DNA fingeravtrykk: Prinsipper og teknikker for DNA fingeravtrykk

Les denne artikkelen for å lære om DNA-fingeravtrykk: prinsipper og teknikker for DNA-fingeravtrykk

Historisk aspekt:

Studien av finger-, palme- og sålprinter kalles dermatoglyphics.

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

Det har vært et emne av menneskelig interesse siden primitive tider da mannen pleide å jakte på maten ved hjelp av dyrets fotavtrykk. Vitenskapen om fingeravtrykk ble først brukt av Sir William Herschel som en metode for identifikasjon i 1858. I India ble vitenskapen om fingeravtrykk funnet ved en tilfeldighet under en drapundersøkelse i Jalpaiguri i 1897.

Alec Jeffreys (1984) oppfant DNA fingeravtrykksteknikk ved Leicester University, Storbritannia. Dr. VK Kashyap og Dr. Lalji Singh startet DNA fingeravtrykksteknologi i India ved CCMB (Center for Cell og Molekylærbiologi) Hyderabad.

Hva er DNA-fingeravtrykk?

DNA-fingeravtrykk (også kalt DNA-typing eller DNA-profilering). Det er en teknikk for å bestemme nukleotidsekvenser av bestemte områder av DNA som er unike for hver enkelt person. Hver person har et unikt DNA fingeravtrykk.

I motsetning til et konvensjonelt fingeravtrykk som bare forekommer på fingertuppene og kan endres ved kirurgi, er et DNA fingeravtrykk det samme for hver celle, vev og organ hos en person. Det kan ikke endres ved kjent behandling. Den ideelle måten å skille et individ på - fra andre mennesker ville være hans eller hennes hele genomiske DNA-sekvens.

Prinsipp for DNA fingeravtrykk:

Av forskjellene gir omtrent 0, 1% eller 3 x 10 ⁶ basepar (ut av 3 x 10 ⁹ bp) individualitet til hvert menneske. Humant genom har mange små ikke-kodende men arvelige sekvenser av baser som gjentas mange ganger. Disse sekvensene forekommer nær telomer, sentromerer, Y-kromosom og heterochromatisk område. Området med samme rekkefølge av baser gjentas flere ganger kalles repetitivt DNA.

De kan separeres som satellitt fra bulk DNA under tetthetgradient sentrifugering og dermed kalt satellitt DNA. I satellitt-DNA er repetisjon av baser i tandem. Avhengig av lengde, basissammensetning og antall tandemly repeterende enheter, har satellitt-DNA subkategorier som mikrosatellitter og mini-satellitter. Satellitt DNA viser polymorfisme. Begrepet polymorfisme brukes når en variant på et sted er tilstede med en frekvens på mer enn 0, 01 populasjon.

Variasjoner oppstår på grunn av mutasjoner. Mens mutasjoner i gener produserer alleler med forskjellige uttrykk, har mutasjoner i ikke-kodende repetitive DNA ingen umiddelbar innvirkning.

Disse mutasjonene i de ikke-kodende sekvensene har stablet seg opp med tiden og danner grunnlaget for DNA-polymorfisme (variasjon på genetisk nivå oppstår på grunn av mutasjoner). DNA-polymorfisme er grunnlaget for genetisk kartlegging av humant genom samt DNA-fingerutskrift.

Korte nukleotid gjentakelser i DNA er svært spesifikke for hver enkelt person og varierer i
tall fra person til person, men er arvet. Dette er "Variable Number Tandem Repeats" (VNTRs). Disse kalles også "minisatellites". Hver enkelt arver disse repetisjonene fra foreldrene sine som brukes som genetiske markører i en personlig identitetstest.

For eksempel (Fig. 6.39), kan et barn arve et kromosom med seks tandem gjentakelser fra moren og samme tandem gjentas fire ganger i den homologe kromosom som ervervet fra faren. En halvpart av VNTR-allelen av barnet ligner morens og den andre halvparten av den som faren har.

Teknikk for DNA fingeravtrykk (Fig. 6.40):

(i) DNA blir ekstrahert fra kjernene til hvite blodlegemer eller av spermatozoer eller av hårsekkcellene som klamrer seg til hårets røtter som har falt eller blitt trukket ut.

(ii) DNA-molekylene brytes først ved hjelp av enzymrestriksjonsendonuklease (kalt kjemisk kniv) som kutter dem i fragmenter. DNA fragmentene inneholder også VNTRs.

(iii) Fragmentene separeres i henhold til størrelse ved gelelektroforese.

(iv) Fragmenter av en bestemt størrelse som har VNTRs multipliseres gjennom PCR-teknikk. De behandles med alkaliske kjemikalier for å dele dem i enkeltstrengede DNA.

(v) De separerte fragmentene av enkeltstrenget DNA overføres på en nylonmembran.

(vi) Radioaktive DNA-prober som har gjentatte basesekvenser komplementære til mulige VNTRs, helles over nylonmembranen. Noen av dem vil binde seg til de enkeltstrengede VNTRene. Metoden for hybridisering av DNA med prober kalles Southern Blotting, etter oppfinnerens navn, EM Southern (1975). Nylonmembranen vaskes for å fjerne ekstra prober.

(vii) En røntgenfilm er utsatt for nylonmembranen for å markere stedene hvor de radioaktive DNA-prober har bundet til DNA-fragmentene. Disse stedene er merket som mørke band når røntgenfilm er utviklet. Dette kalles autoradiografi.

(viii) De mørke bandene på røntgenfilm representerer DNA fingeravtrykk (= DNA profiler).

Anvendelser av DNA fingeravtrykk:

(i) Individualitet:

Som fingerfingerutskrift (dermatoglyphics) kan DNA fingeravtrykk bidra til å skille et menneske fra en annen med unntak av monozygotiske tvillinger,

(ii) Faderskap / tvister:

DNA fingeravtrykk kan identifisere den virkelige genetiske moren, far og avkom,

(iii) Human Lineage:

DNA fra ulike sannsynligheter blir studert for å finne ut menneskeavhengighet,

(iv) Arvelige sykdommer:

Teknikken brukes til å identifisere gener knyttet til arvelige sykdommer,

(v) Forensics:

DNA fingeravtrykk er veldig nyttig i påvisning av kriminalitet og juridiske sysler. DNA fingeravtrykk har vist at Dhanu, den menneskelige bomben, var den virkelige morderen av Shri Rajiv Gandhi, den tidligere statsministeren i India,

(vi) sosiologi:

Det kan identifisere rasegrupper, deres opprinnelse, historisk migrasjon og invasjoner. Genografi er studiet av menneskelig tranghistorie.