DNA Fingeraftryk: Principper og teknikker for DNA Fingerprinting

Læs denne artikel for at lære om DNA Fingerprinting: Principper og teknikker for DNA Fingerprinting

Historisk aspekt:

Undersøgelsen af ​​fingre, palme- og såltryk kaldes dermatoglyfer.

Image Courtesy: www2.wmin.ac.uk/~redwayk/lectures/images/DNA_fingerprinting_01.jpg

Det har været et emne af menneskelig interesse siden primitive tider, når manden plejede at jage efter sin mad ved hjælp af dyrets fodtryk. Videnskaben om fingeraftryk blev først brugt af Sir William Herschel som en identifikationsmetode i 1858. I Indien blev videnskaben om fingeraftryk ved en tilfældighed opdaget under en mordundersøgelse i Jalpaiguri i 1897.

Alec Jeffreys (1984) opfandt DNA fingerprintingsteknikken ved Leicester University, Det Forenede Kongerige. Dr. VK Kashyap og Dr. Lalji Singh startede DNA fingerprinting teknologi i Indien på CCMB (Center for Cell og Molekylærbiologi) Hyderabad.

Hvad er DNA-fingeraftryk?

DNA-fingeraftryk (også kaldet DNA-typing eller DNA-profilering). Det er en teknik til bestemmelse af nukleotidsekvenser af bestemte områder af DNA, der er unikke for hver enkelt individ. Hver person har et unikt DNA-fingeraftryk.

I modsætning til et konventionelt fingeraftryk, der kun sker ved fingerspidserne og kan ændres ved kirurgi, er et DNA-fingeraftryk det samme for hver enkelt celle, væv og organ. Det kan ikke ændres ved nogen kendt behandling. Den ideelle måde at skelne et individ på - fra andre mennesker ville være hans eller hendes hele genomiske DNA-sekvens.

Princippet om DNA-fingeraftryk:

Af deres forskelle giver ca. 0, 1% eller 3 x 10 ⁶ basepar (ud af 3 x 10 ⁹ bp) individualitet for hvert menneske. Humant genom har mange små ikke-kodende men arvelige sekvenser af baser, der gentages mange gange. Disse sekvenser forekommer nær telomer, centromerer, Y-kromosom og heterokromatisk område. Området med samme rækkefølge af baser gentages flere gange kaldes gentagne DNA.

De kan adskilles som satellit fra bulk-DNA'et under densitetsgradientcentrifugering og kaldes derfor satellit-DNA. I satellit-DNA er gentagelse af baser i tandem. Afhængig af længde, basissammensætning og antal tandemly-gentagne enheder har satellit-DNA'er underkategorier som mikrosatellitter og mini-satellitter. Satellit-DNA'er viser polymorfisme. Betegnelsen polymorfisme anvendes, når en variant på et locus er til stede med en frekvens på mere end 0, 01 population.

Variationer opstår på grund af mutationer. Mens mutationer i gener producerer alleler med forskellige udtryk, har mutationer i ikke-kodende repetitive DNA ingen umiddelbar virkning.

Disse mutationer i de ikke-kodende sekvenser er stablet op med tiden og danner grundlaget for DNA-polymorfisme (variation på genetisk niveau opstår som følge af mutationer). DNA-polymorfisme er grundlaget for genetisk kortlægning af humant genom samt DNA-fingerprintning.

Korte nucleotid gentagelser i DNA'et er meget specifikke for hvert individ og varierer i
Nummer fra person til person, men er arvet. Disse er 'Variable Number Tandem Repeats' (VNTRs). Disse kaldes også "minisatellites". Hver enkelt arver disse gentagelser fra hans / hendes forældre, der bruges som genetiske markører i en personlig identitetstest.

For eksempel (Fig. 6.39) kan et barn arve et kromosom med seks tandem gentagelser fra moderen, og det samme tandem gentages fire gange i den homologe kromosom, der arves fra faderen. En halvdel af barnets VNTR-alleler ligner moderens og den anden halvdeles med den af ​​faderen.

Teknik til DNA Fingerprinting (Fig. 6.40):

(i) DNA'et ekstraheres fra kernerne af hvide blodlegemer eller af spermatozoer eller af hårfollikelcellerne, der klamrer sig til hårets rødder, der er faldet eller trukket ud.

(ii) DNA-molekylerne brydes først ved hjælp af enzym-restriktionsendonuklease (kaldet kemisk kniv), der skærer dem i fragmenter. DNA-fragmenterne indeholder også VNTR'erne.

(iii) Fragmenterne adskilles i overensstemmelse med størrelsen ved gelelektroforese.

(iv) Fragmenter af en bestemt størrelse med VNTR'er multipliceres gennem PCR-teknik. De behandles med alkaliske kemikalier for at opdele dem i enkeltstrengede DNA'er.

(v) De separerede fragmenter af enkeltstrenget DNA overføres på en nylonmembran.

(vi) Radioaktive DNA-prober med gentagne basesekvenser komplementære til mulige VNTR'er hældes over nylonmembranen. Nogle af dem vil binde til de enkeltstrengede VNTRs. Metoden til hybridisering af DNA med prober kaldes Southern Blotting, efter opfinderens navn, EM Southern (1975). Nylonmembranen vaskes for at fjerne ekstra prober.

(vii) En røntgenfilm udsættes for nylonmembranen for at markere de steder, hvor de radioaktive DNA-prober har bundet til DNA-fragmenterne. Disse steder er markeret som mørke bånd, når røntgenfilm er udviklet. Dette kaldes autoradiografi.

(viii) De mørke bånd på røntgenfilm repræsenterer DNA-fingeraftryk (= DNA-profiler).

Anvendelser af DNA Fingerprinting:

(i) Individualitet:

Ligesom hudfingerprint (dermatoglyphics) kan DNA fingerprintning hjælpe med at skelne et menneske fra en anden med undtagelse af monozygotiske tvillinger,

(ii) Faderskabs- / moderskabstvister:

DNA fingerprinting kan identificere den ægte genetiske mor, far og afkom,

(iii) Human Lineage:

DNA fra forskellige sandsynligheder bliver undersøgt for at finde ud af menneskelig slægtskab,

iv) arvelige sygdomme

Teknikken bruges til at identificere gener forbundet med arvelige sygdomme,

(v) Forensics:

DNA fingerprinting er meget nyttigt i påvisning af kriminalitet og juridiske aktiviteter. DNA-fingeraftryk har vist, at Dhanu, den menneskelige bombe, var den virkelige morder af Shri Rajiv Gandhi, den tidligere premierminister i Indien,

(vi) Sociologi:

Det kan identificere racegrupper, deres oprindelse, historiske migration og invasioner. Genografi er undersøgelsen af ​​menneskers trækhistorie.