Hoe worden DNA-microarrays gebruikt in de studie van genomica

Een DNA-microarray is een verzameling DNA-vlekken die aan een vast oppervlak is bevestigd. In de studie van genomica kunnen DNA-microarrays worden gebruikt om gelijktijdig de expressieniveaus van een groot aantal genen te meten of om de verschillende regio's van een genoom te bestuderen.

De microscopische chips die in DNA-microarrays worden gebruikt, bestaan ​​uit zeer specifieke probes die complementair zijn aan doelwit-DNA-sequenties. Deze sondes kunnen een deel van genen zijn. Daarom kan elke DNA-vlek een bepaald DNA-fragment van een genoom bevatten. De informatie over de genoomsequenties kan worden gebruikt om het volledige transcriptieprogramma van een bepaald organisme te analyseren tijdens ontwikkelingsprocessen of specifieke fysiologische reacties..

Key Areas Covered

1. Wat zijn DNA-microarrays
     - Definitie, doel, vlekken
2. Hoe worden DNA-microarrays gebruikt in de studie van genomica
     - Analyse van transcriptie

Sleutelbegrippen: cDNA, DNA Microarray, Fluorescentie, Genoomsequenties, mRNA, transcriptie

Wat zijn DNA-microarrays

DNA-microarray verwijst naar een verzameling hoge dichtheid, enkelstrengs DNA-moleculen bevestigd aan een vast oppervlak. Het wordt gebruikt in de analyse van de expressie van duizenden genen tegelijkertijd. In het algemeen wordt ongeveer 1 kb portie uit het coderende gebied van elk gen aangebracht op dicht op elkaar geplaatste vlekken op het oppervlak van een microscopisch objectglaasje. Typisch bevat een array / gen-chip van 2 x 2 cm ongeveer 6000 DNA-plekken. Een DNA-microarray-chip wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: DNA-microarray

Hoe worden DNA-microarrays gebruikt in de studie van genomica

DNA-microarrays kunnen worden gebruikt om de expressie van genen in het genoom te identificeren. Dit proces omvat isolatie van het totale mRNA van een bepaald type cellen onder een gedefinieerde fysiologische toestand. Vervolgens worden reverse transcriptiereacties uitgevoerd om cDNA uit mRNA te produceren. Hier worden DNA-primers gebruikt samen met DNA-nucleotiden die een lage concentratie van gemerkte nucleotiden met groene fluorescerende kleurstof bevatten. Dit cDNA wordt gehybridiseerd met de complementaire DNA-probes in de chip. Als twee genomen moeten worden vergeleken, kan het cDNA van het tweede genoom worden gelabeld met een fluorescente kleurstof met een andere kleur, zoals rood. De procedure van DNA-microarray is weergegeven in Figuur 2.

Figuur 2: DNA-microarrayprocedure

De genchip kan worden geanalyseerd onder de scanning-lasermicroscoop voor de emissie van fluorescentie. De juiste hybridisatie van doel-DNA met DNA-probes in de DNA-microarray geeft de overeenkomstige kleur van fluorescentie. Omdat de DNA-microarray wordt geproduceerd door toepassing van bekende DNA-sequenties, kunnen de tot expressie gebrachte genen in het genoom worden geïdentificeerd. De kennis van DNA-sequenties verkregen via genomica is van cruciaal belang bij de productie van DNA-microarrays, specifiek voor een bepaald doelgenoom.

Conclusie

DNA-microarrays zijn microscopische chips die vlekken van gedefinieerde DNA-sondes bevatten. Deze vlekken kunnen worden gehybridiseerd met het DNA dat is bereid uit een doelgenoom om de niveaus van expressie onder een specifieke fysiologische toestand te identificeren.

Referentie:

1. Lodish, Harvey. "DNA Microarrays: analyse van genoom-wijde expressie." Moleculaire celbiologie. 4e editie., National Library of Medicine, 1 januari 1970, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "DNA-microarray" door Guillaume Paumier (gebruiker: guillom) - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Microarray-schema" per gebruiker: Larssono - Eigen werk van de oorspronkelijke uploader (publiek domein) via Commons Wikimedia