前 言
基因的變異類型有多種,對應的分子檢測方法亦有多種,當前資本市場驅動著分子檢測市場,并極力追捧NGS技術,因為其通量高,靈敏度高且性價比高。小編承認NGS是分子檢測的必然發展趨勢,但是短時間內,NGS并不會取代其他分子檢測方法,因為針對不同的需求,都有對應的理想檢測方法,每個檢測平臺都有著自己的優勢,比如:
操作簡單:PCR,ARMS-PCR,HRM等
時間快速:ARMS-PCR,HRM等
成本低:PCR,PCR-RFLP,MassARRAY等
準確:Sanger等
通量高:NGS等
靈活性:Pyrosequencing等
結果分析簡單:ARMS-PCR等
自動化:核酸提取等
......
小編一直認為:沒有最好的技術,只有最合適的技術!最好的,不一定是最合適的;最合適的,才是真正最好的。
今天,我們聊一聊PCR-RFLP技術,上一篇我們已經介紹過PCR電泳技術,兩者主要原理類似,只是實驗中多了一步“限制性內切酶的剪切”,首先,我們先了解下什么是RFLP技術?
RFLP:限制性片段長度多態性(Restriction Fragment length Polymorphism,RFLP),是一種基于PCR擴增和限制性內切酶特異識別序列并切割的基因分型方法。該法不依賴自動化設備,是實驗室對較少量的標本進行基因分型的實用方法。
限制性內切酶通常可以特異性識別雙鏈DNA的某一段序列,并在特定位置或附近進行DNA雙鏈切割,進而產生短的DNA片段。由于限制性內切酶識別序列的嚴格性,識別序列發生一個堿基的變化都使得酶切位點不能被酶切,從而保持原有序列長度(原理見下圖)。
Pst I酶的識別序列和酶切切口
RFLP法用于基因分型時,限制性內切酶的識別序列選擇主要依據SNP位點上的已知等位基因,根據待測的SNP等位基因和位點附近序列,查找符合序列的限制性內切酶。設計引物擴增含有SNP位點的DNA片段。當限制性內切酶與PCR產物共同孵育時,該酶將僅識別一個等位基因(野生型或變異型),然后在該位點切割DNA分子。依據個體攜帶的等位基因不同,酶切可以產生不同的切割片段,應用凝膠電泳,通過DNA片段大小判斷SNP基因型。
RFLP檢測原理
RFLP法應用實例介紹
比如現在需要研究柔紅霉素藥物濃度的相關基因,擬選擇對ABCC1 基因的Arg723Gln位置進行檢測分析(2168G>A, rs4148356 )。(今天的實例比較有特點)
daunorubicin濃度與Arg723Gln關聯性
當我們知道需要檢測的位點后,RFLP的檢測流程大致分以下三步:
1,選擇合適的限制性內切酶,該酶能夠特異性識別SNP位點的堿基種類,當SNP位點堿基變化時,能夠使該酶失去原有的識別位點;
2,設計擴增引物,將包含SNP位點的一段DNA擴增下來,且保證其中只有一個該酶的識別位點;
3,使用限制性內切酶對產物進行酶切、電泳,通過產物帶型來確定SNP的堿基種類。
首先,通過NCBI查找rs4148356位點的序列,選擇合適的限制性內切酶;并在UCSC數據庫中下載ABCC1基因序列,準備下一步引物設計。
rs4148356位點的序列找出后,我們在WatCut(SnapGene軟件可能更直觀)軟件中查找此位置的內切酶,可惜并沒有找到合適的位點內切酶(見下圖)。
Arg723Gln的限制性內切酶選擇
我們知道RFLP的技術方法不能適用于所有SNP位點分型,因為并非所有SNP位點均能找到合適的限制性內切酶,那么Arg723Gln是否可以用RFLP來檢測呢?答案是可以的,接著往下看。
如果沒有合適的酶切位點,我們是否可以將引物設計在酶切位點附近,并在引物上做一些修改呢?于是,我們先設計引物,并使上游引物的3’端靠近檢測位置,3’端堿基不能修改,因為Taq DNA酶必須在引物3’末端與模板完全互補情況下才能進行有效的聚合反應,那我們在倒數第二個堿基位置進行修改(下面中綠色的C位置),將C變成T,以期找到合適的內切酶。(產物長度為150~1000bp,且酶切位點左右序列長度差異>100 bp以保證電泳帶型明顯)
Arg723Gln的引物修改
修改完成后,我們再次將序列導入WatCut軟件中查找內切酶,可以發現此時出現了我們需要的內切酶,此時我們可選擇Ags I酶和Taq I酶都可以,因為我們修改過一個堿基,此時選擇Taq I酶進行實驗,因為Taq I酶剪切T CGA位置:
引物修改后出現可選擇內切酶
為了驗證此RFLP方法是否可行,檢測結果將RFLP法與Sanger法進行了對比(見下圖),如果是野生型,那就是T CGA,可以被Taq I酶剪切,結果便會出現132bp及25bp兩條帶;如果是純合突變型那就是T CAA,不可被Taq I酶剪切,結果便會出現一條157bp條帶;如果是雜合突變型,那就是T CGA和T CAA共存,一半可被Taq I酶剪切一半不可被Taq I酶剪切,結果便會出現132bp、25bp及157bp三條帶。通過PCR-RFLP法便可準確的進行Arg723Gln的檢測。(今天的實例比較特殊,有些SNP的位點很好選擇限制性內切酶的)
RFLP法與Sanger法
整個實驗主要操作步驟
PCR-RFLP檢測技術點評
優點:
1,操作簡單;
2,無需探針標記;
3,實驗設備比較普及;
4,成本低。
缺點:
1,通量低;
2,部分SNP無合適限制性內切酶;
3,部分結果不容易判斷。
4,時間較長,目前市場較少見。
此方法適宜于硬性條件不好的實驗室進行低通量的分子檢測。