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病毒的化学组成

梵高1年前 (2023-12-21)阅读数 7#综合百科
文章标签病毒探针

核酸是带有遗传密码的病毒基因组。病毒依所含核酸种类不同可分为DNA病毒和RNA病毒。动物病毒或含DNA,或含RNA;植物病毒除少数组外大多为RNA病毒;噬菌体除少数科外大多为DNA病毒。

DNA或RNA可以是线型的或环状的,可以是单链的或双链的。RNA可以分节段或不分节段,单链RNA又分正链的和负链的。

在分节段的RNA植物病毒中,常见多分体基因组,即同一病毒的几个RNA节段分别装入衣壳中,形成大小不同的颗粒,有的分装在两种颗粒中称二分体基因组,如豇豆花叶病毒;有的分装在3种颗粒中称三分体基因组,如黄瓜花叶病毒和雀麦花叶病毒。

通过遗传学和生物化学方法,已查明一些病毒的基因图谱。对MS2和ΦΧ174噬菌体。花椰菜花叶病毒、SV40和乙型肝炎病毒核酸的核苷酸序列,已全部查明。

①蛋白质病毒的主要组分,依其功能可分为衣壳蛋白、膜蛋白、糖蛋白和内在酶4类。

衣壳蛋白包裹核酸形成保护性的外壳。简单的病毒只有1种衣壳蛋白,较复杂的如腺病毒衣壳是由六邻体、五邻体和纤维3种蛋白构成的。在有包膜的病毒如流感和水疱性口炎病毒中,膜蛋白一方面与外层脂质相连结,另一方面又同内部的核壳相连结,起到维系病毒内外结构的作用。糖蛋白位于包膜表面,有的形成突起,如流感病毒的血凝素,能与细胞膜受体结合。病毒虽无完整的酶系统,但常含有一些特殊的酶,如流感病毒的神经氨酸酶和噬菌体的溶菌酶。此外,呼肠孤病毒科、弹状病毒科、正粘病毒科和副粘病毒科病毒粒中含RNA多聚酶,反录病毒科含反转录酶,均与核酸复制有关。已查明十几种病毒蛋白的全氨基酸序列。

②脂质存在于包膜中,包膜是在病毒成熟时从细胞质膜或核膜芽生获得的,所以病毒脂质常具有宿主细胞脂质的特征。用有机溶剂或去污剂破坏包膜脂质,可使病毒粒裂解。

③糖除核酸中的戊糖外,病毒包膜还含有与蛋白或脂质结合的多糖。

烟草花叶病毒、流感病毒和枯草杆菌噬菌体的电子显微镜照片和结构模式图(见植物病毒、正粘病毒科和细菌病毒)。

复制

病毒复制指病毒粒入侵宿主细胞到最后细胞释放子代毒粒的全过程,包括吸附、进入与脱壳、病毒早期基因表达、核酸复制、晚期基因表达、装配和释放等步骤。各步的细节因病毒而异。

吸附与进入

T4噬菌体先以其尾丝与大肠杆菌表面受体结合,随后尾鞘收缩,裸露出的尾轴穿入细菌外壁,把头部内储存的DNA注射到细菌体内。动物病毒也是先与细胞受体结合,以后或是靠细胞的吞噬作用进入,或是病毒包膜与细胞质膜融合后使核壳进入。植物病毒则是通过伤口侵入或通过媒介昆虫直接注入。一般情况下,病毒均须经脱壳,即脱去外被的蛋白质释放核酸,才能进行下一步复制。

基因表达

将其核酸上的遗传信息转录成信使核糖核酸(mRNA),然后再翻译成蛋白质。一般在核酸复制以前的称早期基因表达,所产生的早期蛋白质,有的是核酸复制所需的酶,有的能抑制细胞核酸和蛋白质的合成;在核酸复制开始以后的称晚期基因表达,所产生的晚期蛋白质主要是构成毒粒的结构蛋白质。早期和晚期蛋白质中都包括一些对病毒复制起调控作用的蛋白质。

