Primäre DNA-Analyse -Techniken, die verwendet wurden, seit 1985

Genetik -Forschung ist eine der sich schnell entwickelnden wissenschaftlichen Disziplinen heute . Frühe Technologie begann mit Techniken unter Verwendung von radioaktiven Markern zur DNA-Sequenzierung , die Identifizierung von einzelnen Basen , aus denen DNA . DNA ist die Blaupause für jeden lebenden Organismus , einschließlich Viren. Es wird von Millionen oder Milliarden von sich wiederholenden Einheiten von vier stickstoffhaltigen Basen , wie A für Adenosin, G Guanosin , C für Cytosin und T für Thymin bezeichnet ist. Menschen enthalten ca. 9 Milliarden dieser Basen , wiederholen , ohne einem unverwechselbaren Muster. Drei Basen zusammen symbolisieren eine Aminosäure . Eine Kette von Aminosäuren eines Proteins bestimmt . Das Komplement von verschiedenen Proteinen bestimmt die Eigenschaften eines lebenden Organismus genannt Phänotyp . DNA-Analyse -Techniken werden verwendet, um DNA-Sequenzen , um zu verstehen , wie lebende Organismen entwickeln zu bestimmen, und die Fehler in der Reihenfolge , die Krankheiten wie Krebs führen. Technologie voran schnell nach der Entwicklung der PCR im Jahr 1985. Polymerase Chain Reaction

Die Polymerase-Kettenreaktion oder PCR , ist vielleicht die wichtigste wissenschaftliche Durchbruch in der Genetik-Forschung . Kary Mullins erfunden PCR 1985 . Das PCR- Verfahren ermöglicht es Wissenschaftlern, bestimmte Bereiche der DNA zu verstärken , wodurch Millionen von Exemplaren innerhalb von Stunden. PCR verwendet ein hitzestabiles Enzym Taq-Polymerase , isoliert aus einem Bakterium Thermus aquaticus Spezies genannt , gefunden , die in heißen Quellen. In Gegenwart von Rohmaterialien synthetisiert Taq-Polymerase Kopien von DNA unter Verwendung der Original-DNA als Matrize . Forscher können den genauen Bereich der DNA , die von einschließlich 20 Basis Stränge der DNA amplifiziert werden genannt bestimmen. Grundierungen initiieren Verstärkung durch Paarung oder Glühen, zu einem passenden Satz von Basen auf der DNA -Vorlage. Alle neuen Technologien entwickelt seit 1985 erfordern eine Ableitung von PCR-Amplifikation .
DNA- Sequenzierungstechniken

DNA-Sequenzierung bestimmt die genaue Anordnung der Stickstoffbasen . Frühe Entwicklung der Sequenzierungsmethoden markiert jede Basis mit einer radioaktiven Markierung während der PCR . Das amplifizierte DNA würde von einem elektrischen Strom getrennt und bewegen sich durch einen gelartigen Material namens Polyacrylamid. Die Technologie wurde von der Tatsache, dass jede Basiszusammensetzung war festzustellen, in getrennten Spuren beschränkt, da radioaktive Markierungen gleich erscheinen , wenn sie durch Röntgenphotographie gelesen. Eine Spur auf dem Gel wurde für jede Base verwendet . Entwicklung von automatisierten Fluoreszenzfarbstoffe , die Technologie in den frühen 1990er Jahren , und jede Base wurde mit einer anderen Farbe gekennzeichnet. Da die Basen durch das Gel bewegt , erfasst eine Kamera die Farben und die Daten gesendet hat , um einem angeschlossenen Computersystem . Automatisierte Sequenzierung erlaubt bis zu 700 Basen bestimmt werden soll, gegenüber dem 200 Basenbegrenzung für radioaktive Markierungen .
Entwicklung der Kapillar- Sequenzierung

