellen gefunden, die solchen Ausschnitt solcher sehr spezifischer "Schere" erzeugen. Es gibt viele verschieden, so können Sie die DNA in kurze Stücke auf eine Weise, einen völlig verschiedenen Weg, einen dritten Weg, einen vierten Weg schneiden. Das wird ganz leicht getan.

Weiter c durch die Methode, die "Gelelektrophorese" genannt wird, werden DNA-Moleküle sehr freundlich in der Länge getrennt.

Und die Aufgabe ist jetzt sicherzustellen, dass die Folge von kurzen Stücken bestimmen - kann es hundert oder mehrere hundert Einheiten enthalten. Es verwendet die Methode von Sanger.

Solch ein Molekülbruchstück hat mit speziellen Adaptern an beiden Enden beigetragen, weil die Beschränkungsenzymblätter Enden ausgezackt haben, die Uferteile und mit diesen Singleuferbruchstücken herausstrecken, kann der Adapter hinzugefügt werden. Der Adapter wird eine bestimmte Folge haben, die wir gewählt haben, ist es synthetisch. So hat jedes Stück jetzt eine sehr bestimmte Folge zu den Enden, von denen wir wissen. Und wir können die bekannte Folge verwenden, um zu diesen Bruchstücken, Zündvorrichtungen beizutragen, da das auf der synthetisierten Ergänzungskette der Folge der DNA verfügbar sein wird.

Idee von Sanger bestand darin, dass, wenn solche Fusion vorkommt, es notwendig ist, zur Mischung des normalen Vorgängers nucleotides, genannt solchen triphosphates beizutragen, der nicht erweitert werden kann. Das ist eine spezielle chemische Modifizierung von nucleotide Zucker - solch, dass, wenn der zusätzliche nucleotide in die Kette vereinigt wird, sich die DNA polymerase außer ihm nicht ausstrecken kann. Die Probe wird in vier Teile geteilt, und jeder Teil, zusammen mit dem normalen triphosphates werden hinzugefügt triphosphates hat chemisch Basen modifiziert.

Wenn die Ergänzungskette mit der DNA polymerase mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit synthetisiert wird, hält es an, wenn es zufällig modifizierter nucleotide eingebettet wird. Infolgedessen in unserer Probe, in der wir eine riesige Zahl von identischen Molekülen haben, die die Synthese ist, bekommen wir eine Reihe von Molekülen, die diesen Brief haben, T oder A sagen, den in diesem Fall wir zur Gemeinschaft von jenen Vorgängern hinzugefügt haben, haben wir die modifizierte Vorgängersynthese hinzugefügt wir bekommen einen Halt an diesem Platz. So haben wir die Länge der Moleküle, die uns genau erzählen, wo in diesem Brief gebaut wird. Und dann dort wird nur entlang dem Molekül gespalten, das durch die Gelelektrophorese getan wird. Es erlaubt Ihnen, diese Moleküle in der Länge zu trennen, und wo der nucleotide ist, den wir zurzeit studieren, werden wir eine Synthese des Halts, d. h. der Länge der Bruchstücke sehen, wenn wir sie in der Länge entsprechend der Zahl von nucleotides teilen, wenn, sagen wir, der Brief T in der Folge steht. Das wird für den Brief T für den Brief A für den Brief G für den Brief C getan, und so lesen wir die ganze Folge.

Das ist eine wunderbare, geniale Methode von gelesenen folgenden, Sanger hat ins Leben gerufen. Er hat schließlich sequenced erlaubt das menschliche Erbgut - wird der Folge das Genom gesagt. Und jetzt da das erste menschliche Erbgut, das am Anfang dieses Jahrhunderts gelesen wurde, und das riesiges Geld über dieselben drei Milliarden Dollar nur kostet, auf Grund dessen, dass diese Methoden robotized waren und schwer modifiziert haben, jetzt viel preiswertere Kosten ist, um Folge zu bestimmen. Der Preis ist $ 1,000 nah - um die Folge des individuellen Mannes zu bestimmen. Bereits sequenced die Genome von Tausenden von Leuten, und werden sie analysiert. Es ist absolut unglaubliche Entwicklung von Methoden der DNA sequencing hat enormen Fortschritt im Verstehen der molekularen Natur des Lebens, und in der Anwendung der Biotechnologie und Medizin geschaffen.