转录

因病毒核酸的类型而异,共有6种方式:双链DNA(dsDNA)的病毒如SV40,其转录方式与宿主细胞相同;含单链DNA(ssDNA)的病毒如小DNA病毒科,需要通过双链阶段后再转录出mRNA;含单链正链RNA(ss+RNA)的病毒如脊髓灰质炎病毒、烟草花叶病毒和Qβ噬菌体,其RNA可直接作为信使,利用宿主的蛋白质合成机器合成它所编码的蛋白质;含单链负链RNA(ss-RNA)的病毒如水疱性口炎病毒和流感病毒,需先转录成互补的正链作为其mRNA,ssRNA的反录病毒如鸡肉瘤病毒和白血病病毒,需先经反转录成dsDNA而整含到宿主染色体中,于表达时再转录成mRNA,含dsRNA的呼肠孤病毒,则以保守型复制方式转录出与原来双链中的正链相同的mRNA。

有些病毒(如腺病毒和SV40)的基因是不连续的,有外显子与内含子之分,转录后有剪接过程,把内含子剪除而把外显子连接起来,才有mRNA的功能。多数病毒的mRNA还需经过其他加工,如在5′端加上“帽子”结构和在3′端加上多聚腺嘌呤核苷酸。

病毒基因转录所需酶的来源也不相同,如小DNA病毒科、乳多泡病毒科所需依赖于DNA的RNA多聚酶,都是利用宿主原有的酶;而弹状病毒科、正粘病毒科、副粘病毒科和呼肠孤病毒科所需的依赖于RNA的RNA多聚酶,以及反录病毒科所需的反转录酶,都是病毒粒自备的。

翻译

不同病毒mRNA翻译的方式是不同的。一般认为噬菌体的翻译是多顺反子的,如Qβ的RNA上有3个顺反子(为单个肽链编码的基因功能单位),可沿着1条mRNA独立地翻译出3种多肽。动物病毒的翻译是单顺反子的,即由其基因组转录成不同的mRNA,每种mRNA翻译成一种多肽。分节段基因组病毒如流感病毒和呼肠孤病毒,每1节段RNA构成1个顺反子,多分体基因组的植物病毒也是如此。脊髓灰质炎病毒的mRNA先被翻译成1个分子量为20万的巨肽,再经裂解成为衣壳蛋白和酶。

有些病毒如ΦΧ174,Qβ噬菌体和SV40等,存在基因重叠现象,即按读码位相不同而从同一核苷酸序列可以表达出一种以上的蛋白质。这是病毒经济地利用其有限的遗传信息的1种方式。

核酸复制

DNA病毒按照经典的沃森-克里克碱基配对方式进行DNA复制。乳多泡病毒的环状 DNA按“滚环”模式进行复制时,需要有核酸内切酶和连接酶参与。病毒RNA是通过半保留方式复制的,即以病毒RNA(vRNA)为模板,同时转录几个互补链(cRNA),cRNA转录完成并脱落后,又以同样方式再转录出新的vRNA。因此,在感染细胞中可以查出具有部分双链结构而又拖着多条长短不同单链“尾巴”(正在合成中的互补链)的“复制中间体”。

病毒核酸复制所需酶的来源也各不相同。SV40DNA合成所需的酶都来自宿主。含RNA的Qβ噬菌体、小RNA病毒科和含ssRNA的植物病毒所需RNA多聚酶的某个亚基,可能由病毒基因编码,而其他亚基来自宿主。疱疹病毒DNA复制所需的酶,部分地由病毒编码,如DNA多聚酶和胸苷激酶,可能还有核苷酸还原酶。痘类病毒的独立自主能力最强,甚至能在去核细胞中进行DNA复制,其基因组至少能为75种蛋白质编码,包括DNA多聚酶、胸苷激酶、脱氧核糖核酸酶和聚核苷酸连接酶。