Rund 1997 DNA-Sequenzierung Techniken wurden weiter durch mit Glas Kapillaren ersetzt chaotisch Glasplatten und Polyacrylamid entwickelt. Forscher nicht mehr gebraucht zu Acrylamid zwischen zwei Glasplatten gießen und warten, bis die Bildung von gelartigen Polyacrylamid vor Sequenzierung. Sequenzierung statt wurde mit einem dicken Sirup artige Polymer -Derivat von Polyacrylamid , die in hohlen Glasfasern - Spritze injiziert wurde . Die Proben sind immer noch mit PCR und Fluoreszenz-Farbstoffe , dann automatisch in einzelnen Kapillaren für die Sequenzierung geladen verstärkt. Das Ergebnis war die Automatisierung der Techniken und die Fähigkeit, größere Anzahl von Proben in kurzer Zeit zu sequenzieren. Die Mehrheit des menschlichen Genoms , alle 9 Milliarden Basen, wurde mit Kapillar- Sequenzierung bestimmt .
Real Time PCR

Nach der Bestimmung der DNA-Sequenz für einen bestimmten Organismus , die das nächste Ziel der Forschung war , um Variationen zwischen Organismen derselben und verschiedener Spezies zu suchen. Ein Grund dafür ist , um Unterschiede und Gemeinsamkeiten in der DNA -Sequenz aus verschiedenen Arten zu analysieren; warum Menschen sind Menschen und Gorillas sind es nicht. Ein weiterer Grund ist es, genetische Techniken verwenden, um Fehler oder Mutationen , die genetische Krankheiten verursachen bestimmen. Echtzeit -PCR- Technologie beschäftigt ähnlich wie PCR , die eine zusätzliche Fluoreszenz-markierten Primer an eine spezifische Sequenz enthält markieren . Jeder Fehler in der DNA verhindert, dass der Marker Ausglühen auf dem DNA-Strang . Die Möglichkeit für den Marker zu glühen wird während der PCR bald nach Echtzeit-PCR gemessen, um festzustellen, ob eine Mutation vorliegt.
Microchip -Array-Technologie

Microarray-Analyse wurde entwickelt und ist vor allem für die Genexpression verwendet werden, oder zu bestimmen, welche Gene in einer Zelle aktiv sind. Nicht jedes Gen im Genom aktiv ist. Die Aktivierung von spezifischen Genen bestimmt die Funktion der verschiedenen Arten von Zellen in komplexen Organismen ; Deshalb Hautzellen nicht Leberzellen , zum Beispiel. Forscher isolieren, das Produkt der aktiven Gene in Form von Boten- RNA oder mRNA , und verwenden PCR- Techniken, um eine DNA-Komplement zu produzieren. Die DNA-Probe wird auf einer Platte mit markierten Sonden , die in Anwesenheit von DNA fluoresziert gesichtet . Die heute verwendeten Platten können gleichzeitig testen mehr als 30.000 Proben auf einmal.
Next Generation Sequencing

Die jüngste Entwicklung in der DNA- Analyse-Technologien ist die Erzeugung Sequenzer nächsten . Das Verfahren ist nicht im Gegensatz zu normalen Sequenzierung. Jedoch ist die Ausrüstung zur Bestimmung der gesamten genomischen Sequenzen aus Bakterien , 2 Millionen Basen getrennt auf einmal. Das Verfahren umfasst die PCR -Emulsion , eine Technik, die DNA auf einem Mikroperlen oder Öltröpfchen verkapselt verwendet . Es die Effizienz des normalen PCR-Techniken stark verbessert und ermöglicht mehrere Bereiche der DNA , gleichzeitig verstärkt werden. Die amplifizierte DNA wird dann sequenziert unter Verwendung spezieller nächsten Generation Sequenzer . Mit der Entwicklung der Technologie in der Genomforschung, der Genetik hat sich zu einem der sich am schnellsten entwickelnden Bereiche der wissenschaftlichen Forschung.