装配与释放

病毒核酸和结构蛋白是分别复制的,然后装配成完整的病毒粒。最简单的装配方式(如烟草花叶病毒)是核酸与衣壳蛋白相互识别,由衣壳亚单位按一定方式围绕RNA聚集而成,不借助酶,也无需能量再生体系。许多二十面体病毒粒先聚集其衣壳,然后再装入核酸。有包膜的病毒,在细胞内形成核完后转移至被病毒修饰了的细胞核膜或质膜下面,以芽生方式释放病毒粒。T4噬菌体则先分别装配头部、尾部和尾丝,最后组合成完整病毒粒,裂解细菌而释放,其中有些步骤需酶的作用。

细胞水平上的感染类型和宿主反应

很早发现噬菌体感染有裂解性和溶源性之分。以大肠杆菌的λ噬菌体为例,裂解性感染于经历上述复制周期后产生大量子代病毒粒而将细菌裂解;而溶源性感染时,噬菌体DNA环化并整合到大肠杆菌DNA的特异性位点上,随着细菌的分裂而传给子代细菌,细菌不被裂解也不产生子代病毒粒。营养条件、紫外线或化学药物都能使溶性源感染转化为裂解性。动物的DNA病毒如 SV40、腺病毒、疱疹病毒等于感染敏感细胞(称为容许细胞)后,形成裂解性感染,而于感染不大敏感的细胞(称为不容许细胞)后,则形成转化性感染。转化性感染与溶源性感染相似,病毒DNA或其片段整合于细胞染色体上,并随细胞分裂而传给子代细胞,表达其部分基因(一般为早期基因),但不产生子代病毒粒,细胞也不死亡,但被转化成类似于肿瘤细胞,可无限地传代。另一方面,RNA肿瘤病毒(如鸡肉瘤病毒)必须先将其RNA反转录成dsDNA并整合到细胞染色体上,才能进行复制,所以这种感染方式是独特的,既是转化性感染,又产生大量病毒粒。

宿主细胞对病毒感染的反应有4种:无明显反应、细胞死亡、细胞增生后死亡和细胞转化。例如,副粘病毒SV5在细胞培养中产生大量病毒而不引起明显反应。多数病毒感染敏感细胞时,由于抑制了细胞核酸和蛋白质合成而引起细胞死亡。痘病毒感染时,先刺激细胞多次分裂然后死亡,造成痘疱病灶。DNA病毒和RNA肿瘤病毒则引起细胞转化。

有些动物病毒于感染宿主细胞后,在胞核或细胞质内形成具有特殊染色特性的内含物,称为包涵体,如痘病毒的细胞质内包涵体和疱疹病毒的胞核内包涵体。这些包涵体有的是由未成熟或成熟的病毒粒构成,有的是宿主细胞的反应产物,有的是两者的混合物。有些昆虫病毒的病毒粒包埋在蛋白基质中,形成包涵体如核型多角体病毒。

脊椎动物细胞感染病毒后的另一种反应是产生干扰素。干扰素是一种动物细胞编码的蛋白,其基因平常处于不活动状态,于病毒感染或经双链RNA诱导后活化。干扰素有广谱的抗病毒作用,但并不直接作用于病毒,其作用机制是通过与细胞膜结合,激活具有抗病毒作用的3种酶,阻断了病毒mRNA的翻译。干扰素在防止病毒扩散和疾病恢复中有一定作用,并有可能成为一种抗病毒药物。

机体水平上的感染类型和宿主反应

高等动、植物感染病毒后,可表现为显性感染和持续感染,动物病毒还可表现为隐性感染。隐性感染无临床症状,显性感染表现为临床疾病;在持续感染中,病毒在机体内长期存在。动物病毒的持续感染又分为潜伏感染、慢性感染和长程感染3类。潜伏感染如疱疹,平常无症状也查不到病毒,但由于内外因素的刺激而复发时出现病毒;慢性感染如乙型肝炎,有或无症状,但可查到病毒;长程感染限于少数病毒,如绵羊的Maedi-visna(一种反录病毒感染)可查到病毒;潜伏期和病程都很长,进行性发病直至死亡。

高等动物能对病毒感染产生特异性免疫反应。免疫反应分为体液免疫和细胞免疫两类,体液免疫表现为由B细胞产生的抗体,其中包括能特异地灭活病毒的中和抗体。中和抗体在预防再感染中起主导作用。细胞免疫的主要表现是识别病毒抗原并发生反应的T淋巴细胞,在清除病毒和病毒感染细胞中起主导作用。

植物细胞对病毒常有过敏反应,细胞迅速死亡,形成枯斑,同时病毒复制也受到限制。另一种反应是产生一种很象干扰素的抗病毒因子,能保护未受感染的细胞。

比如:EV71肠道病毒

据专家介绍,肠道病毒EV71是人肠道病毒的一种,简称EV71,俗称手足口病,一年四季都可发生,常见于4~9月,主要通过唾液、疱疹液、粪便污染的手、毛巾、手绢、牙杯、玩具、食具、奶具及床上用品、内衣等密切接触传播,常引起儿童手足口病、病毒性咽峡炎,重症患儿可出现肺水肿、脑炎等,统称为肠道病毒EV71感染疾病。该病多发生于儿童,尤其3岁以下婴幼儿多发,少数病情较重,严重的会引起死亡。

患儿感染肠道病毒EV71后,多以发热起病,一般为38℃左右,发热同时在口腔、手足、臀部出现皮疹,或出现口腔粘膜疱疹。

部分病人早期有咳嗽等感冒样表现。发热1~2天后开始出现皮疹,通常出现在手掌和足底,也可以出现在臀部。有的患儿不发热,只表现为手、足、臀部皮疹或疱疹性咽峡炎,病情较轻。大多数患儿在一周以内体温下降、皮疹消退,病情恢复。

中国疾病预防控制中心专家介绍说,如果发现孩子发烧、有皮疹等症状,尽快到正规医院就诊。孩子患病后应暂停去幼儿园和学校,避免传染给他人,防止再感染其他疾病。

专家强调,患儿的家庭应使用肥皂、84消毒液对日常用品、玩具、尿布进行消毒,对奶具、餐具煮沸消毒。患儿粪便及其他排泄物可用消毒剂或漂白粉消毒;将衣被阳光暴晒,室内保持通风换气。

春夏是肠道病毒感染容易发生的季节,要讲究环境卫生、食品卫生和个人卫生。不喝生水、不吃生冷食物,饭前便后洗手,保持室内空气流通。尽量不要带婴幼儿去人群密集的场所。哺乳的母亲要勤洗澡、勤换衣服,喂奶前要清洗奶头。

在托幼机构、小学等儿童集体生活、学习的场所,专家建议要做好晨间体检,发现有发热、皮疹的孩子,要立即要求家长带小孩去医院就诊,同时报告相关部门。如发现有发热、皮疹的孩子后,要立即对玩具、被褥、桌椅等进行消毒;同时做好食堂、卫生间、教室等的消毒处理。

分子杂交的DNA分子杂交探针分类

如果使用的质粒在克隆的模板序列上均带有启动子,由此产生的反义链探针可与mRNA 杂交,而正义链探针不产生杂交信号,即: 反义RNA链---又称cRNA链, 用作杂交的探针。 正义RNA链---用于杂交的阴性对照

DNA探针是最常用的核酸探针,指长度在几百碱基对以上的双链DNA或单链DNA探针。现已获得DNA探针数量很多,有细菌、病毒、原虫、真菌、动物和人类细胞DNA探针。这类探针多为某一基因的全部或部分序列,或某一非编码序列。这些DNA片段须是特异的,如细菌的毒力因子基因探针和人类Alu探针。这些DNA探针的获得有赖于分子克隆技术的发展和应用。以细菌为例,分子杂交技术用于细菌的分类和菌种鉴定比之G+C百分比值要准确的多,是细菌分类学的一个发展方向。加之分子杂交技术的高敏感性,分子杂交在临床微生物诊断上具有广阔的前景。细菌的基因组大小约5×106bp,约含3000个基因。各种细菌之间绝大部分DNA是相同的,要获得某细菌特异的核酸探针,通常要采取建立细菌基因组DNA文库的办法,即将细菌DNA切成小片段后分别克隆得到包含基因组的全信息的克隆库。

然后用多种其它菌种的DNA作探针来筛选,产生杂交信号的克隆被剔除,最后剩下的不与任何其它细菌杂交的克隆则可能含有该细菌特异性DNA片段。将此重组质粒标记后作探针进一步鉴定,亦可经DNA序列分析鉴定其基因来源和功能。因此要得到一种特异性DNA探针,常常是比较繁琐的。探针DNA克隆的筛选也可采用血清学方法,所不同的是所建DNA文库为可表达性,克隆菌落或噬斑经裂解后释放出表达抗原,然后用来源细菌的多克隆抗血清筛选阳性克隆,所得到多个阳性克隆再经其它细菌的抗血清筛选,最后只与本细菌抗血清反应的表达克隆即含有此细菌的特异性基因片段,它所编码的蛋白是该菌种所特有的。用这种表达文库筛选得到的显然只是特定基因探针。

对于基因探针的克隆尚有更快捷的途径。这也是许多重要蛋白质的编码基因的克隆方法。该方法的第一步是分离纯化蛋白质,然后测定该蛋白的氨基或羟基末端的部分氨基酸序列,然后根据这一序列合成一套寡核苷酸探针。用此探针在DNA文库中筛选,阳性克隆即是目标蛋白的编码基因。值得一提的是真核细胞和原核细胞DNA组织有所不同。真核基因中含有非编码的内含子序列,而原核则没有。因此,真核基因组DNA探针用于检测基因表达时杂交效率要明显低于cDNA探针。DNA探针(包括cDNA探针)的主要优点有下面三点:①这类探针多克隆在质粒载体中,可以无限繁殖,取之不尽,制备方法简便。②DNA探针不易降解(相对RNA而言),一般能有效抑制DNA酶活性。③DNA探针的标记方法较成熟,有多种方法可供选择,如缺口平移,随机引物法,PCR标记法等,能用于同位素和非同位素标记。 cDNA(complementary DNA)是指互补于mRNA的DNA分子。cDNA是由RNA经一种称为逆转录酶(reversetranscriptase)的DNA聚合酶催化产生的,这种逆录酶是Temin等在70年代初研究致癌RNA病毒时发现的。该酶以RNA为模板,根据碱基配对原则,按照RNA的核苷酸顺序合成DNA(其中U与A配对)。这一途径与一般遗传信息流的方向相反,故称反向转录或逆转录。携带逆转录酶的病毒侵入宿主细胞后,病毒RNA在逆转录酶的催化下转化成双链cDNA,并进而整合人宿主细胞染色体DNA分子,随宿主细胞DNA复制同时复制。这种整合的病毒基因组称为原病毒。在静止状态下,可被复制多代,但不被表达,故无毒性。一旦因某种因素刺激而被活化,则该病毒大量复制,如其带有癌基因,还可能诱发细胞癌变,后来发现逆转录酶不仅普遍存在于RNA病毒中,而且哺乳动物的胚胎细胞和正在分裂的淋巴细胞也含有逆转录酶。逆转录酶的作用是以dNTP为底物,RNA为模板,tRNA(主要是色氨酸tRNA)为引物,在Trna3’-OH末端上,5’-3’方向,合成与RNA互补的DNA单链,称为互补DNA(cDNA),单链cDNA与模板RNA形成RNA-DNA杂交体。随后在逆转录酶的RNaseH活性作用下,将RNA链水解成小片段。cDNA单链的3’末端回折形成一个小引物末端,逆转录酶又以第一条cDNA链为模板再合成第二第cDNA链,至此,完成逆转录全过程,合成双链cDNA。

逆转录已成为一项重要的分子生物学技术,广泛用于基因的克隆和表达。从逆转录病毒中提取的逆转录酶已商品化,最常用的有AMV逆转录酶。利用真核Mrna3’末端存在一段聚腺苷酸尾,可以合成一段寡聚胸苷酸(oligo(dT))用作引物,在逆转录酶催化下合成互补于mRNA的cRNA链,然后再用RNaseH将mRNA消化掉,再加入大肠杆菌的DNA聚合酶I催化合成另一条DNA链,即完成了从mRNA到双链DNA的逆转录过程。所得到的双链cDNA分子经S1核酸酶切平两端后接一个有限制酶切点的接头(linker),再经特定的限制酶消化产生粘性末端,即可与含互补末端的载体进行连接。常用的克隆载体是λ噬菌体DNA,如λgt,EMBL和Charon系列等。用这类载体可以得到包含104以上的转化子的文库,再经前面介绍的筛选方法筛选特定基因克隆。用这种技术获得的DNA探针不含有内含子序列。因此尤其适用于基因表达的检测。 RNA探针是一类很有前途的核酸探针,由于RNA是单链分子,所以它与靶序列的杂交反应效率极高。早期采用的RNA探针是细胞mRNA探针和病毒RNA探针,这些RNA是在细胞基因转录或病毒复制过程中得到标记的,标记效率往往不高,且受到多种因素的制约。这类RNA探针主要用于研究目的,而不是用于检测。例如,在筛选逆转录病毒人类免疫缺陷病毒(HIV)的基因组DNA克隆时,因无DNA探针可利用,就利用HIV的全套标记mRNA作为探针,成功地筛选到多株HIV基因组DNA克隆。又如进行中的转录分析(nuclearrunontranscrip-tionassay)时,在体外将细胞核分离出来,然后在α-32P-ATP的存在下进行转录,所合成mR-NA均掺入同位素而得到标记,此混合mRNA与固定于硝酸纤维素滤膜上的某一特定的基因的DNA进行杂交,便可反映出该基因的转录状态,这是一种反向探针实验技术。

近几年体外转录技术不断完善,已相继建立了单向和双向体外转录系统。该系统主要基于一类新型载体pSP和pGEM,这类载体在多克隆位点两侧分别带有SP6启动子和T7启动子,在SP6RNA聚合酶或T7RNA聚合酶作用下可以进行RNA转录,如果在多克隆位点接头中插入了外源DNA片段,则可以此DNA两条链中的一条为模板转录生成RNA。这种体外转录反应效率很高,在1h内可合成近10μg的RNA产生,只要在底物中加入适量的放射性或生物素标记的NTP,则所合成的RNA可得到高效标记。该方法能有效地控制探针的长度并可提高标记物的利用率。

值得一提的是,通过改变外源基因的插入方向或选用不同的RNA聚合酶,可以控制RNA的转录方向,即以哪条DNA链以模板转录RNA。这种可以得到同义RNA探针(与mRNA同序列)和反义RNA探针(与mRNA互补),反义RNA又称cRNA,除可用于反义核酸研究外,还可用于检测mRNA的表达水平。在这种情况下,因为探针和靶序列均为单链,所以杂交的效率要比DNA-DNA杂交高几个数量级。RNA探针除可用于检测DNA和mRNA外,还有一个重要用途,在研究基因表达时,常常需要观察该基因的转录状况。在原核表达系统中外源基因不仅进行正向转录,有时还存在反向转录(即生成反义RNA),这种现象往往是外源基因表达不高的重要原因。另外,在真核系统,某些基因也存在反向转录,产生反义RNA,参与自身表达的调控。在这些情况下,要准确测定正向和反向转录水平就不能用双链DNA探针,而只能用RNA探针或单链DNA探针。

综上所述,RNA探针和cRNA探针具有DNA探针所不能比拟的高杂交效率,但RNA探针也存在易于降解和标记方法复杂等缺点。 合成的寡核苷酸探针具有一些独特的优点:

一.由于链短,其序列复杂度低,分子量小,所以和等量靶位点完全杂交的时间比克隆探针短,如20nt的寡核苷酸探针在浓度为100ng/ml,靶序列为1~100pg、1kb片段或3×10-18~3×10-16mol/L时,达到最大程度的杂交只需10min,而用2kb的克隆探针在同样条件下达到完全杂交则需16h。

病毒的化学组成

二.寡核苷酸探针可识别靶序列内1个碱基的变化,因为短探针中碱基的错配能大幅度地降低杂交体的Tm值。

三.一次可大量合成寡核苷酸探针(1~10mg),使得这种探针价格低廉,与克隆探针一样,寡核苷酸探针能够用酶学或化学方法修饰以进行非放射性标记物的标记。尽管克隆探针较特异,但通过细心筛选序列和/或选择相对长的序列(>30nt)亦可设计出非常特异的寡核苷酸探针。最常用的寡核苷酸探针有18~40个碱基,合成仪可有效地合成至少50个碱基的探针。 下面是筛选寡核苷酸针的一些原则。

一.长18~50nt,较长探针杂交时间较长,合成量低;较短探针特异性会差些。

二.碱基成分:G+C含量为40%~60%,超出此范围则会增加非特异杂交。

三.探针分子内不应存在互补区,否则会出现抑制探针杂交的“发夹”状结构。

四.避免单一碱基的重复出现(不能多于4个),如-CCCCC-。

五.一旦选定某一序更符合上述标准,最好将序列与核酸库中核酸序列比较,探针序列应与含靶序列的核酸杂交,而与非靶区域的同源性不能超过70%或有连续8个或更多的碱基的同源,否则,该探针不能用。

按上述原则选出的探针会增加成功的机会,选定后进行合成与标记,并摸索合适的杂交条件。方法是制备几张点有特异靶DNA和不相关DNA的膜,各膜分别在不同温度下与探针杂交,特异靶DNA杂交信号强而非特异DNA不产生任何杂交反应的就是最适杂交温度。在进行点突变检测杂交的反应时,洗膜条件和温度物选择往往更为重要。所选漂洗条件必需使野生型靶DNA与探针产生强的杂交信号而突变型靶DNA则不产生杂交信号,这可以通过逐渐提高洗膜温度来完成。

寡核苷酸探针还有一个重要用途。在用于检测单个碱基差异时尚可采用一种称为寡核苷酸限制(oligonucleotiderestriction)的技术。该技术只有在突变点位于某一限制性内切酶识别位点时才有效。例如,镰刀状红细胞贫血是因β珠蛋白基因的第6个寡码子由GAG变成GTG,从而导致所编码氨基酸由酪氨酸变成缬氨酸。突变的β-珠蛋白功能异常,称作S珠蛋白,而野生型称为A珠蛋白,其基因型分别为βS和βA。恰好突变点A→T位于DelI的识别序列CT-NAG之内,这就为设计寡核苷酸限制实验创造了条件。方法是合成一个长40个碱基的寡核苷酸探针,其5’末端距突变碱基有11个碱基,该探针与βA基因的非编码链互补。将此探针的5’末端标记上32P。杂交方法采用液相杂交法,即在液相中将靶DNA变性解链,然后与探针退火,产生杂交体。如靶DNA为βA型,则两条链完全互补,并产生DdeI的酶切位点;如待检DNA为βS型,则所形成的杂交体中两条链在突变碱基处不配对,从而不能被DelI所识别。用DelI消化杂交DNA,显然βA会被切开而βS不被切开。

βADNA杂交体被切开后,5’端探针序列因只有8个碱基,与杂交链结合不紧而解离,从而产生游离的5’端标记8核苷酸单链。不被切开的βS杂交体尚可被另一个限制酶HinfI消化,该酶的识别位点紧靠DelI识别位点上游。βS杂交DNA经HinfI消化后,将释出探针DNA的5’末端3核苷酸小片段。βADNA杂交体因已无HinfI识别序列,故而不能被HinfI消化。这样βA和βSDNA经此寡核苷酸探针杂交和DelI及HinfI消化后,分别产生游离的8核苷酸(8nt)和3核苷酸(3nt)片段,它们可以经电泳分离后进行放射自显影而获证实。藉此策略,可轻易将各种β珠蛋白突变型鉴别开,如纯合野生型AA结果为仅有8nt片段,纯合突变型SS则仅可检出3nt片段,而杂合子AS型则两种片段均存在。

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